생쥐의 섬유 아세포에 자외선 조사 후 나타나는 c-fos 유전자의 표현 조절

Abstract

[영문]

[한글]

자외선은 피부암을 유발하며, 특히 발암의 initiation과 promotion 단계에서 중요한 역

할을 한다고 보고되어 있으나, 그 발암 기전은 확실히 알려진 바가 없고, 일반적으로 DNA

를 직접 손상시켜 pyrimidine dimer, single strand break, protein-DNA cross-link를 일

으키고, unscheduled DNA repair를 촉진한다고 보고되어 있으며, 최근에는 발암기전과 밀

접한 관계가 있다고 알려진 protein kinase C (PK-C) 효소 활성도를 증가시킴도 보고되어

있다.

c-fos 유전자는 FBJ-murine osteosarcoma retrovirus 발암 유전자(V-fos)의 세포 내 동

족체 유전자로서, 유전자 산물은 핵 내에서 C-jun 유전자 산물과 heterodimer를 이룰어 A

P-1이라는 전사 조절 단백질을 형성한다고 보고되어 있다. 또한 c-fos 유전자는 정상 세

포의 성장이나 분화를 조절하는 중요한 작용을 갖고 있으며, c-fos 유전자의 대량 표현은

v-fos 유전자처럼 정상세포를 transformation 시키고, 골 종양을 일으키며, 또한 thyroid

carcinoma, adrenal pheochromooytoma등 사람의 종양에서 c-fos 유전자의 표현이 대량

증가되어 있어, 이 유전자 표현의 양적 증가와 발암과의 상호 관련성이 제시되고 있다.

c-fos 유전자 전사는 growth factors [serum, epidermal growth factor (EGP), platele

t-derived growth factor (PDGF), insulin]나 tumor promoting agent [12-0-tetradecanoy

l phorbol-13-acetate (TPA)], cyclic AMP (cAMP)에 의해 현저히 증가하며, 그 기전은 se

rum의 경우, c-fos promoter 상의 serum response, element (SRE) cia-acting 부위에 pro

tein kinase C (PK-C) dependent와 independent한 신호 전달제를 통한 신호가 전달됨으로

그 전사율이 증가된다고 보고되어 있으며, TPA는 PK-C dependent한 신호 전달제만을 통

한 신호가 SRE 부위와 작용함으로써 이루어지며, 자외선 조사에 의한 c-fos 유전자의 발

현은 아마도 SRE 부위를 통하여 이루어질 것이라고 생각되고 있으나 세포 내의 어느 신호

전달계가 활성화되어 이루어지는지에 대해서는 확실히 알려진 바가 없다.

이에 본 연구에서는 자외선에 의한 c-fos 유전자 표현 증가를 확인하고, 그 증가 기전

이 tumor promoting 물질인 TPA와 같이 세포 내 PK-C신호 전달계를 통하여 전사 단계에서

증가함으로 이루어지는 자를 구명하고자 하였다.

24시간 동안 starving 시킨 NIH3T3 세포에 15% serum이나, 200nM TPA 첨가 후, 또는 1.

5, 4.5, 13.5J/m**2 ultraviolet C (UVC)를 조사하고 incubation한 후 총 RNA를 분리하고

(32)**P- labeled 1.0 kb fos specific fragment을 사용하여 Northern blot hybridizati

on을 시행하여 c-fos mRNA의 발현을 관찰한 바, 모두 30분에 2.2 kb, c-fos mRNA가 대량

표현됨을 관찰하였다.

같은 배양조건으로 starving 시킨 NIH3T3 세포에 단백질 합성 억제제인 cycloheximide

를 10μg/ml 처리한 후에 serum (15%), TPA (200nM)밋 UVC (4.5J/m**2) 조사를 시행한 바

, 3군에서 모두 c-fos mRNA 양이 37분을 지나 1시간까지 증가하였으며, 오히려 30분에 비

하여 1시간에 많은 양의 발현이 유지됨을 관찰하였다.

동일 조건으로 starving 시킨 세포에 고농도 (16μM)의 TPA를 16시간 동안 처리하여 PK

-C 효소 활성도를 불활성화 시킨 후 serum (15%),TPA (200nM) 및 UVC (4.5J/m**2) 조사를

실시한 바, control 군에 비교하여 serum 군은 부분적 감소현상을, TPA 군은 거의 완전

한 감소현상을, UVC군은 부분적 감소현상을 나타냈다.

위와 같은 사실로 NIH3T3 새포에서 UVC 조사는 serum과 TPA의 작용과 대단히 흡사한 양

상으로 c-fos mRNA 양을 증가시켰으며, UVC에 의한 c-fos mRNA 증가 현상에 대한 새포 내

기전은 아마도 PK-C dependent 및 independent한 신호 전달계를 통하여 이미 세포 내에

기존하는 transacting 전사인자와 c-fos 유전자 promoter 상의 cis-acting 부위와의 상호

작용의 결과로 사료된다.

c-fos mRNA Expression by UVC Irradiation in NIH3T3 Fibroblasts

Hoon Kyung Lee

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei Unirersity

(Directed by Professor Yoon Seo Kim, M.D., Ph.D.)

In this study, the c-fos induction by UVC irradiation (254nm) in NIH3T3 cells and

comparison with the action of serum and 12-0-tetradecanoyl phorbol-13-acetate (TPA)

which are the well known potent inducers of c-fos mRNA were studied.

It his been well documented that the serum induces c-fos mRNA by both cellular

protein kinase C (PK-C) dependent and independent pathways and tumor-promoter, TPA

induces c-fos mRNA only by PK-C dependent pathway.

It is also well known that these signal transduction pathways activate the serum

response element (SRE) in the c-fos promoter.

In serum starved quiescent cello, cells were treated with 15% fetal bovine serum

(FBS), 200nM TPA and three doses of UVC (1.5, 4.5,13.5J/m**2). Total RNA extraction

by guanidinium isothiocyanate, CsCl method and the Northern blot analysis of c-fos

mRNA by using random primed radiolabeled, 1.0 kb fos specific fragment as a probe

DNA were performed, 2.2 kb c-fos mRNA was induced in all conditions although the

intensities were different.

The treatment of cycloheximide (10μg/ml) in UVC irradiated cells to well as

serum and TPA treated cells superinduced c-fos mRNA level at 30min throughout the 1

hour period.

The pretreatment of the high concentration (16μM) of TPA for 16 hours produced

the partial blocking effect of c-fos induction by FBS and the complete inhibition

of c-fos induction by TPA. The UVC effect of c-fos induction ns also partially

blocked.

These results indicate that UVC irradiation induces C-fos mRNA in a similar way

as the serum and TPA did for c-fos mRNA and the effect of UVC on c-fos induction

may involve both the cellular PK-C dependent and independent pathways probably via

the SRE in the c-fos promoter.