MCF-7 사람 유방암 세포에서 PAH에 의한 CYP1A1 유전자 발현 조절 기전 연구

Abstract

Cytochrome P4501A1은 주로 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-ρ-dioxin (TCDD)와 같은 다환상 방향족 탄화수소에 의해 유도된다. PAHs는 환경 중에 존재하는 위해한 물질로 돌연변이원성과 발암원성을 나타내고 있어 관심이 매우 높은 물질 중의 하나이다. 그러므로 생물체, 환경 및 음식물에 오염된 다환상 방향족 탄화수소를 검출하고 정량하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 B(k)F와 음식물로 섭취하는 flavonoid를 병용 처치하였을 때 CYP1A1 유전자 발현, EROD 활성 및 CYP1A1 mRNA에 미치는 영향을 MCF-7 세포에서 연구하였다. B(k)F는 환경에서의 발생 빈도, 독성, 인체 노출의 측면에서 살펴 보았을 때 유해한 다환상 방향족 탄화수소 중 하나로서, CYP1A1를 강력하게 유도시킨다. Flavonoids을 단독 처치시, CYP1A1 유전자 발현, EROD 활성 및 CYP1A1 mRNA level에서 대조군과 비교하여 큰 차이가 없었으나 B(k)F와 병용 처치 하였을 때에는 고농도의 flavonoids가 B(k)F에 의해 유도된 CYP1A1 유전자 발현과 CYP1A1 mRNA level을 억제하였다. 그러나 daidzein, chrysin, naringenin, morin의 경우 저농도에서는 오히려 증가시키는 경향을 보였다. 또 genistein, chrysin, naringenin은 고농도에서 B(k)F에 의해 유도된 EROD활성을 억제하였다. 이것으로 볼 때, B(k)F가 AhR을 매개로 CYP1A1을 유도시킬 때 flavonoids가 관여할 것으로 생각된다. 또, CALUX bioassay를 이용하여 토양 시료에서의 다이옥신성 물질을 측정하였다. phCYP1A1-Luc construct를 MCF-7 세포에 transfection한 뒤 토양 시료의 luciferase 활성을 측정하였을 때, 대부분의 토양 시료가 강한 luciferase 활성을 보였다. 실험한 토양 시료의 TEQs는 0.11 ng/g에서 5.95 ng/g까지의 범위로 나타났다. 마지막으로 본 논문에서는 PC3 세포에서 HC-toxin, IN2001, SAHA, TSA와 같은 히스톤 탈아세틸화 효소 저해제가 세포 증식 및 세포 주기에 미치는 영향을 살펴 보았다. HC-toxin, IN2001, SAHA, TSA는 전립선암 세포인 PC3 세포에서 모두 세포 증식을 억제하였다. 히스톤 탈아세틸화 효소 저해제에 의한 세포 주기 조절을 살펴보면, IN2001과 SAHA에 12 시간 노출 시켰을 때에는 S phase가 증가하면서 G2/M arrest가 일어나다가 48 시간 노출 시켰을 때에는 G0/G1 arrest가 일어났다. 또 HC-toxin은 0.1 μM의 저농도에서는 약간의 G0/G1 arrest를 보였다가 1 μM 이상의 고농도에서는 G2/M phase로의 arrest가 나타났다. TSA에 의해서는 G2/M arrest가 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. 결과를 종합해 보면, IN2001은 임상 시험 중인 SAHA와 같은 방향으로 세포 주기를 조절하면서, 세포 증식 억제 작용은 SAHA 보다 강한 것으로 나타나 IN2001의 새로운 히스톤 탈아세틸화 효소 저해제로서의 가능성을 확인할 수 있었다.;CYP1A1 is known to be inducible by xenobiotic compouds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-ρ-dioxin (TCDD). These chemicals have been identified worldwide and can have a significant impact on the human health and well being of human and wildlife. Given these issues, the detection and quantification of these chemicals in biological, environmental and food samples is important. First, we investigated the effect of dietary flavonoids, such as genistein, daidzein, chrysin, naringenin and morin on CYP1A1 promoter activity, 7-ethoxyresorufin-Ο-deethylase (EROD) activity and CYP1A1 mRNA expression induced by benzo(k)fluoranthene(B(k)F) in MCF-7 cells. Based on the three criteria of frequency of occurrence in the environment, toxicity and potential exposure to humans, B(k)F is one of the top-listed PAHs. We found that B(k)F significantly up-regulates the level of CYP1A1 promoter activity, EROD and CYP1A1 mRNA. When cells were treated with genistein, daidzein, chrysin, naringenin and morin alone, it was not changed that EROD and CYP1A1 mRNA, compared to that of control. However, flavonoids inhibited the B(k)F-induced CYP1A1 promoter activity and mRNA level at high concentration. But some flavonoids such as daidzein, chrysin, naringenin and morin exhibited stimulatory effects B(k)F-induced CYP1A1 promoter activity and mRNA level at low concentration. And some flavonoids such as genistein, chrysin and naringenin significantly inhibited B(k)F-induced EROD activity at high concentration. Overall, results from these studies demonstrate flavonoids might interfere the action of B(k)F with AhR system to stimulate CYP1A1 gene expression. Also, we tested soil samples for measurement of dioxin-like compouds by CALUX bioassay. In order to investigate CYP1A1 gene expression, MCF-7 cells were transfected with phCYP1A1-Luc and luciferase activity was measured. Most of soil samples caused significantly luciferase induction. TEQs of soil somples ranged from 0.11 to 5.95 ng-TEQ/g. These data showed that soil samples are contaminated with various dioxin-like chemicals. Furthermore, in this study, effects of HDAC (histone deacetylase) inhibitors on human prostate cancer cells proliferation were examined. HC-toxin, SAHA and TSA inhibited cell proliferation in PC3 cells. A novel HDAC inhibitor, IN2001 also suppressed the growth of PC3 cells. And IN2001 and SAHA increased S phase and G2/M phase at 12 hrs treatment but cells were arrested G0/G1 phase at 48 hrs treatment. The HC-toxin treatment for 24 hrs and 48 hrs increased G0/G1 at low concentration(0.1 μM) but increased G2/M at more than concentration of 1 μM. TSA increased G2/M phase. These findings height the possibility of developing HDAC inhibitors as potential anticancer therapeutic agents for the treatment of prostate cancer.