KR20100085315A - A method for protecting dna damage using pig3 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 PIG3를 이용한 DNA 손상 보호방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PIG3(p53-inducible gene 3)가 DNA 손상인자(DNA damaging agents)에 의해 유발되는 DNA 손상에 대한 반응 경로에 관여하고, 상기 DNA 손상에 의한 신호 전달에 직접적인 역할을 함으로써 이를 이용한 DNA 손상 보호에 관한 것이다.The present invention relates to a method for protecting DNA damage using PIG3, and more particularly, PIG3 (p53-inducible gene 3) is involved in the response pathway to DNA damage caused by DNA damaging agents, and The present invention relates to protection of DNA damage by using a direct role in signaling by DNA damage.
DNA 손상(DNA damage)은 암 및 노화 촉진을 포함한 많은 질환의 발병 원인으로 알려져 있다. 이를 극복하기 위하여 세포 내에는 DNA 손상을 인지하여 세포주기를 멈추고 이를 복구시키는 시스템이 존재한다. 그러나 많은 질환 세포에서 이 시스템이 정상적으로 작동되지 않음이 관찰되었다. 따라서 DNA 손상 후 DNA 손상 반응(DNA damage response)이 정상적으로 작동되어 이들 손상이 돌연변이를 발생하지 않고 복구되도록 하는 것은 DNA 돌연변이 관련 질환을 예방하고 치료하는데 매우 중요한 의미를 지니다. DNA damage is known to cause many diseases, including cancer and aging. To overcome this, a system exists that recognizes DNA damage and stops the cell cycle and repairs it. However, it has been observed that in many diseased cells the system does not operate normally. Therefore, it is very important to prevent and treat diseases related to DNA mutations by ensuring that DNA damage response works normally after DNA damage and that these damages are repaired without mutation.
DNA 손상 반응은 DNA 손상에 반응하여 급속히 활성화하는 다양한 세포의 사건의 조직화와 관련된 복잡한 신호 경로이다. 이런 신호 경로는 세포주기(cell cycle)를 억제하고 DNA 회복[DNA 손상 점검점(NA damage checkpoint)이라 부름]을 촉진하며 DNA 손상이 회복되기에 너무 많이 손상되면 세포사멸을 유도하는, 많은 인자들이 관여한다(Harper, J.W. and Elledge, S.J., Mol Cell, 28, 739-745, 2007; Bartek, J. and Lukas, J., Curr Opin Cell Biol, 19, 238-245, 2007). DNA damage responses are complex signaling pathways that involve the organization of events in various cells that activate rapidly in response to DNA damage. These signaling pathways inhibit many cell cycles, promote DNA repair (called the DNA damage checkpoint), and many factors that cause cell death if DNA damage is too much to be repaired. (Harper, JW and Elledge, SJ, Mol Cell , 28, 739-745, 2007; Bartek, J. and Lukas, J., Curr Opin Cell Biol , 19, 238-245, 2007).
포유류 세포에서, 포스파티딜이노시톨-3-키나아제 유사 키나아제(phosphatidylinositol 3-kinase-like kinase; PIKK) 계열, 운동실조 모세혈관 확장성 돌연변이(ataxia telangiectasia mutated; ATM), ATM 및 Rad3 관련 단백질(ATM and Rad3 related; ATR), 및 DNA 의존성 단백질 키나아제(DNA dependent protein kinases; DNA-PK)는 염색체의 손상을 인지 및 반응하는 중요한 역할을 한다(Shiloh, Y., Curr Opin Genet Dev, 11, 71-77, 2001; Falck, J., Coates, J. and Jackson, S.P., Nature, 434, 605-611, 2005). In mammalian cells, the phosphatidylinositol 3-kinase-like kinase (PIKK) family, ataxia telangiectasia mutated (ATM), ATM and Rad3 related proteins (ATM and Rad3 related) ATR), and DNA dependent protein kinases (DNA-PKs) play an important role in recognizing and responding to chromosomal damage (Shiloh, Y., Curr Opin Genet Dev , 11, 71-77, 2001). Falck, J., Coates, J. and Jackson, SP, Nature , 434, 605-611, 2005).
DNA 손상 반응은 센서(sensor)로 개시된 초기 손상 신호를 매개자(mediator) 및 전달자(transducer)로 전달하고, 상기 매개자 및 전달자가 상기 신호를 변환하여 많은 효과자(effector)로 전달하는 선형적 진행으로 이루어지는 것으로 고려되고 있다. 인간 세포에서 DNA 손상 반응 경로의 붕괴는 유전자 불안정성(genomic instability) 및 암 진행(cancer progression)의 증가된 위험성을 야기한다(Kastan, M.B. and Bartek, J., Nature, 432, 316-323, 2004; Zhou, B.B. and Elledge, S.J., Nature, 408, 433-439, 2000). 그러므로, 암 진행 및 치료의 지식 을 위해 상기 복합 기작을 분자적 수준에서 이해하는 것이 필요하다. The DNA damage response is a linear process in which an initial damage signal initiated by a sensor is transmitted to mediators and transducers, and the mediator and transmitter transforms the signal to many effectors. It is considered to be made. Disruption of the DNA damage response pathway in human cells results in increased risk of genetic instability and cancer progression (Kastan, MB and Bartek, J., Nature , 432, 316-323, 2004; Zhou, BB and Elledge, SJ, Nature , 408, 433-439, 2000). Therefore, it is necessary to understand the complex mechanism at the molecular level for knowledge of cancer progression and treatment.
지난 몇 년 동안, 많은 연구원들은 DNA 손상 신호가 DNA 손상에 대한 세포 반응에서 어떻게 통합적으로 실행되는지를 연구하였으나, 세포내 DNA 파괴 신호의 펼쳐짐에 선행하는, DNA 손상에 의해 자극되는 초기 사건을 개시하는 기작에 관해서는 알려진 바가 거의 없다.In the last few years, many researchers have studied how DNA damage signals are integrated in a cellular response to DNA damage, but have initiated an early event that is stimulated by DNA damage that precedes the spread of intracellular DNA destruction signals. Little is known about the mechanism.
p53 유도 유전자 3(p53 inducible gene 3; PIG3)은 세포사멸의 개시 전에 p53에 의해 유도되는 유전자임을 확인하기 위한 연구에서 유전자 발현의 분석을 통해 확인되었다(Polyak, K., et al., Nature, 389, 300-305, 1997). p53은 p53에 의한 PIG3 프로모터의 전사활성에 요구되는 PIG3 프로모터[(TGYCC)n, 여기서 Y= C 또는 T]내 펜타뉴클레오티드 미세부수체 서열(pentanucleotide microsatellite sequence)과 상호작용한다(Contente, A., et al., Nat Genet, 30, 315-320, 2002). PIG3의 아미노산 서열이 NADH 퀴닌 옥시도리덕타제1(NADH quinine oxidoreductase1; NQO1)의 아미노산 서열과 상당한 상동성을 나타냄으로써 PIG3가 NQO1와 유사하고, PIG3가 활성 산소종(reactive oxygen species; ROS)의 발생에 관여하고(Polyak, K., et al., Nature, 389, 300-305, 1997), p53 의존 세포사멸 반응의 중요한 다운스트림 매개자(downstream mediator)임이 제시되었다. p53 inducible gene 3 ( PIG3 ) has been identified through analysis of gene expression in studies to confirm that it is a gene induced by p53 before initiation of apoptosis (Polyak, K., et al., Nature , 389, 300-305, 1997). p53 interacts with the pentanucleotide microsatellite sequence in the PIG3 promoter [(TGYCC) n, where Y = C or T], required for the transcriptional activity of the PIG3 promoter by p53 (Contente, A., et al., Nat Genet , 30, 315-320, 2002). The amino acid sequence of PIG3 shows significant homology with the amino acid sequence of NADH quinine oxidoreductase1 (NQO1), whereby PIG3 is similar to NQO1 and PIG3 is the generation of reactive oxygen species (ROS). (Polyak, K., et al., Nature , 389, 300-305, 1997) and have been shown to be important downstream mediators of p53 dependent apoptosis responses.
또한, 인간 세포사멸 민감성 단백질(human cellular apoptosis susceptibility protein; hCAS/CSE1L)이 PIG3 프로모터와 상호작용하고, PIG3 발현 조절에 의해 p53 의존 세포사멸에 영향을 준다(Tanaka, T., et al., Cell, 130, 638-650, 2007). 그러나 PIG3의 단독 발현은 세포사멸 유도에 불충분하기 때문에(Polyak, K., et al., Nature, 389, 300-305, 1997), 세포사멸을 야기하는 여러 인자가 협력하는 것이 추정된다. In addition, human cellular apoptosis susceptibility protein (hCAS / CSE1L) interacts with the PIG3 promoter and affects p53 dependent apoptosis by regulating PIG3 expression (Tanaka, T., et al., Cell , 130, 638-650, 2007). However, since expression of PIG3 alone is insufficient to induce apoptosis (Polyak, K., et al., Nature , 389, 300-305, 1997), it is presumed that several factors that cause apoptosis cooperate.
한편, UV 조사는 프로테아좀(proteasome) 분해 경로에 의해 급속히 분해되는 유전자 단편 변이 단백질(splice variant protein)을 생산하기 위해, PIG3 pre-mRNA의 대체 스플라이싱을 유도하고, 이는 세포의 DNA 손상 반응 및 대체 스플라이싱의 조절 사이 신규한 범례를 가져온다(Nicholls, C.D., et al., J Biol Chem, 279, 24171-24178, 2004). 또한, 이종 핵 리보핵 단백질(heterogeneous nuclear ribonuclear protein; hnRNP) A1 및 A2는 UV-유도 대체 스플라이싱과 관련없는 PIG3의 정상적 대체 스플라이싱에 기여하고, 이는 PIG3의 정상 및 UV-유도 대체 스플라이싱을 매개하는 기작과는 다른 기작임을 제시한다(Nicholls, C.D. and Beattie, T.L., Biochim Biophys Acta, 1779, 838-849, 2008). 따라서 PIG3는 DNA 손상 반응 경로의 협력에 의해 알려지지 않은 기능을 조정하는 것으로 고려된다.UV irradiation, on the other hand, induces alternative splicing of PIG3 pre-mRNAs to produce splice variant proteins that are rapidly degraded by the proteasome degradation pathway, which damages the DNA of the cell. There is a new legend between the regulation of reaction and alternative splicing (Nicholls, CD, et al., J Biol Chem , 279, 24171-24178, 2004). In addition, heterogeneous nuclear ribonuclear proteins (hnRNPs) A1 and A2 contribute to normal replacement splicing of PIG3 that is not related to UV-induced replacement splicing, which is normal and UV-induced replacement of PIG3. It suggests that the mechanism differs from the mechanism of mediating flies (Nicholls, CD and Beattie, TL, Biochim Biophys Acta , 1779, 838-849, 2008). PIG3 is therefore considered to modulate unknown functions by cooperation of DNA damage response pathways.
DNA 손상시 세포주기를 일시 정지시키는 현상인 세포주기 점검점(cell cycle checkpoint)이 발생하는데, 이같은 현상은 손상된 부위에서 유전자 돌연변이 발생을 막기 위하여 발생하는 현상으로 유전자 안전성에 매우 중요한 역할을 수행한다. DNA 손상시 세포주기 점검점은 G2/M 점검점(세포가 둘로 나눠지기 직전에 세포주기를 멈추는 현상)과 DNA가 둘로 나눠지는 과정에서 이를 멈추는 인트라-S 점검점이 존재한다. Cell cycle checkpoints, which cause cell cycles to pause during DNA damage, occur. These phenomena occur to prevent gene mutations at the damaged site, and play a very important role in gene safety. Cell cycle checkpoints in DNA damage include G2 / M checkpoints (which stop the cell cycle just before the cell is divided into two) and intra-S checkpoints that stop when the DNA is divided into two.
DNA 점검점 활성(DNA checkpoint activation)은 DNA 손상 회복, 세포주기 억류 및 세포사멸을 포함하는 DNA 손상 반응을 조절하는 신호를 통합한다(Abraham, R.T., Genes Dev, 15, 2177-2196, 2001; Shiloh, Y. Nat Rev Cancer, 3, 155-168, 2003). 인트라-S 단계 점검점은 자발적 복제 분기점(replication-fork) 붕괴, 및 DNA 손상 후 인트라 S-단계 진행을 억제하는 역할을 한다(Bartek, J., et al., Nat Rev Mol Cell Biol, 5, 792-804, 2004). G2/M 점검점은 손상된 DNA 또는 불완전한 DNA를 가진 세포가 유사분열을 진행하는 것을 억제하기 위해 활성화한다. 인트라 S-단계 점검점 활성에 실패한 세포는 G2/M 점검점을 활성화시킴으로써 유사분열로의 진행을 억제할 수 있다(Sancar, A., et al., Annu Rev Biochem, 73, 39-85, 2004). DNA checkpoint activation integrates signals that regulate DNA damage responses including DNA damage repair, cell cycle arrest and cell death (Abraham, RT, Genes Dev , 15, 2177-2196, 2001; Shiloh , Y. Nat Rev Cancer , 3, 155-168, 2003). Intra-S stage checkpoints serve to inhibit spontaneous replication-fork disruption and intra S-phase progression after DNA damage (Bartek, J., et al., Nat Rev Mol Cell Biol , 5 , 792-804, 2004). The G2 / M checkpoint activates to inhibit the progression of mitosis by cells with damaged or incomplete DNA. Cells that fail to activate the intra S-phase checkpoint can inhibit progression to mitosis by activating the G2 / M checkpoint (Sancar, A., et al., Annu Rev Biochem , 73, 39-85, 2004 ).
손상된 DNA에 의한 ATM 및 ATR의 활성은 직간접적으로 많은 다운스트림 표적의 인산화 또는 활성을 야기한다. 점검점 키나아제 Chk1 및 Chk2는 세포주기 조절에 있어 중요한 역할을 한다(Su, T.T., Annu Rev Genet, 40, 187-208, 2006; Bartek, J., et al., Nat Rev Mol Cell Biol, 2, 877-886, 2001). Chk1 및 Chk2는 유전자 독성 노출에 의해 각각 세린 345(serine 345) 및 트레오닌 68(threonine 68)에서 인산화된다. Chk1 또는 Chk2의 붕괴가 인트라-S 및 G2/M 점검점의 손실을 야기하는 것을 통해, DNA 손상에 대한 반응에서 Chk1 및 Chk2의 역할을 알 수 있다. ATM/Chk2 경로는 방사선 조사에 의해 유도되는 DSB에 주로 반응하는 반면에, ATM/Chk2 경로는 UV 조사 또는 복제 분기점 붕괴에 따른 다량의 DNA 손상에 의해 활성화된다(Zhou, B.B., Nature, 408, 433-439, 2000). The activity of ATM and ATR by damaged DNA results in direct or indirect phosphorylation or activity of many downstream targets. Checkpoint kinases Chk1 and Chk2 play important roles in cell cycle regulation (Su, TT, Annu Rev Genet , 40 , 187-208, 2006; Bartek, J., et al., Nat Rev Mol Cell Biol , 2 , 877-886, 2001). Chk1 and Chk2 are phosphorylated at serine 345 and threonine 68 by gene toxicity exposure, respectively. The disruption of Chk1 or Chk2 causes loss of intra-S and G2 / M checkpoints, indicating the role of Chk1 and Chk2 in response to DNA damage. The ATM / Chk2 pathway mainly responds to DSB induced by irradiation, while the ATM / Chk2 pathway is activated by large amounts of DNA damage following UV irradiation or replication breakdown (Zhou, BB, Nature , 408, 433). -439, 2000).
DNA 손상에 대한 반응에서, H2AX는 Ser139(γ-H2AX)에서 인산화되고, DNA 손상 부위에서 분산되어 위치한다(Su, T.T., et al., Annu Rev Genet, 40, 187-208, 2006). DNA 손상에 대한 반응에서 인산화된 H2AX에 대한 PIKK의 능력은 회복 기작의 적절한 위치가 요구되어진다. 따라서, H2AX의 인산화는 DNA 손상 반응 경로가 DNA 손상 자극에 대한 반응으로 활성화되는지를 나타내는 지표이다(Ward, I.M. et al., J Biol Chem, 276, 47759-47762, 2001; Rogakou, E.P., et al., J Biol Chem, 273, 5858-5868, 1998). In response to DNA damage, H2AX is phosphorylated at Ser139 (γ-H2AX) and is dispersed and located at the site of DNA damage (Su, TT, et al., Annu Rev Genet , 40, 187-208, 2006). PIKK's ability to phosphorylated H2AX in response to DNA damage requires the proper location of recovery mechanisms. Thus, phosphorylation of H2AX is an indicator of whether the DNA damage response pathway is activated in response to DNA damage stimuli (Ward, IM et al., J Biol Chem , 276, 47759-47762, 2001; Rogakou, EP, et al. , J Biol Chem , 273, 5858-5868, 1998).
다양한 DNA 손상 신호 단백질들은 ATM/ATR-매개 인산화를 위한 표적이고, 다운스트림 표적에 대한 DNA 손상 신호의 전달에 관여한다. DNA 손상 후, 상기 단백질들은 DNA 손상 부위에 모이고, 각 단백질들은 DNA 손상에 의해 유도된 핵내 응집체를 형성한다. 이런 사건의 순서 및 시기는 점검점 반응 및 DNA 회복에 중요한 것으로 고려되고 있다(Stewart, G.S., et al., Nature, 421, 961-966, 2003). Various DNA damage signal proteins are targets for ATM / ATR-mediated phosphorylation and are involved in the transmission of DNA damage signals to downstream targets. After DNA damage, the proteins gather at the site of DNA damage, and each protein forms intranuclear aggregates induced by DNA damage. The order and timing of these events are considered important for checkpoint response and DNA recovery (Stewart, GS, et al., Nature , 421, 961-966, 2003).
이에, 본 발명자들은 PIG3가 DNA 손상에 대한 세포 반응에 관여하는 분자적 기작을 연구하던 중, PIG3의 녹다운(knockdown)이 세포의 UV 및 방사능유사약물(radiomimetic drug)에 대한 민감도를 증가시키고, DNA 손상에 대한 반응에서 S 단계내(intra-S phase) 및 G2/M 점검점에 결함을 야기하며, DNA 손상에 따른 Chk1 및 Chk2 인산화의 효율적인 유도가 불안정해지며, DNA 손상에 대한 반응에서 H2AX 인산화 및 γ-H2AX 응집을 억제하는 것을 확인함으로써, PIG3가 DNA 손상 억제 신호 경로의 활성 및 유지에 중요한 DNA 손상 경로의 업스트림 성분으로서 기능한다는 것을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, while we are studying the molecular mechanism by which PIG3 is involved in cellular response to DNA damage, knockdown of PIG3 increases the cell's sensitivity to UV and radiomimetic drugs, and Defects in the intra-S phase and G2 / M checkpoints in response to damage, unstable induction of Chk1 and Chk2 phosphorylation following DNA damage, unstable H2AX phosphorylation in response to DNA damage And by confirming that γ-H2AX aggregation is inhibited, the present invention was completed by discovering that PIG3 functions as an upstream component of the DNA damage pathway important for the activity and maintenance of the DNA damage suppression signaling pathway.
본 발명의 목적은 PIG3(p53-inducible gene 3)를 이용하여 방사선 또는 자외선 등의 DNA 손상을 유발하는 유해물질에 대한 DNA 손상을 보호함으로써 세포 저항성을 높이는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of increasing cell resistance by protecting DNA damage against harmful substances causing DNA damage such as radiation or ultraviolet light using PIG3 (p53-inducible gene 3).
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 PIG3(p53-inducible gene 3)의 발현 또는 활성 억제제를 함유하는 암 치료 보조제를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cancer treatment aid containing an inhibitor of the expression or activity of PIG3 (p53-inducible gene 3).
또한, 본 발명은 PIG3의 발현 또는 활성 억제제를 암세포에 투여하는 단계를 포함하는 암 예방 또는 치료방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preventing or treating cancer, comprising administering an inhibitor of PIG3 expression or activity to cancer cells.
또한, 본 발명은 PIG3를 유효성분으로 함유하는 노화 방지용 화장료 조성물을 제공한다.The present invention also provides an anti-aging cosmetic composition containing PIG3 as an active ingredient.
또한, 본 발명은 PIG3 유전자 컨스트럭트를 유효성분으로 함유하는 노화 방지용 화장료 조성물을 제공한다.The present invention also provides an anti-aging cosmetic composition containing the PIG3 gene construct as an active ingredient.
아울러, 본 발명은 PIG3 또는 PIG3 유전자 컨스트럭트를 유효성분으로 함유하는 조성물을 세포에 투여하는 단계를 포함하는 DNA 손상인자(DNA damaging agents)에 대한 세포의 저항성을 증가시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of increasing the resistance of a cell to DNA damaging agents, comprising administering to the cell a composition containing PIG3 or PIG3 gene construct as an active ingredient.
본 발명의 PIG3를 유효성분으로 함유하는 DNA 손상 보호용 조성물은 자외선(UV) 또는 방사선 유사약물에 의하여 발생되는 세포 독성을 억제하고, 세포주기 점검 시스템(cell cycle ckeckpoint)이 정상적으로 작동되는데 관여하며, DNA 손상을 인지하는 DNA 손상 센서가 DNA 손상을 정상적으로 인지하는데 관여함으로써 방사선 또는 자외선 등과 같은 DNA 손상을 유발하는 유해물질에 대한 세포 저항성을 높여 세포의 생존과 유전자 안전성에 기여할 수 있다.DNA damage protection composition containing PIG3 of the present invention as an active ingredient inhibits cytotoxicity caused by ultraviolet (UV) or radiation-like drugs, is involved in the normal operation of the cell cycle check system (cell cycle ckeckpoint), DNA DNA damage sensors that recognize damage can contribute to the survival and gene safety of cells by increasing cell resistance to harmful substances that cause DNA damage, such as radiation or ultraviolet rays.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 PIG3의 발현 또는 활성 억제제를 함유하는 암 치료 보조제를 제공한다.The present invention provides cancer treatment aids containing inhibitors of the expression or activity of PIG3.
상기 PIG3는 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The PIG3 preferably has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.
상기 PIG3의 발현 억제제는 PIG3(p53-inducible gene 3) 유전자의 mRNA에 상보적으로 결합하는 안티센스 뉴클레오티드, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA, siRNA) 또는 작은 헤어핀 RNA(small hairpin RNA; shRNA)인 것이 바람직하며, PIG3의 활성 억제제는 PIG3에 상보적으로 결합하는 화합물, 펩티드, 펩티드 미메틱스 및 항체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. The inhibitor of expression of PIG3 is preferably an antisense nucleotide, small interfering RNA (siRNA) or small hairpin RNA (shRNA) that complementarily binds to mRNA of the PIG3 ( p53-inducible gene 3 ) gene. In addition, the activity inhibitor of PIG3 is preferably any one selected from the group consisting of compounds, peptides, peptide mimetics and antibodies that bind to PIG3, but is not limited thereto.
상기 암은 직장암, 결장암, 대장암, 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 전립선암, 방광암 및 간암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The cancer is preferably one selected from the group consisting of rectal cancer, colon cancer, colon cancer, gastric cancer, lung cancer, breast cancer, ovarian cancer, prostate cancer, bladder cancer and liver cancer, but is not limited thereto.
본 발명자들은 PIG의 DNA 손상 반응 관련성을 알아보기 위해, PIG3 siRNA를 이용한 PIG3 녹다운(knockdown) 암세포를 제조한 후, UV 또는 방사능 유사물질 등의 DNA 손상인자에 대한 암세포의 민감도를 세포생존분석(Cell survival assay)을 통해 확인하였다. 그 결과, PIG3 녹다운 세포가 대조군 세포에 비해 DNA 손상인자에 대해 보다 높은 민감도를 나타내었다(도 1b 및 도 1c 참조). The present inventors prepared a PIG3 knockdown cancer cells using PIG3 siRNA to determine the relationship between the DNA damage response of PIG, and then analyzed the cell viability of the cells for sensitivity to DNA damage factors such as UV or radioactive substances. survival assay). As a result, PIG3 knockdown cells showed higher sensitivity to DNA damaging factors than control cells (see FIGS. 1B and 1C).
또한, 본 발명자들은 PIG3 녹다운 세포의 DNA 손상 인자에 대한 증가된 민감성이 DNA 손상 회복의 결함에 영향을 미치는지 알아보기 위해, 염색체 지문분석(Pulsed-Field Gel Electrophoresis: PFGE)을 이용하여 DNA 이중 가닥 절단(DNA double-strand break; DSB)의 유지 정도를 확인하였다. 그 결과, PIG3 녹다운 세포가 대조군 세포에 비해 높은 비율로 DSB를 유지하였다(도 2 참조). In addition, the present inventors have performed DNA double strand cleavage using Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) to determine whether increased sensitivity to DNA damaging factors of PIG3 knockdown cells affects defects in DNA damage repair. The degree of retention of (DNA double-strand break; DSB) was confirmed. As a result, PIG3 knockdown cells maintained DSB at a higher rate than control cells (see FIG. 2).
따라서, PIG3가 DNA 손상인자에 대한 세포의 민감도를 증가시키고 DNA 손상 회복에 관여한다는 것을 알 수 있다. Thus, it can be seen that PIG3 increases the cell's sensitivity to DNA damage factors and is involved in repairing DNA damage.
또한, 본 발명자들은 PIG3가 DNA 손상에 따른 인트라-S 점검점(intr-S checkpoint) 및 G2/M 점검점(G2/M checkpoint)의 조절에 관여하는지 알아보기 위해, 대조군 및 PIG3 녹다운 암세포에 DNA 손상 인자를 처리한 후, DNA 합성 억제 정도를 브로모디옥시유리딘 결합 분석(BrdU incorporation assay) 및 G2/M 점검점 분석법(G2/M checkpoint analysis)을 이용하여 세포주기 점검점 활성을 분석하였다. 그 결과, 대조군 세포는 상당한 DNA 합성 억제 정도를 나타내었고 G2 단계에서 정지한 반면에, PIG3 녹다운 세포는 효율적으로 인트라-S 단계 점검점 활성을 억제하여 낮은 수준의 DNA 합성 억제 정도를 나타내었고 G2 단계에서 정지하지 않고 유사분열이 진행되었다(도 3a 내지 도 3c 참조).In addition, the present inventors have found that PIG3 is involved in the regulation of intra-S checkpoint and G2 / M checkpoint following DNA damage. After treatment of the damaging factor, the degree of DNA synthesis inhibition was analyzed using the BrdU incorporation assay and G2 / M checkpoint analysis to analyze the cell cycle checkpoint activity. As a result, control cells showed a significant degree of DNA synthesis inhibition and stopped at the G2 stage, whereas PIG3 knockdown cells efficiently inhibited intra-S phase checkpoint activity, indicating a low level of DNA synthesis inhibition and a G2 stage. Mitosis proceeded without stopping at (see FIGS. 3A-3C).
따라서 PIG3가 DNA 손상시 발생하는 세포주기 점검점 활성에 관여한다는 것을 알 수 있다. Thus, it can be seen that PIG3 is involved in cell cycle checkpoint activity that occurs when DNA damages.
또한, 본 발명자들은 PIG3가 Chk1/Chk2 신호 경로 조절에 관여하는지 알아보기 위해, 대조군 및 PIG3 녹다운 암세포에 DNA 손상 인자를 처리한 후 Chk2, Cdc25A 및 Chk1의 인산화 정도를 면역침강분석(Immunoprecipitation assay) 및 웨스턴블랏분석(western blot analysis)을 이용하여 확인하였다. 그 결과, PIG3 녹다운 세포는 대조군 세포에 비해 DNA 손상 인자에 대한 반응에서 활성 부위인 Thr68에서 Chk2의 인산화 정도가 억제되었고, Cdc25A 발현 수준의 급격한 감소가 억제되었으며, Chk1 Ser345 인산화가 감소하였다(도 4a 내지 도 4c 참조). In addition, the present inventors treated with DNA damaging factors in the control and PIG3 knockdown cancer cells to determine whether PIG3 is involved in the regulation of Chk1 / Chk2 signaling pathways, and immunoprecipitation assay and Confirmed using Western blot analysis. As a result, PIG3 knockdown cells inhibited the degree of phosphorylation of Chk2 at Thr68, an active site, in response to DNA damaging factors, and suppressed a sharp decrease in the level of Cdc25A expression and decreased Chk1 Ser345 phosphorylation in response to DNA damage factors (FIG. 4A). To FIG. 4C).
따라서 PIG3가 DNA 손상에 대한 반응에서 Chk1/Chk2를 조절하는 것을 알 수 있다. Chk2 및 Chk1의 인산화는 DNA 손상 후 발생하는 세포주기 점검점의 중요한 매개물질로 알려져 있으므로, PIG3가 DNA 손상에 대한 반응으로 Chk1 및 Chk2를 인산화시켜 세포주기 점검점을 정상적으로 작동시키는 것을 알 수 있다.Thus, it can be seen that PIG3 regulates Chk1 / Chk2 in response to DNA damage. Since phosphorylation of Chk2 and Chk1 is known as an important mediator of cell cycle checkpoints that occur after DNA damage, it can be seen that PIG3 phosphorylates Chk1 and Chk2 in response to DNA damage to operate the cell cycle checkpoint normally.
또한, 본 발명자들은 PIG3가 H2AX 단백질에 의한 DNA 손상 신호에 관여하는지 알아보기 위해, 대조군 및 PIG3 녹다운 암세포에 DNA 손상 인자를 처리한 후 면 역형광현미경(immunofluorescence microscopy) 및 웨스턴블랏분석을 이용하여 γ-H2AX의 응집(foci) 형성 및 H2AX의 인산화 정도를 확인하였다. 그 결과, PIG3 녹다운 세포는 대조군 세포에 비해 DNA 손상 인자에 대한 반응에서 γ-H2AX의 응집 정도 및 H2AX 인산화 정도가 상당히 감소하였다(도 5a 내지 도 5d 참조). In addition, the present inventors treated the DNA damage factor in the control and PIG3 knockdown cancer cells to determine whether PIG3 is involved in the DNA damage signal by H2AX protein, and then immunofluorescence microscopy and Western blot analysis using immunofluorescence microscopy The formation of -H2AX foci and the degree of phosphorylation of H2AX were confirmed. As a result, PIG3 knockdown cells significantly reduced the degree of aggregation of γ-H2AX and the degree of H2AX phosphorylation in response to DNA damaging factors compared to control cells (see FIGS. 5A-5D).
따라서, PIG3가 H2AX 단백질에 대한 DNA 손상 신호에 관여하는 것을 알 수 있으며, PIG3가 DNA 손상 인자에 대한 반응에서 점검점의 활성 뿐만 아니라 DNA 회복을 야기하는 신호에 관여한다는 것을 알 수 있다. Thus, it can be seen that PIG3 is involved in the DNA damage signal for the H2AX protein and that PIG3 is involved in the signal that causes DNA repair as well as the activity of the checkpoint in response to DNA damage factors.
또한, 본 발명자들은 DNA 손상 후 PIG3의 세포내 위치를 알아보기 위해, 암세포에 DNA 손상 인자를 처리한 후 핵 및 세포질 분획(fraction)을 제조하여 각 분획에서 웨스턴블랏분석을 이용하여 PIG3 발현 정도를 분석하였다. 그 결과, PIG3는 주로 세포질 분획에 위치하였으나 약 30%는 핵내에 존재하였다(도 6a 참조). 또한, PIG3의 전장(GFP-tagged full-length), C-말단(1-480 nt) 결핍 돌연변이, 및 N-말단(421-999 nt) 결핍 돌연변이를 암호화하는 발현 컨스트럭트를 제조하여(도 6b 참조) 이를 각각 암세포로 형질전환시킨 후, PIG3 발현 수준을 웨스턴 블랏팅으로 분석하였다. 그 결과, PIG3의 N-말단 부위(1-480 nt)가 핵내 위치에 필수적인 부위인 것을 확인하였다(도 6c 참조). In addition, the present inventors prepared the nuclear and cytosolic fractions after treatment of DNA damage factors in cancer cells to determine the intracellular location of PIG3 after DNA damage, and then analyzed the degree of PIG3 expression using Western blot analysis in each fraction. Analyzed. As a result, PIG3 was mainly located in the cytoplasmic fraction but about 30% was in the nucleus (see FIG. 6A). In addition, expression constructs encoding the full-length (GFP-tagged full-length), C-terminal (1-480 nt) deficient mutations, and N-terminal (421-999 nt) deficient mutations of PIG3 were prepared (Fig. 6B) After each transformed with cancer cells, PIG3 expression levels were analyzed by Western blotting. As a result, it was confirmed that the N-terminal region (1-480 nt) of PIG3 is an essential region for the intranuclear position (see FIG. 6C).
따라서, PIG3가 N-말단 부위에 의해 핵내에 위치하며, 상기 핵내 PIG3가 DNA 손상 신호에 관여한다는 것을 알 수 있다. Thus, it can be seen that PIG3 is located in the nucleus by the N-terminal site and that PIG3 in the nucleus is involved in the DNA damage signal.
또한, 본 발명자들은 PIG3가 DNA 손상에 대한 반응에서 핵내 응집체 형성 정도 및 위치, 및 DNA 손상 신호 단백질의 응집체와의 관련성을 알아보기 위해, 암세 포에 DNA 손상 인자를 처리한 후 면역형광염색을 이용하여 분석하였다. 그 결과, PIG3 응집체는 핵내 분산되어 있다가 DNA 손상에 대한 반응으로 DNA 절단(break) 부위에 높은 수준의 응집체를 형성하였고, 상기 PIG3 응집체가 γ-H2AX 및 53BP1 응집체와 함께 위치하였으며, γ-H2AX와 결합이 있음을 확인하였다(도 7a 내지 도 7d 참조).In addition, the present inventors have used immunofluorescence staining after treatment of DNA damaging factors in cancer cells to determine the extent and location of PIG3 in the nucleus aggregate formation and the association of DNA damage signal proteins in response to DNA damage. And analyzed. As a result, PIG3 aggregates were dispersed in the nucleus and formed high levels of aggregates at DNA break sites in response to DNA damage, and the PIG3 aggregates were co-located with γ-H2AX and 53BP1 aggregates. It was confirmed that there is a bond with (see Fig. 7a to 7d).
따라서, DNA 손상에 의해 유도된 PIG3 응집이 DSB 프로세싱(processing)의 부위를 나타내며, PIG3가 DNA 손상 신호의 업스트림인 것을 알 수 있으며, PIG3가 DNA 손상에 대한 손상 센서 시스템에 작용하여 정상적인 DNA 손상 모니터링이 이루어지는데 관여하는 것을 알 수 있다. Thus, PIG3 aggregation induced by DNA damage represents a site of DSB processing, it can be seen that PIG3 is upstream of the DNA damage signal, and PIG3 acts on a damage sensor system for DNA damage to monitor normal DNA damage. It can be seen that it is involved in this.
또한, 본 발명자들은 PIG3가 DNA 손상에 대한 반응에서 PIKK, ATM, ATR, DNA-PK 및 p53에 대한 관련성이 있는지 알아보기 위해, PIKK 억제제를 처리한 세포, ATM, ATR 및 DNA-PK를 녹다운시킨 세포, 및 p53-/- 세포에서 DNA 손상 인자를 처리한 후 웨스턴블랏분석을 이용하여 PIG3 발현 정도를 확인하였다. 그 결과, PIG3의 응집체는 PIKK 억제제에 의해 발현이 감소하였고, ATM, ATR 및 DNA-PK의 각각의 녹다운에 의해 발현의 유의적 차이가 없었으며, p53-/- 세포에서 PIG3의 높은 응집체를 형성하였다(도 8a 내지 도 8e 참조). We also knocked down the cells treated with PIKK inhibitors, ATM, ATR and DNA-PK to determine if PIG3 was related to PIKK, ATM, ATR, DNA-PK and p53 in response to DNA damage. After processing the DNA damaging factor in the cells and p53 − / − cells, the degree of PIG3 expression was confirmed by Western blot analysis. As a result, aggregates of PIG3 decreased expression by PIKK inhibitors, and there was no significant difference in expression by knockdown of ATM, ATR and DNA-PK, respectively, and formed high aggregates of PIG3 in p53 − / − cells. (See FIGS. 8A-8E).
따라서, PIG3 응집체 형성이 PIKK 계열 중 하나 이상에 의해 관여되고 p53에 의존적인 것을 알 수 있으며, PIG3가 DNA 손상 신호 전달에 직접적으로 관여하는 것을 알 수 있다.Thus, it can be seen that PIG3 aggregate formation is involved by one or more of the PIKK families and is dependent on p53, and that PIG3 is directly involved in DNA damage signaling.
상기 결과를 통해, PIG3의 발현 또는 활성 억제는 자외선 또는 방사능유사약물 등의 DNA 손상인자에 대한 세포의 민감도를 증가시키고, DNA 손상에 대한 반응에서 인트라-S 단계 및 G2/M 점검점의 결함을 야기하며, DNA 손상에 따른 Chk1 및 Chk2 인산화의 효율적인 유도가 불안정해지며, DNA 손상에 대한 반응에서 H2AX 인산화 및 γ-H2AX 응집을 억제하며, Chk1/Chk2의 신호 전달을 억제하여 DNA 손상에 대한 반응 경로의 흠결을 야기함으로써 암세포의 DNA 손상인자에 대한 저항성을 감소시킬 수 있다.Through these results, inhibition of the expression or activity of PIG3 increases the cell's sensitivity to DNA damaging factors such as UV or radioactive drugs, and can detect defects of the Intra-S phase and G2 / M checkpoints in response to DNA damage. Efficient induction of Chk1 and Chk2 phosphorylation due to DNA damage becomes unstable, inhibits H2AX phosphorylation and γ-H2AX aggregation in response to DNA damage, and inhibits signal transduction of Chk1 / Chk2 in response to DNA damage By causing pathway defects, cancer cells may be less resistant to DNA damage.
따라서, 본 발명의 PIG3의 발현 또는 활성 억제제는 암세포 치료에 있어서 방사선 또는 항암제 등의 DNA 손상인자 처리시 암세포의 사멸을 증진시킬 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the PIG3 expression or activity inhibitor of the present invention can enhance the death of cancer cells in the treatment of DNA damage factors such as radiation or anticancer agents in the treatment of cancer cells.
본 발명의 암 치료 보조제는 상기 PIG3의 발현 또는 활성 억제제에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다. The cancer treatment aid of the present invention may contain one or more active ingredients that exhibit the same or similar function in addition to the expression or activity inhibitor of PIG3.
본 발명의 암 치료 보조제는, 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 제조할 수 있다. 약제학적으로 허용 가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올, 리포좀 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한, 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환 약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있으며, 표적 기관에 특이적으로 작용할 수 있도록 표적 기관 특이적 항체 또는 기타 리간드를 상기 담체와 결합시켜 사용할 수 있다. 더 나아가 당해 기술분야의 적정한 방법으로 또는 레밍턴의 문헌(Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA)에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화할 수 있다.The cancer treatment aid of the present invention may be prepared by including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the above-described active ingredients for administration. Pharmaceutically acceptable carriers may be used in combination with saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, liposomes, and one or more of these components, as needed. And other conventional additives such as buffers and bacteriostatic agents can be added. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may be additionally added to formulate into injectable formulations, pills, capsules, granules or tablets, such as aqueous solutions, suspensions, emulsions, and the like, specifically for target organs. Target organ specific antibodies or other ligands can be used in combination with the carrier so that they can act. Furthermore, it may be preferably formulated according to each disease or component by a suitable method in the art or using a method disclosed in Remington's Pharmaceutical Science (Recent Edition, Mack Publishing Company, Easton PA). have.
본 발명에서 사용되는 뉴클레오티드 또는 핵산은, 국소, 비경구, 비 내, 정맥 내, 근육 내, 피하, 안 내, 경피 등의 투여를 목적으로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 핵산 또는 벡터가 주사가능한 형태로 사용된다. 이에 따라서 특히 처리될 영역으로는 직접적인 주입을 위하여 주사 가능한 조성물을 위한 임의의 약학적으로 허용되는 매개체와 혼합될 수 있다. 본 발명의 보조제는 특히 등장 멸균 용액 또는 건조 특히 멸균수 또는 적절한 생리 식염수의 첨가에 따라 주사 가능한 용액의 조성을 가능케 하는 동결건조 조성물을 포함할 수 있다. 환자의 종양으로의 핵산의 직접적인 주입은 치료 효율을 감염된 조직에 집중시키도록 하므로 유리하다. 사용되는 핵산의 투여량은 다양한 파라미터, 특히 유전자, 벡터, 사용되는 투여 방식, 문제시되는 질병 또는 대안적으로 요구되는 치료기간에 의해 조절될 수 있다. 또한, 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다. 일일 투여량은 약 0.001 내지 10.0 mg/kg이고, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 mg/kg이며, 하루 일회 내지 수회 나누어 투여하는 것이 바람직하다.The nucleotides or nucleic acids used in the present invention can be prepared for the purpose of topical, parenteral, nasal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intraocular, transdermal and the like. Preferably, the nucleic acid or vector is used in injectable form. Thus, in particular, the area to be treated may be mixed with any pharmaceutically acceptable vehicle for injectable compositions for direct infusion. Adjuvants of the present invention may in particular comprise isotonic sterile solutions or dry lyophilized compositions which allow the composition of injectable solutions upon addition of sterile water or appropriate physiological saline. Direct injection of nucleic acid into a patient's tumor is advantageous because it allows the treatment efficiency to be focused on the infected tissue. The dosage of nucleic acid used can be adjusted by various parameters, in particular by gene, vector, mode of administration used, disease in question or alternatively desired duration of treatment. In addition, the range varies depending on the weight, age, sex, health status, diet, administration time, administration method, excretion rate and severity of the patient. The daily dosage is about 0.001 to 10.0 mg / kg, preferably 0.01 to 1.0 mg / kg, preferably administered once to several times a day.
또한, 본 발명은 PIG3의 발현 또는 활성 억제제를 암세포에 투여하는 단계를 포함하는 암 예방 또는 치료방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preventing or treating cancer, comprising administering an inhibitor of PIG3 expression or activity to cancer cells.
상기 PIG3는 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The PIG3 preferably has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.
상기 PIG3의 발현 억제제는 PIG3(p53-inducible gene 3) 유전자의 mRNA에 상보적으로 결합하는 안티센스 뉴클레오티드, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA, siRNA) 또는 작은 헤어핀 RNA(small hairpin RNA; shRNA)인 것이 바람직하며, PIG3의 활성 억제제는 PIG3에 상보적으로 결합하는 화합물, 펩티드, 펩티드 미메틱스 및 항체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. The inhibitor of expression of PIG3 is preferably an antisense nucleotide, small interfering RNA (siRNA) or small hairpin RNA (shRNA) that complementarily binds to mRNA of the PIG3 ( p53-inducible gene 3 ) gene. In addition, the activity inhibitor of PIG3 is preferably any one selected from the group consisting of compounds, peptides, peptide mimetics and antibodies that bind to PIG3, but is not limited thereto.
상기 암은 직장암, 결장암, 대장암, 위암, 폐암, 유방암, 난소암, 전립선암, 방광암 및 간암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The cancer is preferably one selected from the group consisting of rectal cancer, colon cancer, colon cancer, gastric cancer, lung cancer, breast cancer, ovarian cancer, prostate cancer, bladder cancer and liver cancer, but is not limited thereto.
암세포에 PIG3의 발현 또는 활성 억제제의 투여는, 자외선 또는 방사능유사약물 등의 DNA 손상인자에 대한 세포의 민감도를 증가시키고, DNA 손상에 대한 반응에서 인트라-S 단계 및 G2/M 점검점의 결함을 야기하며, DNA 손상에 따른 Chk1 및 Chk2 인산화의 효율적인 유도가 불안정해지며, DNA 손상에 대한 반응에서 H2AX 인산화 및 γ-H2AX 응집을 억제하며, Chk1/Chk2의 신호 전달을 억제하여 DNA 손상에 대한 반응 경로의 흠결을 야기함으로써 암세포의 DNA 손상인자에 대한 저항성을 감소시킬 수 있다.Administration of inhibitors of PIG3 expression or activity to cancer cells increases the cell's sensitivity to DNA damaging factors, such as UV or radioactive drugs, and can result in defects of the Intra-S phase and G2 / M checkpoints in response to DNA damage. Efficient induction of Chk1 and Chk2 phosphorylation due to DNA damage becomes unstable, inhibits H2AX phosphorylation and γ-H2AX aggregation in response to DNA damage, and inhibits signal transduction of Chk1 / Chk2 in response to DNA damage By causing pathway defects, cancer cells may be less resistant to DNA damage.
본 발명은 PIG3(p53-inducible gene 3)를 유효성분으로 함유하는 노화 방지용 화장료 조성물을 제공한다.The present invention provides an anti-aging cosmetic composition containing PIG3 (p53-inducible gene 3) as an active ingredient.
상기 PIG3는 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The PIG3 preferably has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.
또한, 본 발명은 PIG3(p53-inducible gene 3) 유전자 컨스트럭트를 유효성분으로 함유하는 노화 방지용 화장료 조성물을 제공한다.The present invention also provides an anti-aging cosmetic composition containing PIG3 ( p53-inducible gene 3 ) gene construct as an active ingredient.
상기 PIG3 유전자는 서열번호 2로 기재되는 뉴클레오티드 서열을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The PIG3 gene preferably has a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.
PIG3은 자외선(UV) 또는 방사능유사약물(radiomimetic drug) 등의 DNA 손상인자(DNA damaging agents)에 대한 세포의 민감도를 억제하고, DNA 손상에 대한 회복에 관여하며, DNA 손상 점검점 경로의 활성에 관여하며, DNA 손상에 대한 반응에서 핵내 응집체를 형성하고, Chk1, Chk2 및 H2AX의 인산화에 관여하며, ATM 및 ATR의 다운스트림으로 기능함으로써, 상기 PIG3가 DNA 손상 반응 경로의 중요한 구성 성분이며 DNA 손상 신호 전달에 직접적인 역할을 하는 것을 알 수 있으므로 DNA 손상 보호함으로써 노화 방지에 유용하게 이용될 수 있음을 알 수 있다.PIG3 inhibits the cell's sensitivity to DNA damaging agents, such as ultraviolet (UV) or radiomimetic drugs, is involved in repairing DNA damage, and plays a role in the activity of the DNA damage checkpoint pathway. PIG3 is an important component of the DNA damage response pathway and DNA damage by being involved, forming intranuclear aggregates in response to DNA damage, involved in phosphorylation of Chk1, Chk2 and H2AX, and acting downstream of ATM and ATR. Since it plays a direct role in signal transduction, it can be seen that it can be useful for preventing aging by protecting DNA damage.
본 발명의 상기 PIG3를 화장료 조성물로 사용하는 경우, 상기 PIG3를 유효성분으로 함유하여 제조되는 화장료 조성물은 일반적인 유화 제형 및 가용화 제형의 형태로 제조할 수 있다. 유화 제형의 화장품으로는 영양화장수, 크림, 에센스 등이 있으며, 가용화 제형의 화장품으로는 유연화장수가 있다.When the PIG3 of the present invention is used as a cosmetic composition, the cosmetic composition prepared by containing the PIG3 as an active ingredient may be prepared in the form of a general emulsion formulation and a solubilized formulation. Cosmetics of the emulsified formulations include nutrient cosmetics, creams, essences, etc., and cosmetics of the solubilized formulations are flexible cosmetics.
적합한 화장품의 제형으로는 예를 들면 용액, 겔, 고체 또는 반죽 무수 생성물, 수상에 유상을 분산시켜 얻은 에멀젼, 현탁액, 마이크로에멀젼, 마이크로캡슐, 미세과립구 또는 이온형(리포좀), 비이온형의 소낭 분산제의 형태, 크림, 스킨, 로션, 파우더, 연고, 스프레이 또는 콘실 스틱의 형태로 제공될 수 있다. 또한, 포말(foam)의 형태 또는 압축된 추진제를 더 함유한 에어로졸 조성물의 형태로도 제조될 수 있다.Suitable cosmetic formulations include, for example, emulsions, suspensions, microemulsions, microcapsules, microgranules or ionic (liposomes), nonionic vesicles obtained by dispersing an oil phase in a solution, gel, solid or pasty anhydrous product, aqueous phase, for example. It may be provided in the form of a dispersant, cream, skin, lotion, powder, ointment, spray or cone stick. It may also be prepared in the form of a foam or in the form of an aerosol composition further containing a compressed propellant.
또한, 상기 화장료 조성물은 본 발명의 PIG3에 추가로 지방 물질, 유기 용매, 용해제, 농축제 및 겔화제, 연화제, 항산화제, 현탁화제, 안정화제, 발포제(foaming agent), 방향제, 계면활성제, 물, 이온형 또는 비이온형 유화제, 충전제, 금속이온봉쇄제 및 킬레이트화제, 보존제, 비타민, 차단제, 습윤화제, 필수 오일, 염료, 안료, 친수성 또는 친유성 활성제, 지질 소낭 또는 화장품에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 성분과 같은 화장품학 분야에서 통상적으로 사용되는 보조제를 함유할 수 있다. In addition, the cosmetic composition, in addition to the PIG3 of the present invention, fatty substances, organic solvents, solubilizers, thickening and gelling agents, emollients, antioxidants, suspending agents, stabilizers, foaming agents, fragrances, surfactants, water Commonly used in ionic or nonionic emulsifiers, fillers, metal ion sequestrants and chelating agents, preservatives, vitamins, blockers, wetting agents, essential oils, dyes, pigments, hydrophilic or lipophilic active agents, lipid vesicles or cosmetics It may contain adjuvants conventionally used in the cosmetic field, such as any other ingredient.
아울러, 본 발명은 PIG3(p53-inducible gene 3) 또는 PIG3 유전자 컨스트럭트를 유효성분으로 함유하는 DNA 손상 보호용 조성물을 세포에 투여하는 단계를 포함하는 DNA 손상인자(DNA damaging agents)에 대한 세포의 저항성을 증가시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for treating DNA damage factors (DNA damaging agents) comprising the step of administering to the cell a DNA damage protection composition containing PIG3 (p53-inducible gene 3) or PIG3 gene construct as an active ingredient. It provides a method of increasing resistance.
상기 PIG3는 서열번호 1로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The PIG3 preferably has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.
상기 PIG3 유전자는 서열번호 2로 기재되는 뉴클레오티드 서열을 갖는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The PIG3 gene preferably has a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.
상기 DNA 손상인자는 자외선(UV) 또는 방사능유사약물(radiomimetic drug)인 것이 바람직하고, 상기 방사능유사약물은 블레오마이신(bleomycin) 또는 네오카르지노스타틴(neocarzinostatin)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The DNA damage factor is preferably ultraviolet (UV) or radiomimetic drug (radiomimetic drug), the radiopharmaceutical drug is preferably bleomycin (bleomycin) or neocardinostatin (neocarzinostatin), but is not limited thereto.
본 발명의 PIG3는 자외선 또는 방사능유사약물 등의 DNA 손상인자에 대한 세포의 민감도를 억제하고, DNA 손상에 대한 회복에 관여하며, DNA 손상 점검점 경로의 활성에 관여하며, DNA 손상에 대한 반응에 있어서 핵내 응집체를 형성하고, Chk1, Chk2 및 H2AX의 인산화에 관여하며, ATM 및 ATR의 다운스트림으로 기능함으로써, DNA 손상 반응 경로의 중요한 구성 성분이며 DNA 손상 신호 전달에 직접적인 역할을 하는 것을 알 수 있다.PIG3 of the present invention inhibits the cell's sensitivity to DNA damage factors such as ultraviolet or radioactive drugs, is involved in repairing DNA damage, is involved in the activity of the DNA damage checkpoint pathway, and responds to DNA damage As a result, they form intranuclear aggregates, participate in the phosphorylation of Chk1, Chk2 and H2AX, and function downstream of ATM and ATR, indicating that they are important components of the DNA damage response pathway and play a direct role in DNA damage signaling. .
따라서, PIG3를 유효성분으로 함유하는 DNA 손상 보호용 조성물은 DNA 손상을 유발하는 유해물질에 대한 세포 저항성을 높여 세포의 생존과 유전자 안전성에 기여할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the composition for protecting DNA damage containing PIG3 as an active ingredient may contribute to cell survival and gene safety by increasing cell resistance to harmful substances causing DNA damage.
이하, 본 발명을 실시예, 실험예 및 제조예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by Examples, Experimental Examples and Preparation Examples.
단, 하기 실시예, 실험예 및 제조예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이 며, 본 발명의 내용이 실시예, 실험예 및 제조예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples, Experimental Examples and Preparation Examples specifically illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited to Examples, Experimental Examples, and Preparation Examples.
<실시예 1> 세포의 배양 및 DNA 손상 인자 처리Example 1 Cell Culture and DNA Damage Factor Treatment
본 발명자들은 직결장암 세포(Colorectal carcinoma cell)인 HCT116 p53+/+ 및 p53-/-를 10% 열 불활성 우태혈청(heat inactivated fetal bovine serum)(Cambrex Corp., Walkersville, MD), 100 units/ml 페닐실린, 및 100 μg/ml 스트렙토마이신 황산염(streptomycin sulfate)(Invitrogen, Carlsbad, CA)가 첨가된 Iscove's modified Dulbecco's 배지(IMDM; Gibco-BRL, Grand Island, NY)에서 5% CO2 습식 인규베이터에서 37℃로 배양하였다. HeLa 자궁경부선암세포(cervix adenocarcinoma cell)는 Dulbecco's modified Eagle 배지(DMEM; Gibco-BRL)에서 배양하였다. We used HCT116 p53 + / + and p53 -/- colorectal carcinoma cells, 10% heat inactivated fetal bovine serum (Cambrex Corp., Walkersville, MD), 100 units / ml. In a 5% CO 2 wet incubator in Iscove's modified Dulbecco's medium (IMDM; Gibco-BRL, Grand Island, NY) with phenylsilin and 100 μg / ml streptomycin sulfate (Invitrogen, Carlsbad, Calif.). Incubated at 37 ° C. HeLa cervix adenocarcinoma cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM; Gibco-BRL).
방사능유사약물인 블레오마이신(bleomycin)(Sigma, St. Louis, MO) 및 네오카르지노스타틴(neocarzinostatin)(Sigma)을 최종 농도가 각각 5 mU 및 200 ng/ml가 되도록 상기 세포 배지에 첨가하였다. UV 처리는 세포를 세척한 후, 최소 부피의 무혈청 배지에서 254-nm UVC 램프(UVP; Model UVGL-25)를 이용하여 10 J/m2의 조사선량으로 UV를 노출시켰다. UV를 노출한 세포를 37℃에서 혈청을 포함한 배지에서 배양하였다.Radioactive drugs bleomycin (Sigma, St. Louis, Mo.) and neocarzinostatin (Sigma) were added to the cell medium to a final concentration of 5 mU and 200 ng / ml, respectively. The UV treatment washed the cells and then exposed the UV at a 10 J / m 2 irradiation dose using a 254-nm UVC lamp (UVP; Model UVGL-25) in a minimal volume of serum free medium. UV exposed cells were incubated in medium containing serum at 37 ° C.
<실시예 2> PIG3 녹다운(knockdown) 세포의 제조Example 2 Preparation of PIG3 Knockdown Cells
본 발명자들은 PIG3 발현을 녹다운(knockdown)시키기 위하여, NCBI Entrez 뉴클레오티드 데이타베이스로부터 받은 인간 종양 단백질인 p53 유도성 단백질 3(p53 inducible protein 3; TP53I3; PIG3) mRNA 서열(GenBank accession number NM_004881)로부터 작은 간섭 RNA(Small interfering RNA, siRNA) 표적 부위를 선별하였다. 상기 표적 부위가 인간 PIG3에 특이적인지 확인하기 위해, 표적부위를 BLAST 검색(National Center for Biotechnology Information)을 이용하여 조사하였다. 21개의 뉴클레오티드로 구성된 센스 및 안티센스 RNA의 서열은 다음과 같다: 5'-AAAUGUUCAGGCUGGAGACUAdTdT-3'(서열번호: 3) 및 5'-UAGUCUCCAGCCUGAACAUUUdTdT-3'(서열번호: 4). 음성 대조군인 siRNA 듀플렉스(duplex)(Bioneer company, Korea)의 서열은 다음과 같다: 5'-CCUACGCCAAUUUCGUdTdT-3'(서열번호: 5) 및 5'-ACGAAAUUGGUGGCGUAGGdTdT-3'(서열번호: 6). 상기 siRNA 듀플렉스들은 RNAiMAX(Invitrogen)를 이용하여 제조사의 지시에 따라 세포 내로 형질전환시켰다. 이런 shRNA들은 pSilencerTM hygro 키트(Ambion, Austin, TX)를 이용하여 제조사의 지시에 따라 전사를 근거로 하는 방법으로 제조하였다. 세포에 인간 U6 프로모터 및 하이그로마이신(hygromycin) 저항 유전자를 포함하는 상기 제조된 pSilencer hygro 벡터(Ambion)를 근거로 하는 shRNA 발현 플라스미드를 Lipofectamine 2000(Invitrogen)을 이용하여 형질전환시켰다. PIG3의 안정적인 녹다운을 위해, psilencer-empty 또는 psilencer-PIG3 벡터로 형질전환시킨 다음 300 μg/ml 하이그로마이신(hygromycin) 내성 콜로니들을 선별하였다. ATM, ATR 및 DNA-PK siRNA 이합체(duplex)는 Santa Cruz Biotechnology(Santa Cruz, CA)에서 구입하였다. In order to knock down PIG3 expression, we found a small interference from p53 inducible protein 3 (TP53I3; PIG3) mRNA sequence (GenBank accession number NM_004881), a human tumor protein from NCBI Entrez nucleotide database. Small interfering RNA (siRNA) target sites were selected. To determine if the target site was specific for human PIG3, the target site was examined using BLAST search (National Center for Biotechnology Information). The sequences of sense and antisense RNA consisting of 21 nucleotides are as follows: 5'-AAAUGUUCAGGCUGGAGACUAdTdT-3 '(SEQ ID NO: 3) and 5'-UAGUCUCCAGCCUGAACAUUUdTdT-3' (SEQ ID NO: 4). The sequence of the negative control siRNA duplex (Bioneer company, Korea) is as follows: 5'-CCUACGCCAAUUUCGUdTdT-3 '(SEQ ID NO: 5) and 5'-ACGAAAUUGGUGGCGUAGGdTdT-3' (SEQ ID NO: 6). The siRNA duplexes were transformed into cells using RNAiMAX (Invitrogen) according to the manufacturer's instructions. These shRNAs were prepared by transcription-based methods using the pSilencer ™ hygro kit (Ambion, Austin, TX) according to the manufacturer's instructions. The cells were transformed with Lipofectamine 2000 (Invitrogen) using a shRNA expression plasmid based on the pSilencer hygro vector (Ambion) prepared above containing a human U6 promoter and a hygromycin resistance gene. For stable knockdown of PIG3, 300 μg / ml hygromycin resistant colonies were selected after transformation with psilencer-empty or psilencer-PIG3 vectors. ATM, ATR and DNA-PK siRNA duplexes were purchased from Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, Calif.).
<실시예 3> 전장 PIG3, N-말단 결핍 PIG3, 및 C-말단 결핍 PIG3를 포함하는 세포의 제조 Example 3 Preparation of Cells Comprising Full Length PIG3, N-Terminal Deficient PIG3, and C-terminal Deficient PIG3
PIG3의 전장, N-말단 결핍 및 C-말단 결핍을 제조하기 위해, 다음과 같은 서열의 PIG3 올리고 프라이머를 이용하는 RT-PCR에 의해 인간 섬유아세포 GM00637로부터 인간 PIG3 cDNA의 각 부위를 증폭하였다: 전장 PIG3 제조를 위한 센스(sense), 5'-AAGGAAATAACCACCATGTTAGCCGTGCAC-3'(서열번호: 7) 및 안티센스(antisense) 5'-CTGGGGCAGTTCCAGGACGATCTT-3'(서열번호: 8); C-말단 결핍 PIG3 제조를 위한 센스, 5'-AAGGAAATAACCACCATGTTAGCCGTGCAC-3'(서열번호: 9) 및 안티센스 5'-GAGTTGGATAGCAGCTGTGCCCACA-3'(서열번호: 10); N-말단 결핍 PIG3 제조를 위한 센스, 5'-AAGGAAARAACCACCATGGGAGACTATGTGCTA-3'(서열번호: 11) 및 안티센스 5'-CTGGGGCAGTTCCAGGACGATCTT-3'(서열번호: 12). 증폭된 PIG3 PCR 산물은 pCR8/GW/TOPO 벡터(invitrogen)로 클론화된 다음, Gateway LR clonase TM II Enzyme Mix(invitrogen)에 의한 LR 반응을 이용하는 녹색 형광 단백질(green fluorescence protein; GFP)을 포함하는 포유류 발현 pcDNA-DEST47 Gateway® 벡터 내로 삽입하였다. PIG3 서열 및 배향(orientation)은 자동화된 DNA 시퀀싱(automated DNA sequencing)에 의해 확인하였다. 상기 벡터를 세포에 LipofectAMINE 2000(Invitrogen)을 이용하여 제조사의 지시에 따라 적절한 플라스 미드 내로 형질전환하였다. To prepare full-length, N-terminal deficiency and C-terminal deficiency of PIG3, each site of human PIG3 cDNA was amplified from human fibroblast GM00637 by RT-PCR using PIG3 oligo primers of the following sequence: full length PIG3 Sense, 5'-AAGGAAATAACCACCATGTTAGCCGTGCAC-3 '(SEQ ID NO: 7) and antisense 5'-CTGGGGCAGTTCCAGGACGATCTT-3' (SEQ ID NO: 8) for preparation; Sense, 5'-AAGGAAATAACCACCATGTTAGCCGTGCAC-3 '(SEQ ID NO: 9) and antisense 5'-GAGTTGGATAGCAGCTGTGCCCACA-3' (SEQ ID NO: 10) for preparation of C-terminal deficient PIG3; Sense, 5′-AAGGAAARAACCACCATGGGAGACTATGTGCTA-3 ′ (SEQ ID NO: 11) and antisense 5′-CTGGGGCAGTTCCAGGACGATCTT-3 ′ (SEQ ID NO: 12) for preparation of N-terminal deficient PIG3. The amplified PIG3 PCR product was cloned into a pCR8 / GW / TOPO vector (invitrogen) and then contained a green fluorescence protein (GFP) using the LR reaction by Gateway LR clonase ™ II Enzyme Mix (invitrogen). The mammalian expression pcDNA-DEST47 Gateway ® vector was inserted. PIG3 sequence and orientation were confirmed by automated DNA sequencing. The vector was transformed into cells using LipofectAMINE 2000 (Invitrogen) into the appropriate plasmid according to the manufacturer's instructions.
<실험예 1> PIG3 녹다운(knockdown) 세포에서 PIG3의 발현 정도 조사Experimental Example 1 Investigation of the Expression of PIG3 in PIG3 Knockdown Cells
본 발명자들은 PIG3의 DNA 손상 반응 관련성을 알아보기 위해, PIG3-표적 작은 헤어핀 RNA(small hairpin RNA; shRNA) 발현 벡터를 포함하는 HCT116 및 HeLa 세포주를 제조한 후, 면역침강분석(Immunoprecipitation assay) 및 웨스턴블랏분석(western blot analysis)을 이용하여 PIG3의 발현 정도를 확인하였다. In order to investigate the DNA damage response of PIG3, the inventors prepared HCT116 and HeLa cell lines containing PIG3-targeted small hairpin RNA (shRNA) expression vectors, followed by immunoprecipitation assay and Western assay. Western blot analysis was used to confirm the expression level of PIG3.
구체적으로, 면역침강분석 및 웨스턴블랏분석은 다음과 같이 수행하였다: 세포를 포르테아제 억제제(Roche Diagnostic Corp., Indianapolis, IN)를 포함하는 RIPA 완충용액[50 mM Tris-HCl [pH 7.5], 150 mM NaCl, 1% Nonidet P-40, 0.5% 소디움 데옥시콜레이트(sodium deoxycholate), 0.1% SDS(sodium dodecyl sulfate)] 또는 M-PER 완충용액포유류 단백질 추출 시약([Mammalian Protein Extraction Reagent)(Pierce, Rockford, IL)]에 용해시켰다. 폴리비닐리덴 디플루오라이드(polyvinylidene difluoride, PVDF) 막(Millipore, Bedford, MA) 내로 전기이동(electrotransfer)에 의한 6 ~ 15% SDS-PAGE로 동등한 양의 단백질을 분리하였다. 상기 막은 5% 비-지방 우유를 포함하는 TBS-t(10 mM Tris-HCl [pH 7.4], 150 mM NaCl, 및 0.1% tween-20)로 1시간 동안 블락(block)시킨 다음, 1차 항체로 실내 온도에서 배양하였다. 상기 블락은 TBS-t를 포함하는 0.1% Tween 20로 15분 동안 4번 세척한 후, 퍼록시다제(peroxidase)-결합 2차 항체(1:5000, Jackson ImmunoResearch Inc., West Grove, PA)로 1시간 동안 배양하였다. 상기 막을 4번 세척한 후, 화학 발광 탐지 시스템(chemiluminescence detection system)(ECL; GE Healthcare, Buckinghamshire, UK)을 이용하여 현상하였다. 면역침강 분석을 위해, RIPA 추출물을 단백질 A-세파로즈 비드(protein A-sepharose bead)(GE Healthcare.)로 전-정제(pre-clear)한 다음, 적절한 항체로 4℃에서 밤새 배양하였다. 단백질 A-세파로즈 비드의 첨가 후, 반응을 순환으로 4℃에서 3시간 동안 배양하였다. 상기 비드를 프로테아제 억제제를 포함하지 않은 RIPA 완충용액으로 5번 세척한 후, SDS 샘플 완충용액에서 재현탁한 다음, 5분 동안 끓였다. 그런 다음, 상기 샘플을 적절한 항체를 이용한 웨스턴 블랏팅으로 분석하였다. 이때, PIG3 단백질은 1:1000 희석액에서 래빗 다클론 PIG3 항체(rabbit polyclonal PIG3 antibody)(H300, Santa Cruz Biotechnology)에 의해 탐색되었다. 이하, 웨스턴블랏 분석을 위해 다음과 같은 항체들이 사용되었다: 항-αtubulin mAb(TU-02, 1:5000), 항-Cdc25A mAb(1:500), 항-myc mAb(1:500, Santa cruz); 항-Chk1 pAb(1:1000), 항-Chk1-p(S345) pAb(1:1000), 항-Chk2 pAb(1:1000), 항-Chk2-p(T68) pAb(1:1000, Cell Signaling Technology). Specifically, immunoprecipitation assay and Western blot analysis were performed as follows: Cells were prepared in RIPA buffer [50 mM Tris-HCl [pH 7.5], 150 containing a fortease inhibitor (Roche Diagnostic Corp., Indianapolis, IN). mM NaCl, 1% Nonidet P-40, 0.5% sodium deoxycholate, 0.1% sodium dodecyl sulfate (SDS) or M-PER Buffer Mammalian Protein Extraction Reagent (Pierce, Rockford, IL). Equal amounts of protein were separated by 6-15% SDS-PAGE by electrotransfer into polyvinylidene difluoride (PVDF) membranes (Millipore, Bedford, Mass.). The membrane was blocked for 1 hour with TBS-t (10 mM Tris-HCl [pH 7.4], 150 mM NaCl, and 0.1% tween-20) containing 5% non-fat milk, followed by primary antibody. Incubated at room temperature. The block was washed four times for 15 minutes with 0.1% Tween 20 containing TBS-t followed by a peroxidase-binding secondary antibody (1: 5000, Jackson ImmunoResearch Inc., West Grove, PA). Incubated for 1 hour. The membrane was washed four times and then developed using a chemiluminescence detection system (ECL; GE Healthcare, Buckinghamshire, UK). For immunoprecipitation assays, RIPA extracts were pre-cleared with protein A-sepharose beads (GE Healthcare.) And then incubated overnight at 4 ° C. with appropriate antibodies. After the addition of Protein A-Sepharose beads, the reaction was incubated for 3 hours at 4 ° C. in circulation. The beads were washed five times with RIPA buffer without protease inhibitors, then resuspended in SDS sample buffer and then boiled for 5 minutes. The samples were then analyzed by western blotting with appropriate antibodies. At this time, the PIG3 protein was detected by a rabbit polyclonal PIG3 antibody (H300, Santa Cruz Biotechnology) in a 1: 1000 dilution. Hereinafter, the following antibodies were used for Western blot analysis: anti-αtubulin mAb (TU-02, 1: 5000), anti-Cdc25A mAb (1: 500), anti-myc mAb (1: 500, Santa cruz ); Anti-Chk1 pAb (1: 1000), anti-Chk1-p (S345) pAb (1: 1000), anti-Chk2 pAb (1: 1000), anti-Chk2-p (T68) pAb (1: 1000, Cell Signaling Technology).
그 결과, PIG3 shRNA로 안정적으로 형질전환된 HCT116 및 HeLa 세포주는 각각 스크램블된(대조군) shRNA 형질전환된 세포들에 비해 PIG3의 발현이 90% 이상 감소하였다(도 1a). As a result, HCT116 and HeLa cell lines stably transformed with PIG3 shRNA showed a 90% or more reduction in PIG3 expression compared to scrambled (control) shRNA transformed cells (FIG. 1A).
<실험예 2> PIG3 녹다운 세포에서 DNA 손상 인자에 대한 민감도 조사Experimental Example 2 Investigation of Sensitivity to DNA Damage Factors in PIG3 Knockdown Cells
본 발명자들은 대조군 shRNA 및 PIG3 shRNA 발현 세포에서 DNA 손상 시약에 대한 반응을 조사하기 위해, 대조군 및 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에 UV 조사 및 방사능 유사물질인 BLM을 각각 처리한 후, 세포생존분석(Cell survival assay)을 수행하였다. In order to investigate the response to DNA damaging reagents in control shRNA and PIG3 shRNA expressing cells, the present inventors treated the control and PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells with UV irradiation and radioactive analog BLM, respectively, followed by cell survival analysis (Cell). survival assay) was performed.
구체적으로, 상기 세포생존분석은 다음과 같이 수행하였다: 대조군 및 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에 UV 및 BLM을 각각 처리한 후, 5 × 102 세포를 60 mm 디쉬(dish)에 접종한 다음 콜로니를 형성하도록 37℃에서 2 ~ 3주 동안 배양하였다. 콜로니를 2% 메틸렌 블루(methylene blue)/50% 에탄올(ethanol)로 염색한 후 카운팅하였다. 살아있는 세포의 분획은 처리하지 않은 세포에 대한 처리된 세포의 플레이팅 효율(plating efficiency)의 비율로 산출하였다. 모든 데이타는 3개의 독립적인 실험을 통해 평균 ± 표준편차를 결정하였으며, 통계적 비교는 이표본 t검정(unpaired t test)를 이용하여 수행되었다. p 값 < 0.01이 통계적 유의성이 있는 것으로 고려되었다. Specifically, the cell survival assay was performed as follows: UV and BLM were treated to the control and PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells, respectively, and then 5 × 10 2 cells were inoculated into 60 mm dishes and colonies were obtained. Incubate at 37 ° C. for 2-3 weeks to form. Colonies were counted after staining with 2% methylene blue / 50% ethanol. Fractions of live cells were calculated as the ratio of the plating efficiency of the treated cells to the untreated cells. All data were determined with mean ± standard deviation through three independent experiments, and statistical comparisons were performed using an unpaired t test. p values <0.01 were considered statistically significant.
그 결과, PIG3 녹다운 세포들은 대조군 세포들에 비해 UV 및 BLM에 대해 상당히 높은 민감도를 나타내었다(도 1b 및 도 1c). As a result, PIG3 knockdown cells showed significantly higher sensitivity to UV and BLM compared to control cells (FIGS. 1B and 1C).
<실험예 3> PIG3 녹다운 세포에서 DNA 손상의 회복 정도 조사Experimental Example 3 Investigation of DNA Damage Recovery in PIG3 Knockdown Cells
본 발명자들은 PIG3 녹다운 세포의 DNA 손상 인자에 대한 증가된 민감성이 DNA 손상 회복의 결함에 영향을 미치는지 알아보기 위해, 염색체 지문분석(Pulsed-Field Gel Electrophoresis: PFGE)을 이용하여 PIG3 녹다운 세포들에서 UV-유도 DNA 손상에 대한 회복 활성 정도를 조사하였다. PIG3 녹다운 세포 및 대조군 세포에 각각 UV 조사 후, DNA 이중 가닥 절단(DNA double-strand break; DSB)의 유지 정도를 확인하였다. In order to determine whether increased sensitivity to DNA damaging factors of PIG3 knockdown cells affects defects in repairing DNA damage, we used UV in PIG3 knockdown cells using pulsed-field gel electrophoresis (PFGE). The extent of repair activity against induced DNA damage was investigated. After UV irradiation to the PIG3 knockdown cells and the control cells, respectively, the degree of DNA double-strand break (DSB) retention was confirmed.
구체적으로, 상기 염색체 지문분석은 다음과 같이 수행하였다: DSB 재결합(rejoining) 정도를 조사하기 위해, 우선 세포를 10 J/m2의 UV 조사에 노출시켰다. 다양한 회복 시간(0, 4, 8, 12, 16 및 20시간)후, 상기 세포를 1% CleanCut 아가로즈(Bio-Rad, Hercules, CA)에 재현탁한 다음, 아가로즈 플러그(agarose plug) 내로 넣었다. 고체화된 아가로즈 플러그(solidified agarose plug)를 제조사(Roche Diagnostic Corp., Indianapolis, IN)의 지시에 따라 1% N-라울로일 사르코신(N-lauroyl sarcosine), 100 mM EDTA[pH 8.0], 0.2% 소디움 데옥시콜레이트(sodium deoxycholate), 및 1 mg/ml 프로테이나제 K(proteinase K)에서 밤새 용해시켰다. 상기 플러그를 세척 완충용액에 세척한 후, 1.5 V/cm의 전계 강도(field strength)를 가지는 14℃, 0.5 × TBE에서 CHEF DRII 기구(Bio-Rad)를 이용하여 CHEF 겔 전기영동을 수행하였다. 펄스(Pulse) 시간은 50 ~ 65시간 동안 50에서 5000까지 증가하였다. 겔을 0.5 μg/ml EtBr(ethidium bromide)로 염색하였다. 플러그로부터 레인 내로 이동한 DNA 분획(추출된 % DNA)을 UV 트랜스일루미네이터(transilluminator)를 이용하여 측정한 후 Scion 이미지 소프트웨어(Scion Corp., Frederick, MD)를 이용하여 이미지를 분석하였다. Specifically, the chromosome fingerprinting was performed as follows: To investigate the degree of DSB rejoining, cells were first exposed to 10 J / m 2 UV irradiation. After various recovery times (0, 4, 8, 12, 16 and 20 hours), the cells were resuspended in 1% CleanCut Agarose (Bio-Rad, Hercules, CA) and then placed into an agarose plug. . Solidified agarose plugs were prepared using 1% N-lauroyl sarcosine, 100 mM EDTA [pH 8.0], according to manufacturer's instructions (Roche Diagnostic Corp., Indianapolis, IN). It was dissolved overnight in 0.2% sodium deoxycholate, and 1 mg / ml proteinase K. After washing the plug in washing buffer, CHEF gel electrophoresis was performed using the CHEF DRII instrument (Bio-Rad) at 14 ℃, 0.5 × TBE having a field strength of 1.5 V / cm. Pulse time increased from 50 to 5000 over 50-65 hours. Gels were stained with 0.5 μg / ml EtBr (ethidium bromide). DNA fraction (% DNA extracted) transferred from the plug into the lane was measured using a UV transilluminator and analyzed using Scion image software (Scion Corp., Frederick, MD).
그 결과, PIG3 녹다운 세포가 대조군 세포에 비해 높은 비율로 DSB를 유지하였다(도 2). 대조군 HCT116 및 HeLa 세포는 20시간 동안 결합되지 않고 남은 DNA 절단이 20% 이하로써 대부분의 DSB를 효율적으로 회복한 반면에, PIG3-결핍 HCT116 및 HeLa 세포는 결합되지 않고 남은 DNA 절단이 약 40 ~ 50%로써 DSB 회복에서 높은 결함을 나타내었다. 따라서 PIG3 녹다운이 DNA 손상을 회복시키는 능력을 손상시키는 것을 알 수 있었다. As a result, PIG3 knockdown cells maintained DSB at a higher rate than control cells (FIG. 2). Control HCT116 and HeLa cells efficiently recovered most of the DSB with less than 20% DNA cleavage remaining unbound for 20 hours, whereas PIG3-deficient HCT116 and HeLa cells were left unbound and about 40-50 As a percentage, DSB recovery showed a high defect. Thus, it was found that PIG3 knockdown impaired the ability to repair DNA damage.
<실험예 4> PIG3 녹다운의 인트라(intra)-S 및 G2/M DNA 손상 점검점에 미치는 영향 조사 Experimental Example 4 Investigation of the Effect of PIG3 Knockdown on Intra-S and G2 / M DNA Damage Checkpoints
본 발명자들은 PIG3가 DNA 손상에 따른 인트라(intra)-S 및 G2/M 점검점의 조절에 관여하는지 조사하였다. 우선, 인트라-S 단계 점검점에서 PIG3의 역할을 결정하기 위해, 대조군 및 PIG3 결핍 HeLa 세포를 UV, BLM 및 NCS로 각각 처리한 후, DNA 합성 억제 정도를 브로모디옥시유리딘 결합 분석[BrdU(bromodeoxyuridine) incorporation assay]을 이용하여 측정하였다. We investigated whether PIG3 is involved in the regulation of the Intra-S and G2 / M checkpoints following DNA damage. First, to determine the role of PIG3 in the Intra-S stage checkpoint, the control and PIG3 deficient HeLa cells were treated with UV, BLM and NCS, respectively, and the degree of DNA synthesis inhibition was analyzed by bromodioxyuridine binding assay [BrdU ( bromodeoxyuridine) incorporation assay].
구체적으로, 상기 BrdU 결합 분석은 다음과 같이 수행하였다: S 단계에 있는 세포군을 조사하기 위해, 제조사(Roche Diagnostic)의 지시에 따라 BrdU의 결합을 DNA 합성의 매개변수로 이용하여 모니터하였다. 대조군 및 PIG3-결핍 세포를 48-웰 플레이트에 접종한 후 24시간 동안 NCS, BLM 및 UV로 각각 처리하였다. 24시간 후, 10 μM BrdU를 새롭게 합성된 DNA 내로 결합시키기 위해 배양 배지에 첨가한 다음, 37℃에서 2시간 동안 배양하였다. 상기 세포를 고정시킨 후, 세포내 DNA를 뉴클레아제(nuclease) 처리에 의해 부분적으로 용해시켰다. BrdU에 대한 퍼록시다제(peroxidase)-표지 항체 및 퍼록시다제 기질을 연속적으로 첨가하여 세포 내 DNA로 통합된 BrdU 수준의 비율로 착색된 산물을 생산하였다. 착색된 산물을 대략 490 nm에서 표준 파장을 가지는 마이클로플레이트 리더기(microplate reader)를 이용하여 405 nm에서 측정하였다. 상대적인 DNA 합성은 대조군 세포의 흡광도에 대한 DNA 손상 인자로 처리된 세포의 흡광도의 비율로 산출하였다. 모든 데이타는 3개의 독립적인 실험을 통해 평균 ± 표준편차를 결정하였으며, 통계적 비교는 이표본 t검정(unpaired t test)를 이용하여 수행되었다. p 값 < 0.01이 통계적 유의성이 있는 것으로 고려되었다. Specifically, the BrdU binding assay was performed as follows: In order to examine the cell population in step S, the binding of BrdU was monitored using the parameters of DNA synthesis as directed by the manufacturer (Roche Diagnostic). Control and PIG3-deficient cells were seeded in 48-well plates and treated with NCS, BLM and UV for 24 hours, respectively. After 24 hours, 10 μM BrdU was added to the culture medium to bind into freshly synthesized DNA and then incubated at 37 ° C. for 2 hours. After fixing the cells, intracellular DNA was partially lysed by nuclease treatment. Peroxidase-labeled antibodies against BrdU and peroxidase substrate were added sequentially to produce colored products at the rate of BrdU levels incorporated into intracellular DNA. The colored product was measured at 405 nm using a microplate reader having a standard wavelength at approximately 490 nm. Relative DNA synthesis was calculated as the ratio of absorbance of cells treated with DNA damaging factor to absorbance of control cells. All data were determined with mean ± standard deviation through three independent experiments, and statistical comparisons were performed using an unpaired t test. p values <0.01 were considered statistically significant.
그 결과, 도 3a에서 보는 바와 같이 UV, BLM 및 NCS로 각각 처리한 Hela 대조군 세포들은 상당한 DNA 합성 억제 정도를 나타낸 반면에, PIG3-결핍 세포들은 효율적으로 인트라-S 단계 점검점 활성을 억제하여, 낮은 수준의 DNA 합성 억제 정도를 나타내었다(도 3a). 따라서, PIG3가 인트라-S 단계 점검점 활성에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다. As a result, Hela control cells treated with UV, BLM and NCS, respectively, showed a significant degree of inhibition of DNA synthesis, whereas PIG3-deficient cells efficiently inhibited intra-S stage checkpoint activity, as shown in FIG. 3A. Low levels of DNA synthesis inhibition were shown (FIG. 3A). Thus, it was found that PIG3 plays an important role in intra-S stage checkpoint activity.
또한, 본 발명자들은 G2/M 점검점에서 PIG3 녹다운의 효과를 조사하기 위해, 대조군 및 PIG3 결핍 HeLa 세포를 처리하지 않거나(mock-treated) NCS 또는 UV로 처리한 후, G2/M 점검점 분석법(G2/M checkpoint analysis)을 수행하였다.In addition, to investigate the effect of PIG3 knockdown at the G2 / M checkpoint, the inventors also treated the control and PIG3 deficient HeLa cells mock-treated or treated with NCS or UV followed by a G2 / M checkpoint assay ( G2 / M checkpoint analysis) was performed.
구체적으로, 상기 G2/M 점검점 분석은 기존에 보고된 방법(Kolas, N.K., et al., Science, 318, 1637-1640, 2007; Reinhardt, H.C., et al., Cancer Cell, 11, 175-189, 2007)에 따라 수행하였다. 대조군 및 PIG3 결핍 HeLa 세포를 200 ng/ml NCS 및 10 J/m2 UV로 각각 처리한 후, 3시간 동안 100 ng/ml 노코다 졸(nocodazole)-포함 배지에 접종하였다. 상기 세포를 채취한 후, PBS로 세척한 다음, 37℃에서 10분 동안 1% 포름알데하이드(formaldehyde)로 고정시켰다. 상기 세포를 1분 동안 냉각시킨 다음, 0℃에서 90% 메탄올로 밤새 투과하였다. 상기 고정된 세포를 PBS로 세척한 후, 배양 완충용액(0.5% BSA 포함 PBS)으로 10분 동안 블락시켰다. 상기 세포를 암실에서 실내온도로 1시간 동안 배양 완충용액에서 1:10로 희석한 항-인산-히스톤 H3(S10)-Alexa Fluor 647-결합 항체(Cell Signaling Technology, Boston, MA)로 염색한 후, 세척한 다음, 50 μg/ml 프로피디움 요오드화물(Propidium iodide, PI)를 포함한 PBS에 재현탁하였다. 적어도 10,000개의 세포가 형광-활성 세포 분류기[fluorescence-activated cell sorting(FACSort, Becton Dickinson, San Jose, CA)]에 의해 분석되었다. 획득한 데이타는 CellQuest Pro 소프트웨어(Becton Dickinson)를 이용하여 분석되었다. Specifically, the G2 / M checkpoint analysis is a method previously reported (Kolas, NK, et al., Science , 318, 1637-1640, 2007; Reinhardt, HC, et al., Cancer Cell , 11, 175- 189, 2007). Control and PIG3 deficient HeLa cells were treated with 200 ng / ml NCS and 10 J / m2 UV, respectively, and then inoculated in 100 ng / ml nocodazole-containing medium for 3 hours. The cells were harvested, washed with PBS and then fixed with 1% formaldehyde at 37 ° C. for 10 minutes. The cells were cooled for 1 minute and then permeated overnight at 90 ° C. with 90% methanol. The fixed cells were washed with PBS and then blocked with culture buffer (PBS with 0.5% BSA) for 10 minutes. The cells were stained with anti-phosphate-histone H3 (S10) -Alexa Fluor 647-binding antibody (Cell Signaling Technology, Boston, MA) diluted 1:10 in culture buffer for 1 hour at room temperature in the dark. , Washed and then resuspended in PBS containing 50 μg / ml propidium iodide (PI). At least 10,000 cells were analyzed by fluorescence-activated cell sorting (FACSort, Becton Dickinson, San Jose, Calif.). Acquired data were analyzed using CellQuest Pro software (Becton Dickinson).
그 결과, 도 3b 및 도 3c에서 보는 바와 같이 대조군 세포는 G2 단계에서 정지한 반면에, 대부분의 PIG3 결핍 세포들은 유사분열이 진행되었다(도 3b 및 도 3c). 따라서, PIG3가 DNA 손상에 대한 저항에 관여하는 DNA 손상 점검점에서 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIGS. 3B and 3C, control cells were stopped at the G2 stage, whereas most PIG3 deficient cells progressed mitosis (FIGS. 3B and 3C). Thus, it was found that PIG3 plays an important role in the DNA damage checkpoint involved in resistance to DNA damage.
<실험예 5> PIG3 녹다운의 DNA 손상 후 Chk1 및 Chk2의 인산화에 미치는 영향 조사Experimental Example 5 Effect of PIG3 Knockdown on Chk1 and Chk2 Phosphorylation after DNA Damage
본 발명자들은 PIG3 녹다운 세포들에서 세포주기 흠결의 분자적 특성이 관찰되는지 알아보기 위해, PIG3가 NCS에 대한 반응으로 Chk1/Chk2 신호 경로를 조절하는 역할을 하는지 조사하였다. 대조군 및 PIG3-결핍 HeLa 세포들에 NCS를 처리한 후, Chk2의 인산화 정도를 상기 <실시예 1>과 같은 방법의 면역블랏팅을 이용하여 조사하였다. The present inventors investigated whether PIG3 plays a role in regulating the Chk1 / Chk2 signaling pathway in response to NCS in order to determine if the molecular properties of cell cycle defects are observed in PIG3 knockdown cells. After NCS treatment in control and PIG3-deficient HeLa cells, phosphorylation of Chk2 was examined using immunoblotting in the same manner as in <Example 1>.
그 결과, 도 4a에서 보는 바와 같이 PIG3-결핍 세포는 대조군 세포에 비해 NCS로 처리되었을 때 활성 부위인 Thr68에서 Chk2의 인산화 정도가 억제되었다(도 4a). 대조군 HeLa 세포는 NCS 처리 3시간 후에 Thr68-인산화된 Chk2가 축적되어 NCS 처리 후 6시간에 걸쳐서 지속되었다. 이와 대조적으로, PIG3 결핍 세포는 특정 시점에서 Chk2의 인산화가 상당히 감소하였다. 따라서, 비인산화된 Chk2의 수준은 세포가 대조군 또는 PIG3 siRNA를 발현하는지를 나타내고, 이는 PIG3-결핍 세포에서 Chk2 인산화의 결핍이 내생 Chk2 수준을 조절하는 PIG3에 기인하는 것이 아님을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 4A, the degree of phosphorylation of Chk2 was inhibited in P68-deficient cells, Thr68, which is an active site when treated with NCS compared to control cells (FIG. 4A). Control HeLa cells accumulated Thr68-phosphorylated Chk2 after 3 hours of NCS treatment and persisted for 6 hours after NCS treatment. In contrast, PIG3 deficient cells significantly reduced the phosphorylation of Chk2 at certain time points. Thus, the level of unphosphorylated Chk2 indicates whether the cell expresses a control or PIG3 siRNA, indicating that the lack of Chk2 phosphorylation in PIG3-deficient cells is not due to PIG3 regulating endogenous Chk2 levels.
또한, 활성화된 Chk2가 인산화분해효소인 Cdc25A의 인산화 및 퇴화에 관련성이 있으므로(Sancar, A., et al., Annu Rev Biochem, 73, 39-85, 2004), NCS에 노출된 대조군 및 PIG3-결핍 HeLa 세포에서 Cdc25A의 발현 수준을 상기 <실시예 1>과 같은 방법의 면역블랏팅을 이용하여 조사하였다. In addition, since activated Chk2 is involved in phosphorylation and degradation of the kinase Cdc25A (Sancar, A., et al., Annu Rev Biochem , 73, 39-85, 2004), NCS-exposed controls and PIG3- Expression levels of Cdc25A in deficient HeLa cells were examined using immunoblotting in the same manner as in <Example 1>.
그 결과, 도 4b에서 보는 바와 같이 PIG3-결핍 HeLa 세포는 대조군 세포에 비해 NCS 처리 후 Cdc25A 발현 수준의 급격한 감소가 나타나지 않았다(도 4b). As a result, as shown in FIG. 4B, PIG3-deficient HeLa cells did not show a sharp decrease in Cdc25A expression level after NCS treatment compared to control cells (FIG. 4B).
또한, UV 조사에 따른 Chk1의 활성에 대한 PIG3 녹다운의 영향을 상기와 동일한 방법으로 조사하였다. In addition, the effect of PIG3 knockdown on the activity of Chk1 by UV irradiation was investigated in the same manner as above.
그 결과, 도 4c에서 보는 바와 같이 PIG3-결핍 HeLa 세포는 대조군 세포에 비해 UV에 반응한 Chk1 Ser345 인산화가 감소하는 것으로 나타났다. 대조군 HeLa 세포는 UV 조사 후 6시간 후에 Ser345-인산화된 Chk1가 축적된 반면에, PIG3 결핍 HeLa 세포는 Chk1 인산화가 상당히 억제되었다(도 4c). As a result, as shown in Figure 4c, PIG3-deficient HeLa cells showed a decrease in the UV response Chk1 Ser345 phosphorylation compared to the control cells. Control HeLa cells accumulated Ser345-phosphorylated Chk1 6 hours after UV irradiation, whereas PIG3 deficient HeLa cells significantly inhibited Chk1 phosphorylation (FIG. 4C).
따라서 PIG3가 DNA 손상에 대한 반응에서 Chk1/Chk2를 조절하는 역할을 하는 것을 알 수 있었다. Therefore, PIG3 was found to play a role in regulating Chk1 / Chk2 in response to DNA damage.
<실험예 6> PIG3 녹다운의 DNA 손상 후 H2AX의 인산화에 미치는 영향 조사Experimental Example 6 Effect of PIG3 Knockdown on Phosphorylation of H2AX after DNA Damage
본 발명자들은 PIG3 녹다운 세포에서 불안정 점검점 신호로부터 야기되는 세포독성 효과 및 점검점 회피가 관찰되는지 알아보기 위해, 히스톤 변이 H2AX의 인산화 정도를 조사하였다. 이에, 대조군 HeLa 및 HCT116 세포, 및 PIG3 녹다운 HeLa 및 HCT116 세포에서 γ-H2AX의 응집(foci) 형성이 나타나는지를 알아보기 위해, 면역형광현미경(immunofluorescence microscopy) 분석을 이용하여 조사하였다. We investigated the phosphorylation of histone variant H2AX to determine if cytotoxic effects and checkpoint avoidance resulting from unstable checkpoint signals are observed in PIG3 knockdown cells. To investigate whether foci formation of γ-H2AX appeared in control HeLa and HCT116 cells, and in PIG3 knockdown HeLa and HCT116 cells, immunofluorescence microscopy analysis was used.
구체적으로, 상기 면역형광 현미경 분석은 다음과 같이 수행하였다: 핵내 응집체를 시각화하기 위해, 폴리-L-라이신(poly-L-lysine)(Sigma)으로 코팅된 커버 슬립에 배양된 세포에 UV, NCS 및 BLM로 각각 처리된 다음, 적절한 시간 동안 회복시켰다. 상기 세포를 PBS로 두번 세척한 후, 10분 동안 4% 파라포름알데하이드(paraformaldehyde) 및 5분 동안 얼린 98% 메탄올로 고정시킨 다음, 실내 온도에서 0.3% Triton X-100로 투과하였다. 그런 다음, 커버 슬립을 PBS로 세번 세척한 후, 1시간 동안 5% BSA 포함 PBS에서 블락시켰다. 상기 세포를 4℃에서 밤새 다양한 단백질에 대한 1차 항체로 단독 또는 이중 면역염색하였다. 그런 다음, 상기 세포를 PBS로 세척한 후, Alexa Fluor 488-(green, Molecular Probes) or Alexa Fluor 594-(red, Molecular Probes) 결합 2차 항체로 염색하였다. 세척 후, 상기 세포를 4,6 디아미디노-2-페닐인돌(4,6 diamidino-2-phenylindole)(Vector Laboratories, Burlingame, CA)을 포함하는 Vectashield 고정 배지(mounting medium)를 이용하여 고정시켰다. 형광 이미지(Fluorescence images)를 전하-결합 소자 카메라(charge-coupled device camera) 및 ISIS 소프트웨어(MetaSystems, Altlussheim, Germany)가 갖추어진 Zeiss Axioplan 2 이미징 형광 현미경(imaging epifluorescent microscope)을 이용하여 촬영하였다. Specifically, the immunofluorescence microscopic analysis was performed as follows: To visualize intranuclear aggregates, UV, NCS on cells incubated in a cover slip coated with poly-L-lysine (Sigma) And BLM, respectively, and then recovered for the appropriate time. The cells were washed twice with PBS, then fixed with 4% paraformaldehyde for 10 minutes and frozen 98% methanol for 5 minutes and then permeated with 0.3% Triton X-100 at room temperature. The cover slip was then washed three times with PBS and then blocked in PBS with 5% BSA for 1 hour. The cells were either alone or double immunostained with primary antibodies against various proteins overnight at 4 ° C. The cells were then washed with PBS and stained with Alexa Fluor 488- (green, Molecular Probes) or Alexa Fluor 594- (red, Molecular Probes) binding secondary antibodies. After washing, the cells were fixed using a Vectashield mounting medium containing 4,6 diamidino-2-phenylindole (Vector Laboratories, Burlingame, Calif.). . Fluorescence images were taken using a Zeiss Axioplan 2 imaging fluorescence microscope equipped with a charge-coupled device camera and ISIS software (MetaSystems, Altlussheim, Germany).
이때, PIG3 응집체(foci)는 1:50 희석액으로 PIG3 항체를 이용한 면역형광 염색(immunofluorescence staining)으로 탐색하였다. γ-H2AX는 1:200 및 1:1000 희석액에서 각각 마우스 단클론 항체(mouse monoclonal antibody), 클론 JBW301(Upstate Biotechnology, Temecula, CA)를 포함하는 IF 및 WB에 의해 탐색하였다. H2AX 항체는 Upstate로부터 구입하였다. 면역형광염색을 위해 다음과 같은 항체들이 사용되었다: 항-53BP 다클론 항체(Santa cruz, 1:50), 항-ATM 단백질 키나아제 pS1981 단클론 항체(Rockland, Immunochemicals Ins., 1:500), 항-DNA-PK 다클론 항체(Santa cruz, 1:50), 및 항-ATR 다클론 항체(Santa cruz, 1:50). At this time, the PIG3 aggregate (foci) was searched by immunofluorescence staining using a PIG3 antibody in a 1:50 dilution. γ-H2AX was searched by IF and WB including mouse monoclonal antibody, clone JBW301 (Upstate Biotechnology, Temecula, Calif.) at 1: 200 and 1: 1000 dilutions, respectively. H2AX antibodies were purchased from Upstate. The following antibodies were used for immunofluorescence staining: anti-53BP polyclonal antibody (Santa cruz, 1:50), anti-ATM protein kinase pS1981 monoclonal antibody (Rockland, Immunochemicals Ins., 1: 500), anti- DNA-PK polyclonal antibody (Santa cruz, 1:50), and anti-ATR polyclonal antibody (Santa cruz, 1:50).
그 결과, 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 대조군 HeLa 및 HCT116 세포는 γ-H2AX의 응집 형성 유도가 즉시 나타났으며, 상기 응집 형성이 NCS 및 UV를 각각 처리한 후 약 30분에 더 크고 밝게 나타났다(도 5a 및 도 5b). γ-H2AX 응집수는 NCS 및 UV를 각각 처리한 후 24시간에 감소하였다. 반면에, PIG3 녹다운 세포들은 대조군 세포들에 비해 NCS 및 UV 처리 후 γ-H2AX의 응집이 급속도로 형성되었으나 상기 γ-H2AX의 응집 정도가 상당히 감소하였다. 관찰된 γ-H2AX의 응집수는 DSB에 상응하지 않았다. 이는 탐지 역가 이하의 약한 γ-H2AX 신호 때문일 것이다. As a result, as shown in FIGS. 5A and 5B, control HeLa and HCT116 cells immediately showed the induction of aggregation formation of γ-H2AX, and the aggregation formation was larger and brighter at about 30 minutes after NCS and UV treatment, respectively. (FIG. 5A and FIG. 5B). γ-H2AX aggregate count decreased 24 hours after treatment with NCS and UV, respectively. On the other hand, PIG3 knockdown cells rapidly formed aggregation of γ-H2AX after NCS and UV treatment compared to control cells, but the aggregation degree of γ-H2AX was significantly reduced. The observed number of aggregates of γ-H2AX did not correspond to DSB. This may be due to weak γ-H2AX signals below detection titers.
또한, PIG3가 DNA 손상 후 H2AX 인산화에 미치는 영향을 상기 <실시예 1>과 같은 방법의 면역블랏팅을 이용하여 조사하였다.In addition, the effect of PIG3 on H2AX phosphorylation after DNA damage was examined using immunoblotting of the same method as in <Example 1>.
그 결과, 도 5c 및 도 5d에서 보는 바와 같이 PIG3-결핍 세포는 UV 및 NCS 처리 후 상당히 감소된 H2AX 인산화를 나타내었으며 이는 면역형광 분석 결과와 일치하는 것이었다. 대조군 HeLa 및 HCT116 세포는 NCS 및 UV에 각각 노출된 후 1 내지 3시간 내에 급속히 증가한(도 5c 및 도 5d) 반면에, PIG3 녹다운 세포는 대조군 세포에 비해 H2AX의 인산화가 거의 나타나지 않았다. As a result, as shown in FIGS. 5C and 5D, PIG3-deficient cells showed significantly reduced H2AX phosphorylation after UV and NCS treatment, which is consistent with the results of immunofluorescence analysis. Control HeLa and HCT116 cells increased rapidly within 1 to 3 hours after exposure to NCS and UV, respectively (FIGS. 5C and 5D), whereas PIG3 knockdown cells showed little phosphorylation of H2AX compared to control cells.
따라서, PIG3 결핍이 H2AX 단백질에 대한 DNA 손상의 신호를 억제하는 것을 알 수 있으며, 이는 PIG3가 UV 또는 방사능 유사약물에 대한 반응에서 점검점의 활성 뿐만 아니라 DNA 회복을 야기하는 신호에 관여한다는 것을 알 수 있었다. Thus, it can be seen that PIG3 deficiency inhibits the signal of DNA damage to H2AX protein, indicating that PIG3 is involved in signals that cause DNA repair as well as the activity of checkpoints in response to UV or radioactive analogs. Could.
<실험예 7> PIG3의 N-말단 부위(terminal region)의 핵내 위치 조사Experimental Example 7 Investigation of the Nucleus Location of the N-terminal Region of PIG3
PIG3가 p53을 발현하는 H1299 세포의 세포질에 위치한다는 보고가 있으나(Flatt, P.M., et al. Cancer Lett, 156, 63-72, 2000) DNA 손상 반응 관련 신호 단백질은 종종 핵내에서 기능한다. Although PIG3 is reported to be located in the cytoplasm of H1299 cells expressing p53 (Flatt, PM, et al. Cancer Lett , 156, 63-72, 2000), signaling proteins related to DNA damage response often function in the nucleus.
이에, 본 발명자들은 DNA 손상 후 PIG3의 세포내 위치를 조사하였다. 우선, UV 처리 또는 처리되지 않은 HCT116 세포로부터 핵 및 세포질 분획(fraction)을 제조한 후, 각 분획에서 PIG3 발현 정도를 분석하였다. Therefore, we investigated the intracellular location of PIG3 after DNA damage. First, nuclear and cytosolic fractions were prepared from UV treated or untreated HCT116 cells, and then analyzed for PIG3 expression in each fraction.
구체적으로, 세포내 분획의 제조는 다음과 같이 수행하였다: HCT116 세포를 채취한 후, 프로테아제 억제제(Roche)를 포함하는 세포질 추출물 완충용액[CEB; 10 mM HEPES [pH 7.5], 3 mM MgCl2, 14 mM KCl, 5% 글리세롤(glycerol), 1 mM DTT]에서 냉장고에서 10분 동안 용해하였다. 완전한 용해를 위해, 0.2% NP-40를 첨가한 후 10초 동안 보르텍싱(vortexing)하였다. 8,600 × g로 2분 동안 원심분리한 후, 상청액(세포질 추출물)을 새로운 튜브에 이동시켰다. 펠렛(pellet)을 CEB에 3번 세척한 다음, 프로테아제 억제제를 포함하는 핵 추출물 완충용액(NEB; 10 mM HEPES [pH 7.5], 3 mM MgCl2, 400 mM NaCl, 5% glycerol, 1 mM DTT)에서 4℃에서 30분 동안 용해시킨 후, 13,200 rpm으로 30분 동안 원심분리하였다. 상청액은 핵 추출물을 포함하였다. 상기 세포질 및 핵 분획은 알파-튜블린(α-tubulin) 및 γ-H2AX가 상기 각 분획에 양립할 수 없게 존재하는 것을 확인함으로써 성공적인 분획화가 이루어졌음을 알 수 있었다. Specifically, the preparation of the intracellular fractions was performed as follows: After collecting HCT116 cells, cytoplasmic extract buffer containing a protease inhibitor (Roche) [CEB; 10 mM HEPES [pH 7.5], 3 mM MgCl 2, 14 mM KCl, 5% glycerol, 1 mM DTT] for 10 minutes in the refrigerator. For complete dissolution, vortexing was performed for 10 seconds after addition of 0.2% NP-40. After centrifugation at 8,600 × g for 2 minutes, the supernatant (cytoplasmic extract) was transferred to a new tube. The pellet was washed three times in CEB and then in nuclear extract buffer containing a protease inhibitor (NEB; 10 mM HEPES [pH 7.5], 3 mM MgCl 2, 400 mM NaCl, 5% glycerol, 1 mM DTT). After dissolving at 4 ° C. for 30 minutes, it was centrifuged at 13,200 rpm for 30 minutes. The supernatant contained a nuclear extract. The cytoplasm and nuclear fractions were found to be successful fractionation by confirming that alpha-tubulin and γ-H2AX were incompatible with each fraction.
그 결과, PIG3는 주로 세포질 분획에 위치하였으나 약 30% 정도는 핵내에 존재하였다(도 6a). As a result, PIG3 was located mainly in the cytoplasmic fraction, but about 30% was present in the nucleus (FIG. 6A).
또한, PIG3의 세포내 위치를 추가적으로 확인하기 위해, 상기 <실시예 3>과 같이 제조된 GFP로 표지된 PIG3의 전장(GFP-tagged full-length), C-말단(1-480 nt) 결핍 돌연변이, 및 N-말단(421-999 nt) 결핍 돌연변이를 암호화하는 발현 컨스트럭트를(도 6b) 각각 HCT116 세포로 형질전환시킨 후, 각 컨스트럭트로부터 PIG3 발현 수준을 PIG3 및 GFP 항체를 이용하여 상기 <실험예 1>과 같이 웨스턴 블랏팅 으로 분석하였다. In addition, in order to further confirm the intracellular location of PIG3, a full length (GFP-tagged full-length), C-terminal (1-480 nt) deficient mutation of PIG3 labeled with GFP prepared as in Example 3 above. And transforming the expression constructs encoding the N-terminal (421-999 nt) deficient mutations (Fig. 6B) into HCT116 cells, respectively, and then the level of PIG3 expression from each construct was determined using PIG3 and GFP antibodies. It was analyzed by Western blotting as in <Experimental Example 1>.
그 결과, 도 6c에서 보는 바와 같이 PIG3의 N-말단 부위(1-480 nt)가 핵내 위치에 필수적인 부위이고, 상기 부위는 UV 조사에 의해 증가하는 것을 확인하였다(도 6c). 따라서 PIG3는 핵과 세포질 모두에서 위치하며, 핵내 PIG3가 DNA 손상 신호에 관여한다는 것을 알 수 있었다. As a result, as shown in Fig. 6c, it was confirmed that the N-terminal part (1-480 nt) of PIG3 is an essential part in the nucleus position, and this part is increased by UV irradiation (Fig. 6c). Therefore, PIG3 is located in both nucleus and cytoplasm, and PIG3 in nucleus is involved in DNA damage signal.
<실험예 8> PIG3가 DNA 손상에 대한 반응으로 핵내 응집을 형성하고 γ-H2AX와 함께 위치(colocalize)하는지 조사Experimental Example 8 PIG3 Forms Intranuclear Aggregation in Response to DNA Damage and Colocalizes with γ-H2AX
본 발명자들은 PIG3가 UV- 또는 NCS-유도된 핵내 응집체를 형성하는지 상기 <실험예 6>과 같은 방법의 면역형광 염색을 이용하여 조사하였다. The inventors investigated whether PIG3 forms UV- or NCS-induced intranuclear aggregates using immunofluorescence staining in the same manner as in <Experimental Example 6>.
그 결과, UV 또는 NCS로 처리하지 않은 HeLa 및 HCT116 세포에서는 핵내 분산된 염색이 나타났으나(도 7a), UV 및 NCS로 각각 처리한 세포들은 PIG3가 즉시 핵내 응집체를 형성하였고 상기 응집체의 수 및 정도가 증가하였다. As a result, HeLa and HCT116 cells not treated with UV or NCS showed disperse nuclear staining (Fig. 7a), but cells treated with UV and NCS, respectively, PIG3 immediately formed intranuclear aggregates and the number of aggregates and Degree increased.
또한, UV 또는 NCS에 의해 유도된 PIG3 응집은 DNA 절단(break)의 실제 부위를 나타내는지 알아보기 위해, DNA 손상 유도 PIG3의 응집체의 위치를 조사하였다. In addition, the location of aggregates of DNA damage induced PIG3 was examined to see if PIG3 aggregation induced by UV or NCS represents the actual site of DNA break.
그 결과, PIG3의 응집체가 γ-H2AX 및 53BP1 응집체와 함께 위치하고, γ-H2AX와 물리적 상호작용이 있음을 확인하였다(도 7b 내지 도 7d). 따라서, UV 또는 NCS에 의해 유도된 PIG3 응집이 DSB 프로세싱(processing)의 부위를 나타내며, PIG3가 DNA 손상 신호의 업스트림인 것을 알 수 있었다. As a result, it was confirmed that the aggregates of PIG3 were co-located with γ-H2AX and 53BP1 aggregates, and there was physical interaction with γ-H2AX (FIGS. 7B to 7D). Thus, it was found that PIG3 aggregation induced by UV or NCS represents a site of DSB processing, and that PIG3 is upstream of the DNA damage signal.
또한, ATM, ATR 및 DNA-PK 단백질은 MRN 복합체, γH2AX 및 53BP1의 응집체 형성에 관여하는 것이 보고된 바 있다(Yang, J., et al., Carcinogenesis, 24, 1571-1580, 2003). In addition, ATM, ATR and DNA-PK proteins have been reported to be involved in the formation of aggregates of the MRN complex, γH2AX and 53BP1 (Yang, J., et al., Carcinogenesis , 24, 1571-1580, 2003).
이에, PIG3 응집체 형성이 PIKK에 의존적인지를 조사하였다. PIKK 억제제인 워트만닌(wortmannin)으로 처리한 후 DNA 손상에 대한 반응에서 PIG3 응집체 형성 정도를 관찰하였다. We investigated whether PIG3 aggregate formation was dependent on PIKK. The degree of PIG3 aggregate formation was observed in response to DNA damage after treatment with PIKK inhibitor Wortmannin.
그 결과, 워트만닌 처리 후 PIG3 응집체가 감소하였다(도 8a). As a result, PIG3 aggregates were reduced after wortmannin treatment (FIG. 8A).
또한, ATM, ATR 및 DNA-PK를 이들에 특이적인 siRNA로 형질전환시켜 결핍시킨 HeLa 세포에서 PIG3의 응집체 형성 정도를 관찰하였다. In addition, the degree of aggregate formation of PIG3 was observed in HeLa cells deficient by transducing ATM, ATR and DNA-PK with their specific siRNAs.
그 결과, 대조군 세포와 ATM, ATR 및 DNA-PK를 각각 녹다운시킨 세포들 사이 PIG3 응집체 형성 정도에서 유의적인 차이는 없었다(도 8b 내지 도 8d). 따라서 PIG3 응집이 PIKK 계열 중 하나 이상에 의해 관여되는 것을 알 수 있었다. As a result, there was no significant difference in the degree of PIG3 aggregate formation between control cells and cells knocked down ATM, ATR and DNA-PK, respectively (FIGS. 8B to 8D). Thus, it was found that PIG3 aggregation is caused by one or more of the PIKK families.
또한, PIG3가 p53의 다운스트림 표적 유전자이므로 PIG3 응집체 형성이 p53에 의존적인지 조사하였다. In addition, it was examined whether PIG3 aggregate formation was dependent on p53 since PIG3 is a downstream target gene of p53.
그 결과, PIG3으로 형질전환된 HCT116 p53-/- 세포에서 DNA 손상 후 PIG3 응집체가 관찰되었다(도 8e). 따라서 PIG3 응집체 형성이 p53에 의존적인 것을 알 수 있었다. As a result, PIG3 aggregates were observed after DNA damage in HCT116 p53 − / − cells transformed with PIG3 (FIG. 8E). Therefore, PIG3 aggregate formation was found to be dependent on p53.
하기는 본 발명의 PIG3을 함유시킨 몇몇 제제화 방법을 예시한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The following are some examples of formulation methods containing PIG3 of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
<제조예 1> 정제(직접 가압)Production Example 1 Tablet (Direct Pressurization)
PIG3 5.0 ㎎을 락토스 14.1 ㎎, 크로스포비돈 USNF 0.8 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 0.1 ㎎을 혼합하고 가압하여 정제로 제조하였다.5.0 mg of PIG3 was prepared by mixing and pressing 14.1 mg of lactose, 0.8 mg of crospovidone USNF and 0.1 mg of magnesium stearate.
<제조예 2> 정제(습식 조립)Production Example 2 Tablet (Wet Assembly)
PIG3 5.0 ㎎을 락토스 16.0 ㎎과 녹말 4.0 ㎎을 섞었다. 폴리솔베이트 80 0.3 ㎎을 순수한 물에 녹인 후 이 용액의 적당량을 첨가한 다음, 미립화하였다. 건조 후에 미립을 체질한 후 콜로이달 실리콘 디옥사이드 2.7 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 2.0 ㎎과 섞었다. 미립을 가압하여 정제로 제조하였다.5.0 mg of PIG3 was mixed with 16.0 mg of lactose and 4.0 mg of starch. 0.3 mg of polysorbate 80 was dissolved in pure water and then an appropriate amount of this solution was added and then atomized. After drying, the fine particles were sieved and mixed with 2.7 mg of colloidal silicon dioxide and 2.0 mg of magnesium stearate. The granules were pressed to make tablets.
<제조예 3> 분말과 캡슐제Preparation Example 3 Powder and Capsule
PIG3 5.0 ㎎을 락토스 14.8 ㎎, 폴리비닐 피롤리돈 10.0 ㎎, 마그네슘 스테아레이트 0.2 ㎎와 함께 혼합하였다. 상기 혼합물을 적당한 장치를 사용하여 단단한 No. 5 젤라틴 캡슐에 채웠다.5.0 mg of PIG3 was mixed with 14.8 mg of lactose, 10.0 mg of polyvinyl pyrrolidone, and 0.2 mg of magnesium stearate. The mixture was prepared using a suitable apparatus. Filled in 5 gelatin capsules.
<제조예 4> 주사제Production Example 4 Injection
PIG3 100 mg을 함유시키고, 그 밖에도 만니톨 180 mg, Na2HPO412H2O 26 mg 및 증류수 2974 mg를 함유시켜 주사제를 제조하였다.Injections were prepared by containing 100 mg of PIG3, and besides, 180 mg of mannitol, 26 mg of Na 2 HPO 4 12H 2 O and 2974 mg of distilled water.
<제조예 5> 유화 제형의 화장품 제조Preparation Example 5 Preparation of Cosmetics in Emulsion Formulation
하기 표 1에 기재된 조성으로 유화제형의 화장품을 제조하였다. 제조 방법은 하기와 같다.To the cosmetic composition was prepared in the composition shown in Table 1 . The manufacturing method is as follows.
1) 1 내지 9의 원료를 혼합한 혼합물을 65∼70℃로 가열하였다.1) The mixture which mixed the raw materials of 1-9 was heated at 65-70 degreeC.
2) 10의 원료를 상기 단계 1)의 혼합물에 투입하였다.2) 10 was added to the mixture of step 1).
3) 11 내지 13의 원료의 혼합물을 65∼70℃로 가열하여 완전히 용해시켰다.3) The mixture of the raw materials of 11-13 was heated at 65-70 degreeC, and was completely dissolved.
4) 상기 단계 3)을 거치면서, 상기 2)의 혼합물을 서서히 첨가하여 8,000 rpm에서 2∼3분간 유화시켰다.4) While passing through step 3), the mixture of 2) was slowly added and emulsified for 2 to 3 minutes at 8,000 rpm.
5) 14의 원료를 소량의 물에 용해시킨 후 상기 단계 4)의 혼합물에 첨가하고 2분간 더 유화시켰다.5) The raw material of 14 was dissolved in a small amount of water, and then added to the mixture of step 4) and emulsified for 2 minutes.
6) 15 내지 17의 원료를 각각 평량한 후 상기 단계 5)의 혼합물에 넣고 30초간 더 유화시켰다.6) 15 to 17 of the raw materials were weighed, respectively, and added to the mixture of step 5) and emulsified for 30 seconds.
7) 상기 단계 6)의 혼합물을 유화 후 탈기과정을 거쳐 25∼35℃로 냉각시킴으로써 유화제형의 화장품을 제조하였다.7) After emulsifying the mixture of step 6) through a degassing process to prepare a cosmetic of emulsion type by cooling to 25 ~ 35 ℃.
모노라우린산 에스테르Polyoxyethylene sorbitan
Monolauric acid ester
<제조예 6> 가용화 제형의 화장품 제조Preparation Example 6 Preparation of Cosmetics in Solubilized Formulations
하기 표 2에 기재된 조성으로 가용화 제형의 화장품을 제조하였다. 제조 방법은 하기와 같다.To prepare a cosmetic of the solubilized formulation in the composition described in Table 2 . The manufacturing method is as follows.
1) 2 내지 6의 원료를 1의 원료(정제수)에 넣고 아직믹서를 이용하여 용해시켰다.1) Raw materials 2 to 6 were placed in raw material 1 (purified water) and dissolved using a still mixer.
2) 8 내지 11의 원료를 7의 원료(알코올)에 넣고 완전용해시켰다.2) The raw materials of 8 to 11 were put into the raw material of 7 (alcohol) and completely dissolved.
3) 상기 단계 2)의 혼합물을 상기 단계 1)의 혼합물에 서서히 첨가하면서 가용화시켰다.3) The mixture of step 2) was solubilized with slow addition to the mixture of step 1).
하이드로제네이디트에스테르Polyoxyethylene
Hydrogenated Ester
본 발명의 PIG3는 자외선 또는 방사능유사약물 등의 DNA 손상인자에 의해 유발되는 DNA 손상에 대한 세포 저항성 증가방법 연구에 이용될 수 있으며, 암세포에서 PIG3의 발현을 억제하여 DNA 손상에 대한 세포 저항성을 감소시켜 DNA 손상인자에 의한 세포사멸 촉진방법 연구에 이용될 수 있다.PIG3 of the present invention can be used to study how to increase cell resistance to DNA damage caused by DNA damage factors such as ultraviolet rays or radioactive drugs, and inhibits the expression of PIG3 in cancer cells, thereby reducing cell resistance to DNA damage. It can be used to study the method of promoting apoptosis by DNA damage factor.
도 1a는 PIG3 shRNA 발현 벡터를 포함하는 PIG3 녹다운(knockdown) HCT116 및 HeLa 세포에서 웨스턴블랏분석(western blot analysis)을 이용하여 분석한 PIG3의 발현 정도를 나타내는 그림이다.1A is a diagram showing the expression level of PIG3 analyzed using Western blot analysis in PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells including a PIG3 shRNA expression vector.
도 1b는 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에서 UV 처리 후, 세포생존분석(Cell survival assay)을 이용하여 분석한 세포 생존률을 나타내는 그래프이다.FIG. 1B is a graph showing cell viability analyzed using Cell survival assay after UV treatment in PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells.
도 1c는 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에서 블레오마이신(bleomycin; BLM) 처리 후, 세포생존분석을 이용하여 분석한 세포 생존률을 나타내는 그래프이다.FIG. 1C is a graph showing cell viability analyzed using cell survival analysis after bleomycin (BLM) treatment in PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells.
도 2는 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에서 UV 처리 후, 염색체 지문분석(Pulsed-Field Gel Electrophoresis: PFGE)을 이용하여 분석한 DNA 이중나선절단(DNA double strand breaks; DSBs)의 복구 정도를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the degree of recovery of DNA double strand breaks (DSBs) analyzed using Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) after UV treatment in PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells. .
도 3a는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 UV, BLM 및 네오카르지노스타틴(neocarzinostatin; NCS)로 각각 처리한 후, 브로모디옥시유리딘 결합 분석[BrdU(bromodeoxyuridine) incorporation assay]을 이용하여 분석한 DNA 합성 정도를 나타내는 그래프이다.Figure 3a shows the degree of DNA synthesis analyzed using UV, BLM and neocarzinostatin (NCS) in PIG3 knockdown HeLa cells, respectively, using bromodioxyuridine incorporation assay [BrdU (bromodeoxyuridine) incorporation assay] A graph representing.
도 3b는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 무처리(mock-treated), NCS 또는 UV로 처리한 후, G2/M 점검점 분석법(G2/M checkpoint analysis)을 이용하여 형광-활성 세포 분류기(fluorescence-activated cell sorting)로 측정된 pH3 양성 세포수(M 단계에 존재하는 세포 정도)를 나타내는 그래프이다. FIG. 3B is a fluorescence-activated cell using G2 / M checkpoint analysis after mock-treated, NCS or UV treatment in PIG3 knockdown HeLa cells. It is a graph showing the number of pH3 positive cells (degree of cells present in the M stage) measured by sorting).
도 3c는 상기 도 3B의 데이타를 통합하여 상대적인 pH3 양성 세포 정도를 비교하여 나타내는 그래프이다. FIG. 3C is a graph showing the relative pH3 positive cells compared to integrate the data of FIG. 3B. FIG.
도 4a는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 NCS를 처리한 후, 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 Chk2의 인산화 정도를 나타내는 그림이다. Figure 4a is a diagram showing the phosphorylation of Chk2 analyzed by Western blot analysis after NCS treatment in PIG3 knockdown HeLa cells.
도 4b는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 NCS를 처리한 후, 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 Cdc25A의 발현 정도를 나타내는 그림이다. 4B is a diagram showing the expression level of Cdc25A analyzed using Western blot after NCS treatment in PIG3 knockdown HeLa cells.
도 4c는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 UV를 처리한 후, 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 Chk1의 인산화 정도를 나타내는 그림이다. Figure 4c is a diagram showing the phosphorylation of Chk1 analyzed by Western blot analysis after UV treatment in PIG3 knockdown HeLa cells.
도 5a는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 NCS를 처리한 후, 면역형광현미경(immunofluorescence microscopy) 이용하여 분석한 γ-H2AX의 응집(foci) 형성 정도를 나타내는 그림이다.FIG. 5A is a diagram showing the degree of foci formation of γ-H2AX analyzed by immunofluorescence microscopy after NCS treatment in PIG3 knockdown HeLa cells. FIG.
도 5b는 PIG3 녹다운 HeLa 세포에서 UV를 처리한 후, 면역형광현미경 이용하여 분석한 γ-H2AX의 응집체(foci) 형성 정도를 나타내는 그림이다.Figure 5b is a diagram showing the degree of foci formation of γ-H2AX analyzed by immunofluorescence microscopy after UV treatment in PIG3 knockdown HeLa cells.
도 5c는 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에서 NCS를 처리한 후, 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 γ-H2AX의 발현 정도를 나타내는 그림이다.Figure 5c is a diagram showing the expression level of γ-H2AX analyzed by Western blot after NCS treatment in PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells.
도 5d는 PIG3 녹다운 HCT116 및 HeLa 세포에서 UV를 처리한 후, 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 γ-H2AX의 발현 정도를 나타내는 그림이다.5d is a diagram showing the expression level of γ-H2AX analyzed by Western blot analysis after UV treatment in PIG3 knockdown HCT116 and HeLa cells.
도 6a는 UV 처리 또는 처리되지 않은 HCT116 세포로부터 핵 및 세포질 분획(fraction)을 제조한 후, 각 분획에서 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 PIG3 발현 정도를 나타내는 그림이다.Figure 6a is a diagram showing the degree of PIG3 expression analyzed by Western blot analysis after preparing the nuclear and cytoplasmic fractions (fractions) from UV treated or untreated HCT116 cells.
도 6b는 GFP로 표지된 PIG3의 전장(GFP-tagged full-length), C-말단(1-480 nt) 결핍 돌연변이, 및 N-말단(421-999 nt) 결핍 돌연변이를 암호화하는 발현 컨스트럭트를 나타내는 그림이다.FIG. 6B shows expression constructs encoding GFP-tagged full-length, C-terminal (1-480 nt) deficient mutations, and N-terminal (421-999 nt) deficient mutations of PIG3 labeled with GFP. This is a picture that shows.
도 6c는 상기 도 6B의 컨스트럭트를 각각 HCT116 세포로 형질전환시킨 세포에서 UV를 처리한 후, 웨스턴블랏분석을 이용하여 분석한 PIG3 발현 정도를 나타내는 그림이다.FIG. 6C is a diagram showing the expression level of PIG3 analyzed by Western blot analysis after UV treatment in the cells transformed with the HCT116 cells, respectively.
도 7a는 HeLa 세포에서 UV 및 NCS를 각각 처리한 후, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 핵내 응집체 형성 정도를 나타내는 그림이다.Figure 7a is a diagram showing the degree of nucleus aggregate formation analyzed by immunofluorescence microscopy after treatment with UV and NCS in HeLa cells, respectively.
도 7b는 HeLa 세포에서 UV, BLM 및 NCS를 각각 처리한 후, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3와 γ-H2AX의 응집체 위치를 나타내는 그림이다.FIG. 7B is a diagram showing aggregate positions of PIG3 and γ-H2AX analyzed by immunofluorescence microscopy after treatment with UV, BLM and NCS in HeLa cells, respectively.
도 7c는 HeLa 세포에서 UV, BLM 및 NCS를 각각 처리한 후, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3와 53BP1 응집체 위치를 나타내는 그림이다.Figure 7c is a diagram showing the position of PIG3 and 53BP1 aggregates analyzed by immunofluorescence microscopy after treatment with UV, BLM and NCS in HeLa cells, respectively.
도 7d는 HeLa 세포에서 UV를 처리한 후, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3와 γ-H2AX이 결합함을 나타내는 그림이다. Figure 7d is a diagram showing the binding of γ-H2AX and PIG3 analyzed by immunofluorescence microscopy after UV treatment in HeLa cells.
도 8a는 HeLa 세포에서 PIKK 억제제인 워트만닌(wortmannin)을 처리한 후, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3 응집체 형성 정도를 나타내는 그림이다.8A is a diagram showing the degree of formation of PIG3 aggregates analyzed by immunofluorescence microscopy after treatment with PIKK inhibitor Wortmannin in HeLa cells.
도 8b는 HeLa 세포에서 운동실조 모세혈관 확장성 돌연변이(ataxia telangiectasia mutated; ATM) siRNA로 형질전환시켜 ATM을 결핍시킨 후, UV 또는 NCS를 각각 처리한 다음, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3의 응집체 형성 정도를 나타내는 그림이다.FIG. 8B shows the depletion of ATM by transformation with ataxia telangiectasia mutated (ATM) siRNA in HeLa cells, followed by UV or NCS treatment, and analysis of PIG3 using immunofluorescence microscopy, respectively. This figure shows the degree of aggregate formation.
도 8c는 HeLa 세포에서 ATM 및 Rad3 관련 단백질(ATM and Rad3 related; ATR) siRNA로 형질전환시켜 ATR을 결핍시킨 후, UV 또는 NCS를 각각 처리한 다음, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3의 응집체 형성 정도를 나타내는 그림이다.FIG. 8C shows the aggregates of PIG3 analyzed by immunofluorescence microscopy after UV or NCS treatment, respectively, after depletion of ATR by transformation with ATM and Rad3 related protein (ATR) siRNA in HeLa cells. This figure shows the degree of formation.
도 8d는 HeLa 세포에서 DNA 의존성 단백질 키나아제(DNA dependent protein kinases; DNA-PK) siRNA로 형질전환시켜 DNA-PK를 결핍시킨 후, UV 또는 NCS를 각각 처리한 다음, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3의 응집체 형성 정도를 나타내는 그림이다.Figure 8d is transformed with DNA dependent protein kinases (DNA-PK) siRNA in HeLa cells, deficient in DNA-PK, treated with UV or NCS, respectively, and analyzed using immunofluorescence microscopy. This figure shows the degree of aggregate formation of PIG3.
도 8e는 PIG3으로 형질전환된 HCT116 p53-/- 세포에서 UV, BLM 및 NCS를 각각 처리한 후, 면역형광 현미경을 이용하여 분석한 PIG3의 응집체 형성 정도를 나타내는 그림이다.Figure 8e is a diagram showing the degree of aggregate formation of PIG3 analyzed by immunofluorescence microscopy after treatment with UV, BLM and NCS in HCT116 p53 -/- cells transformed with PIG3, respectively.
<110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Chosun University <120> A method for protecting DNA damage using PIG3 <130> 8p-12-45 <160> 12 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 332 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Met Leu Ala Val His Phe Asp Lys Pro Gly Gly Pro Glu Asn Leu Tyr 1 5 10 15 Val Lys Glu Val Ala Lys Pro Ser Pro Gly Glu Gly Glu Val Leu Leu 20 25 30 Lys Val Ala Ala Ser Ala Leu Asn Arg Ala Asp Leu Met Gln Arg Gln 35 40 45 Gly Gln Tyr Asp Pro Pro Pro Gly Ala Ser Asn Ile Leu Gly Leu Glu 50 55 60 Ala Ser Gly His Val Ala Glu Leu Gly Pro Gly Cys Gln Gly His Trp 65 70 75 80 Lys Ile Gly Asp Thr Ala Met Ala Leu Leu Pro Gly Gly Gly Gln Ala 85 90 95 Gln Tyr Val Thr Val Pro Glu Gly Leu Leu Met Pro Ile Pro Glu Gly 100 105 110 Leu Thr Leu Thr Gln Ala Ala Ala Ile Pro Glu Ala Trp Leu Thr Ala 115 120 125 Phe Gln Leu Leu His Leu Val Gly Asn Val Gln Ala Gly Asp Tyr Val 130 135 140 Leu Ile His Ala Gly Leu Ser Gly Val Gly Thr Ala Ala Ile Gln Leu 145 150 155 160 Thr Arg Met Ala Gly Ala Ile Pro Leu Val Thr Ala Gly Ser Gln Lys 165 170 175 Lys Leu Gln Met Ala Glu Lys Leu Gly Ala Ala Ala Gly Phe Asn Tyr 180 185 190 Lys Lys Glu Asp Phe Ser Glu Ala Thr Leu Lys Phe Thr Lys Gly Ala 195 200 205 Gly Val Asn Leu Ile Leu Asp Cys Ile Gly Gly Ser Tyr Trp Glu Lys 210 215 220 Asn Val Asn Cys Leu Ala Leu Asp Gly Arg Trp Val Leu Tyr Gly Leu 225 230 235 240 Met Gly Gly Gly Asp Ile Asn Gly Pro Leu Phe Ser Lys Leu Leu Phe 245 250 255 Lys Arg Gly Ser Leu Ile Thr Ser Leu Leu Arg Ser Arg Asp Asn Lys 260 265 270 Tyr Lys Gln Met Leu Val Asn Ala Phe Thr Glu Gln Ile Leu Pro His 275 280 285 Phe Ser Thr Glu Gly Pro Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Asp Arg Ile 290 295 300 Tyr Pro Val Thr Glu Ile Gln Glu Ala His Lys Tyr Met Glu Ala Asn 305 310 315 320 Lys Asn Ile Gly Lys Ile Val Leu Glu Leu Pro Gln 325 330 <210> 2 <211> 1675 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 ccagccgtcc attccggtgg aggcagaggc agtcctgggg ctctggggct cgggctttgt 60 caccgggacc cgcaggagcc agaaccactc ggcgccgcct ggtgcatggg aggggagccg 120 ggccaggagt aagtaactca tacgggcgcc ggggacccgg gtcgggctgg gggcttccaa 180 ctcagaggga gtgtgatttg cctgatcctc ttcggcgttg tcctgctctg ccgcatccag 240 ccctgtaccg ccatcccact tcccgccgtt cccatctgtg ttccgggtgg gatcggtctg 300 gaggcggccg aggacttccc aggcaggagc tcggggcgga ggccgggtcc gcggcagacc 360 agggcagcga ggcgctggcc ggcagggggc gctgcggtgc cagcctgagg ctgggctgct 420 ccgcgaggat acagcggccc ctgccctgtc ctgtcctgcc ctgccctgtc ctgtcctgcc 480 ctgccctgcc ctgtcctgtc ctgccctgcc ctgccctgtg tcctcagaca atatgttagc 540 cgtgcacttt gacaagccgg gaggaccgga aaacctctac gtgaaggagg tggccaagcc 600 gagcccgggg gagggtgaag tcctcctgaa ggtggcggcc agcgccctga accgggcgga 660 cttaatgcag agacaaggcc agtatgaccc acctccagga gccagcaaca ttttgggact 720 tgaggcatct ggacatgtgg cagagctggg gcctggctgc cagggacact ggaagatcgg 780 ggacacagcc atggctctgc tccccggtgg gggccaggct cagtacgtca ctgtccccga 840 agggctcctc atgcctatcc cagagggatt gaccctgacc caggctgcag ccatcccaga 900 ggcctggctc accgccttcc agctgttaca tcttgtggga aatgttcagg ctggagacta 960 tgtgctaatc catgcaggac tgagtggtgt gggcacagct gctatccaac tcacccggat 1020 ggctggagct attcctctgg tcacagctgg ctcccagaag aagcttcaaa tggcagaaaa 1080 gcttggagca gctgctggat tcaattacaa aaaagaggat ttctctgaag caacgctgaa 1140 attcaccaaa ggtgctggag ttaatcttat tctagactgc ataggcggat cctactggga 1200 gaagaacgtc aactgcctgg ctcttgatgg tcgatgggtt ctctatggtc tgatgggagg 1260 aggtgacatc aatgggcccc tgttttcaaa gctacttttt aagcgaggaa gtctgatcac 1320 cagtttgctg aggtctaggg acaataagta caagcaaatg ctggtgaatg ctttcacgga 1380 gcaaattctg cctcacttct ccacggaggg cccccaacgt ctgctgccgg ttctggacag 1440 aatctaccca gtgaccgaaa tccaggaggc ccataagtac atggaggcca acaagaacat 1500 aggcaagatc gtcctggaac tgccccagtg aaggaggatg gggcaggaca ggacgcggcc 1560 accccaggcc tttccagagc aaacctggag aagattcaca atagacaggc caagaaaccc 1620 ggtgcttcct ccagagccgt ttaaagctga tatgaggaaa taaagagtga actgg 1675 <210> 3 <211> 21 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sense RNA <400> 3 aaauguucag gcuggagacu a 21 <210> 4 <211> 21 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> antisense RNA <400> 4 uagucuccag ccugaacauu u 21 <210> 5 <211> 16 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA duplex <400> 5 ccuacgccaa uuucgu 16 <210> 6 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> siRNA duplex <400> 6 acgaaauugg uggcguagg 19 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PIG3 sense primer <400> 7 aaggaaataa ccaccatgtt agccgtgcac 30 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PIG3 antisense primer <400> 8 ctggggcagt tccaggacga tctt 24 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> C-terminal deletion PIG3 sense primer <400> 9 aaggaaataa ccaccatgtt agccgtgcac 30 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> C-terminal deletion PIG3 antisense primer <400> 10 gagttggata gcagctgtgc ccaca 25 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-terminal deletion PIG3 sense primer <400> 11 aaggaaaraa ccaccatggg agactatgtg cta 33 <210> 12 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-terminal deletion PIG3 antisense primer <400> 12 ctggggcagt tccaggacga tctt 24 <110> Industry-Academic Cooperation Foundation, Chosun University <120> A method for protecting DNA damage using PIG3 <130> 8p-12-45 <160> 12 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 332 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Met Leu Ala Val His Phe Asp Lys Pro Gly Gly Pro Glu Asn Leu Tyr 1 5 10 15 Val Lys Glu Val Ala Lys Pro Ser Pro Gly Glu Gly Glu Val Leu Leu 20 25 30 Lys Val Ala Ala Ser Ala Leu Asn Arg Ala Asp Leu Met Gln Arg Gln 35 40 45 Gly Gln Tyr Asp Pro Pro Pro Gly Ala Ser Asn Ile Leu Gly Leu Glu 50 55 60 Ala Ser Gly His Val Ala Glu Leu Gly Pro Gly Cys Gln Gly His Trp 65 70 75 80 Lys Ile Gly Asp Thr Ala Met Ala Leu Leu Pro Gly Gly Gly Gln Ala 85 90 95 Gln Tyr Val Thr Val Pro Glu Gly Leu Leu Met Pro Ile Pro Glu Gly 100 105 110 Leu Thr Leu Thr Gln Ala Ala Ala Ile Pro Glu Ala Trp Leu Thr Ala 115 120 125 Phe Gln Leu Leu His Leu Val Gly Asn Val Gln Ala Gly Asp Tyr Val 130 135 140 Leu Ile His Ala Gly Leu Ser Gly Val Gly Thr Ala Ala Ile Gln Leu 145 150 155 160 Thr Arg Met Ala Gly Ala Ile Pro Leu Val Thr Ala Gly Ser Gln Lys 165 170 175 Lys Leu Gln Met Ala Glu Lys Leu Gly Ala Ala Ala Gly Phe Asn Tyr 180 185 190 Lys Lys Glu Asp Phe Ser Glu Ala Thr Leu Lys Phe Thr Lys Gly Ala 195 200 205 Gly Val Asn Leu Ile Leu Asp Cys Ile Gly Gly Ser Tyr Trp Glu Lys 210 215 220 Asn Val Asn Cys Leu Ala Leu Asp Gly Arg Trp Val Leu Tyr Gly Leu 225 230 235 240 Met Gly Gly Gly Asp Ile Asn Gly Pro Leu Phe Ser Lys Leu Leu Phe 245 250 255 Lys Arg Gly Ser Leu Ile Thr Ser Leu Leu Arg Ser Arg Asp Asn Lys 260 265 270 Tyr Lys Gln Met Leu Val Asn Ala Phe Thr Glu Gln Ile Leu Pro His 275 280 285 Phe Ser Thr Glu Gly Pro Gln Arg Leu Leu Pro Val Leu Asp Arg Ile 290 295 300 Tyr Pro Val Thr Glu Ile Gln Glu Ala His Lys Tyr Met Glu Ala Asn 305 310 315 320 Lys Asn Ile Gly Lys Ile Val Leu Glu Leu Pro Gln 325 330 <210> 2 <211> 1675 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 ccagccgtcc attccggtgg aggcagaggc 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