3'-Me DAB이 백서 간장 세포내 DNA손상에 미치는 영향

Abstract

[영문]

[한글]

화학 발암물질들은 세포내에서 대사되어 DNA와 결합하고(Wheeler와 Shipper 1957; Mage

e와 Farber 1962; Heidelberger 1964; Lin등, 1975) DNA를 절단시키며 (Lilja등, 1977; C

athcart와 Goldthwait 1981; Lawson과 Birt 1983), 절단된 DNA는 다시 수정된다고(Lieber

man등, 1971; Cox와 Irving 1975; Ishikaws등, 1982) 알려져 있으나 이에 대한 상세한 기

전은 아직 모르고 있다.

본 실험에서는 간장암을 유발시키는 3'-methyl-4-dimethylaminoazobenzene(3'-Me DAB)

을 백서에 주사하여 간장 세포 핵 내에서 일어나는DNA손상 정도를 측정하기 위해 alkalin

e sucrose density gradient(linear,5∼20%) 원심 분리 방법을 시행하여 절단된 DNA sing

le strand를 크기에 따라 분리하여 절단수를 DNA 평균 분자량으로부터 계산하여, 3'-Me D

AB이 간장 세포DNA strand절단과 수정 시간에 미치는 영향을 관찰하였으며 DNA strand절

단에 관여하는 AP DNA endonuclease 활성의 유무를 확인함과 동시에 3'-Me DAB이 이 효소

의 활성도에 미치는 영향을 검토하였다.

3'-Me DAB을 처리한 백서 간장 세포내에서 unscheduled DNA합성이 일어나고 있는지를

알아보기 위하여 3'-Me DAB을 주사한 백서의 1차 간장 세포를 분리하여 (3)**H-labeled t

hymidine(3μCi/10**5 cells)과 hydroxyurea를 포함한 배양액에 3시간동안 배양한 후 간

장세포 DNA로 삽입된 (3)**H-thymidine양(dpm/㎎ DNA)을 측정하였다.

이와 같은 몇 가지 실험을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 3'-Me DAB 처리는 백서 간장 DNA 손상을 유발하며 주사 후 2시간에 DNA 절단수가 최

고에 달했으며 그 후 서서히 감소하였다.

2. 3'-Me DAB에 의해 손상을 입은 DNA는 서서히 수정되며 수정시간은 두가지 형태 (t^^

1/^^2=3.2hrs, t^^1/^^2=10.5Hrs) 즉, 빠른 수정과 느린 수정 형태로 나타났다.

3. 3'-Me DAB 처리 후 3시간에 간장 nuclear fraction내 AP DNA endonuclease 활성도는

의의있게 증가하였으나 nonspecific e태 또는 endonuclease 활성도는 3'-Me DAB처리에

영향을 받지 않았다.

4. 3'-Me DAB 처리는 DNA 손상에 기인한 unscheduled DNA 합성을 증가시키고 있으나 정

상적인 DNA 복제는 오히려 억제하는 효과를 나타냈다.

이상과 같은 본 실험 결과로 보아 3'-Me DAB은 간장 세포에서 대사되어 그 세포 DNA에

결합, apurinic DNA를 형성하고 AP DNA endonuclease의 작용을 받아 DNA 절단을 유발시키

며 절단된 DNA는 다시 DNA 수정 기구를 통해 수정되는 것으로 사료된다.

Effect of 3'-Me DAB on DNA Damage in Rat Hepatocytes

Hyun Sook Kim

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professors Heung Jai Choi, M.D.,

D.M.Sc. and Yoon Soo Kim, M.D., Ph.D.)

Although it has been known that chemical carcinogens are metabolized in cells and

bound to DNA(Wheeler and Skipper 1957; Magee and Palter 1962: Heidelberger 1964;

Lin et al.,1975) and cause DNA strand breakage(Lilja et al., 1977; Cathcart and

Goldthwait 1981; Law-son and Birt 1983), and that the damaged DNA is repaired

(Lieberman et al., 1971 ; Cox and lrving 1975; Ishikawa et al., 1982), the detailed

mechanisms of these events are still unknown. In the present study,

3'-methrl-4-dimeohylaminoazobenzene (3'-Me DAB), a potent hepatocarcinogen, was

injected into tail vein of rats to measure the degree of DNA damage in liver nuclei

caused by the carcinogen. Alkaline sucrose density gradient(linear

5∼20%)centrifugation was performed in order to separate DNA fragments, and the

number of breakage per DNA molecule was calculated from number average molecular

weight of DNA fragments.

Effects of 3'_Me DAB on the rat liver DNA strand breakage and on the DNA repair

time were investigated. AP DNA endonuclease, an enzyme responsible for the DNA

strand breakage, was measured in the liver nuclei and the effect of 3'-Me DAB on

this enzyme activity was investigated. In order to measure the unscheduled DNA

synthesis in hepatocytes of rats treated with 3'-Me DAB, primary hepatocytes were

prepared from rats treated with3'-Me DAB and cultured for 3 hours in media

containing (3)**H-labeled thymidine(3μCi/10**6cells) and hydroxyurea. The

(3)**H-thymidine incorporated into DNA(dpm/㎎ DNA) represented the amount of

unscheduled DNA synthesis. From these experiments, the following results were

obtained.

1. 3'-Me DAB treatment to rats induced liver DNA damage, and the degree of damage

peaked at 2 hours after 3'-Me DAB administration and decreased slowly thereafter.

2. DNA damaged by 3'-Me DAB treatment was repaired and two kinds of repair

time(t^^l/^^2=3.2 hours, t^^l/^^2=10.5 hours) were observed.

3. AP DNA endonuclease activity in the liver nuclei of rats treated with 3'-Me

DAB was increased significantly at 3 hours after the administration of 3'-Me DAB

but nonspecific endo or exonuclease activities were not affected by 3'-Me DAB

treatment.

4. 3f_Me DAB treatment increased unscheduled DNA synthesis in rat hepatocytes but

decreased the normal replicative DNA synthesis.

These results suggest that 3'-Me DAB is metabolized rapidly in the liver cell.

binds to DNA, forming AP DNA which is excised into DNA fragments by the reaction

catalyzed by AP DNA endonuclease, and that the excised DNA fragments are repaired

through DNA repair system.