연구에 따르면 GLDC는 인터페론 자극 유전자 인자 3(ISGF3) 매개 경로를 통해 증식과 종양 성장의 조절에 중요한 역할을 한다. 인터페론 조절 인자 9(IRF9)와 신호전달 및 전사활성인자 2( STAT2)의 발현은 GLDC를 녹다운한 세포에서 증가한 반면, GLDC를 과발현한 세포에서는 감소하였다. 또한 GLDC 결핍 세포에서 STAT2와 IRF9를 이중으로 녹다운하면, GLDC 결핍으로 유도된 세포 증식 감소가 회복되었다. 더 나아가 GLDC의 결핍은 ISGF3 경로를 통해 시스플라틴 및 독소루비신에 의한 DNA 손상을 증가시켜, 세포주기 조절 장애와 미토시스(catastrophe) 증가를 초래하였다. 이러한 결과는 GLDC가 ISGF3 매개 경로를 통해 RCC의 진행을 조절하며, RCC 치료를 위한 유망한 전략을 제공함을 보여준다.

글리신 탈탄산효소(Glycine decarboxylase, GLDC)는 미토콘드리아 효소로서, 글리신 절단(glycine cleavage) 시스템의 일부로서 글리신의 분해를 매개한다. GLDC는 간세포암에서는 종양억제인자로 연관되는 반면, 폐암에서는 종양촉진인자로 연관된다. 신장에서의 GLDC 발현은 간에 이어 두 번째로 높지만, 신장에서 GLDC의 역할에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 신장암에서 GLDC의 역할을 규명하기 위해 설계되었다. 우리는 Memorial Sloan Kettering Cancer Center의 예후 모형에 따라 불량 위험군으로 분류된 신세포암(Renal cell carcinoma, RCC) 환자에서 GLDC의 발현이 현저히 증가함을 확인하였다. 시험관 내(in vitro) 연구에서는 GLDC 결핍 신장암 세포에서 세포 증식, 콜로니 형성 및 이동성이 감소한 반면, GLDC 과발현 신장암 세포에서는 이들이 증가하였다. 또한 GLDC 결핍 및 -과발현 세포를 이용한 생체 내(xenograft) 연구에서도 GLDC 결핍 세포를 주입한 마우스에서는 종양 크기가 눈에 띄게 감소한 반면, GLDC 과발현 세포를 주입한 마우스에서는 증가함이 관찰되었다. 기전적으로, 우리는 GLDC가 간섭원(interferon, IFN) 자극 유전자 인자 3(interferon stimulated gene factor 3, ISGF3) 매개 경로를 통해 신장암의 진행을 조절함을 확인하였다. Poly-IC는 GLDC 결핍 세포에서 IFN-α의 mRNA 발현을 더 강하게 유도하였다. GLDC 결핍 세포에서는 IRF9 및 STAT2의 발현이 증가한 반면, GLDC 과발현 세포에서는 감소하였다. IFIT1, IFI44, IFI44L 및 IFI27과 같은 인터페론 반응성 유전자들도 GLDC에 의해 조절되었는데, 이는 GLDC 결핍 세포에서 mRNA 발현이 증가하고 GLDC 과발현 세포에서 mRNA 발현이 증가한다는 점으로 뒷받침되었다. GLDC 결핍 세포에서 IRF9 및 STAT2를 knock-down 하면, 세포 증식, 콜로니 형성 및 이동성의 감소가 역전되었다. 요약하면, 본 연구의 데이터는 GLDC가 ISFG3-매개 경로를 통해 신장암의 진행을 조절함을 시사하며, 신장암 치료를 위해 GLDC를 표적하는 치료 전략을 뒷받침할 수 있는 과학적 기반을 마련한다. 인용 형식: Jin Young Kim, Mai Thi Tuyet Pham, Byung Hoon Kim, Ji Hae Seo, Sojin Shin, Eunyoung Ha. Glycine decarboxylase regulates renal carcinoma progression via interferon stimulated gene factor 3-mediated pathway [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2023; Part 1 (Regular and Invited Abstracts); 2023 Apr 14-19; Orlando, FL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2023;83(7_Suppl):Abstract nr 2123.

3-하이드록시부티르산(3-hydroxybutyrate, 3-OHB)은 제2형 당뇨병 및 비만의 치료에 유익한 효과가 있다고 보고되어 있으나, 당뇨신병증에 대한 3-OHB의 효과는 아직 규명되지 않았다. 본 연구는 당뇨신병증(DN)의 진행에 대한 3-OHB의 효능과 기전을 규명하고자 설계되었다. 마우스(db/db)는 정상 사료, 고지방 식이 또는 3-OHB 전구체를 포함하는 케톤생성 식이(KD)를 섭취시켰다. 고혈당은 무작위 혈당치(≥250 mg/dL)를 기준으로 확인하였다. 공복 혈당과 체중은 주 1회 측정하였다. 각기 다른 식이를 구분한 5주 후 24시간 소변 알부민/크레아티닌 비를 측정하였다. 에너지 소모량은 식이 구분 후 9주에 측정하였다. 체중은 KD 군이 다른 군들에 비해 유의하게 낮았으나, 세 군 간 공복 혈당치에는 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 소변 알부민/크레아티닌 비와 혈청 혈중 요소질소(BUN)/크레아티닌 비는 KD 군에서 다른 군들에 비해 유의하게 낮았다. 메산지움 면적에 대한 조직학적 및 정량 분석 결과, KD는 db/db 마우스에서 DN 표현형의 진행을 지연시키는 것으로 나타났다. 대사 케이지 분석에서도 KD는 db/db 마우스에서 에너지 소모량을 증가시키는 것으로 확인되었다. 근위세뇨관 세포를 이용한 in vitro 연구에서는 3-OHB가 자가포식 플럭스를 자극함을 보여주었다. 3-OHB는 LC3 I에서 LC3 II로의 비, AMPK의 인산화, beclin, p62 분해, 그리고 NRF2 발현을 증가시켰다. 또한 3-OHB는 근위세뇨관 세포에서 고혈당으로 유도된 활성산소종(ROS) 수준을 완화시키는 것으로 나타났다. in vivo 연구에서도 KD 마우스의 신장에서 LC3의 증가와 ROS 수준의 감소가 확인되었다. 요약하면, 본 연구는 in vivo 및 in vitro 모델 모두에서 3-OHB가 자가포식을 증강하고 산화 스트레스를 억제함으로써 DN의 진행을 지연시킨다는 점을 보여준다.

연구에 따르면 GLDC는 인터페론 자극 유전자 인자 3(ISGF3) 매개 경로를 통해 증식과 종양 성장의 조절에 중요한 역할을 한다. 인터페론 조절 인자 9(IRF9)와 신호전달 및 전사활성인자 2( STAT2)의 발현은 GLDC를 녹다운한 세포에서 증가한 반면, GLDC를 과발현한 세포에서는 감소하였다. 또한 GLDC 결핍 세포에서 STAT2와 IRF9를 이중으로 녹다운하면, GLDC 결핍으로 유도된 세포 증식 감소가 회복되었다. 더 나아가 GLDC의 결핍은 ISGF3 경로를 통해 시스플라틴 및 독소루비신에 의한 DNA 손상을 증가시켜, 세포주기 조절 장애와 미토시스(catastrophe) 증가를 초래하였다. 이러한 결과는 GLDC가 ISGF3 매개 경로를 통해 RCC의 진행을 조절하며, RCC 치료를 위한 유망한 전략을 제공함을 보여준다.

글리신 탈탄산효소(Glycine decarboxylase, GLDC)는 미토콘드리아 효소로서, 글리신 절단(glycine cleavage) 시스템의 일부로서 글리신의 분해를 매개한다. GLDC는 간세포암에서는 종양억제인자로 연관되는 반면, 폐암에서는 종양촉진인자로 연관된다. 신장에서의 GLDC 발현은 간에 이어 두 번째로 높지만, 신장에서 GLDC의 역할에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 신장암에서 GLDC의 역할을 규명하기 위해 설계되었다. 우리는 Memorial Sloan Kettering Cancer Center의 예후 모형에 따라 불량 위험군으로 분류된 신세포암(Renal cell carcinoma, RCC) 환자에서 GLDC의 발현이 현저히 증가함을 확인하였다. 시험관 내(in vitro) 연구에서는 GLDC 결핍 신장암 세포에서 세포 증식, 콜로니 형성 및 이동성이 감소한 반면, GLDC 과발현 신장암 세포에서는 이들이 증가하였다. 또한 GLDC 결핍 및 -과발현 세포를 이용한 생체 내(xenograft) 연구에서도 GLDC 결핍 세포를 주입한 마우스에서는 종양 크기가 눈에 띄게 감소한 반면, GLDC 과발현 세포를 주입한 마우스에서는 증가함이 관찰되었다. 기전적으로, 우리는 GLDC가 간섭원(interferon, IFN) 자극 유전자 인자 3(interferon stimulated gene factor 3, ISGF3) 매개 경로를 통해 신장암의 진행을 조절함을 확인하였다. Poly-IC는 GLDC 결핍 세포에서 IFN-α의 mRNA 발현을 더 강하게 유도하였다. GLDC 결핍 세포에서는 IRF9 및 STAT2의 발현이 증가한 반면, GLDC 과발현 세포에서는 감소하였다. IFIT1, IFI44, IFI44L 및 IFI27과 같은 인터페론 반응성 유전자들도 GLDC에 의해 조절되었는데, 이는 GLDC 결핍 세포에서 mRNA 발현이 증가하고 GLDC 과발현 세포에서 mRNA 발현이 증가한다는 점으로 뒷받침되었다. GLDC 결핍 세포에서 IRF9 및 STAT2를 knock-down 하면, 세포 증식, 콜로니 형성 및 이동성의 감소가 역전되었다. 요약하면, 본 연구의 데이터는 GLDC가 ISFG3-매개 경로를 통해 신장암의 진행을 조절함을 시사하며, 신장암 치료를 위해 GLDC를 표적하는 치료 전략을 뒷받침할 수 있는 과학적 기반을 마련한다. 인용 형식: Jin Young Kim, Mai Thi Tuyet Pham, Byung Hoon Kim, Ji Hae Seo, Sojin Shin, Eunyoung Ha. Glycine decarboxylase regulates renal carcinoma progression via interferon stimulated gene factor 3-mediated pathway [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2023; Part 1 (Regular and Invited Abstracts); 2023 Apr 14-19; Orlando, FL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2023;83(7_Suppl):Abstract nr 2123.

3-하이드록시부티르산(3-hydroxybutyrate, 3-OHB)은 제2형 당뇨병 및 비만의 치료에 유익한 효과가 있다고 보고되어 있으나, 당뇨신병증에 대한 3-OHB의 효과는 아직 규명되지 않았다. 본 연구는 당뇨신병증(DN)의 진행에 대한 3-OHB의 효능과 기전을 규명하고자 설계되었다. 마우스(db/db)는 정상 사료, 고지방 식이 또는 3-OHB 전구체를 포함하는 케톤생성 식이(KD)를 섭취시켰다. 고혈당은 무작위 혈당치(≥250 mg/dL)를 기준으로 확인하였다. 공복 혈당과 체중은 주 1회 측정하였다. 각기 다른 식이를 구분한 5주 후 24시간 소변 알부민/크레아티닌 비를 측정하였다. 에너지 소모량은 식이 구분 후 9주에 측정하였다. 체중은 KD 군이 다른 군들에 비해 유의하게 낮았으나, 세 군 간 공복 혈당치에는 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 소변 알부민/크레아티닌 비와 혈청 혈중 요소질소(BUN)/크레아티닌 비는 KD 군에서 다른 군들에 비해 유의하게 낮았다. 메산지움 면적에 대한 조직학적 및 정량 분석 결과, KD는 db/db 마우스에서 DN 표현형의 진행을 지연시키는 것으로 나타났다. 대사 케이지 분석에서도 KD는 db/db 마우스에서 에너지 소모량을 증가시키는 것으로 확인되었다. 근위세뇨관 세포를 이용한 in vitro 연구에서는 3-OHB가 자가포식 플럭스를 자극함을 보여주었다. 3-OHB는 LC3 I에서 LC3 II로의 비, AMPK의 인산화, beclin, p62 분해, 그리고 NRF2 발현을 증가시켰다. 또한 3-OHB는 근위세뇨관 세포에서 고혈당으로 유도된 활성산소종(ROS) 수준을 완화시키는 것으로 나타났다. in vivo 연구에서도 KD 마우스의 신장에서 LC3의 증가와 ROS 수준의 감소가 확인되었다. 요약하면, 본 연구는 in vivo 및 in vitro 모델 모두에서 3-OHB가 자가포식을 증강하고 산화 스트레스를 억제함으로써 DN의 진행을 지연시킨다는 점을 보여준다.

목적: 글리신 탈카복실화효소(glycine decarboxylase, GLDC)는 미토콘드리아 효소로서, 글리신 절단계(glycine cleavage system)의 일부로 글리신을 분해하는 과정을 매개한다. 신장에서의 GLDC 발현은 간에 이어 두 번째로 높음에도 불구하고, 신장에서 GLDC의 역할에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 신장에서의 GLDC의 역할을 규명하고자 하였다. 재료 및 방법: 시스플라틴(CP) 처리에 대한 세포 수준에서의 GLDC 기능을 조사하기 위해, GLDC 과발현 및 녹다운을 갖는 HK-2 신장 근위세뇨관 세포를 확립하였다. 생체 내 실험에서는 CP로 유도된 급성 신손상(acute kidney injury, AKI) 모델에서 (아미녹시)초산( (aminooxy)acetic acid, AOAA), 즉 GLDC 억제제를 투여한 경우와 투여하지 않은 경우를 비교하기 위해 C57BL/6J 마우스를 사용하였다. 핵심 결과: 우리는 GLDC 과발현이 HK2 세포에서 CP로 유도된 세포자멸사, 세포노화 및 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 생성을 완화함을 확인하였고, 반대로 GLDC 녹다운은 이러한 효과를 악화시켰다. 또한 GLDC 과발현은 HK-2 세포의 증식을 촉진한 반면, GLDC 녹다운은 세포 성장에 대한 억제 효과를 보였다. 기전적으로, GLDC의 이러한 효과는 미토콘드리아 탈결합 단백질 1(mitochondrial uncoupling protein 1, UCP1)의 조절을 통해 매개됨을 확인하였다. GLDC 과발현은 UCP1을 증가시켰고, GLDC 녹다운은 UCP1을 감소시켰다. UCP1의 녹다운은 GLDC 매개에 의한 CP 유도 세포노화 및 ROS 생성의 완화를 역전시켰다. 급성 신손상(AKI)을 유도한 마우스에 AOAA를 투여하면 AKI 손상이 악화되어, 표지자, 섬유화 및 세포노화 관련 β-갈락토시다아제(β-galactosidase) 염색이 증가하였다. 의의: GLDC는 근위세뇨관 세포에서 UCP 매개 경로를 통해 CP 유도 세포자멸사, 세포노화 및 ROS 생성을 보호하며, 시스플라틴 유발 AKI의 치료를 위해 GLDC를 표적으로 하는 치료 전략을 뒷받침할 수 있는 과학적 기초를 제공한다.

메스암페타민(METH)은 전 세계적으로 심각한 중독을 유발하는 강력한 중추신경계 자극제이다. 많은 연구에서 METH의 신경독성이 보고되었음에도 불구하고, 최근에는 혈액-뇌 장벽(BBB) 기능장애가 METH로 유발되는 뇌 병리 변화에서 필수적인 표적이라는 점이 주목받고 있다. 그러나 그 기전은 아직 충분히 이해되지 않았다. 본 연구에서 우리는 METH가 1차 인간 뇌 혈관내피세포(HBMECs)에서 FITC-dextran 및 경내피 전기저항(TEER) 분석을 통해 세포간(Paracellular) 투과성을 증가시키고 혈관의 무결성을 감소시킴을 확인하였다. 또한 METH에 노출된 HBMECs에서는 타이트 정션 단백질(zonula occluden-1 및 claudin-5)의 재분포와 F-actin 골격의 재구성이 관찰되었다. METH로 인한 BBB 붕괴의 기전을 규명하기 위해, METH 처리된 HBMECs에서 RhoA/ROCK 신호전달 경로를 조사하였다. METH는 HBMECs에서 RhoA를 활성화시키며, 그에 이어 하위 효과인자의 인산화 증가인 미오신 경쇄(MLC) 및 코필린의 인산화가 발생한다. ROCK 억제제 Y-27632와 파수딜을 전처리하면, METH로 유도된 MLC 및 코필린의 인산화 증가가 감소하여, METH로 인한 접합 단백질의 재분포와 F-actin 골격 재구성을 억제하였다. 더 나아가 METH로 유도된 BBB 누출은 체외 및 체내에서 ROCK 억제제에 의해 완화되었다. 종합하면, 본 결과는 METH가 RhoA/ROCK 신호전달 경로를 활성화하여 BBB 기능장애를 유발하고, 그 결과 F-actin 골격 재구성을 통해 접합 단백질의 재분포가 일어난다는 것을 시사한다.