HeLa에서 K-ras 과발현시 활성산소 발생에 의한 핵모양의 이상의 발생과 이중핵/다핵 세포 증가 현상 연구

Abstract

Polyploidy and abnormal nuclear shapes are well known characteristics of cancer cells. K-Ras is frequently mutated in many cancers. One of the oncogene mutants, K-RasV12 has been reported to generate reactive oxygen species (ROS). We recently observed that increased ROS generates polyploidy and abnormal nuclear shape in HeLa cells. We hypothesized that ROS generated by K-RasV12 may also generate polyploidy and abnormal nuclear shape in HeLa. We transiently infect K-RasV12 retrovirus to HeLa cells. K-RasV12 infection led to ROS increase as well as generation of polyploidy and abnormal nuclear shaped cells. Antioxidants NAC and catalase down regulates both phenomenon as well as ROS level. Our data suggest that high level of ROS can cause polyploidy and abnormal nuclear shape, which may contribute to cancer generation.

암세포에서는 염색체의 수가 비정상적인 배수성을 나타내며, 핵막의 구조적 이상이 종종 관찰 된다. 또한 여러 암세포에서 Ras 의 돌연변이가 관찰되는데, Ras 의 과발현은 세포 내 활성산소(reactive oxygen species, ROS)를 증가시킨다고 알려져 있다. 우리는 최근에 HeLa 세포의 활성산소를 증가 시켰을 때 이중핵/다핵 세포가 증가 되는 것과 핵막의 구조 이상이 증가 되는 것을 관찰 하였다. 따라서 HeLa 에 Ras 돌연변이 유전자를 형질 주입 시키면, Ras 에 의해 발생한 활성산소에 의해 HeLa 세포에서 이중핵/다핵 세포가 되는 것과 핵막의 구조적 이상이 증가 할 것이라고 가정하였다. 실제로 레트로바이러스를 이용하여 Ras 돌연변이 중 하나인 K-RasV12 를 HeLa 세포에서 과발현 시켰을 때 활성산소가 증가하는 것을 확인 했고, 이중핵/다핵 세포가 증가하는 것과 핵 모양이 비정상적인 세포가 대조군에 비해 증가해 있었다. 위 두 가지 현상은 활성산소 억제제인 N-acetyl cysteine (NAC)과 catalase 를 넣어 주었을 때 감소하였다. 따라서 K-Ras 에 의해 이중핵/다핵 세포와 핵 모양의 이상이 증가하는 데에는 활성산소의 증가가 관여함을 알 수 있었다. 나아가 활성산소의 증가만으로 위 현상들이 유도 되는지 확인하기 위해 glucose oxidase (GOx)를 배양액에 넣었을 때 역시 두 현상이 증가함을 확인 할 수 있었다. 이 실험 결과는 K-Ras 에 의해 발생한 세포 내의 활성산소가 세포의 이중핵/다핵 세포의 형성을 유도하고 핵막의 구조적 이상을 일으킴으로써 아마도 암의 유발과 상관성이 있을 가능성을 제시한다.