Hypoxia에 의해 조절되는 유전자 발굴을 통한 genetic network 구축과 이를 이용한 질병의 발생기전에 관한 연구

초록

목적 : hypoxia에 의해 조절되는 유전자 발현의 변화를 cDNA microarray 기술을 이용하여 발굴하고 hypoxia에 의해 조절되어지는 유전자변화의 정보를 생물정보학적 방법으로 분석하여 hypoxia에 반응하여 일어나는 유전자 조절경로(genetic network)를 밝히고자 한다. 방법 : 사람 세포주(HUVEC, SH-SY5)와 쥐의 세포들(astrocyte, myocyte, pericyte)을 대상으로 일정 시간(1, 2, 3, 6, 24hr)동안 hypoxia(2% O_(2))를 유도하여 각 시간별로 나타나는 유전자의 변화를 RT-PCR 방법을 통하여 확인하고, 7,500여개의 유전자를 이용하여 제작된 cDNA chip을 이용하여 유전자 변화양상을 관찰하였다. 발굴된 hypoxia 특이적 유전자들에 대한 다양한 변화를 생물정보학적 기법을 이용하여 분석하고, 이를 바탕으로 유전자간 상호 연관성을 증명하기 위하여 FACS, western blotting 등의 실험을 수행하여 hypoxia에 대한 유전발현의 경로를 이해하고자 하였다. 결과 : 사람세포주(HUVEC, SH-SY5Y) 및 쥐의 astrocyte, myocyte, pericyte에 hypoxia를 유도한 결과, 세포성장이 normoxia에 비해 감소하였으며, microarray 실험을 통하여 VEGF, egr-1, cox-2, junB oncogene, adrenomedullin, cadherin, januse kinase 1 등의 유전자 발현이 변화함을 관찰하였다. 그리고 단시간의 hypoxia 유도와 reoxygenation 유도시에는 hypoxia 조건에서 과발현되었던 대부분의 유전자들이 저발현되는 것으로 나타났다. 한편, 혈관내피세포의 분화시 hypoxia가 미치는 영향에 대해 알아보기 위하여 조혈모세포를 대상으로 hypoxia를 유도하여 microarray 실험을 수행한 결과, 혈관내피세포의 분화과정에서는 CD 9이나 integrin과 같은 세포 접합물질과 세포 표면물질이 다수 발현되며, 기존문헌에서 hypoxia와 관련 있는 것으로 보고된 JAK-STAT 경로, ERK 경로, PI3K 경로 등에 관련된 유전자들의 변화가 두드러지게 나타나며, HIF-1 발현이 중요한 역할을 하고, 이에 따라 VEGF의 발현이 조절됨을 확인할 수 있었다. 결론 : hypoxia에 의해서 유도되는 여러 유전자들의 발현 변화를 탐색하고, 생물정보학을 이용한 다양한 분석기법을 사용하여 각 유전자간의 연관관계를 규명하기 위하여 세포 내에서 hypoxia에 의해 일어나는 일련의 반응을 이해하는 실험을 시행하였고, hypoxia와 관련된 유전자 발현 변화를 분석하였다. 이러한 결과는 관련 질환의 예방과 치료제 개발에 중요한 기초자료를 제공하게 될 것으로 예상된다.

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