B형 간염 바이러스에 의한 간암 생성 기작 규명

⼀ 과학기술부가 국가지정연구실(NRL)사업의 일환으로 추진하고 있는 인체복합당쇄 생합성 제어 및 리모델링 연구실 (연구실장 : 동국대학교 부교수, 김 철호)에서는 B형 간염바이러스 X 단백질 (HBx)의 암억제 유전 자 PTEN 발현 저해를 통한 사람 간암생성 기작을 세계 최초로 규명하고 이를 이용한 간암치료의 새로운 가능성을 제시, 이를 'Cancer Research' 에 게재하게 되었다.

⼑ 논문제목 : Hepatitis B Virus X Protein Modulates the Expression of PTEN by Inhibiting the Function of p53, a Transcriptional Activator in Liver Cells

⼑ 게재시기 : Cancer Research on July 1, 2003.

1. 연구배경

⁚ 인간 B형 간염 바이러스(HBV)에 의하여 발생하는 B형 간염은 전세계에서 4억 인구가 감염 되어 있는 것으로 추정되며, 우리나라에서는 전체 인구의 7-8%가 보균자로 알려져 있다. B형 간염은 만성 간질환의 <김철호 교수> 70%의 원인이 되며, 간경화와 간암 등을 유발하는 주된 병인으로 알려져 있다. 우리나라에서는 발 생하는 암 중 간암은 위암과 마찬가지로 높은 사망률을 보이며, B형 간염환자의 경우 간암으로 진행될 가능성이 매우 높은 것으 로 보고되고 있다.

⁚ B형 간염에 의한 간암 발생을 억제하는 치료제 개발을 위해서는 간암생성 기작을 분자세 포수준에서 규명하는 것이 필수적이며, 지금까지 많은 연구들이 진행되고 있으나 정확한 기작은 밝혀져 있지 않은 실정이다. B형 간염 바이러스 유전자에 의하여 생성되는 4가지 단백질 중 X 단백질(HBx)은 다양한 기능을 가진 단백질로서 간암발생을 유발하는 것으로 알려져 있다. X 단백질의 간암화 기전은 주로 세포내 신호전달 경로 및 핵내 전사 조절 단백질과의 결합을 통한 것으로 보고 되고 있으며, 특히 당쇄 암억제 유전자로 유명한 p53 당단백질과 결합하여 p53의 기능을 저해한다.

⁚ 당쇄 암억제 유전자 p53에 의해 전사조절을 받는 것으로 알려진 억제 유전자 PTEN은 신 경교종, 흑색종, 유방암, 전립선암, 폐암 등 여러 악성종양에서 높은 빈도로 변이가 일어난다. 또한 PTEN의 과량 발 현은 세포의 성장과 종양 형성을 억제하며, 암세포에서의 PTEN 유전자 돌연변이와 발현 억제는 주로 암 형성과정에 영향을 미치는 PI-3K 신호전달 경로를 통하여 AKT를 활성화하는데, 이 신호전달 경로는 인간 B형 간염 바이러스의 X 단백질에 의하여 활 성화되는 것으로 알려져 있다. B형 간염 바이러스에 의한 간암 발생에 있어서 PTEN에 대한 연구가 없었으나, 본 연구에서는 X 단 백질을 간세포에서 과량 발현시켜 p53과 PTEN의 발현에 영향을 미치는지 확인하였다.

2. 연구내용

⁚ 본 연구는 B형 간염 바이러스의 X 단백질이 당쇄 암억제 유전자p53의 기능을 저해함으로 서 암억제 유전자 PTEN 발현에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 진행되었다. 즉, 간암 생성에 영향을 미치는 것으로 알려 진 B형 간염 바이러스의 X 유전자를 과발현할 수 있는 간 세포주를 만들고 이를 분자 세포생물학적 실험 기법을 이용하여 실험을 수행 하였다.

⁚ B형 간염 바이러스 X 단백질이 정상 간세포에 성공적으로 도입된 것을 확인하고, 정상 간 세포와 X 단백질이 과발현하는 간세포를 배양한 결과 암세포의 특징인 세포증식이 X 단백질이 과발현하는 간세포에서 현저하게 증 가함을 확인하였다.

⁚ X 단백질이 과발현하는 간세포에서 어떠한 기전에 의해서 간암 진행에 영향을 주는지 실 험을 진행한 결과, 당쇄 암억제 유전자 p53 발현에는 아무런 영향이 없었으나 암억제 유전자 PTEN 발현은 X 단백질이 과발 현하는 간세포에서 감소되는 것을 확인하였다. 또한 PTEN 암억제 인자는 포스파티딜이노시톨 3,4,5-삼인산 (PIP-3)을 탈인산화 시켜 PI-3K/AKT 신호전달 경로를 저해하는데, X 단백질이 과발현하는 간세포에서 PTEN의 발현 감소는 PIP-3의 수준 을 높여 주게되고 AKT 단백질이 활성화되는 것을 확인하였다.

⁚ 당쇄 암억제 유전자 p53의 발현이 X 단백질이 과발현하는 간세포에서 아무런 영향이 없 다 할지라도, PTEN 발현에 영향을 미치는 것으로 알려진 p53 단백질의 전사 조절 기능저해를 하는지 확인한 결과, X 단백질이 과발현하는 간세포에서 세포질내에서 X 단백질과 p53 단백질이 서로 결합함으로서 p53 단백질이 핵내로 이동하지 못하게 되고 핵내에서 p53 전사 조절 기능을 방해 받음으로서 PTEN유전자 발현을 저해 하는 것을 확인하였다.

⁚ 결론적으로, B형 간염 바이러스의 X 단백질이 과발현하는 세포에서 X 단백질은 PTEN 암 억제 유전자의 발현을 조절함으로서 AKT를 활성화시키고 세포증식이 증가하였다. 즉, X 단백질에 의한 당쇄 암억제 유전 자 p53의 기능 저해는 PTEN 유전자 발현 억제를 통한 세포 생존, 세포 증식 및 성장에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 AKT 활성화에 관여한다는 것을 세계 최초로 확인하였다.

3. 연구성과

⁚ 당쇄부가형 p53단백질과 HBV와의 관계를 해명하고 PTEN 단백질의 기능을 간세포에서 해 명한 것은 큰 의미가 있다.

⁚ 본 연구결과는, 당쇄부가형 p53단백질과 X의 결합기능을 억제하는 약물 및 PTEN유전자발 현 유도물질을 개발하면 HBV원인으로 하는 간암치료예방 가능성을 제시하고 있다. 또한, PTEN에 저해를 통해 활성화되는 간 암전이관련 효소(이미 EMBOJ에 투고중임)의 효과적인 억제제개발(이미 개발중)로 간암의 효과적인 치료약물을 개발할 수 있을 것 이다.

▶ 세포에서 당쇄의 기능

▶ B형 간암바이러스의 HBx유전자를 도입한 정상 간세포에서 간세포증식 효과

▶ HBX 단백질이 과발현하는 간세포에서 PTEN 발현 억제와 AKT 활성 증 가

▶ HBX의 p53결합부위 조절을 통한 PTEN promoter 전사활성

▶ HBV의 간암생성 새로운 기작

⼀ 문의 : 동국대학교, 당쇄생합성제어 국가지정연구실장 김철호 교수

(http://www.most.go.kr)