📜 오늘 우리가 살펴볼 논문은?
- Chen, T., Dai, X., Dai, J., Ding, C., Zhang, Z., Lin, Z., Hu, J., Lu, M., Wang, Z., Qi, Y., Zhang, L., Pan, R., Zhao, Z., Lu, L., Liao, W., & Lu, X. (2020). AFP promotes HCC progression by suppressing the HuR-mediated Fas/FADD apoptotic pathway. Cell death & disease, 11(10), 822.
🙌 논문을 읽기 전 알아두어야 할 핵심 용어
- HCC (Hepatocellular carcinoma) : 간세포암을 의미하는 단어로, 전세계적으로 암 관련 사망의 세번째 주요 원인이에요
- AFP (Alpha fetoprotein) : 간이나 위 종양 진단에 있어서 지표로 사용될 수 있는 단백질로, 이 논문에서 AFP의 수치는 간암 세포의 성장/억제 예측에 대한 척도로 사용되었어요
- Fas/FADD : Fas와 FADD는 세포 사멸을 조절하는 데에 중요한 역할을 하는 단백질들이에요. Fas는 세포 표면에 발현되는 수용체 단백질로, Fas ligand(FasL) 이 Fas 수용체에 결합하면 FADD가 활성화되어 apoptosis로 이어지는 외인성 세포 사멸 경로를 이루는 일부에요
- HuR : 3'-UTR (untranslated region) RNA 결합 단백질로서, mRNA의 번역을 조절하는데에 중요한 역할을 해요. 세포 신호 전달에 대한 응답자 역할로, 생물학적 과정의 발현량을 결정한다고 할 수 있어요
🤔 이번 연구에서 다룰 내용
AFP는 일반적으로 태아나 임산부에게서 발견되는 단백질인데, 70% 이상의 간세포암 환자에게서 AFP의 재활성화가 발견되었어요!
이 점에서 성인 시기의 비정상적인 plasma AFP 수준의 증가가 간세포암에대한 바이오마커로 사용될 수 있음을 알 수 있어요 👍
하지만 AFP가 간세포암에 어떻게 작용하는지 그 기전이 아직 잘 알려지지 않아, 매년 75만명의 인구가 죽고있다고 해요 😥
그래서 이번 논문에서는 HCC의 발병 기전과 화학적 민감성에 관련한 AFP의 기능적 역할, AFP의 발암성 역할 정의, AFP를 HuR 매개(mediated) Fas mRNA 번역에 연결하는 새로운 항세포사멸 메커니즘에 대한 연구를 진행했어요 !
이제부터 HCC에 작용하는 AFP에 대해 자세히 알려드릴께요!
📊 실험 결과 분석
AFP가 HCC에 어떻게 사용하는지 확인하기 위해서 진행한 실험에는 AFP 유전자를 제거한 쥐와 AFP를 가지고있는 야생형 쥐를 이용하였고, 인간에서도 같은 반응이 나타나는지 확인하기 위해 AFP를 발현하지 않는 HLE 세포와, AFP를 많이 발현하는 HuH7, HepG2 세포를 사용했어요!
그 결과, 하나의 커다란 메커니즘을 다섯 가지의 분석으로 나누어 설명할 수 있었어요! 지금부터 하나하나 자세히 설명해드릴게요!
1. AFP는 간암의 진행에서 발암성 역할을 수행한다
간이나 위장관 등에 종양을 일으킬 수 있는 발암물질인 DEN을 AFP 유전자가 있고, 없는 쥐에 주사했을 때 간암이 나타나는 확률은 큰 차이가 없었어요.
하지만 AFP 유전자가 있는 쥐에서 종양이 더 다양하고, 크기도 컸답니다.
또한 인간세포 HLE에서는 AFP를 과발현 시켰을 때 세포가 크게 증식하고, HuH7과 HepG2 세포에서 AFP 유전자를 Knockdown 시켰을 때 세포 증식이 크게 감소하는 결과를 보였어요.
이를 통해서 AFP 유전자가 간암의 발병에는 영향을 주지 않지만, 종양의 성장을 촉진한다는 것을 알 수 있었어요!
2. AFP는 Fas 매개 세포사멸 경로를 억누르는 방식으로 간암 세포의 성장을 촉진한다
그렇다면 AFP는 어떻게 간암 세포의 성장을 촉진할까요?
그 해답은 이번에 알 수 있어요! AFP의 유무에 따라서 외인성 세포사멸 경로에 관련된 단백질들, Caspase3, Caspase8, PARP의 발현이 달라지는 것을 확인했기 때문이에요!
AFP가 없을 때 이 단백질들은 발현이 많이 되었어요. 이는 물론 AFP가 없을 때 세포사멸이 훨씬 잘 일어난다는 의미가 되겠죠?
또, HuH7과 HepG2 세포에서 AFP 유전자를 Knockdown 시켰을 때 Fas 단백질과 FADD 단백질의 발현이 크게 증가했고, 실제로 세포 사멸이 훨씬 많이 일어난 것을 유세포분석법을 통해 확인할 수 있었어요!
📍유세포분석법 (flowcytometry)
3. AFP는 HuR 매개 번역 조절을 통해 Fas 단백질의 발현을 막는다
그럼 AFP는 Fas 단백질에 직접 작용할까요? 사실 그렇지 않아요!
AFP가 과발현되거나 Knockdown 된 경우에 Fas의 mRNA 전사가 변하지 않는 것이 확인됐기 때문이에요!
하지만 3'-UTR 부분에 luciferase를 넣고 AFP를 과발현시켰을 때 luciferase 활성이 감소하는 것을 확인할 수 있었어요! 이건 AFP가 Fas의 3'-UTR에서의 발현을 억제한다는 의미를 해요!
이때, AFP가 3'-UTR에 작용할 수 있는 건 HuR 단백질 덕분이에요! HuR은 앞에서 말했다시피, 3'-UTR RNA 결합 단백질이라 mRNA 번역을 조절하는데에 아주 중요한 역할을 해요!
그리고 AFP가 HuR이 세포질에 많이 있도록 돕고있죠!
이에 대한 내용은 4번에서 더 자세히 다뤄볼게요!
4. AFP는 HuR과 상호작용해, 세포질에있는 HuR의 분배를 증가시킨다
AFP가 HuR의 세포질로의 이동을 돕는다는 건, 광학 현미경을 통해 확인할 수 있었어요!
현미경을 통해 보았을 때, 맨 오른쪽 Merged에서 HuR과 AFP가 겹치는 걸 확인할 수 있어요! 이는 세포질 AFP가 HuR 단백질에 물리적으로 결합하고, 이를 통해 세포질 내 HuR의 분포를 증가시킨다는 의미를 함축해요!
또한, 세포질에 HuR의 분포가 증가하면 3'-UTR에 결합하는 HuR도 늘어나고, 이에 따라 Fas mRNA의 번역이 억제되게 돼요!
Fas 단백질이 만들어지지 않으면 FADD도 활성화될 수 없고, 결국 세포 사멸로 이어지지 못해, 세포가 증식하는 결과에 이르게 돼요🥲
5. AFP 억제는 간암 세포의 화학적 민감성을 높인다
Oxaliplatin과 Sorafenib은 항암제로 사용되는 약물들이에요!
Oxaliplatin은 AFP의 발현을 감소시키는데, 이를 통해서 세포질 내 HuR도 감소하고, Fas의 증가로 이어져요! 그렇다면 Fas/FADD 세포사멸 경로가 활성화될 수 있겠죠?
또, Sorafenib은 세포질 AFP에는 영향을 미치지 않지만, 혈관 신생에 관여하는 여러 인자들을 억제해, 종양세포에 산소 공급을 막아 세포를 죽여요!
각각의 능력도 좋지만 두 약물을 함께 복용하면, Fas/FADD 세포사멸 경로가 더욱 활성화되어서 더 큰 항암 능력을 가진다고 해요!
🐉 결론 및 정리
이제까지 다뤘던 실험들을 정리하면...
AFP는 세포질 HuR에 물리적으로 결합해 세포질 HuR을 증가시키고, 이는 세포질에 있는 3'-UTR에 결합해서 Fas mRNA의 번역을 억제합니다! Fas는 세포 사멸 유도 신호를 전달하는 단백질로, FasL와 결합하면 FADD를 활성화해 Apoptosis를 유발하는데, AFP로인해 Fas mRNA 번역이 억제되어서 종양세포는 사멸하지 못하고 증식합니다!
이를 종합적으로 간략하게 말하면...
AFP는 간암 세포(HCC)에서 Fas/FADD 세포사멸 경로를 억제하는 방식으로 종양세포의 증식을 촉진시킨다고 할 수 있어요!
또한 Oxaliplatin과 Sorafenib은 HCC 세포의 화학적 민감성을 증가시켜 HCC 환자 치료에 사용될 수 있다고 해요!
🖊️작성자: 하예지 (hyj9095@naver.com)
🌟밝히자, 바이오 세상🌟
다음 글에서 만나요🖐🏻:)
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