<h1>서 론</h1><p>후천적 기작(epigenetic mechanism)이란 DNA의 염기 서열 변화 없이 유전자의 발현을 조절하는 생물학적 기능을 일컫는 용어이다. 히스톤(histone) 단백질은 DNA와 함께 뉴클레오좀(nucleosome)을 구성하는 요소이며, 히스톤 단백질의 구조는 여러 가지 posttranslational modification이 일어난다. 이러한 히스톤 단백질의 변형 중 히스톤 아세틸화(acetylation)와 메틸화(methylation)는 DNA 메틸화와 함께 특정 유전자의 발현을 조절하는 중요한 후천적 기작이다. 이거한 뉴클레오좀 구조의 변화를 통해 유전자의 발현을 조절하는 히스톤 변형은 히스톤 꼬리의 아미노산인 라이신 잔기(lysine residue)에서 일어난다. 일반적으로 특정 유전자 발현이 활성화된 경우에는 히스톤 꼬리에 히스톤 아세틸화 효소(histone acetyltransferase, HAT)에 의해 아세틸화가 일어나 있는 반면, 히스톤 탈아세틸화 효소(histone deacetylase, HDAC)에 의해 탈아세틸화가 일어난 경우에는 특정 유전자 발현이 비활성화, 즉 유전자 발현이 억제된 경우이다. 세포주기의 S phase동안 HAT는 아세틸 그룹을 히스톤 단백질의 라이신에 전이시키는 반응을 일으킴으로써 히스톤 단백질과 DNA와의 상호 친화력(affinity)을 감소시키는 역할을 하게 된다. 따라서 히스톤 단백질의 아세틸화는 염색질(chromatin)의 구조를 매우 조밀하고 단단한 구조인 hetero-chromatin에서 느슨한 형태의 euchromatin의 형태로 변화시키는데, 이러한 형태의 DNA는 전사인자(transcription fac-tors)의 접근을 용이하게 함으로써 결국 유전자의 발현을 활성화시킨다. 이와는 상반된 반응인 히스톤 탈아세틸화가 HDAC 효소에 의해 일어나기도 한다. 탈아세틸화된 히스톤 단백질은 양전위를 노출하게 되고 이는 곧 음전위를 가지고 있는 DNA와의 친화력을 높이게 되어 매우 조밀한 구조의 heterochromatin을 형성함으로써 전사인자가 유전자 발현을 위해 promoter 지역으로 접근하는 것을 차단하여 특정 유전자의 발현을 억제하게 된다. 유전자의 지속적인 발현을 위해서는 이러한 후천적 기작이 유전자 발현의 활성화시키는 방향으로 충족되어야 한다.</p><p>본 연구에서 사용한 trichostatin A는 HDAC 억제제로서 여러 가지 암세포의 증식을 억제하는 것으로 보고되었다. 세포 증식(proliferation)은 진핵 세포의 세포주기(eukaryotic cell cycle)에 의해 조절되며, 이는 4단계로 이루어져 있다(G1, S, G2, M). 진핵세포가 DNA와 전사인자간의 상호작용을 가능하게 하기 위해서는 염색질 재편성(chromatin remodeling)이 필수적이다. 앞서 언급하였듯이 trichostatin A는 뉴클레오좀 히스톤 단백질의 탈아세틸화를 억제함으로써 염색질의 구조를 재편성한다. 이러한 DNA의 구조적 재편성은 여러가지 암세포내의 cyclin dependent kinase(cdk) 억제제 유전자의 발현을 증가시키고, 이는 결국 retinoblastoma(Rb) 단백질의 인산화(phosphorylation) 상태를 저하시킴으로써 암세포들의 G1 phase arrest를 유발하게 되는 것이다. Cdk 억제제와 더불어 여러 다른 세포주기 조절인자(ccll cycle regu-lators)들 또한 HDAC 억제제의 영향을 받아 암세포 증식을 억제한다고 보고되고 있다. 하지만 HDAC 억제제인 tri-chostatin A가 암세포가 아닌 골격근 C2C12 myoblast 세포의 증식과 분화에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 실정이다.</p><p>근육의 형성과정은 세포내에서 근육특이 유전자들의 전사적 활성에 의해 단핵의 myoblast에서 다핵의 myotube로의 형태적인 분화로 특정 지어진다. 많은 선행연구들이 골격근 세포에 기초한 근육 형성과정을 밝히는데 있어서 분화가 진행되지 않은 C2C12 myoblast를 많이 이용하였다. 대부분의 연구들은 C2C12 myoblast 세포를 배양한 후 confluent한 상태가 되면 분화 배지로 세포를 배양하여 myotube로 분화를 유도하였으며, 이 과정에서 일어나는 근육 형성과정의 분자적 기작을 연구하였다. 하지만 본 연구에서는 mouse 골격근 C2C12 myoblast 세포를 분화 배지로 유도하지 않은 상태에서 trichostatin A가 C2C12 세포에 미치는 영향에 초점을 두었다. 따라서 구체적인 본 연구의 목적은 강력한 HDAC 억제제인 trichostatin A가 C2C12 myoblast 세포의 증식과 분화에 어떠한 영향을 미치는지 세포주기 조절인자를 중심으로 살펴보는데 있다.</p>
뉴클레어좀 히스톤 단백질의 탈아세틸화를 억제하는 물질은 무었인가?
trichostatin A