인체세포주 A431에서 방사선 조사 후 DNA수선 유전자 발현과 세포고사와의 관계에 관한 연구

Relationship between Radiation Induced Activation of DNA Repair Genes and Radiation Induced Apoptosis in Human Cell Line A431

목적: 피부세포인 A431세포주에서 방사선 조사에 의한 세포고사가 방사선량과 방사선 조사 후 경과시간에 따라서 어떻게 변하는지를 밝혀보고, 방사선에 의해 유도된 수선유전자의 발현을 방사선량별, 조사 후 경과시간별로 분석하여 세포고사와 어떤 관계가 있는지 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 한국 세포주은행으로부터 분양받은 피부상피암 세포의 일종인 A431을 Cs-137 세포조사기를 이용하여 5 Gy, 25 Gy씩 조사하고 4, 12, 48시간이 지난 다음 세포를 모아 유세포계측법을 이용하여 고사세포를 계수하였다. 또한 이 세포들을 Northern blot analysis, Western blot analysis를 시행하여 방사선량별, 경과시간별로 유전자의 변화를 분석하였다. 각 실험군간의 통계적 유의성은 SPSS 통계프로그램을 사용하여 MANOVA test에 의해 검정하였으며, p값 0.05 미만을 유의한 수준으로 판정하였다. 결과: 유세포 계측기로 측정한 고사세포의 비율은 방사선 조사 후 12시간째에 가장 유의하게 증가하였다 (p<0.01). DNA수선유전자의 발현은 5 Gy 조사 후 p53, p21, hRAD 유전자가 12시간째에 증가하였고, 25 Gy 조사 후에는 hRAD50과 p21이 12시간에 증가하였으며, p53과 GADD45는 12시간까지 별 변화가 없었으나 이후 증가하여 48시간에 가장 높은 발현을 보였다. 결론: 피부상피암세포에서 방사선에 의해 유도되는 세포고사는 방사선 조사 후 12시간에 가장 현저해지는 것을 알 수 있었으며, 이 세포고사에 DNA수선 유전자가 밀접한 관련이 있을 것으로 보이는데, 특히 최근에 발견된 hRAD50 유전자도 세포고사와 밀접한 관련이 있을 것으로 사료되었다.

Purpose: The purpose of this study was to evaluate the relationship between radiation-induced activation of DNA repair genes and radiation induced apoptosis in A431 cell line. Materials and Methods: Five and 25 Gys of gamma radiation were given to A431 cells by a Cs-137 cell irradiator. Apoptosis was evaluated by flow cytometry using annexin V-fluorescein isothiocyanate and propidium iodide staining. The expression of DNA repair genes was evaluated by both Northern and Western blot analyses. Results: The number of apoptotic cells increased with the increased radiation dose. It increased most significantly at 12 hours after irradiation. Expression of p53, p21, and hRAD50 reached the highest level at 12 hours after 5 Gy irradiation. In response to 25 Gy irradiation, hRAD50 and p21 were expressed maximally at 12 hours, but p53 and GADD45 genes showed the highest expression level after 12 hours. Conclusion: Induction of apoptosis and DNA repair by ionizing radiation were closely correlated. The peak time of inducing apoptosis and DNA repair was 12 hours in this study model. hRAD50, a recently discovered DNA repair gene, was also associated with radiation-induced apoptosis.