Expression of the DNA repair enzyme, N-Methylpurine-DNA glycosylase (MPG) in astrocytic tumors

Abstract

[한글]

연구 배경: DNA는 환경적인 돌연변이 요소들과 정상적인 세포 대사과정에서 생성되는 알킬 화합물이나 산소 유리기 등에 계속적으로 노출되어 손상이 일어난다. 몇몇 연구에서 MPG의 mRNA발현 정도는 타 장기보다 성인 뇌조직에서 낮다고 알려지고 있다. 즉 분화가 끝나고 더 이상 증식하는 않는 세포들은 배아 조직, 난소, 정소와 같은 증식 세포들 보다 DNA 복구 능력이 낮다. 이러한 비분열 조직에서의 DNA 손상의 축적은 더 심각할 것이다. 이러한 손상은 DNA 복구과정이나 세포 자연사 과정을 거치게 되고, 그렇지 않을 경우 뇌종양으로 발전할 지도 모른다. 본 연구는 DNA 복구 효소의 일종인 MPG와 종양형성과의 관련성을 알고자 하였다.

재료 및 방법: 30례의 신경 교종들과 7례의 종양 주위의 정상 뇌조직에서의 역전사-중합효소 연쇄 반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction)과 RNA in situ hybridization을 이용하여 MPG의 mRNA 발현을 보았다. 또한 면역조직화학염색 (immunohistoche

mistry)과 western blot 분석 방법을 이용하여 MPG의 단백질의 발현과 세포내 국재화 (localization)를 알아보았다.

결과: 역전사-중합효소 연쇄 반응에서의 IV 등급 종양 조직의 MPG mRNA의 발현은 종양 주위의 뇌조직 또는 II-III 등급 종양 조직의 발현보다 통계학적으로 의미 있게 높았다 (p＜0.05). RNA in situ hybridization에서의 MPG mRNA는 종양의 등급과 관계없이 종양 조직과 종양 주위의 뇌조직 모두에서 발현되었다. 역전사-중합효소 연쇄 반응에서의 IV 등급 종양 조직의 MPG mRNA의 발현은 II-III등급의 종양들의 발현보다는 높았다. 그러나, 면역조직화학 염색에서의 MPG 단백질 발현은 모든 종양 조직에서만 핵에서 발현이 되었다. 종양 주위의 뇌조직에서는 핵과 세포질 모두에서 발현이 되지 않았다. Western blot 분석에서의 MPG단백질 발현은 II-III등급의 종양보다 IV등급 종양 조직에서 높았다. 악성 성상세포종에서 증가된 MPG 발현 양상을 관찰하였고, 종양과 종양 주위의 뇌조직에서의 MPG mRNA의 세포내 발현 양상은 MPG 단백질의 발현 양상과 달랐다. 그러나 종양 조직 내에서의 MPG의 세포내 국재화는 이질적이지는 않았다.

결론: 본 연구의 결과들로 성상세포종에서의 MPG와의 관련성을 제시하고, 변화된 mRNA의 발현 및 세포내 국재화는 종양 형성과정과 관련이 있음을 암시한다. 향후 성상세포종에서 MPG 유전자의 조절에 대한 더 많은 연구가 필요하다.

[영문]

Background: DNA is continuously damaged due to exposure to alkylating compounds or oxygen free radicals generated during normal cellular metabolism and as environmental mutagens. Several studies found that MPG mRNA levels were lower in adult brain than in other tissues. Terminally differentiated and nonproliferating

cells have a lower DNA repair capacity than proliferating cells from organs, embryo, ovary and testis. The accumulation of damage in nondividing tissues would be more acute and more serious. If the DNA repair enzyme does not work properly, the damaged DNA lead to tumorigenesis or cell death. This study was designed to

investigate the association of tumorigenesis with DNA repair enzyme, N-methylpurine-DNA-glycosylase (MPG) in astrocytic tumors.

Materials and Methods: MPG mRNA expression and localization in the 30 astrocytic tumors and 7 tumor-adjacent brain tissues was examined by reverse transcriptase-polymerase chain reaction and RNA in situ hybridization. Expression and intracellular localization of MPG protein was determined by immunohistochemistry and western blot analysis.

Results: MPG mRNA expression in reverse transcriptase-polymerase chain reaction was significantly higher in grade IV tumor tissues than in brain tissues adjacent to tumor or in grade II-III tumor tissues (p＜0.05). MPG mRNA in in situ hybridization was detected both in brain tissues adjacent to tumor and in astrocytic tumor tissues, regardless of the tumor grades. MPG mRNA expression in

RT-PCR was higher in glioblastomas (grade IV) than in diffuse astrocytomas (grade II) and anaplastic astrocytomas (grade III). However, MPG protein localization in immunohistochemical study was detected only in the nucleus of all tumor tissues. In brain tissues adjacent to tumor, immunohistochemical staining for MPG was not stained both in the nucleus and in cytoplasm. MPG protein expression in western blot analysis was higher in grade IV tumor tissues than in grade II-III astrocytomas. Increased MPG expression was found in malignant astrocytic tumors.

And the intracellular localizations of MPG mRNA in tumors or adjacent brain tissues were different from one of MPG protein in tissues. However, the intracellular localization of MPG in the tissues was not heterogeneous among the tumor grades.

Conclusions: These results suggest MPG''s role in human astrocytic tumors and raise the possibility that the increased mRNA level and intracellular localization could be associated with astrocytic tumorigenesis. Further studies about control of MPG gene expression in astrocytic tumors are warranted.