인간 전립선 암세포에서 DNA 손상, 세포주기 교란, 세포 사멸 유도 및 침윤성 억제를 통한 베툴린산의 항암 활성 (Betulinic Acid Suppresses the Proliferation of Human Prostate Cancer Cells by Inducing DNA Damage, Cell Cycle Arrest and Apoptosis, and Inhibiting Invasiveness)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 34권 / 11호 / 765 ~ 777페이지
· 저자명 : 김소영, 황보현, 최영현

초록

다양한 식물에서 발견되는 루핀형 펜타사이클릭 트리테르펜(lupine-type pentacyclic triterpene) 계열에 속하는 천연물인 베툴린산은 항암 활성을 포함하여 광범위한 약리학적 잠재력을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 인간 전립선 암세포에서 베툴린산의 항암 활성 관련 기전 연구는 거의 보고된 바 없다. 본 연구에서는 베툴린산이 전립선 암세포(PC-3, DU145 및 LNCaP 세포)의 증식을 억제하였지만, 세포주기 교란에 미치는 영향은 전립선 암세포의 종류에 따라 다른 양상을 보여주었다. 베툴린산 처리 농도 의존적으로 G1기 세포의 빈도는 감소되면서 S 및 G2/M기에 속하는 세포의 빈도를 증가시킨 PC-3 세포를 대상으로 이루어진 결과에 의하면, 베툴린산에 의한 세포 생존율의 감소는 DNA 손상 유도와 연관이 있었다. 아울러 베툴린산은 PCNA와 cyclins 및 Cdks의 발현을 모두 감소시켰지만, p21의 발현은 증가시켰으며, PC-3 세포는 p53 유전자가 결손된 세포주이기 때문에 p21의 발현 증가는 p53 비의존적인 현상임을 알 수 있었다. 그리고 베툴린산은 미토콘드리아에서 세포질로 cytochrome c의 유리와 Bax/Bcl-2의 발현 비율을 증가시키면서 caspase-3의 활성 증가에 따른 PARP의 분해를 통해 세포 사멸을 유도하였다. 아울러 베툴린산은 colony 형성, 세포의 이동성 및 침윤성을 모두 감소시켰으며, 이는 CD147, MMP-2 및 MMP-9의 발현 감소와 관련성이 있었다. 추가적으로 EMT 관련 단백질들의 발현을 변화시켰지만, 이에 관한 연구는 추가로 진행되어야 할 사항이다. 본 연구의 결과는 베툴린산이 전립선 암세포에서 DNA 손상, 세포주기 교란, 세포 사멸 유도 및 세포의 침윤성 억제를 통하여 항암 활성을 나타낸다는 것으로 보여주는 결과이며 베툴린산의 항암 활성을 밝히는 기초 자료로서 활용성이 높을 것으로 생각한다.

영어초록

Betulinic acid, a lupine-type pentacyclic triterpene, exhibits broad pharmacological potential, including anticancer properties. However, the mechanisms underlying its anticancer effects in human prostate cancer cells remain underexplored. This study investigated the effect of betulinic acid on the proliferation of prostate cancer cells. The results demonstrated that betulinic acid significantly inhibited the proliferation of prostate cancer cells (PC-3, DU145, and LNCaP cells), with cell cycle disruption effects varying by cell line. In PC-3 cells, the reduction in cell viability was found to be associated with the induction of DNA damage. Betulinic acid also decreased the expression of proliferating cell nuclear antigen, cyclins, and cyclin-dependent kinases (Cdks) while increasing the expression of Cdk inhibitor p21WAF1. Additionally, betulinic acid triggered apoptosis via poly(ADP-ribose) polymerase degradation, caspase-3 activation, cytosolic release of cytochrome c, and an increased Bax/Bcl-2 ratio. Moreover, betulinic acid reduced colony formation, cell motility, and invasiveness by downregulating CD147 and matrix metalloproteinases, as well as modulating the expression of key proteins involved in regulating epithelial–mesenchymal transition. Collectively, the results indicate that betulinic acid exerts anticancer activity through DNA damage induction, cell cycle disruption, apoptosis, and invasion inhibition in prostate cancer cells. This study provides valuable insights into the anticancer potential of betulinic acid.

참고자료

· 없음