천연물 Neferine에 의한 ER stress 매개 대장암 세포 사멸 유도 (Neferine Induces ER Stress-mediated Apoptosis in Human Colorectal Cancer HCT116 Cells)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 34권 / 12호 / 902 ~ 910페이지
· 저자명 : 김근호, 최보희, 정정욱, 손호용, 김종식

초록

연꽃(Nelumbo nucifera)에서 발견되는 천연물인 neferine은 항염증, 항산화, 항암 등 다양한 생리학적 활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 인간 대장암 HCT116 세포에서 neferine 세포 성장 억제 및 세포 사멸 유도 특성을 연구하였다. Neferine은 농도 의존적으로 암세포 생존율을 감소시켰다. 이러한 neferine의 암세포 항 성장 활성의 분자 기전을 이해하기 위해 RNA-seq 분석을 수행하였다. 그 결과, neferine 처리에 의해 1,563개의 유전자가 2배 이상 상향 조절되었고, 1,945개의 유전자가 2배 이상 하향 조절되었다. 또한 Gene Ontology (GO) enrichment 분석을 통해 ER stress 관련 유전자들이 다수 상향 조절됨을 확인하였다. 상향 조절된 유전자 중 세 개의 유전자(ATF3, CHOP, GDF-15)와 각 단백질의 과대 발현이 각각 qRT-PCR과 Western blot 분석으로 확인되었다. Neferine 처리가 ER stress를 유도할 수 있는지 확인하기 위해 BiP, IRE1α, PDI 등의 ER stress 관련 단백질의 발현을 분석하였다. Neferine은 농도 의존적으로 BiP와 PDI의 발현을 유도했으나, IRE1α 발현은 억제하였다. 추가적으로, neferine에 의해 PERK, p-eIF2α, CHOP, 그리고 cleaved-PARP의 증가가 농도 의존적으로 나타나, neferine이 ER stress매개 세포 사멸을 유도하는 것으로 확인되었다. 종합적으로, 본 연구 결과는 연꽃 유래 천연물인 neferine이 PERK/eIF2α/CHOP 경로를 통해 ER stress 매개 세포 사멸을 유도할 수 있음을 제시한다.

영어초록

Neferine, a natural product found in Nelumbo nucifera, is known to have various biological activities, such as anti-inflammatory, anti-oxidant, and anti-cancer effects. In the present study, we investigated the anti-proliferative and pro-apoptotic properties of neferine in human colorectal cancer HCT116 cells. Neferine decreased cell viability in a dose-dependent manner. To understand the molecular mechanisms of the anti-proliferative activity mediated by neferine, we conducted RNA-seq analysis. The results showed that 1,563 genes were upregulated more than two-fold, whereas 1,945 genes were downregulated more than two-fold by neferine treatment. Additionally, we found that many ER stress-related genes were up-regulated by neferine, as detected by gene ontology enrichment analysis. Among the upregulated genes, the overexpression of three genes (ATF3, CHOP, and GDF- 15) and their proteins was confirmed with qRT-PCR and Western blot analysis, respectively. To validate whether neferine treatment could induce ER stress, we detected the expression of ER stress-related proteins such as BiP, IRE1α, and PDI. Neferine induced the expression of BiP and PDI, whereas it suppressed IRE1α expression in a dose-dependent manner. Additionally, we detected an increase in PERK, phospho-eIF2α, CHOP, and cleaved-PARP by neferine in a dose-dependent manner, indicating that neferine may induce ER stress-mediated apoptosis. Overall, our findings suggest that neferine can induce ER stress-mediated apoptosis via the PERK/eIF2α/CHOP pathway.

참고자료

· 없음