Regulation of NF-κB target gene expression by cytosolic Hsp60 in smooth muscle cells

Abstract

면역반응은 동맥경화, 류마티스와 같은 다양한 질병에 관여한다. 이런 면역반응의 주요조절자인 NF-κB 는 TNF-α, 염증성 사이토카인, 케모카인등 다양한 세포 내 반응에 의해 활성화되고 세포 증식, 생존과 염증반응 등 다양한 군의 유전자 발현을 조절한다. 이전 연구를 통해 암세포의 세포질 내에 존재하는 Hsp60은 IKK 복합체와 결합해 그것의 활성을 유도하고 NF-κB 활성을 통해 특정 유전자의 발현을 조절한다는 사실을 알고 있었다. 또, 동맥경화의 증상인 내막과다증식을 풍선 확장술을 이용해 쥐에게 유발시킨 후, AS-ODN 을 처리하였더니 과도하게 증식되었던 혈관 내막의 두께가 감소되는 것을 확인하였다. 이 논문에서는 주요 심혈관 질환이 야기되는 부위인 대동맥 평활근 세포에서의 Hsp60 작용을 알아보았다. 세포질 내의 Hsp-60을 AS-ODN을 이용하여 저해하였을 때 IKK와 IΚB 의 활성이 감소하였고 SOD2, Bcl-2와 같은 NF-κB 표적 유전자의 발현도 억제되었다. 이 밖에 Hsp60AS-ODN에 의해 영향을 받는 또 다른NF-κB 표적 유전자의 특성 분석을 위해 RNA-Seq data(NGS) 분석을 의뢰하였다. 2배 이상의 발현 차이를 보이는 112 개의 유전자중 NF-ΚB 표적 유전자로 알려진 10개의 후보 유전자의 세포 내 mRNA발현양을 확인한 결과 면역반응을 유도 하는 염증성 사이토카인인 ccl10 유전자가 유의성 있게 변화하는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구는 대동맥 평활근 세포의 세포질에 존재하는 Hsp60을 저해하였을 때, IKK복합체와 NF-B 활성이 저해되고 이에 따른 표적유전자 발현의 감소가 ROS에 의한 세포 사멸을 유도할 뿐만 아니라, T세포에 의한 과도한 면역 반응을 감소시켜 신생내막에서 평활근 세포의 증식을 억제 시킬 수 있다는 가능성을 제시하였다.;Heat shock protein 60 (Hsp60) is a mitochondrial protein responsible for refolding of nuclear-encoded mitochondrial proteins. However, Hsp60 also regulates cell survival in cytosol by supporting pro-survival gene expression. In this study, we show that cytosolic Hsp60 is a positive regulator of nuclear factor-κB (NF-κB) signaling in human aortic smooth muscle cell (HASMC). Selective loss of cytosolic Hsp60 by specific antisense-oligodeoxynucleotides (ODN) diminished the IKK/NF-κB activation and the expression of NF-κB target genes, SOD2 and Bfl-1, but not cIAP2. In order to understand the underlying mechanism, we also performed the NGS (next generation sequencing) analysis to identify additional Hsp60-specific target genes. As a result, we found that 112 genes were down-regulated by antisense ODN specific to Hsp60. Among them, we selected 10 potential NF-κB target genes through examining the sequencing data. The Q-PCR analyses of these 10 target genes reveals that cytosolic Hsp60 reduction by AS-ODN markedly inhibited the expression of the CCL20 chemokine gene in human aortic smooth muscle cell. Collectively, this study implicates the role of cytosolic Hsp60 in the smooth muscle cell hyperplasia.