Induction of DNA double-strand breaks and apoptosis in cyclo(Phe-Pro)-treated U2OS cells
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 주봉건
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000049490
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
Cyclic dipeptides known as diketopiperazines are the smallest cyclic peptides found in bacteria, fungi, plants, and animals. They have various biological activities including antitumor, antiviral, and antibacterial activities. Among numerous diketopiperazines, cyclo(Phe-Pro) functions as a signaling molecule which modulates the expression of genes for pathogenicity of Vibrio spp. Recently, it has been reported that bacterial infection induces DNA damage and apoptosis in mammalian cells. Particularly, polyketide-peptide genotoxin produced in E. coli induces DNA double-strand breaks in mammalian cells, suggesting a possibility that cyclo(Phe-Pro) also could induce DNA double-strand breaks. Therefore, I investigated the effects of cyclo(Phe-Pro) on cell viability and DNA damage in osteosarcoma U2OS cells. As results, cyclo(Phe-Pro) treatment decreased the viability of U2OS cells in a concentration-dependent manner. Also, 20 mM cyclo(Phe-Pro) treatment for 6 hours induced DNA double-strand breaks in U2OS cells as demonstrated by immunocytochemistry using gamma-H2AX antibody. In addition, activation of ataxia telangiectasia mutated (ATM) is required for phosphorylation of H2AX (ser139) and DNA damage repair protein 53BP1 is recruited to DNA double-strand breaks site by cyclo(Phe-Pro) treatment. On the other hand, treatment of a low concentrations of cyclo(Phe-Pro) less than 10 mM for 48 hours did not induce DNA double-strand breaks. Linear dipeptide Phe-Pro as a negative control also did not induce DNA double-strand breaks. Moreover, cyclo(Phe-Pro)-induced DNA double-strand breaks were reversibly repaired after removal of cyclo(Phe-Pro). These results suggest that cyclo(Phe-Pro) may be a novel virulence factor associated with sepsis caused by V. vulnificus.
more초록/요약
Diketopiperazine이라고 알려진 cyclic dipeptide는 박테리아, 균류, 식물, 동물 등 여러 생물에서 발견되며 항암제, 항바이러스제, 항생제 등과 같은 다양한 생물학적 특성을 가지고 있다. 이 중, cyclo(Phe-Pro)는 Vibrio 박테리아의 병원성 유전자 발현을 조절하는 신호전달물질로 작용한다고 알려졌다. 최근 다양한 박테리아 감염으로 포유동물 세포의 DNA 손상 및 세포사멸이 증가하며, 특히 E. coli에서 만들어지는 polyketide-peptide가 숙주세포의 DNA double-strand break를 유발한다고 보고되었다. 따라서 본 연구에서는 Vibrio에서 분비하는 cyclo(Phe-Pro)가 U2OS 골육종 세포의 생존 및 DNA 손상에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과 U2OS 세포의 생존율이 cyclo(Phe-Pro) 농도에 의존적으로 감소하였다. 또한 DNA double-strand break를 검출할 수 있는 gamma-H2AX 항체를 이용하여 immunocytochemistry를 수행한 결과, 20 mM 농도의 cyclo(Phe-Pro)를 6시간 이상 처리하였을 때 DNA double-strand break가 생성되었다. 이러한 과정에 H2AX를 인산화시키는 ATM 인산화효소의 활성화가 필수적이며 DNA 손상 복구 단백질인 53BP1이 cyclo(Phe-Pro) 처리에 의해 DNA double-strand break site에 존재함을 확인하였다. 반면에 10 mM 이하의 낮은 농도로 48시간 처리하거나 linear dipeptide인 Phe-Pro를 처리한 경우, DNA double-strand break가 생성되지 않았다. 또한 cyclo(Phe-Pro) 처리 후, cyclo(Phe-Pro)를 제거하고 세포를 배양하였을 경우, DNA double-strand break가 가역적으로 감소함을 관찰하였다. 본 연구는 cyclo(Phe-Pro)가 비브리오 패혈증을 유발하는 Vibrio의 새로운 병원성 인자로서의 가능성을 제시하고 있다.
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