세포 기반 proteasome 역가 측정법 개발 및 차류의 항암 효과 연구

Abstract

Proteasome is an intracellular protease, which controls cellular processes by degrading regulatory proteins associated with cell cycle, signal transduction, gene expression, and apoptosis. Also, proteasome stimulates activation of NF-κB by degrading ubiquitinated IκB-α. NF-κB regulates cell proliferation as a transcription factor. Thus inhibition of proteasome activity can contribute to prevention of cancer. The purposes of this study were to develop cellular proteasome activity (CPA) assay, to evaluate the proteasome inhibition activities (PIAs) of selected tea leaves extracts; green tea leaves extract (GTE), persimmon leaves extract (PSE), and pine needles extract (PNE), to evaluate the effects on cell proliferation, cell cycle, and activation of NF-κB on hepatocarcinoma cell, and finally to suggest potential anti-cancer effect. PIAs of GTE, PSE, and PNE using the CPA assay were significantly increased in a dose-dependent manner (p<0.05). Also, GTE, PSE and PNE inhibited cell proliferation, as GTE (33.4±1.4 %) significantly had the lowest cell proliferation rate (p<0.05), followed by PNE (60.5±8.6 %), PSE (75.9±5.1 %) at 100 μg/mL. Also, GTE, PSE, and PNE significantly induced S, G2/M, and S phase arrest, respectively (p<0.05). Also, GTE (at the concentration of 1, 10, 100 μg/mL) and PSE (at the concentration of 100 μg/mL) significantly inhibited activation of NF-κB (p<0.05). Therefore, GTE, PSE and PNE act as proteasome inhibitors and may have anti-cancer effects by inhibition of cancer cell proliferation, cell cycle, and activation of NF-κB.|Proteasome은 세포내에 존재하는 단백질 분해 효소이며, 세포주기, 신호 전달, 유전자 발현, 세포자가사멸과 관련된 단백질을 분해함으로써 세포 과정을 조절한다. 세포 증식을 조절하는 전사인자인 NF-κB는 유비퀴틴화 된 IκB-α가 proteasome에 의해 분해됨으로써 활성화된다. 따라서 proteasome 역가 저해는 암 예방에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 생명체의 대사 조건과 유사한 환경을 제공할 수 있는 세포 기반 proteasome 역가 측정법 (CPA assay)을 개발하였고, proteasome 역가 저해를 통한 차류 (감잎, 녹차잎, 솔잎)의 항암 효과를 확인하기 위해 차류가 proteasome 역가 저해, 간암 세포의 세포 증식과 세포 주기 및 NF-κB 발현에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. CPA assay를 이용하여 측정한 감잎, 녹차잎, 솔잎의 proteasome 역가 저해율은 농도가 증가할수록 농도-의존적으로 증가하였다 (p<0.05). 또한, 감잎, 녹차잎, 솔잎은 100μg/mL의 농도에서 간암 세포의 세포 증식을 유의하게 억제하였으며 (p<0.05), 각각 75.9±5.1 %, 33.4±1.4 %, 60.5±8.6 %의 세포 증식률을 나타냈다. 세포 주기 분석에서 감잎, 녹차잎, 솔잎 모두 세포 주기를 저해하는 것으로 나타났고, 각각 G2/M, S, S기를 유의하게 저해하였다 (p<0.05). NF-κB의 발현량은 녹차잎 (1, 10, 100μg/mL)과 감잎 (100μg/mL)을 처리했을 때 유의하게 감소하였다 (p<0.05). 따라서 감잎, 녹차잎, 솔잎은 proteasome 역가 저해 효과를 나타내기 때문에 천연 proteasome 저해제로서 활용이 가능할 것이다. 또한 감잎, 녹차잎, 솔잎의 간암 세포 증식 억제 및 세포 주기 저해 효과와 감잎과 녹차잎의 NF-κB 발현 억제 효과를 통해 감잎, 녹차잎, 솔잎의 항암 효과 및 항암 기능성 식품으로서의 가능성을 확인하였다.