TEMOSPho에 의한 거핵구세포 분화의 세포신호전달에 대한 연구

Abstract

거핵구세포(megakaryocytes)는 조혈모세포(hematopoietic stem cells)로부터 분화되는 다양한 혈액세포의 일종이다. 특이적으로 세포질 분열(cytokinesis)없이 유사분열(endomitosis)을 통해 염색체의 양이 256N까지 늘어나는 현상을 보이며, 이로 인해 비대해진 세포가 세포사멸(apoptosis)을 통해 혈소판(platelet)을 생성하게 된다. 혈소판은 혈액응고(hemostasis)에 필수적이며 유전적 요인과 질병에 의해 그 기능이 저하될 경우 심각한 문제를 초래할 수 있다. 거핵구세포 분화의 중요한 조절인자인 thrombopoietin(TPO)는 현재 혈소판 관련 질환을 가지고 있는 환자들에게 혈소판 생성제로서 사용되고 있다. 하지만 혈소판 생성 효율이 낮아 치료에 큰 효과를 보이지 못하고 있고, 가격 또한 비싸 이를 대신할 수 있는 대체물질이 계속해서 개발되고 있는 실정이다. TPO의 대체물질 중 하나인 (R)-TEMOSPho는 천연물로부터 유래되어 안전하고, 가격이 저렴하며, 무엇보다 거핵세포와 혈소판으로의 분화율이 높다는 장점을 가지고 있다. 현재 (R)-TEMOSPho에 의한 거핵구세포분화에 PI3K-AKT, MEK-ERK 신호전달 조절이 필요하다는 연구결과가 밝혀져 있으며, 이외 자세한 신호전달체계는 밝혀지지 않은 상태이다. 최근 거핵구세포 분화에 활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS)의 역할에 대한 관심이 증가되고 있으며, NADPH Oxidase(Nox)에 의해 생성된 활성산소가 거핵구세포 분화에 중요한 역할을 한다는 연구가 보고되었다. 본 연구에서는 (R)-TEMOSPho가 Nox2 의존적으로 활성산소를 발생시키고, 활성산소 생성을 억제시켰을 때 거핵구세포 분화표지인 유사분열과 CD41, CD61의 유전자 발현이 감소됨을 확인하였다. 이는 (R)-TEMOSPho에 의한 거핵구세포 분화에 활성산소가 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 또한 (R)-TEMOSPho가 G-protein coupled receptor(GPCR) family인 GPR92를 수용체로 하여 거핵구세포 분화를 유도하며, GPCR 신호전달경로 중 non-canonical한 신호전달경로를 활성 시킨다는 것을 확인하였다. 마지막으로 항산화(antioxidant) 역할을 가진 Peroxiredoxin6(Prx6)가 GPR92 C-terminal에 결합하여 (R)-TEMOSPho에 의해 생성되는 활성산소 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 확인하였다. 결론적으로 본 연구는 (R)-TEMOSPho에 의한 거핵구세포 분화 및 혈소판 생성 세포신호전달기전을 이해하고, 더 나아가 거핵구세포의 분화 조절 네트워크를 확립함으로서 혈소판 치료제 개발에 도움을 주는 의미 있는 연구가 될 것이라 생각한다.;Platelets play an important role in hemostasis and thrombosis, and are produced by megakaryocytes that are differentiated from hematopoietic stem cells through several developmental stages. Recently, studies have suggests that NADPH oxidase (Nox) complex plays an important role in ROS production during megakaryocytopoiesis. However, the molecular mechanism in which redox-dependent signaling cascade required for megakaryocytic differentiation remains unclear. 2-(Trimethylammonium)ethyl(R)-3-methoxy-3-oxo-2-stearamidopropyl phosphate ((R)-TEMOSPho), a derivative of an organic chemical identified from a natural product library, promotes highly efficient differentiation of megakaryocyte in K562, HEL cell lines and human CD34+ cells. Stimulation of K562 cell lines with (R)-TEMOSPho resulted in increased ROS generation and pre-treatment of the NADPH Oxidase(Nox) inhibitor DPI inhibited megakaryocytic differentiation induced by (R)-TEMOSPho. Bone marrow cells from Nox2 knockout mice failed to generate ROS and to induce endomitosis in response to (R)-TEMOSPho. Taken together, these results indicate that Nox2-mediated ROS generation is essential for megakaryocytic differentiation in response to (R)-TEMOSPho. Understanding of the molecular mechanism of (R)-TEMOSPho will be provide a new insight of development drugs for platelet disorder disease like thrombocytopenia.