TGIF에 의한 Human cervical cancer oncogene (HCCR) 발현 조절

조광원(Goang-Won Cho) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.9

원암단백질로 알려진 Human cervical cancer oncogene (HCCR)은 발암억제 단백질인 p53과 작용하여 다양한 암조직에서 암의 유발을 촉진한다. 그러나, 아직 정확한 발암 유도기전이 알려져 있지 않다. 이러한 의문을 해소하기 위한 일환으로 본 연구에서는 HCCR의 발현이 어떻게 조절되는지를 조사하였다. 이를 위해 먼저 HCCR 5’ 쪽의 promoter 영역을 분리하여 Luciferase assay법을 이용하여 K562, HEK293, A549 세포에서 분석하였고, Promoter의 -370에서 -406사이 36bp의 첨가로 promoter활성이 의미 있게 억제됨을 관찰하였다. 또한, 36 bp만을 포함하는 probe를 이용한 mobility shift assays (EMSA)에서 핵단백질이 결합함을 관찰하였고, 컴퓨터를 이용한 분석에서 TG-interacting factor (TGIF)에 대한 consensus sequences 존재함을 관찰하였다. TGIF 만을 포함하는 probe (TG)와 돌연변이를 유발한 probe (mTG)를 이용한 EMSA에서 이 자리에 TGIF가 결합함을 보였다. 또한, TGIF 자리에 돌연변이를 유발하면(pGL3-mTGIF) 발현의 억제가 회복됨을 관찰하였다. 본 연구에서는 HCCR promoter의 특성을 분석하였고, 이 과정에서 -390에서 -366 사이에 TGIF 전사인자가 결합하여 전사활성을 조절함을 증명하였다. Proto-oncogene human cervical cancer oncogene (HCCR) functions as a negative regulator of p53 and contributes to tumorigenesis in various human tissues. However, it is unknown how HCCR contributes to the cellular and biochemical mechanisms of human tumorigenesis. In this study, we showed how the expression of HCCR is modulated. The luciferase activity assay indicated that the HCCR 5'-flanking region at positions -370 to -406 plays an important role in the promoter activity. Computational analysis of this region identified one consensus sequence for the TG-interacting factor (TGIF) located at -390 to -366 (TG). Mobility shift assays (EMSA) revealed that nuclear proteins from K562 bind to the TG site, but not to the mutated TG site. The reporter activity assay with promoter constructs carrying mutated TGIF sequences pGL3-mTGIF significantly increased reporter activities compared to wild type constructs pGL3-406~+30. In this study, we characterized the HCCR promoter and found that HCCR expression was partially regulated by the transcription repressor TGIF, which bound the promoter at positions -390 to -366.

전기경련충격시 경쟁적 역전사 중합효소연쇄반응(CRT-PCR)을 이용한 흰쥐 뇌 c-fos 유전자의 발현 양식 분석

양병환,이제욱,박응철,유재학,조광원,양보기,채영규,Yang, Byung-Hwan,Lee, Jei-Wook,Park, Eung-Chul,Yu, Jae-Hak,Cho, Goang-Won,Yang, Bo-Gee,Chai, Young-Gyu 대한생물정신의학회 1996 생물정신의학 Vol.3 No.2

To clarify the mechanism of action of electroconvulsive shack(ECS) in respect to molecular biology, and to detect the quantitative amount of change of c-fos gene expression after ECS in the rat's brain, the authors obtained brain specimens from the striatum, cerebral cortex, hippocampus, and cerebellum. Each brain was removed within 30min. after ECS(130V, 0.5sec) and ECS-sham. Then we performed RT-PCR. The results are 1) ECS was found to affect the expression of immediate early genes. 2) the cerebral cortex and hippocampus was more influenced by ECS thon in the cerebellum and striatum. From these results, we can suggest that ECS is related to the mechanism of cognition, mood, memory which is correlated to cerebral cortex and hippocampus.

중간엽줄기세포의 노화에 따른 후생유전학적 변화

오윤서(Youn Seo Oh),조광원(Goang-Won Cho) 한국생명과학회 2015 생명과학회지 Vol.25 No.6

중간엽줄기세포는 성체줄기세포의 한 종류로, 자기재생산능력(self-renwal)과 다분화능(multipotency)을 가지고 있고, 다양한 자양인자(trophic factors)들을 분비한다. 뿐만 아니라, 중간엽줄기세포는 골수, 지방, 탯줄과 같은 조직에서 쉽게 얻을 수 있기 때문에 줄기세포치료에 좋은 도구로 이용되고 있다. 하지만, 줄기세포치료의 효율성을 높이기 위해 추출한 세포의 개체 수를 늘리는 과정에서 중간엽줄기세포는 점차적인 노화를 겪게 되고, 이는 줄기세포 자체의 기능적인 감소를 야기한다. 인체 내에서, 노화된 줄기세포는 조직 내의 항상성 유지에 부정적인 영향을 미치게 되고, 이러한 상태가 지속되면 대표적인 노인성 질환인 퇴행성 질환의 원인이 된다. 최근 연구들에 의하면 중간엽줄기세포가 노화를 겪을 때, 노화 관련된 DNA 메틸화 패턴의 변화와 히스톤의 변형이 일어남을 확인하였다. 또한, 중간엽줄기세포의 노화에 있어서 DNA 메틸화효소(DNA methyltransferase) 억제제와 히스톤 아세틸화효소(histone deacetylase) 억제제가 부분적으로 노화를 개선하는 효과를 관찰한 연구사례들이 있다. 본 총설에서는, 노화에 따른 후생유전학적인 변화에 의해, 조절되는 노화 관련 유전자들과 중간엽줄기세포의 노화에 대한 연구사례들을 분석하여 서술하고자 한다. Mesenchymal stem cells (MSCs) are characterized by their multipotency capacity, which allows them to differentiate into diverse cell types (bone, cartilage, fat, tendon, and neuron-like cells) and secrete a variety of trophic factors (ANG, FGF-2, HGF, IGF-1, PIGF, SDF-1α, TGF-β, and VEGF). MSCs can be easily isolated from human bone-marrow, fat, and umbilical-cord tissues. These features indicate that MSCs might be of use in stem-cell therapy. However, MSCs undergo cellular senescence during long-term expansion, and this is accompanied by functional declines in stem-cell potency. In the human body, because of their senescence and declines in their microenvironmental niches stem cells fail to maintain tissue homeostasis, and as a result, senescent cells accumulate in tissues. This can lead to age-related diseases, including degenerative disorders and cancers. Recent studies suggest that the number of histone modifications to stem cells’ genomes and aberrant alterations to their DNA methylation increase as stem cells progress into senescence. These epigenetic alterations have been partly reversed with treatments in which DNA methyltransferase (DNMT) inhibitors or histone deacetylase (HDAC) inhibitors are introduced into replicative senescent-MSCs. This review focuses on epigenetic alteration in replicative senescent-MSCs and explains how epigenetic modifications are widely associated with stem-cell senescences such as differentiation, proliferation, migration, calcium signaling, and apoptosis.

홍조류인 Gracilaria vermiculophylla 추출물에 의한 노화 골수유래 중간엽줄기세포의 항노화 및 분화능력 개선 효과

정신구(Sin-Gu Jeong),조태오(Tae Oh Cho),조광원(Goang-Won Cho) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.9

홍조류인 꼬물꼬시래기(Gracilaria vermiculophylla)는 전 세계의 해변 지역에 널리 퍼져 있으며 아시아 국가에서 식량 자원으로 이용되어왔다. 이전 연구에 따르면, Gracilaria 속 홍조류 추출물에서 항산화 및 항염증 효과가 보고되었다. 본 연구에서는 노화된 인간의 골수 유래 중간엽 줄기세포(hBM-MSCs)를 이용하여 Gracilaria vermiculophylla 추출물(GV-Ex)의 항노화 효과를 조사하였다. MTT 분석와 immunoblot 분석(apoptotic protein p53과 cleaved caspase-3)을 이용하여, GV-Ex 전처리는 산화적 스트레스에 의해 손상된 hBM-MSCs의 세포생존력을 향상시킴을 확인하였다. 또, 세포내 생성된 ROS는 장기간 배양 된 MSCs (Passages 17; P-17)와 P-7 MSC에서 측정하여 서로 비교하였는데, P-17 MSC에서 증가되었고, GV-Ex 처리하면(GV-Ex treated P-17 MSCs) 유의하게 감소되었다. 또한, 항산화 효소인 SOD1와 SOD2, CAT의 발현 역시 GV-Ex 처리함에 따라 복원됨을 관찰하였다. 노화표지단백질인 p53와 p21, p16 등의 발현 또한 GV-Ex를 처리한 P-17 MSC에서 감소되었다. 줄기세포의 골세포(osteocytes) 혹은 지방세포(adipocytes)로 분화하는 능력 역시 GV-Ex를 처리한 P-17 MSCs에서 개선되었다. 이상과 같은 결과를 통해, GV 추출물은 노화된 줄기세포의 기능을 개선함을 시사한다. The red algae Gracilaria vermiculophylla is widespread on seashores worldwide and has been used as food in Asian countries. Previous studies have reported that extracts of Gracilaria red algae have beneficial anti-oxidant and anti-inflammatory effects. The present study examined the anti-senescence effects of Gracilaria vermiculophylla extracts (GV-Ex) in replicatively senescent human bone marrow mesenchymal stem cells (hBM-MSCs). GV-Ex pretreatment improved the cellular viability of hBM-MSCs that had been injured by oxidative stress. These effects of GV-Ex were confirmed by MTT assay and immunoblot analysis using the apoptotic proteins p53 and cleaved caspase-3. The reactive oxygen species (ROS) levels were examined in long-term cultured Passages 17 (P-17) mesenchymal stem cells (MSC) and compared to P-7 MSC. The ROS accumulation was greater in the P-17 than in the P-7. However, these increased ROS levels in the P-17 were decreased significantly after treatment with GV-Ex, and restoration of the levels of the anti-oxidant enzymes SOD1, SOD2, and CAT was also observed under these conditions. In addition, P-17 hBM-MSC treated with GV-Ex had decreased levels of the senescence proteins p53, p21, and p16. The results show that the ability of P-17 hBM-MSC to differentiate into osteocytes and adipocytes was improved by GV-Ex treatment, suggesting that GV-Ex ameliorates the functional decline of senescent stem cells.

Resveratrol 처리한 HeLa세포에서 angiogenin과 vascular endothelial growth factor 발현유도에 따른 세포이동촉진

조이슬(I-Seul Joe),정신구(Sin-Gu Jeong),조광원(Goang-Won Cho) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.4

Resveratrol (RSV)은 천연 폴리페놀계 화합물로 세포분열, 성장, 세포이동 등과 같은 다양한 효과가 보고되었다. Angiogenin (ANG)은 Vascular endothelial growth factor (VEGF)와 함께 세포의 증식, 신생혈관형성, tubular structures의 형성, 세포이동 등을 이끄는 중요한 단백질이다. 본 연구에서는 RSV에 의한 세포이동효과를 HeLa 세포에서 관찰하였다. Real-time PCR을 통해 HeLa 세포에 RSV 0~50 μM을 24시간 동안 처리하였을 때, 농도에 따른 ANG, VEGF 유전자 발현이 의미 있게 증가 하였다. 같은 방법으로, RSV 50 μM을 시간에 따라(0~48시간)처리하여 실험하였다. 그 결과, RSV 50 μM을 24시간 동안 처리하였을 때 ANG, VEGF 유전자 발현이 가장 높게 증가하였고, ANG 단백질 분석에서도 동일한 결과를 얻었다. 또한, MTT assay를 이용한 세포 독성연구에서, RSV 50 μM의 농도에서는 영향을 미치지 않음을 관찰하여, 이를 최적의 조건으로 결정하였다. RSV가 처리된 세포에서 세포이동효과를 조사하기 위해 wound-healing assay를 수행하였다. RSV가 처리된 그룹에서 세포이동이 의미 있게 증가하였다. 따라서, 본 연구에는 RSV에 의해 ANG, VEGF의 발현이 증가했고, 이에 따라 세포이동이 향상됨을 관찰하였다. Resveratrol (RSV), a natural polyphenolic compound, is a modulator for cell division and cell migration, and has diverse beneficial properties. Angiogenin (ANG) and vascular endothelial growth factor (VEGF) are considered to be important mechanisms for cell proliferation, angiogenesis, the formation of tubular structures, and migration. In this study, we investigated whether RSV has a migratory effect in HeLa cells. When cells were treated with 0~50 μM of RSV for 24 hr, the expression of ANG and VEGF was significantly increased in a dose dependent manner measured by real-time PCR. Similarly, we performed time dependent experiments for 50 μM RSV treated cells and identified the optimized time at 24 hr. The increased expression in RSV treated cells was confirmed by Western blot analysis. To examine the toxic effects of RSV at the determined conditions, MTT assays were performed. The viabilities were unchanged for 0~50 μM RSV treated cells, while they decreased at 100 μM RSV. To examine the effect of migration in RSV treated cells, we performed a wound-healing assay. The migratory rates were significantly enhanced in the RSV treated group. In this study, we found that RSV induces an increase in the expression of migration factors ANG, VEGF, and enhances cell migration for the determined conditions.

인간 골수유래-중간엽 줄기세포(hBM-MSCs)에서 PDE4 억제조절을 통한 신경세포 분화 효율 개선

정다희(Da Hee Jeong),조이슬(I-Seul Joe),조광원(Goang-Won Cho) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.12

인간 중간엽 줄기세포(hMSCs)는 신경세포(neuron-like cells)를 포함한 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 성체 줄기세포(adult stem cells)이다. 본 연구에서는 인간의 골수유래-중간엽기세포(bone marrow-mesenchymal stem cells; hBM-MSCs)를 이용한 신경분화에서 신경세포 표지자(neuronal marker)인 NF-M, Tuj-1 뿐만 아니라 성상세포 표지자(glial marker)인 GFAP의 발현 역시 의미 있게 증가함을 real-time PCR, Western blot, and immunocytochemical staining법을 통하여 관찰하였다. 이를 개선하기 위하여, 신경분화에 중요한 신호전달자(signal intermediator)인 PDE4를 억제한 후 신경분화를 유도하였다. PDE4 억제자인 rolipram 혹은 resveratrol를 각각 처리하여 신경분화한 줄기세포(Roli- or RSV-dMSCs)에서 NF-M, Tuj-1의 발현이 증가하였고 반면, GFAP의 발현은 감소함을 real-time PCR, Western blot, and immunocytochemical staining법을 통하여 관찰하였다. 본 연구를 통하여, PDE4를 조절하며 줄기세포의 신경분화를 개선할 수 있음을 보였다. Human bone marrow mesenchymal stem cells (hBM-MSCs) can differentiate into various cell types including osteoblasts, adipocytes, chondrocytes, and myocytes. Previous studies, including our own, have shown that MSCs can also differentiate into neuron-like cells. However, their rate of neuronal differentiation is not sufficient for application to stem cell therapy, which requires well-defined cell types. For this purpose, we first examined the expression of neuronal lineage markers (GFAP, MAP-2, KCNH1, Nestin, NF-M, and Tuj-1) by real-time PCR, western blot, and immunocytochemical staining. The expressions of the astrocyte marker GFAP and neuronal markers NF-M and Tuj-1 increased in neuronal differentiated MSCs (dMSCs). To improve the neuronal differentiation efficiency, PDE4, an important signaling intermediator in the progression of neuronal differentiation, was modulated using well-known inhibitors such as rolipram or resveratrol and then differentiated into neuronal cells (Roli- or RSV-dMSCs). The expressions of NF-M, Tuj-1 were increased while that of GFAP decreased in Roli- and RSV-dMSCs, which were examined by real-time PCR, western blot, and immunocytochemical staining. From these experiments, we have found that the neuronal differentiation efficiency can be ameliorated by the modulation of PDE4 activity.