세포 노화에 관한 새로운 조절자로서 ZNF313 확인 = Identification of ZNF313 as a novel regulator of cellular senescence

국문 초록 (Abstract)

화학 물질, 독성 혹은 방사선과 같은 피해의 다양한 종류에 대한 반응으로, 세포는 더 이상 유사분열 세포 주기를 유도할 수 없게 되고, 세포성 노화라고 불리는 특정한 단계로 들어가게 된다. 그러므로, 세포성 노화란 암의 성장을 야기할 수 있는 비 정상적인 증식을 막는 세포 고유의 보호 메커니즘 이라고 여겨질 수 있다. 이전에, 우리는 pro-apoptotic 기능을 통해 암의 발달을 막을 수 있는 XAF1을 보고하였으며, 이는 RING과 DNA binding domain을 가진 zinc finger protein 인 ZNF313 (RNF114라고도 알려짐)과 연관되어 있다. 그러나, 이 ZNF313 단백질의 암 발달에서의 정확한 역할은 밝혀지지 않았다. 이번 연구에서, 우리는 ZNF313이 사람의 종양 세포에서 p21waf1의 양성 조절을 통해 복제하는 세포성 노화와 연관되어 있다는 것을 보고하고 있다. HCT116 (결장 종양) 과 PC-3 (전립선 종양) 세포를 사용하여, 우리는 si-RNA에 의해 매개된 분해로 ZNF313의 발현이 막히게 되면 세포의 증식이 농도와 시간에 의존된 방식으로 억제되는 것을 발견하였다. 흥미롭게도, SA-β-gal이 양성 착색되고 납작하게 퍼진 세포의 수는 ZNF313 발현의 저하에 의해 상당하게 증가된다. 또한 유세포 분석기를 통한 연구에서 ZNF313 발현을 막는 것은 세포 주기의 G1 단계의 저해를 일으킨다고 조사되었다. 게다가, 이러한 ZNF313 발현의 저하에 의해 유도된 모든 노화 표현형들은 p21waf1의 증가된 발현이 동반되며, 이는 세포성 노화를 조절하기 위한 ZNF313의 특성은 p21waf1에 대한 영향과 관계될 수 있다는 것을 제시한다. 결과적으로, 우리의 자료들은 ZNF313이 세포성 노화의 조절자로서 중요한 역할을 할 수 있다는 것과 그러므로 새로운 항암 치료제의 계발하기 위한 유용한 표적이 된다는 것을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In response to various types of damage, such as chemical, toxin, or radiation, cells are no longer able to drive their mitotic cell cycle and go into the specific stage called cellular senescence. Therefore, the cellular senescence could be regarded as an intrinsic protection mechanism of cells preventing abnormal proliferation which could cause a cancerous growth. Previously, we reported that XAF1 could prevent tumor progression via its pro-apoptotic activity and interacts with ZNF313 (also known as RNF114), a zinc finger protein containing RING and DNA binding domain. However, the precise role of ZNF313 in tumorigenesis has not been elucidated. The present study demonstrates first that ZNF313 involves in cellular senescence of human cancer cells via the negative regulation of p21Waf1. Using HCT116 (colon cancer) and PC-3 (prostate cancer) cells, I found that blockade of ZNF313 expression by siRNA-mediated knockdown suppressed cell proliferation in dose- and time-dependent manner. Interestingly, the number of SA-β-gal staining positive and flatten cells was significantly increased by knockdown of ZNF313 expression. Flow cytometry analysis also revealed that suppression of ZNF313 expression leads to a G1 arrest of the cell cycle. Additionally, all these senescence phenotypes induced by ZNF313 knockdown was accompanied with increased expression of p21Waf1, suggesting that ZNF313’s capability to regulate cellular senescence might be associated with its effect on p21Waf1 expression. Collectively, these data suggest that ZNF313 might play a crucial role as a regulator of cellular senescence, and thus be a valuable target for the development of novel anticancer therapeutics.

목차 (Table of Contents)

• List of Figures ----------------------------------------- i
• Abstract ---------------------------------------------- ii
• Introduction ------------------------------------------- 1
• Material and Methods --------------------------------- 5
• Cell culture and reagents ------------------------------ 5
• siRNA transfection ------------------------------------- 5
• Western blot analysis ---------------------------------- 6
• Cell cycle analysis ------------------------------------ 7
• SA-β-gal staining Assay ------------------------------- 7
• Cellular Immunofluorescence assay -------------------- 8
• Results ----------------------------------------------- 9
• Knockdown of ZNF313 induces cellular senescence in dose- and time-dependent manner --------------------- 9
• Suppression of ZNF313 expression leads to a G1 arrest of the cell cycle in PC-3 cells --------------------------- 10
• Senescent cells induced by siZNF313 displayed senescence-associated DNA foci (SAHFs), which have features of heterochromatin --------------------------- 11
• Induction of the senescence-like phenotype by ZNF313 correlates with an increase in p21 expression levels ---- 12
• ZNF313 regulate cellular senescence through p21waf1-Rb signaling -------------------------------------------- 13
• Discussion ------------------------------------------ 22
• References ------------------------------------------ 25
• Abstract in Korean ----------------------------------- 32
• Acknowledgements ---------------------------------- 34