A novel function of cytosolic Hsp60 in inflammatory responses

Abstract

미토콘드리아는 진핵세포내에서 ATP 형태로 에너지원을 생산해내는 세포내 기관이다. 또한 활성산소종(Reactive oxygen species, ROS) 및 cytochrome-c와 같은 pro-apoptotic factor들을 생성하는 세포내 기관이다. 그러나 미토콘드리아로부터 세포생존인자(cell survival factor)가 방출됨은 아직까지 알려진 바 없다. 이에 본 논문에서는 미토콘드리아로부터 방출되는 Hsp60이 세포질 내에서 IKK a/β와 직접적으로 상호작용하여 IKK / NF-kB 생존 경로 시스템을 활성화시킨다는 내용을 보고한다. 면역침전(co-immunoprecipitation)과 세포분획(subcellular fractionation) 실험을 통해 세포질 내에서 Hsp60이 IKK 복합체내에 존재함을 밝혔다. Hsp60 특이적인 항체와 Hsp60 AS-ODN(역배열 올리고디옥시뉴클레오타이드)를 이용하여 세포질내 Hsp60의 활성을 억제한 결과, TNFa 자극에 의한 IKK / NF-kB의 활성이 저해됨을 확인하였다. 반면에 Hsp60을 세포질내에 특이적으로 발현시켰을 때는 위와 상반된 결과를 얻을 수 있었다. 또한 Hsp60 단백질은 mild oxidant 자극에 의해 미토콘드리아로부터 세포질 내로 방출되며, 이것이 IKK 활성을 증진시킴을 보았다. 이와 같은 활성 증진은 IKK 활성 정도를 조절함으로써 생성된다. 뿐만 아니라, 세포질 내 Hsp60의 발현 증가는 화학적 암 발생인자에 의해 생성된 간세포 사멸에 방어적임을 동물실험을 통해 관찰하였다. 마지막으로, Hsp60 AS-ODN이 뼈 재형성 및 혈관내막 과대성장을 조절하는데 있어서 효과적임을 통해, Hsp60 AS-ODN의 임상 적용 가능성을 보았다. 본 연구는 미토콘드리아에서 Hsp60이라는 세포생존인자가 방출됨을 밝히는 첫 번째 보고이며, 아울러 Hsp60 AS-ODN이 NF-kB의 활성을 저해함으로써 다양한 염증관련 질환들에서 치료제로서의 가능성을 제시하는데 큰 의의가 있다고 할 수 있다.;Mitochondria are the organelles responsible for producing energy in the form of ATP in eukaryotic host cells. They are also the major source of detrimental reactive oxygen radicals and pro-apoptotic factors, such as cytochrome c, in eukaryotic cells. However, the release of cell survival factor from mitochondria has yet to be reported. Here we show that Hsp60, released from mitochondria, promotes the activation of the IKK / NF-kB survival pathway via a direct interaction with IKK a/b in the cytoplasm. Co-immunoprecipitation and subcellular fractionation experiments revealed that cytosolic Hsp60 stably resides in the IKK complex. The inhibition of Hsp60 expression and activity in the cytosol using blocking antibody specific to human Hsp60 and antisense oligodeoxynucleotide suppressed the TNFa-induced activation of IKK / NF-kB, while exogenous expression of cytosol-targeted Hsp60 showed an enhancing effect. More interestingly, the Hsp60 proteins were released by mild oxidant treatment and thus enhanced IKK activation. This enhancing activity was achieved by regulating IKK phosphorylation at the activation loop. Furthermore, the reinforced expression of cytosolic Hsp60 prevented hepatic cell death induced by chemical carcinogen in vivo. Finally, our data provide the clinical usefulness of the Hsp60 AS-ODN on bone remodeling and neointima formation through regulation of osteoclastogenesis and intima formation. Taken together, the findings presented in this thesis not only the first evidence for positive regulation of cell survival signaling by mitochondrial-releasing factor, Hsp60, but they also Hsp60 AS-ODN could be one of therapeutic tool for several types of inflammatory pathologies by inhibition of NF-kB activation.