대장암에서 관찰되는 Caveolin의 낮은 발현과 프로모터 CpG 과메틸화에 대한 연구 (Promoter CpG Hypermethylation and Downregulation of Caveolin Expression in Human Colon Cancers)

서지정보

· 발행기관 : 대한장연구학회
· 수록지 정보 : Intestinal research / 5권 / 1호 / 60 ~ 72페이지
· 저자명 : 김남훈, 김효종, 지성길, 문영수

초록

목적: caveolins (cav-1, cav-2)은 여러 악성 종양에서 일반적으로 낮은 발현을 보이나 몇몇 악성 종양에선 종양의 전이와 악성화가 진행되면서 그 발현이 증가된다. 대장암의 발생에서 caveolins의 발현양상과 돌연변이 상태를 조사하여 대장암의 발생과 이들 유전자와의 연관성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 11종의 인간 대장암 세포주와 49예의 인간 대장암 조직 및 인접 정상 대장조직을 대상으로 하였다. 정량 PCR 분석과 immunoblotting 방법을 통해 caveolins의 mRNA와 단백질 발현을 평가하였고 cell counting과 colony formation방법을 사용하여 cav-1 발현이 종양성장에 미치는 영향을 알아보았다. 또한, cav-1 발현이 비정상적으로 낮은 대장암 세포주와 비정상적으로 높은 대장암 세포주에서 cav-1의 발현과 종양성장과의 연관성에 대해 조사하였다. cav-1 발현이 낮은 대장암 세포주에서 탈메틸화 약제인 5-aza-2'deoxycytidine을 투여하여 프로모터 메틸화 상태를 확인하였다. caveolins 유전자 프로모터 부위에 존재하는 38개의 CpG 메틸화 여부를 bisulfite DNA 염기분석을 통해 조사하였다. 결과: Cav-1 mRNA 발현은 11종의 대장암 세포주 중 6종에서 매우 낮거나 발현되지 않았다. Cav-2 mRNA 발현도 cav-1과 유사하였다. Cav-1 단백질의 발현은 전반적으로 매우 낮았으나 HCT 116과 Lovo의 두종에선 현저히 증가된 발현을 보였다. 정상 대장조직에 비하여 대장암 조직의 47% (23/49)에서 cav-1 발현이 현저히 감소하였고 10% (5/49)에서 cav-1 발현이 현저하게 증가하였다. 유사한 양상으로, cav-2 발현도 정상 대장조직에 비하여 대장암 조직의 28% (9/32)에서 감소하였고 3% (1/32)에서 증가하였다. Cav-1 발현이 낮은 세포주에 5-aza-2'deoxycytidine 투여 후 cav-1 mRNA 발현이 복원되었다. Bisulfite DNA 염기분석으로 cav-1 유전자 프로모터 부위에 존재하는 38개의 CpG 과메틸화가 cav-1 발현 감소와 강한 연관성이 있음을 확인하였다. Cav-1 발현이 비정상적으로 낮은 RKO 세포주에서 cav-1 발현을 복구할 경우 phospho- ERK의 양이 감소되며 세포성장을 억제하였다. Cav-1 발현이 비정상적으로 높은 HCT116 세포주에서 siRNA를 이용하여 cav-1 발현을 차단할 경우 p53과 p21WAF1이 활성화되며 세포성장을 억제하였다. 결론: 인간 대장암의 상당수에서 caveolin 유전자는 프로모터 과메틸화로 인한 유전자외 불활성으로 발현이 낮으며 이러한 발현억제는 대장암 발생에 관여할 것으로 판단된다. 또한 cav-1은 발현이 낮은 대장암세포에서는 종양 억제 기능을 하나 발현이 높은 대장암세포에서는 종양 촉진 역할을 보여 대장암 악성화에도 관여할 것으로 생각한다.

영어초록

Background/Aims: Abnormal reduction of caveolins has been found in many human cancers while its overexpression also correlates with increased metastatic progression of some tumors. To elucidate the possible implication of caveolin abnormality in human colon tumorigenesis, the expression and mutational status of caveolins was explored. Methods: We investigated 11 human colon cancer cell lines, 49 primary carcinoma tissues, and its matched normal colonic tissues. Both mRNA and protein levels of caveolins (cav-1, cav-2) were evaluated by quantitative RT-PCR and immunoblotting. Effect of cav-1 expression on tumor growth was tested using cell counting and colony formation assay. Cav-1 expression was restored in nonexpressing cells, whereas cav-1 expression was inhibited by siRNA-mediated knockdown in expressing cells. Methylation status of 38 CpG sites was evaluated by bisulfite DNA sequencing. Results: Low expression of cav-1 transcript was found in 54.5% of cancer cell lines, whereas 45.5% of those showed strong expression. Expression level of cav-1 protein was very low in majority of cancer cell lines except two cell lines. Approximately 47% and 10% of primary carcinomas exhibited significant reduction and elevation in cav-1 expression, respectively. Cav-2 expression also showed down- and up-regulation in 28% and 3% of primary tumors, respectively. Cav-1 transcript was re-expressed in nonexpressing cells by 5-aza-dC treatment. Restoration of cav-1 inhibited growth of cav-1-negative cells and reduced phospho-Erk level, whereas ectopic overexpression of cav-1 further stimulated cav-1-expressing cells and activated p53 and p21. Conclusions: Caveolin undergoes epigenetic silencing in a considerable proportion of human colon cancers by aberrant promoter CpG hypermethylation. Also, cav-1 acts two opposite functions as a growth suppressor or growth stimulator in colon cancers. (Intest Res 2007;5:60-72)

참고자료

· 없음