학술논문
Cell-penetrating peptide (CPP)를 이용한 Glutathione S-Transferase Alpha 2 (GSTA2) 단백질의 세포침투 활성 향상에 관한 연구 / Development of an Efficient Glutathione S-Transferase Alpha 2 (GSTA2) Protein Delivery Method Using Cell Penetrating Peptides (CPPs)
Document Type
Dissertation/ Thesis
Author
Source
Subject
Language
Korean
Abstract
Glutathione S-transferases (GSTs) play important roles in detoxification of drugs, carcinogens, environmental pollutants, xenobiotics and oxidative stress products. Several GST polymorphisms were found to be correlated with the onset of neuro-degenerative diseases and one of the major risk factors in neuronal diseases is oxidative stress. For the treatment of ischemia and a variety of oxidative stress-related neuronal diseases, GSTs may have potential as a therapeutic agent. Cell-penetrating peptides (CPPs) have been widely studied as vehicles for intracellular delivery of biomolecular cargos such as drugs. Some CPPs, such as pVEC, SynB3, and Tat 47-57 have been shown to pass the blood-brain barrier (BBB). Our previous work discovered that some CPPs such as Oct4 and especially pVEC were able to transduce the CPP-GSTA2 protein more efficiently than the PEP-1 into HT-22 cells. As an effort to improve transduction efficiency further, we tested the effect of fusing a CPP at the C-terminus of the GSTA2 protein, which resulted in no significant improvement in phosphorylated-Akt-decreasing activity. There was no improvement even after diverse combinations of CPPs were tested at both the N- and C-termini of the GSTA2 protein either. However, there was significant improvement in phosphorylated-Akt-decreasing activity when the Oct4 CPP was fused at both N- and C-termini of the GSTA2 protein. The transduced Oct4-GSTA2-Oct4 protected better against HT-22 cell death induced by oxidative stress as well. We also tested the effect of inserting a linker peptide between the CPP and the GSTA2 protein on transduction efficiency and biological activity of the CPP-GSTA2 fusion protein. Significant changes in phosphorylated-Akt-decreasing activity and protection against H2O2-induced cellular toxicities of the pVEC-GSTA2 have been observed depending on which linker peptide is used. The CPP-GSTA2 proteins that we have constructed may be useful as a therapeutic agent for treatment of ischemic injury and oxidative stress related disorders.
Glutathione S-transferases (GST)는 발암물질, 환경오염물질, 약물, 제노 바이오틱스, 산화 스트레스 등의 해독에 중요한 역할을 한다. Null 표현형에서 점 돌연변이까지 이르는 여러 GST의 다형성은 신경 관련 퇴행성 질환의 발병과 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 산화 스트레스는 신경 질환의 주요한 위험 요소 중 하나이며, GST는 뇌허혈과 산화 스트레스에 관련된 다양한 신경 질환의 치료제로서 잠재력이 있을 수 있다. 세포 침투 펩타이드 (CPP)는 생체 분자 화물을 세포 내로 전달하기 위한 약물 전달 방법으로 널리 연구되어 왔다. Tat(47-57), pVEC, SynB3와 같은 일부 CPP는 뇌를 보호하는 수단인 혈액뇌장벽(BBB)을 통과하는 것으로 나타났다. 우리는 이전 연구에서 Oct4와 특히 pVEC와 같은 일부 CPP가 PEP-1보다 CPP-GSTA2 단백질을 HT-22 세포로 더 효율적으로 전달할 수 있다는 것을 발견했다. 전달 효율을 더욱 향상시키기 위한 노력으로, 우리는 GSTA2 단백질의 C-말단에서 CPP를 융합하는 효과를 테스트했는데, 이는 p-Akt 감소 활성에서 유의미한 개선을 가져오지 않았다. GSTA2 단백질의 N-말단과 C-말단 모두에서 다양한 CPP 조합을 테스트한 후에도 개선이 없었다. 하지만 GSTA2 단백질의 N-말단과 C-말단에서 Oct4 CPP가 융합 되었을 때 p-Akt 농도가 감소를 보이는 유의미한 결과를 확인하였다. 도입된 Oct4-GSTA2-Oct4는 산화 스트레스에 의해 유도된 HT-22 세포사멸에 대해서도 더욱 잘 보호되었다. 또한 CPP와 GSTA2 단백질 사이에 링커 펩타이드를 삽입하는 것이 CPP-GSTA2 융합 단백질의 전달 효율과 생물학적 활성에 미치는 영향을 테스트했다. pVEC-GSTA2의 p-Akt 감소 활성 및 H2O2 유도 세포 독성에 대한 보호의 중요한 변화는 어떤 링커 펩타이드를 사용하느냐에 따라 관찰되었다. 따라서 본 연구에서 구상한 CPP-GSTA2 단백질은 허혈성 손상 및 산화 스트레스 관련 질환의 치료를 위한 치료제를 개발하는데에 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.
Glutathione S-transferases (GST)는 발암물질, 환경오염물질, 약물, 제노 바이오틱스, 산화 스트레스 등의 해독에 중요한 역할을 한다. Null 표현형에서 점 돌연변이까지 이르는 여러 GST의 다형성은 신경 관련 퇴행성 질환의 발병과 상관관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 산화 스트레스는 신경 질환의 주요한 위험 요소 중 하나이며, GST는 뇌허혈과 산화 스트레스에 관련된 다양한 신경 질환의 치료제로서 잠재력이 있을 수 있다. 세포 침투 펩타이드 (CPP)는 생체 분자 화물을 세포 내로 전달하기 위한 약물 전달 방법으로 널리 연구되어 왔다. Tat(47-57), pVEC, SynB3와 같은 일부 CPP는 뇌를 보호하는 수단인 혈액뇌장벽(BBB)을 통과하는 것으로 나타났다. 우리는 이전 연구에서 Oct4와 특히 pVEC와 같은 일부 CPP가 PEP-1보다 CPP-GSTA2 단백질을 HT-22 세포로 더 효율적으로 전달할 수 있다는 것을 발견했다. 전달 효율을 더욱 향상시키기 위한 노력으로, 우리는 GSTA2 단백질의 C-말단에서 CPP를 융합하는 효과를 테스트했는데, 이는 p-Akt 감소 활성에서 유의미한 개선을 가져오지 않았다. GSTA2 단백질의 N-말단과 C-말단 모두에서 다양한 CPP 조합을 테스트한 후에도 개선이 없었다. 하지만 GSTA2 단백질의 N-말단과 C-말단에서 Oct4 CPP가 융합 되었을 때 p-Akt 농도가 감소를 보이는 유의미한 결과를 확인하였다. 도입된 Oct4-GSTA2-Oct4는 산화 스트레스에 의해 유도된 HT-22 세포사멸에 대해서도 더욱 잘 보호되었다. 또한 CPP와 GSTA2 단백질 사이에 링커 펩타이드를 삽입하는 것이 CPP-GSTA2 융합 단백질의 전달 효율과 생물학적 활성에 미치는 영향을 테스트했다. pVEC-GSTA2의 p-Akt 감소 활성 및 H2O2 유도 세포 독성에 대한 보호의 중요한 변화는 어떤 링커 펩타이드를 사용하느냐에 따라 관찰되었다. 따라서 본 연구에서 구상한 CPP-GSTA2 단백질은 허혈성 손상 및 산화 스트레스 관련 질환의 치료를 위한 치료제를 개발하는데에 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.