GSDME 에 의한 페롭토시스 과정에서의 세포막 파열 및 세포외 소포 방출
Regulation of Membrane Rupture and EVs Release Mediated by Gasdermin E in Ferroptotic Cell Death
- 주제(키워드) 페롭토시스 , Gasdermin E , 세포외 소포 , Ninjurin-1 , 세포막 파열
- 주제(DDC) 570
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 최용준
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 의생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035998
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
세포사멸(cell death)은 생체 항상성 유지에 필수적이며, 최근 철(iron) 의존적 지질 과산화(lipid peroxidation)에 의해 유도되는 조절된 괴사(regulated necrosis)의 일종인 페롭토시스(ferroptosis)가 암 및 퇴행성 질환 치료의 새로운 표적으로 주목받고 있다. 페롭토시스는 세포막의 물리적 파열(plasma membrane rupture, PMR)과 세포 내용물의 방출을 동반하지만, 이 과정이 단순한 삼투압성 팽창에 의한 수동적 현상인지, 특정 단백질에 의해 조절되는 능동적 과정인지에 대한 분자적 기전은 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 HeLa 세포 모델을 이용하여 페롭토시스 유도제인 RSL3 처리에 따른 세포막 파열과 세포외 소포(extracellular vesicles, EVs) 방출 기전에서 Gasdermin E (GSDME)와 Ninjurin-1 (NINJ1)의 역할을 규명하였다. 우선 대표적인 ferroptosis 유도제인 RSL3 를 이용하여 HeLa 세포에서 ferroptosis 를 유도한 결과, 세포막 투과성 증가, LDH 방출, 그리고 세포외 소포 분비의 유의한 증가가 관찰되었다. 이어서 GSDME 를 과발현(overexpression)하거나 D270E 변이체를 도입한 세포주를 구축하여 분석한 결과, 두 세포주 모두에서 ferroptosis 감수성이 증가하였으며, 세포막 손상 및 세포외 소포 방출이 현저히 강화되었다. 반면 D270E 변이체의 경우 GSDME 절단(cleavage) 효율이 감소하여 세포사멸의 정도가 부분적으로 완화되었다. 또한 세포막 파열의 최종 실행자로 알려진 NINJ1 의 기능을 확인하기 위해 CRISPR/Cas9 을 이용하여 NINJ1 결손시킨 세포주를 확립하였다. RSL3 처리 시 NINJ1 결손시킨 세포는 세포막투과성은 유지되었으나, LDH 방출과 EVs 분비는 현저하게 억제되었다. 형태학적으로도 대조군이 팽창 후 파열되는 것과 달리, NINJ1 I 결손시킨 세포는 수축되거나 둥근 형태를 유지하며 막 파열이 지연되는 양상을 보였다. 종합하면, 본 연구는 GSDME가 ferroptosis 진행 과정동안 세포막 파열 및 세포외 소포 방출을 조절하는 주요 effector 단백질이며, NINJ1 이 이러한 GSDME 매개 세포막 붕괴의 최종 단계에 관여함을 제시하였다. 본 연구결과는 ferroptosis 의 세포막 파열 기전과 세포외 소포 방출 조절 간의 연관성을 규명하였으며, ferroptosis 를 조절하는 새로운 치료 표적 발굴에 기여할 것으로 기대된다.
more목차
I. 서론 1
II. 재료 및 방법 4
A. 세포 배양 (Cell culture) 4
B. Lentivirus 벡터 형질주입 4
C. CRISPR/Cas9 knockout Cell line 5
D. 세포 용해 및 Western blot 분석 6
E. Propidium Iodide (PI) 흡수 분석 7
F. LDH Release Assay 8
G. 분별 원심분리(Differential centrifugation) 8
H. Nanoparticle tracking analysis (NTA) 9
I. 통계적 분석 9
III. 결과 10
A. HeLa 세포에서 ferroptosis 유도제별 세포막 손상과 세포외 소포 방출 양상 비교 10
B. GSDME 과발현에 의한 페롭토시스성 세포 사멸 가속화 및 세포외 소포 방출 촉진 14
C. RSL3 유도 페롭토시스 환경에서 GSDME 및 GSDME D270E 과발현 HeLa 세포의 형태학적 변화 18
D. 페롭토시스 과정에서 세포막 붕괴와 세포외 소포 방출을 매개하는 NINJ1 의 필수적 역할 20
E. NINJ1 결손에 의한 RSL3 유도 페롭토시스성 세포막 파열 및 형태학적 변형 억제 23
IV. 고찰 25
V. 참고문헌 27
Abstract 31
