사람흑색종세포에서 Chios Gum Mastic에 의해 유도된 세포주기정지와 세포자멸사의 기전에 대한 연구

Kim In-Ryoung; Kang Hae-Mi; Yu Su-Bin; Park Bong-Soo

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사람흑색종세포에서 Chios Gum Mastic에 의해 유도된 세포주기정지와 세포자멸사의 기전에 대한 연구
Mechanism underlying Chios gum mastic-induced cell cycle arrest and apoptosis of the G361 human melanoma cell line

대한구강해부학회지 2017년 38권 1호 p.13 ~ 30

김인령, 강해미, 유수빈, 박봉수,

소속 상세정보

김인령 ( Kim In-Ryoung ) - 부산대학교 치의학전문대학원 구강해부학교실
강해미 ( Kang Hae-Mi ) - 부산대학교 치의학전문대학원 구강해부학교실
유수빈 ( Yu Su-Bin ) - 부산대학교 치의학전문대학원 구강해부학교실
박봉수 ( Park Bong-Soo ) - 부산대학교 치의학전문대학원 구강해부학교실

KMID : 0355820170380010013

Abstract

Chios gum mastic (CGM)은 그리 이스 키오스 섬에서만 자생하는 _P/s스3c/a lentiscus L. var. Chia. 의 잎과 줄기로부터 얻어지는 식물성 수지 이며，과거 수세기 동안 지중해와 중동 지역 국가들에서 음식 첨가물과 위궤양，십이지장궤양 등의 민간 치료약재로서 사용되어져 왔다. 최근 CGM이 암세포에서 세포주기 정지와 세포자멸사 (apoptosis) 를 유도한다는 몇 가지 연구가 발표되었으나，정확한 기전은 밝혀지지 않았다. 본 연구는 항암치료에 높은 내성을 가지는 사람흑색종에서 CGM이 세포주기의 변형과 세포자멸사에 대한 분자생물학적 기전을 밝히기 위해 실험을 시행하였다. CGM으로 처리된 G361 세포는 MTT와 colony formation assay를 통해 농도와 시간의존적으로 세포의 성장이 억제되었고，생존율 역시 감소 함을 확인 하였다. 세포자멸사의 분자생물학적 특징인 핵의 농축과 DNA 분절 등은 hoechst 염색법，DNA 전기영동법 그리고 TUNEL 염색법을 통해 확인되었다. 공초점레이저주사현미경 검경 과 western blot 법등을 시행하여 CGM이 G361 세포에서 apoptosis의 기전 중 proteasome pathway를 통해 사립체의 변화와 caspase의 활성유도를 확인 하였다. CGM 처리 후 시간 의존적으로 proteasome 활성도는 현저히 감소하고 proapoptotic factor인 Bax는 증가하였다. Bax의 증가로 인해 사립체막전위는 감소하고 apoptosis-inducing factor 인 AIF의 핵으로의 위치이동과 사립체 내막에 존재하는 단백질인 cytochrome c의 세포질로의 유리 등이 관찰되었다. caspase의 경우 caspase-9, caspase-3 그리고 caspase-7 등이 활성화 되었고, 이들의 활성화로 인해 PARP와 DFF45 (ICAD)의 분절，그리고 DFF40 (CAD)가 핵으로 위치이동과 같은 다양한 세포자멸사의 증거를 보였다. Flow cytometry 분석에서는 G1 세포주기정지를 확인 하였고，G1 주기와 연관된 단백질인 cyclin Dl, cyclin D3, cyclin E, Cdk2 그리고 CdM의 발현이 감소를 보였고，Cdk inhibitor인 p27KIP1 은 증가하였다. 반면에 p53 단백질의 축적은 보이지 않았다. 본 연구는 G361 세포에서 CGM이 세포주기 관련 단백질들의 변형에 의한 G1 세포주기 정지와 proteasome, 사립체 그리고 caspase 경로를 통해 세포자멸사를 유도하므로 천연물질인 CGM이 새로운 항암치료재로서 가능성을 보여 준다고 생각한다.

Chios gum mastic (CGM) is a resin extracted from the stem and leaves of Pistacia lentiscus L. var. chia. It has been used as a traditional medicine in many Mediterranean countries. Recently, numerous researches have demonstrated that CGM induces cell cycle arrest and apoptosis in many cancer cells. In the present study, an alter?ation of the cell cycle and induction of apoptosis by CGM treatment on malignant melanoma was investigated. CGM treatment showed the inhibition of cell viability in a dose- and time-dependent manner on the G631 melanoma cell line. Apoptotic hallmarks, such as nuclear condensation and DNA fragmentation, were also identified in CGM-treated cells. Several lines of apoptotic manifestation were demonstrated. The proapoptotic factor Bax was increased in a time-dependent manner, leading to MMP loss, proteasome activity reduction, AIF translocation, and cytochrome c release. Activation of caspases, such as caspase-9, -7, and -3, led to the cleav?age of PARP and DFF45 (ICAD). DFF40 (CAD) was translocated into the nucleus from the cytoplasm of the CGM-treated G361 cells. CGM halted the cell cycle progression by G1 arrest and the reduction in the level of cyclin-dependent kinases (CDKs). Accumulation of p53 protein was not observed in cells treated with CGM for 24-72 h. The level of p27KIPI was increased by CGM treatment only for an initial 24-h period. Cyclin Dl, D3, and E protein levels were diminished in CGM-treated cells. Therefore, it is possible that CGM treatment could serve as a novel therapeutic strategy against human melanoma.