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영어

Paraquat, a widely used herbicide, has been suggested as a potential risk factor for Parkinson's disease. Heme oxygenase-1(HO-1), a marker for oxidative stress and endoplasmic reticulum (ER) stress, is known to catalyze heme to biliverdin, carbon monoxide and free iron in response to various stimuli. Here we show that paraquat activates HO-1 expression in a timeand
dose-dependent manner in substantia nigra (SN) dopaminergic neuronal cells. Activation of HO-1 by paraquat was regulated primarily at the level of gene transcription. Deletion analysis of the promoter and the 5' distal enhancers, E1 and E2, of the HO-1 gene revealed that the E2 enhancer is a potent inducer of the paraquat-dependent HO-1 gene expression in dopamninergic neuronal cells. Mutational analysis of the E2 enhancer further demonstrated that the transcription factor
activator protein-1 (AP-1) plays an important role in mediating paraquat-induced HO-1 gene transcription. Moreover, using specific inhibitors of the mitogen-activated protein kinases (MAPKs), we investigated the role of paraquat and MAPKs for HO-1 gene regulation in dopaminergic cells. The c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor SP600125 significantly suppressed the expression of HO-1 by paraquat. All these results demonstrate that induction of HO-1 by paraquat requires the activation of the AP-1 and JNK pathway.

한국어

흔하게 사용되어온 제초제인 paraquat는 파킨슨병의 원인이 될 수 있는 유력한 위험 요소이다. 헴산화효소-1(HO-1)은 산화적 스트레스와 소포체 스트레스의 marker인데, 여러 가지 자극에 의해 heme을 분해하여 biliverdin, 일산화탄소, 철 성분으로 전환시킨다. 본 연구에서는 뇌의 흑색질 유래의 도파민 세포주 SN4741에서 paraquat가 시간별, 농도별로 HO-1을 활성화시키는 기작을 조사하였다.
HO-1이 paraquat에 의해 활성화되는 것은 주로 유전자 전사 수준에서 조절되었다. HO-1 유전자의 promoter와 5' enhancer인 E1, E2를 결실시킨 실험에서, E2 enhancer가 도파민 세포에서 paraquat에 의한 HO-1 유전자 발현을 유도하는 핵심 부위로 판명되었다. E2 enhancer 부위를 돌연변이 시킨 실험 결과는 전사인자 활성 단백질-1 (AP-1) 결합부위를 통해 HO-1 발현이 유도됨을 밝히게 되었다. 또한,
도파민 세포에서 HO-1 유전자 발현의 조절과 신호전달 과정의 관계를 조사하기 위해 MAP kinase들의 특이적 저해제를 처리하고 paraquat로 자극을 준 결과, JNK 저해제인 SP600125가 가장 현저하게 paraquat에 의한 HO-1 발현을 억제하였다. 결론적으로, 도파민 세포에서 paraquat가 HO-1을 유도하는 데는 E2 enhancer가 중요하게 작용하고, AP-1과 JNK 경로를 통해 HO-1 발현이 조절된다는 사실을 처음으로 밝히게 되었다.