Changes of Proteasomes during programmed cell death in the tobacco hawkmoth Manduca sexta = 담배 박각시나방 Manduca sexta의 계획된 세포죽음동안의 Proteasome의 변화

국문 초록 (Abstract)

모든 진핵세포와 주요 단백질 분해효소인 proteasome은 변성되거나 상해된 불필요한 단백질을 제거할 뿐만 아니라, 세포주기를 비롯한 다양한 대사과정들의 주요 효소들을 필요 시 적절히 분해함으로써 항상성을 유지시키는 필수적인 효소로 잘 알려져 있다. 또한 proteasome은 특정 포유동물 조직의 계획된 세포죽음(programmed cell death 또는 apoptosis)와 밀접하게 관련되어 있다고 보고된 바, 본 연구에서는 담배 박각시나방(Manduca sexta)의 변태과정에서 일어나는 마디간 근육(intersegmental muscle)의 급격한 파괴과정동안의 proteasome의 변화양상을 발현 및 단백질 분해활성을 중점으로 조사하였다. 정상근육과 파괴직전의 근육으로부터 proteasome을 분석한 결과 단백질 분해활성이 최소한 6배 이상 증가하였으며, proteasome의 주요구성성분들의 발현 변화를 각각의 항체(antibody)를 이용하여 조사한 결과 세포죽음 직전에 급격히 증가함을 보였다. 이러한 구성성분들의 발현증가가 proteasome 복합체 형성을 통해 활성의 증가를 일으키는지 조사한 결과, 세포내에서 실질적으로 단백질 분해활성을 담당한다고 여겨지는 265 proteasome (2,000 kDa)의 위치에서 커다란 활성의 변화와 구성성분의 증가를 볼 수 있었다. 따라서, 담배 박각시나방의 계획된 세포죽음 현상은 특정 호르몬의 신호에 의해 proteasome의 발현이 급격히 증가하여 265 proteasome의 복합체 형태로 세포내 대부분의 단백질들을 분해함으로써 30시간이내 근육조직을 완전히 소멸시키는 것을 알 수 있었다.
한편, proteasome을 구성하는 특정 구성성분의 과다 발현이 세포의 단백질 분해현상에 어떠한 영향을 미치는 지 조사하기 위하여 쥐의 fibroblast cell에 265 proteasome의 ATPase 구성성분인 m56 유전자를 삽입한 후 세포의 추출물로부터 proteasome의 양과 활성의 변화를 관찰하였다. Proteasome을 초원심분리로 추출하여 관찰한 결과, 담배 박각시나방의 경우와는 달리 유전자 삽입 세포는 모든 실험에서 정상 세포와 전혀 차이를 보이지 않았다. 이 결과로부터 세포의 생명 유지에 필수적이고 매우 다양한 기능을 가진 proteasome은 40여개의 구성성분들의 발현이 매우 정교하게 조절되고 있으며, 특정 세포죽음 자극(apoptotic signal)이 왔을 때 일련의 구성 성분들의 발현과 265 proteasome 복합체 형성이 증가함으로써 그 기능을 수행하는 것을 알 수 있으며, 보다 자세한 연구는 비정상적 단백질 분해나 세포죽음을 동반하는 여러 질환들의 원인과 현상을 규명할 수 있으며, 또한 그 활성을 조절함으로써 궁극적인 치료의 방향도 제시 가능할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• INTRODUCTION
• MATERIALS AND METHODS
• Materials
• Animals
• Partial Isolation of Proteasomes
• Proteolytic Activity Assays
• Preparation of Ub-^(125)-lysozyme
• RESULTS
• Proteolytic activities increase with ISM commitment to die
• Changes in the expression of specific proteasome subunits
• 26S and 20S proteasome complexes of ISM during PCD
• Proteolytic activities of the transfected fibroblast cells
• Electrophoretic analysis of proteasomes of the transfected fibroblast cells
• DISCUSSION
• REFERENCES