Apoptotic Pathway Induced by Dominant Negative ATM Gene in CT-26 Colon Cancer Cells

CT-26 대장암 세포에서 Dominant Negative ATM 유전자에 의하여 유도되는 세포자멸사의 경로

Purpose : Ataxia telangiectasia mutated(ATM) is involved in DNA damage responses at different cell cycle checkpoints, and signalling pathways associated with regulation of apoptosis in response to ionizing radiation(IR). However, the signaling pathway that underlies IR-induced apoptosis in ATM cells has remained unknown. The purpose of this study was, therefore, to investigate the apoptotic pathway that underlies IR-induced apoptosis in a CT-26 cells expressing dominant negative ATM (DN-ATM). Methods : We generated a replication-deficient recombinant adenovirus encoding the DN-ATM(Ad/DN-ATM) or control adenovirus encoding no transgene(Ad/GFP) and infected adenovirus to CT-26 cells. After infection, we examined apoptosis and apoptotic pathway by [$^3H$]-thymidine assay, DNA fragmentation, and Western immunoblot analysis. Results : DN-ATM gene served as the creation of AT phenotype in a CT-26 cells as revealed by decreased cell proliferations following IR. In addition, IR-induced apoptosis was regulated through the reduced levels of the anti-apoptotic protein Bcl-2, the increased levels of the apoptotic protein Bax, and the activation of caspase-9, caspase-3, and PARP. Conclusion : These results indicate that the pathway of IR-induced apoptosis in CT-26 cells expressing DN-ATM is mediated by mitochondrial signaling pathway involving the activation of caspase 9, caspase 3, and PARP.

목 적 : AT는 드물게 발생하는 상염색체성 열성질환으로, 소뇌의 퇴화에 의한 운동장애와, 암 발생의 소인이 증가하는 등 많은 임상적 징후가 보인다. AT 질환을 유발하는 ATM 유전자는 DNA 손상시 세포주기 정지를 유도시키지 못하며, 방사선 조사 후 세포 생존력을 유지시키지 못하여 세포자멸사를 유도하게 된다. 따라서 암세포에 DN-ATM 유전자를 발현시켜 AT 세포의 표현형으로 변화시킨다면, 이러한 암세포는 방사선에 의해 유도되는 세포자멸사가 훨씬 더 증가된다. 그러나 지금까지 ATM 세포에서 방사선에 의해 야기되는 세포자멸사 경로는 밝혀져 있지 않다. 그러므로 본 연구에서는 DN-ATM이 발현되는 CT-26 대장암 세포를 이용하여 방사선 조사 후에 유도되는 세포자 멸사 경로를 구명하고자 하였다. 방 법 : DN-ATM 아데노바이러스(Ad/DN-ATM)와 표식 유전자 GFP만을 함유한 대조 아데노바이러스(Ad/GFP)를 제작하여 CT-26 세포에 감염시켰다. DN-ATM이 발현되는 CT-26세포에서 방사선 조사로 유도되는 세포자멸사 경로는 [$^3H$]-thymidine assay, DNA fragmentation, 및 Western immunoblot analysis으로 실험하였다. 결 과 : 실험 결과에서 방사선 조사 후 세포의 성장이 감소하는 것으로 보아 CT-26 대장암 세포가 AT 환자에서 보여지는 표현형으로 변화되었다는 것을 보여주었고, 방사선 조사에 의한 세포자멸사가 유도되었다. 방사선 조사 후 시간이 지날수록 Bcl-2의 발현이 감소되고, Bax의 발현이 증가하며, caspase 9, caspase 3 및 PARP가 활성화되었다. 결 론: 이러한 실험 결과들은 DN-ATM이 발현되고 있는 CT-26 세포에서 방사선 조사 후 야기되는 세포자멸사 경로는 미토콘드리아를 통하여 caspase 9, caspase 3와 PARP의 활성에 의해 일어나는 세포자멸사임을 시사한다.