방사선에 의한 인간 섬유아세포의 DNA 메틸화 양식 = DNA methylation pattern by gamma radiation in human dermal fibroblast cells

국문 초록 (Abstract)

방사선의 이용은 의료, 농업, 공업, 에너지 분야 등 여러 분야에서 사용되고 있다. 그러나 방사선은 유전자에 독성을 나타내는 인자로서 인체에 다양한 영향을 주게 된다. 방사선에 피폭되면, chromosome aberration, Micronuclei, Prematurely condensed chromosome assay와 같은 방사선에 대한 생물학적 마커를 이용하여 인체가 피해를 입은 정도를 측정하게 된다. 하지만 이러한 방식은 실험자에게 고도의 기술을 필요로 하고 많은 시간이 소요 되며 피폭 선량 판독에 있어서 개인적인 차가 나타날 수 있는 한계점이 존재한다.
방사선은 세포에 유전적 불안정성을 일으키고 CpG site내의 cytosine의 메틸화 정도를 변화시킨다. 우리는 이를 이용하여 새로운 방사선에 대한 마커를 찾기 위하여 G0기 상태의 인간 섬유아세포의 DNA 메틸화 양식의 변화를 조사하였다. 인간 섬유아세포에 각각 0.05, 0.5, 5Gy의 방사선량을 조사한 후 24시간, 48시간 뒤에 DNA를 추출하여 Illumina사의 Human Infinium Methylation 27 Array chip을 사용하여 메틸화 변화를 측정하여 분석하였다. 이것은 방사선 피폭선량 측정에 DNA 메틸화를 적용하려는 첫 시도로 이 분석을 통하여 우리는 방사선 피폭선량을 측정할 수 있는 마커 후보들을 선별하게 되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Application of ionizing radiation in different areas is constantly increasing the use for medical and industrial purposes. Radiation is a genotoxic agent that gives rise to a variety of effects in human. Although chromosome aberration, micronuclei, prematurely condensed chromosome assays were used for biomakers of human radiation exposure, the biomonitoring of large groups of workers is difficult because there are required time consuming and highly skilled personnel. The inheritance of genomic instability suggests the possible involvement of epigenetic mechanisms by radiation, such as changes of the methylation of cytosine residues located within CpG dinucleotides. To find the specific biomarkers for heavy casualties to detect the radiation exposure in short time, we have investigated the altered patterns of genomic DNA methylation in the cell cycle arrested human dermal fibroblast cells. Irradiated HDF cells were harvested at 24 hrs and 48 hrs after the radiation exposure (0.05, 0.5 and 5 Gy) and the methylation status of genomic DNA was analyzed by Illumina Human Infinium Methylation 27 Array Chip. Through this analysis, we selected potential biomarkers to detect the radiation exposure. This is the first report which introduces the application of genomic DNA methylation analysis to detect radiation exposure.

목차 (Table of Contents)

• II. 서 론 = 1
• 1. 생물학적 선량평가의 중요성 = 1
• 2. 방사선에 의한 유전자의 변화 = 2
• 3. DNA 메틸화의 의미 = 3
• 4. 생물학적 마커로서의 메틸화 = 4
• 5. 방사선 피폭에 대한 생물학적 마커로서의 DNA메틸화 = 5
• 6. Illumina Human Infinium Methylation 27 Chip Array = 6
• II. 실험 재료 및 방법 = 8
• 1. 세포 주 및 배양 = 8
• 2. Fluorescence activated cell sorter를 이용한 G0 세포 확인 = 8
• 3. G0기 인간 섬유아세포에 방사선 조사 = 9
• 4. 방사선을 조사한 G0기의 인간 섬유아세포로부터 Genomic
• DNA의분리 = 9
• 5. Genomic DNA의 bisulfite conversion = 10
• 6. Chip array를 이용한 DNA 메틸화 정도의 분석 = 11
• III. 실험 결과 = 12
• 1. 방사선 선량에 따른 사람 피부의 메틸화 분석 전략 = 12
• 1.1. 인간 섬유아세포 = 12
• 1.2. Illumina Human Infinium Methylation Chip 결과의 통계적분석 = 13
• 2. 어린 섬유아세포에서의 메틸화 정도의 변화 = 14
• 2.1. CpG site의 위치에 따른 메틸화 정도의 변화 =· 14
• 2.2. Biological process에 따른 메틸화 정도의 변화 = 16
• 2.3 방사선량에 따라 메틸화 정도가 변하는 CpG site = 19
• 3. 늙은 섬유아세포에서의 메틸화 정도의 변화 = 24
• 3.1. CpG site의 위치에 따른 메틸화 정도의 변화 =·24
• 3.2. Biological process에 따른 메틸화 정도의 변화 = 26
• 3.3. 방사선량에 따라 메틸화 정도가 변하는 CpG site = 29
• IV. 고 찰 = 34
• 1. Illumina Human Infinium Methyation Chip을 활용한 인간
• 섬유아세포의 방사선에 따른 메틸화 양식 분석 = 34
• 1.1. CpG site의 위치에 따른 메틸화 정도의 변화 = 4
• 1.2. Biological process에 따른 메틸화 양식의 변화 = 35
• 2. 방사선에 영향을 받는 DNA 메틸화 마커 후보 = 35
• 3. 향후 연구 = 36
• V. 참고 문헌 = 38
• ABSTRACT = 43