세포주기 변화에 따른 방사선 유도 암세포 사망의 조절기전

• 영문명: Regulatory Mechanism of Radiation-induced Cancer Cell Death by the Change of Cell Cycle
• 발행기관: 대한방사선종양학회
• 저자명: 정수진(Soo-Jin Jeong) 정민호(Min-Ho Jeong) 장지연(Ji-Yeon Jang) 조월순(Wol-Soon Jo) 남병혁(Byung-Hyouk Nam) 정민자(Min-Za Jeong) 임영진(Young-Jin Lim) 장병곤(Byung Gon Jang) 윤선민(Seon-Min Youn) 이형식(Hyung Sik Lee) 허원주(Won Joo Hur) 양광모(Kwang Mo Yang)
• 간행물 정보: 『대한방사선종양학회지』제21권 제4호, 306~314쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 의약학 > 종양학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2003.12.31

국문 초록

목 적 : K562 세포의 방사선에 의한 세포사망은 mitoticcatastrophe 현상이 위주로 나타나지만 herbimycinA(HMA)에 의하여 apoptosis 반응이 촉진되는 반면 genistein에 의하여 두 가지 형태의 세포사망이 모두 억제된다.본 연구에서는 HMA와 genistein에 의한 K562 세포의 방사선 유도 세포 주기 조절 변화와 세포 사망 양상의 연관성을 조사하였다. 대상 및 방법 : 지수증식기의 K562 세포에 6 MV 선형가속기(Clinac 1,800 C, Varian)를 이용하여 200˜ 300 cGy/min의 선량률로 10 Gy를 균일하게 조사하였다. HMA와 genistein은 각각 250 nM와 25μM 농도로 방사선 조사 후 즉시 투여하였다. 실험에서는 세포 주기,조절인자의 발현 및 활성,노화 및 분화정도 등에 있어서의 시간에 따른 변화를 조사하였다. 결 과: 방사선 단독조사에서 K562 세포는 G2기의 정체를 보였으나 정상적인 p53을 가지는 세포와는 달리 지속적인 세포 주기의 정체를 보이지 않았다. G2 정체가 유지되는 동안 cyclin B1의 점진적인 증가를 관찰할 수 있었으며, 이는 염색체의 복제가 완료되지 않은 상태에서 M기로 진행하여 미성숙한 염색체 응축과 mitotic catastrophe 현상이 나타나는 것 과 일치 한다. 방사선 조사와 함께 HMA를 투여한 경우에는 G2 정체가 빠르게 해소되었으며 동시에 G1기에서 세포가 정체되는 양상을 보였다. 세포 주기조절인자 cdc2 kinase 활성증가와 cyclinE와 A 발현 및 CDK2 활성의 감소 등의 현상으로 설명되며,이는 apoptosis의 증가와 연관성을 갖는다.반면 genistein의 경우에는 cyclin B1과 cdc25C 발현 및 cdc2 활성 이 모두 감소하는등 G2정체를 계속 유지하였다.이와 함께 방사선에 의한 노화와 megakaryocyte로의 분화도 지속되는 것을 관찰할 수 있었다. 결 론: HMA와 genistein에 의한 K562 세포의 방사선 유도 세포사망의 변화는 세포주기 조절과 밀접하게 연관되어 있음을 확인하였다.이는 다양한 방사선 유도 세포사망의 기전을 이해하는 데 독창적인 모델을 제공하며,방사선을 이용한 암 치료법의 개발에 새로운 표적을 제공할 수 있을 것이다.

영문 초록

Purpose: In our previous study, we have shown the main cell death pattern induced by irradiation or protein tyrosine kinase (PTK) inhibitors in K562 human myelogenous leukemic cell line. Death o f t he cells treated with irradiation alone was characterized by mitotic catastrophe and typical radiation-induced apoptosis was accelerated by herbimycin A (HMA). Both types of cell death were inhibited by genistein. In this study, we investigated the effects o f H MA and genistein on cell cycle regulation and its correlation with the alterations of radiation-induced cell death. Materials and Methods: K562 cells in exponentialgrowth phase were used for this study. The cells were irradiated with 10 Gy using 6 MeV Linac (200-300 cGy/min). Immediately after irradiation, cells were treated with 250 nM of HMA or 25 M of genistein. The distributions of cell cycle, the expressions of cell cycle-related protein, the activities of cyclin-dependent kinase, and the yield of senescence and differentiation were analyzed. Results: X-irradiated cells were arrested in the G2 phase of the cell cycle but unlike the p53-positive cells, they were not able to sustain the cell cycle arrest. An accumulation of cells in G2 phase of first cell-cycle post-treatment and an increase of cyclin B1 were correlated with spontaneous, premature, chromosome condensation and mitotic catastrophe. HMA induced rapid G2 checkpoint abrogation and concomitant p53-independent G1 accumulation. HMA-induced cell cycle modifications correlated with the increase of cdc2 kinase activity, the decrease of the expressions of cyclins E and A and of CDK2 kinase activity, and the enhancement of radiation-induced apoptosis. Genistein maintained cells that were arrested in the G2-phase, decreased the expressions of cycl in B1 and cdc25C and cdc2 kinase activity, increased the expression of p16, and sustained senescence and megakaryocytic differentiation. Conclusion: The effects of HMA and genistein on the radiation-induced cell death of K562 cells were closely related to the cell cycle regulatory activities. In this study, we present aunique and reproducible model in which for investigating the mechanisms of various, radiation-induced, cancer cell death patterns. Further evaluation by using this model will provide a potent target for a new strategy of radiotherapy.

키워드

방사선 유도 세포사망 세포주기 노화 분화 Herbimycin A Genistein Radiation-induced cell death Cell cycle Senescence Differentiation Herbimycin A Genistein