기저세포암에서 p53과 bax 유전자의 돌연변이, 염색체의 이형접합성 상실, p53과 bcl-2 단백 발현및 세포고사 분석

Abstract

기저세포암(basal cell carcinoma, BCC)은 원발성 표피악성종양으로 주로 장년층에서 태양광선에 오랜기간 노출된 부위에 발생한다. 이 질환은 다른 악성 종양과 달리 서서히 커지며 전이율은 극히 낮으나 부적절한 치료로 국소조직이 심하게 파괴되거나 사망에 이르기도 한다. 최근 서양 뿐 아니라 국내에서도 발생빈도가 급증하고 있으나 그 발생과 진행에 대한 분자생물학적 기전은 알려진 바가 적다. 본 연구는 한국인 기저세포암의 분자유전학적 특징을 알아보기 위하여 암억제유전자인 p53의 돌연변이 및 bcl-2와 결합해서 bcl-2를 불활성화시킴으로써 세포고사(apoptosis)를 유도하는 bax 유전자의 구조이동 돌연변이(frameshift mutation)를 PCR-SSCP(polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism)와 염기서열 분석을 통해 확인하였고, 염색체의 이형접합성 상실(loss of heterozygosity, LOH)은 기저세포암에서 유전자 결실이 자주 일어나는 염색체 9q 유전자 위치와 bcl-2가 위치하고 있는 염색체 18q 유전자 위치에서 각각 microsatellite 표지자 D9S180과 D18S34를 사용하여 PCR을 시행, 분석하였다. 또한 기저세포암에서 p53 단백의 발현과 세포고사 억제제인 bcl-2 단백의 발현을 면역조직화학적 염색방법으로 알아보았고, 세포고사는 두 종류의 TUNEL(terminal deoxynucleotidyl transferase- mediated dUTP-biotin nick end labelling) 방법으로 확인하고자 하였다. 연구 결과, 기저세포암에서 p53 유전자 변이는 9%(3/33)에서 exon 7, codon 246에 있었으며 모두 염기 한개가 치환되는 점돌연변이(point mutation)인 G→C transversion이었으며, 아미노산 복제서열은 ATG(Met)→ATC(Ile)로 바뀌는 과오돌연변이(missense mutation)였다. Bax 유전자는 6%(2/33)에서 세번째 coding exon의 polyG tract의 deletion에 의한 구조이동 돌연변이가 있었다. 이형접합성 상실은 9q와 18q 유전자 위치에서 각각 58%(14/24)와 13%(4/30) 확인되었다. 또한 p53과 bcl-2 단백은 각각 27%(9/33)와 39%(13/33)에서 발현되었고 발현 양상은 서로 상반되었으며 (p<0.1), p53의 면역반응성과 p53 변이는 직접적 관계가 없었다. 세포고사는 평균 18%에서 관찰되었다. 결론적으로 기저세포암의 발생에는 p53과 bax 유전자의 돌연변이, 염색체 의 유전자 불활성화, bcl-2 및 세포고사 등의 다양한 분자생물학적 기전이 복합적으로 작용할 것으로 생각되었다. 염색체 9q22 유전자 위치의 이형접합성 상실이 기저세포암에서 가장 빈번한 유전적 변화임을 확인하였으며, 한국인의 기저세포암에서는 p53 변이가 서양인보다 훨씬 낮은 빈도로 발생하고 그 원인도 자외선 이외의 유발인자에 의한 것일 수 있음을 알게 되었다. ; Basal cell carcinoma(BCC), the most common malignancy in humans, is composed of cells similar to those in the basal layer of the epidermis and primarily occurs in chronically exposed parts of elderly persons. Recently the incidence rate is rapidly increasing in Korea as well as in western countries; however, molecular mechanisms of pathogenesis and progression of BCC are not well understood. To determine the roles of p53, bax, bcl-2, loss of heterozygosity(LOH) and apoptosis in the pathogenesis of BCC, we screened mutations of p53 and bax gene by PCR-SSCP, p53 and bcl-2 expressions by immunohistochemical methods, LOH by microsatellite markers, and apoptosis by TUNEL method in 33 cases of BCC. The results are as follows: 1. Mutations of p53, observed in 9%(3/33) of the cases, were all G→C transversions(point mutations) at codon 246 on exon 7, which caused missense mutations in amino acid sequence from ATG(Met) to ATC(Ile). 2. Bax gene, which induces apoptosis, showed frameshift mutations resulting from deletions in the polyG[(G)8] tract in 6%(2/33) of the cases. 3. LOH on chromosome 9q, analyzed using microsatellite marker D9S180, was seen in 58%(14/24) of available cases, and p53 mutations developed only in 9q LOH(+) cases. 4. LOH on chromosome 18q, where bcl-2 gene is located, was found in 13%(4/30) of available cases using microsatellite marker D18S34. 5. p53 was immunohistochemically expressed in 27%(9/33) of the cases, and its expression did not coincide with p53 mutations. 6. Apoptosis blocker bcl-2 expression was seen in 39%(13/33) of the cases, most of which were of solid type. Bcl-2 was not expressed in keratotic and fibrosing types. 7. Expressions of p53 and bcl-2 proteins were negatively correlated (p<0.1). 8. Apoptosis, analyzed by 2 kinds of TUNEL methods, was revealed in 18%. These results suggest that various mechanisms including p53 and bax mutations, bcl-2, chromosomal allelic loss and apoptosis operate with redundant complexity in the pathogenesis of BCC. The LOH on chromosome 9q was the most frequent genetic alteration, as previously reported in other races; however, p53 mutations were much less frequent in Koreans than in Caucasians and suggested etiologies other than UV rays.