대장상피세포 속 Wnt 신호 경로에 대한 C. difficile 톡신A의 영향 (Clostridium difficile Toxin A Inhibits Wnt Signaling Pathway in Gut Epithelial Cells)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 28권 / 9호 / 1016 ~ 1021페이지
· 저자명 : 윤이나, 김호

초록

C. difficile 톡신A에 의한 대장상피세포 자살과정은 위막성대장염(Pseudomembranous colitis)의 주요 원인으로 고려되고 있다. 톡신A는 활성산소 를 증가시켜 세포자살 신호를 유도한다. 또한 톡신A는 미세섬유나 미세소관과 같은 세포골격계 형성을 저해함으로써 자살을 유도한다고 알려져 있다. 하지만 톡신A가 야기하는 소화기 상피세포 자살경로는 아직 불분명하다. 본 연구에서는 소화관 상피세포의 성장과 분화 그리고 기능에 중요하다고 알려져 온 Wnt 신호경로에 대한 톡신A의 영향을 확인해보았다. 이를 위해 비암화-인간대장세포주(NCM460)에 톡신A를 처치하고 Wnt 신호 분자들의 변화를 추적하였다. 또한 톡신A를 주입한 생쥐의 회장 상피세포 속 Wnt 신호경로 변화도 평가하였다. 인간 대장상피세포에서 톡신A는 Wnt 경로의 핵심 신호분자인 β-catenin 단백질의 양을 빠르게 감소시켰다. 이 현상은 생쥐 회장 상피세포에서도 동일하게 확인되었다. 연구자 등은 톡신A가 GSK3β 활성형 인산화(Thr390)를 증가시킴도 확인하였다. 이는 톡신A가 GSK3β의 활성을 높여서 β-catenin의 인산화시키고 이를 통해 단백질 분해 과정이 촉진되었음을 보여준다. 이 결과들을 종합하면, 톡신A에 의한 소화관 상피세포 자살과정이 상피세포의 성장과 자살을 조절하는 Wnt 신호경로 차단과 밀접하게 연관되어 있음을 보여준다.

영어초록

Clostridium difficile toxin A causes pseudomembranous colitis. The pathogenesis of toxin A-induced colonic inflammation includes toxin A-dependent epithelial cell apoptosis, resulting in the loss of barrier function provided by epithelial cells against luminal pathogens. Toxin A-dependent epithelial cell apoptosis has been linked to toxin A-induced production of reaction oxygen species and subsequent p38MAPK activation; p21CIP1/WAF1 upregulation-dependent cell cycle arrest; cytoskeletal disaggregation; and/or the induction of Fas ligand on epithelial cells. However, the molecular mechanisms underlying toxin A-induced apoptosis remain poorly understood. This study tested whether toxin A could block the Wnt signaling pathway, which is involved in gut epithelial cell proliferation, differentiation and antiapoptotic progression. Toxin A treatment of nontransformed human colonocytes (NCM460) rapidly reduced β-catenin protein, an essential component of the Wnt signaling pathway. Exposure of mouse ileum to toxin A also significantly reduced β-catenin protein levels. MG132 inhibition of proteasome-dependent protein degradation resulted in the recovery of toxin A-mediated reduction of β-catenin, indicating that toxin A may activate intracellular processes, such as GSK3β, to promote degradation of β-catenin. Immunoblot analysis showed that toxin A increased active phosphorylation of GSK3β. Because the Wnt signaling pathway is essential for gut epithelial cell proliferation and anti-apoptotic processes, our results suggest that toxin A-mediated inhibition of the Wnt signaling pathway may be required for maximal toxin A-induced apoptosis of gut epithelial cells.

참고자료

· 없음