스타틴 그리고 배아줄기세포에서의 작용

Statins and Their Effects on Embryonic Stem Cells

배아줄기세포를 이용한 치료법 개발을 위해서는 배아줄기세포의 자가재생산 및 분화과정을 조절하는 분자적 기전을 이해하는 것이 매우 중요하다. 지질합성경로(Mevalonate pathway)에 작용하는 HMG-CoA 환원효소(Hydroxymethylglutaryl-coenzyme A reductase)의 억제제인 스타틴은 콜레스테롤 저하제로 잘 알려져 있으며, 콜레스테롤 이외에 단백질 isoprenylation의 기질로 작용하는 아이소프레노이드(Isoprenoids)(Farnesyl pyrophosphate(FPP), Geranylgeranyl pyrophosphate(GGPP))의 생성을 억제하는 효능을 가지고 있다. 스타틴에 의해 매개되는 표적단백질의 isoprenylation 억제는 다양한 세포내 신호전달과정에 영향을 미치게 되며, 결과적으로 세포기능을 조절하는데 핵심적인 역할을 하게 된다. 스타틴이 첨가된 배양배지에서 배양된 배아줄기세포는 자가재생산능이 억제되고 분화가 촉진되는데, 특히 지방/골세포 직계열로의 분화가 촉진된다. 배아줄기세포에서의 스타틴의 효과 및 작용기전에 대한 이해가 아직은 미비한 수준이나, 최근 우리 연구팀에서는 스타틴이 콜레스테롤 작용과는 무관하게 RhoA G-단백질의 세포내 분포 및 활성을 억제함으로써 배아 줄기세포의 자가재생산능을 억제하고 있음을 규명하였다. 스타틴 다면효과와 그 작용에 대한 이해는 배아줄기세포의 미분화 및 분화상태를 조절하는데 관여하는 분자적 조절기전을 이해하는데 중요한 모델이 될 수 있을 것으로 추정된다.

Understanding molecular mechanisms that control embryonic stem cell (ESC) self-renewal and differentiation is important for the development of ESC-based therapies. Statins, inhibitors of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase), potently reduce cholesterol level. As well as inhibiting cholesterol synthesis, statins inhibit other intermediates in the mevalonate pathway such as farnesyl pyrophosphate (FPP) and geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP), major substrates for protein isoprenylation. Studies showed that pleiotropic effects of statins beyond cholesterol lowering property arise from inhibition of protein isoprenylation that is involved in various cellular functions including proliferation and differentiation. It has been determined that statins have inhibitory effect on ESC self-renewal and stimulatory effect on ESC differentiation into adipogenic/osteogenic lineages. Importantly, statins mediate downregulation of ESC self-renewal by inhibiting RhoA-dependent signaling, independently of their choresterol-lowering properties. Understanding statin's actions on ESCs may provide important insights into the molecular mechanisms that regulate self-renewal or differentiation of ESCs.