KR100734429B1 - Signals and molecular species involved in senescence - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 신호 전달에 관여하는 시그널 또는 분자종의 어린 세포에 대한 상대적인 변화를 측정하는 단계를 포함하는 노화 세포의 검출방법; 그리고 (b) 아데닐일 시클라아제의 억제제 또는 단백질 키나아제 A의 억제제의 유효량을 노화 세포에 처리하는 단계를 포함하는 세포 노화 조절 방법 및 (c) 조성물에 관한 것이다. The present invention provides a method for detecting senescent cells, comprising the steps of: (a) measuring a relative change in a young cell of a signal or molecular species involved in signal transduction; And (b) treating the senescent cells with an effective amount of an inhibitor of adenylyl cyclase or an inhibitor of protein kinase A, and (c) a composition.

Description

노화에 관여하는 신호 및 분자종{SIGNALS AND MOLECULAR SPECIES INVOLVED IN SENESCENCE} SIGNALS AND MOLECULAR SPECIES INVOLVED IN SENESCENCE             

본 발명은 노화에 관여하는 신호 또는 분자종 (molecular species)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세포의 노화에 관여하는 신호 또는 분자종 (molecular species) 및 이들의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a signal or molecular species involved in aging, and more particularly to a signal or molecular species involved in aging of cells and their use.

세포 노화는 발달, 성숙 및 종양 형성을 포함하는 복잡한 생물학적 과정에서 중요한 역할을 하며, 세포 노화의 기본적인 특징을 이해하기 위한 많은 시도가 이루어지고 있다 (Peacocke and Campisi, 1991; Smith and Pereira-Smith, 1996). 세포 노화의 특징 중 하나는 성장인자 및 미토겐에 대한 반응성저하 (hyporesponsiveness)이다. Cell aging plays an important role in complex biological processes, including development, maturation and tumor formation, and many attempts have been made to understand the basic characteristics of cell aging (Peacocke and Campisi, 1991; Smith and Pereira-Smith, 1996 ). One characteristic of cell aging is hypoesponsiveness to growth factors and mitogen.

성장인자에 대한 노화 세포의 감소된 반응성은 최소한 부분적으로나마 성장인자 수용체의 노화와 연관된 정량적 그리고 정성적 변화에 의하여 설명된다. 인 비트로에서 일련의 배양이 이루어지는 경우 인간 망 미세혈관 (omental microvascular) 내피 세포에서 고친화성 및 저친화성 표피성장인자 (EGF) 수용체의 수가 감소되는 것이 보고되었으며 (Matsuda et al., 1992), 노화한 동물유래의 특정 연골세포의 EGF에 대한 감소된 반응성은 EGF 수용체 수의 감소에 기인하는 것으로 보인다 (Ribault et al., 1998). PDGF (platelet-derived growth factor) 결합 부위 또는 PDGF 수용체의 노화와 관련된 감소는 인간 민무늬근 세포를 포함하는 수 개의 세포 시스템에서 또한 나타나는 것으로 보고되었다 (Mori et al., 1993; Aoyagi et al., 1995). The reduced reactivity of senescent cells to growth factors is explained, at least in part, by quantitative and qualitative changes associated with aging of growth factor receptors. A series of cultures in vitro has been reported to reduce the number of high- and low-affinity epidermal growth factor (EGF) receptors in human omental microvascular endothelial cells (Matsuda et al., 1992). The reduced reactivity of certain chondrocytes derived from animals to EGF appears to be due to a decrease in the number of EGF receptors (Ribault et al., 1998). Aging-related decreases in platelet-derived growth factor (PDGF) binding sites or PDGF receptors have also been reported to occur in several cellular systems, including human smooth muscle cells (Mori et al., 1993; Aoyagi et al., 1995). .

대조적으로, 배양 중에 일부 노화 세포는 기능을 하는 성장인자 수용체 시스템을 보유하며, 성장인자에 대하여 정상적인 결합 친화도를 갖는 수용체를 정상적인 수로 갖는다 (Paulsson et al., 1986; Gerhard et al., 1991; Hensler and Pereira-Smith, 1995; Park et al., 2000). 이런 경우, 세포 노화에서 포스트-수용체 신호전달경로가 성장인자에 대한 감소된 반응성을 설명할 수 있을 것이다. 카베올린의 상향조절 및/또는 암피파이신의 하향조절은 EGF 자극에 대한 노화된 섬유아세포의 무반응성을 설명할 수 있을 것이다 (Park et al., 2000, 2001). 또한, 칼슘-인지질-의존적 단백질 키나아제 C (PKC) 경로의 결함이 노화 세포의 분열장애에 관여하는 것으로 제시되고 있다 (Pascale et al., 1998; Venable and Obeid, 1999). 포스파티딜콜린-특이적 포스포리파아제 D (PLD)는 PKC에 의하여 활성화되고, 그 다음 포파티드산이 작용하므로, 포스포히드로라아제는 지연된 보다 지속적인 디아실글리세롤을 형성하게 되고, 이는 PKC의 지속적인 활성화의 원인이 될 수 있으며, 노화 과정에서 PLD의 활성이 변경될 수 있다. 실제로, Venable et al. (1994)은 세포의 노화 시에 혈청-자극 PLD/PKC 경로에서 결함을 보고하였다. In contrast, some aging cells in culture have a functioning growth factor receptor system and have a normal number of receptors with normal binding affinity for growth factors (Paulsson et al ., 1986; Gerhard et al ., 1991; Hensler and Pereira-Smith, 1995; Park et al ., 2000). In such cases, post-receptor signaling pathways in cellular senescence may account for the reduced reactivity to growth factors. Upregulation of carveolin and / or downregulation of ampiphycin may explain the responsiveness of aged fibroblasts to EGF stimulation (Park et al ., 2000, 2001). In addition, defects in the calcium-phospholipid-dependent protein kinase C (PKC) pathway have been suggested to be involved in the mitosis of senescent cells (Pascale et al ., 1998; Venable and Obeid, 1999). Since phosphatidylcholine-specific phospholipase D (PLD) is activated by PKC, and then phosphoric acid acts, phosphohydrolase forms a delayed, more sustained diacylglycerol, which leads to the sustained activation of PKC. It may be the cause, and the activity of the PLD may be changed during the aging process. Indeed, Venable et al . (1994) reported a defect in the serum-stimulated PLD / PKC pathway upon aging of cells.

효현제 (agonist)-자극 신호 전달 현상의 감소를 보여주는 이전의 보고와 대조적으로, 일부 보고서는 신호 전달 현상의 증가를 보여준다. 브라디키닌 (bradykinin)은 정상 노화한 제공자 및 알츠하이머병 제공자으로부터의 섬유아세포에서 IP3 형성을 증가시키며 (Huang et al., 1991), 노화되지 않은 섬유아세포 보다 인간의 노화된 섬유아세포에서 PLD 활성을 증가시킨다 (Meacci et al., 1995). 알츠하이머 질환에서 노인반점의 주요 성분인 베타-아밀로이드에 노출된 후, 인간 림포사이트는 상승된 미토겐-유도 Ca2+ 반응을 나타내었다 (Eckert et al., 1994). 이 결과는 신호 전달 현상에서 노화가 효현제-특이적이라는 것을 시사한다.In contrast to previous reports showing a decrease in agonist-stimulated signal transduction, some reports show an increase in signal transduction. Bradykinin increases IP 3 formation in fibroblasts from normal aged donors and Alzheimer's disease donors (Huang et al ., 1991) and PLD activity in human aged fibroblasts rather than unaged fibroblasts Increase (Meacci et al ., 1995). After exposure to beta-amyloid, a major component of senile plaques in Alzheimer's disease, human lymphocytes showed an elevated mitogen-induced Ca 2+ response (Eckert et al ., 1994). This result suggests that aging is agonist-specific in signal transduction.

PDGF는 미토겐 신호를 단백질 티로신키나아제의 활성을 갖는 원형질막-결합 수용체를 통하여 전달하며, 라이소포스파티드산 (lysophosphatidic acid: LPA)은 구아닌 뉴클레오티드 결합 단백질 (G-단백질)을 통하여 세포외 메신져 (extracellular messenger)로서 작용한다. PDGF 및 LPA 모두는 인간의 이배성 섬유아세포에서 세포내 Ca2+의 이동, 액틴 중합 및 포스파티드산의 생성을 포함하는 동일한 신호 전달 현상을 유도하므로, 본 발명의 발명자들은 두 개의 다른 주요한 미토겐 효현제인 PDGF 및 LPA에 대한 노화된 세포 또는 거의 노화된 세포의 반응성을 비교하였다.PDGF delivers mitogen signals through plasma membrane-binding receptors with protein tyrosine kinase activity, and lysophosphatidic acid (LPA) is extracellular messenger via guanine nucleotide binding protein (G-protein). act as a messenger). Since both PDGF and LPA induce the same signal transduction phenomena, including intracellular Ca 2+ migration, actin polymerization, and the production of phosphatidic acid in human diploid fibroblasts, the inventors of the present invention have two other major mitogens. The reactivity of aged or nearly aged cells with agonists PDGF and LPA was compared.

한편, 라이소포스파티드산 (LPA)은 세포 형상의 변화, 주화성, 증식 및 분화등의 다양한 생물학적 활성을 갖는 지질 매개자이다 (Moolenaar et al., 1997; An et al., 1998c). LPA는 자극된 세포, 특히, 활성화된 혈소판 (platelet)에서 막 인지질의 포스포리파아제 절단에 의하여 생성된다 (Gaits et al., 1997). LPA의 효과를 매개하는 세포내 생화학적 신호 전달 현상은 세포질 칼슘 농도의 증가, 포스포리파아제의 자극, 포스파티딜이노시톨 3-키나아제, Ras-Raf-MAP 키나아제 캐스케이드 및 아데닐일 시클라아제 (AC)의 억제를 포함한다 (Moolenaar et al., 1997). 최근, LPA의 세포 표면 G-단백질-결합 수용체가 내피 세포 분화 유전자 (EDGs)의 패밀리임이 동정되었다 (LPA receptors reviewed in Contos et al., 2000; Fukushima et al., 2001). LPA와 상호작용하는 EDG 패밀리의 주요 일원으로 EDG-2 (Hecht et al., 1996), EDG-4 (An et al., 1998a) 및 EDG-7 (Bandoh et al., 1999)이 알려져 있다. 또한, LPA는 EDG-1의 저친화도 효현제이다 (Lee et al., 1998). Lysophosphatidic acid (LPA), on the other hand, is a lipid mediator with various biological activities such as cell shape change, chemotaxis, proliferation and differentiation (Moolenaar et al., 1997; An et al., 1998c). LPA is produced by phospholipase cleavage of membrane phospholipids in stimulated cells, especially activated platelets (Gaits et al., 1997). Intracellular biochemical signal transduction phenomena that mediate the effects of LPA include increased cytoplasmic calcium concentration, stimulation of phospholipase, phosphatidylinositol 3-kinase, Ras-Raf-MAP kinase cascade and adenylyl cyclase (AC) (Moolenaar et al., 1997). Recently, it has been identified that the cell surface G-protein-binding receptors of LPA are a family of endothelial cell differentiation genes (EDGs) (LPA receptors reviewed in Contos et al., 2000; Fukushima et al., 2001). The major members of the EDG family that interact with LPA are known EDG-2 (Hecht et al., 1996), EDG-4 (An et al., 1998a) and EDG-7 (Bandoh et al., 1999). LPA is also a low affinity agonist of EDG-1 (Lee et al., 1998).

리간드에 대한 G-단백질-결합 수용체의 특이적 반응은 적합한 G-단백질이 수용체에 결합되는 경우에 가능할 것이다 (Figler et al., 1996; Moolenaar, 1997). EDG-2는 백일해 독소에 민간한 Gi에 결합되며, EDG-4는 Gi 및 Gq 모두에 결합된다 (An et al., 1998), 그리고 EDG7은 백일해 독소-비민감성 G-단백질(들)에 결합하며, Gq에도 결합가능한 것으로 판단된다 (Bandoh et al., 1999; Im et al., 2000). Gq 단백질은 이노시톨 1,4,5-트리포스페이트 (IP3) 생성 및 후속적인 Ca++ 이동을 매개할 수 있는 반면, Gi는 AC의 억제를 매개할 수 있다. 다양한 인자들이 포함된 LPA-신호 시스템의 이런 복잡한 연결관계는 연령에 의존적인 기능적 퇴화의 가능성을 시사한다. Specific responses of G-protein-binding receptors to ligands will be possible when suitable G-proteins are bound to the receptors (Figler et al., 1996; Moolenaar, 1997). EDG-2 binds to Gi, which is native to pertussis toxin, EDG-4 binds to both Gi and Gq (An et al., 1998), and EDG7 binds to pertussis toxin-insensitive G-protein (s). It is believed to bind to Gq (Bandoh et al., 1999; Im et al., 2000). Gq protein can mediate inositol 1,4,5-triphosphate (IP 3 ) production and subsequent Ca ++ migration, while Gi can mediate the inhibition of AC. This complex linkage of LPA-signal systems with various factors suggests the possibility of age-dependent functional degeneration.

세포 cAMP는 활성화된 AC에 의하여 합성될 수 있으며, 환형뉴클레오타이드 포스포디에스테라아제 (PDE)에 의하여 가수분해될 수 있다. cAMP 함량의 증가는 cAMP-의존적 단백질 키나아제 (PKA)를 활성화하며, 이는 세포 단백질을 인산화하고, CREB (cAMP response element binding protein)의 활성화에 의하여 유전자 발현을 조절하여, 결과적으로 세포 증식, 분화, 대사 및 신경작용를 포함하는 수 많은 세포 반응이 일어난다 (Taussig and Gilman, 1995). Cell cAMP can be synthesized by activated AC and hydrolyzed by cyclic nucleotide phosphodiesterase (PDE). Increasing cAMP content activates cAMP-dependent protein kinase (PKA), which phosphorylates cellular proteins and regulates gene expression by activation of cAMP response element binding protein (CREB), resulting in cell proliferation, differentiation and metabolism And a number of cellular responses, including neuronal reactions (Taussig and Gilman, 1995).

종래에는 PGE1-유도 cAMP 축적 및 단백질 키나아제 A에 의한 CREB의 후속적인 인산화는 노화 세포에서 현저하게 감소된다는 것이 보고되었다 (Chin et al., 1996). 그러나, 포르스코린 또는 인터페론-γ-유도가능한 단백질-10 (IP-10)에 의하여 유도된 cAMP 신호 전달은 노화된 인간 이배성 섬유아세포 Hs68에서 상대적으로 유지될 수 있다 (Shiraha et al., 2000). 혈청 처리된 후기 계대 (late-passage)-인간 배아 허파 섬유아세포 (Polgar et al., 1978) 및 이소프로테레놀 처리된 노화 IMR-90 허파 섬유아세포 (Ethier et al., 1992)에서 증가된 cAMP 자극이 관찰되었다. 노화한 래트로부터 배양된 VSMC에서 반응이 보다 어린 래트로부터 배양된 VSMC에 비하여 실질적으로 증가하였으며, 노화한 래트로부터 배양된 섬유아세포에서 이소프로테레놀에 대한 cAMP 반응은 감소하였다 (Chin and Hoffman, 1991). 이와 같은 결과는 cAMP 신호 전달 현상에 대한 노화의 효과는 효현제 특이적이고 세포 특이적이라는 것을 시사한다.It has been reported previously that PGE1-induced cAMP accumulation and subsequent phosphorylation of CREB by protein kinase A is markedly reduced in senescent cells (Chin et al., 1996). However, cAMP signal transduction induced by porsporin or interferon-γ-inducible protein-10 (IP-10) can be maintained relatively in aged human diploid fibroblasts Hs68 (Shiraha et al., 2000 ). Increased cAMP in serum-treated late-passage-human embryonic lung fibroblasts (Polgar et al., 1978) and isoproterenol treated aging IMR-90 lung lung fibroblasts (Ethier et al., 1992) Irritation was observed. In VSMC cultured from aged rats, the response was substantially increased compared to VSMC cultured from younger rats, and cAMP response to isoproterenol was decreased in fibroblasts cultured from aged rats (Chin and Hoffman, 1991). ). These results suggest that the effect of aging on cAMP signal transduction is agonist specific and cell specific.

노화 과정에 연관되는 핵산 및 단백질에 관한 특허 출원들이 WO 99/52929 및 WO 01/23615에 개시되어 있다.Patent applications relating to nucleic acids and proteins involved in the aging process are disclosed in WO 99/52929 and WO 01/23615.

상술한 바와 같이, 다양한 이론들이 제안되고 있으며, 세포 노화 현상을 보다 명확히 밝히는 것이 요구되어 지며, 노화된 세포를 동정하는 특이적 바이오마커 및 세포 노화를 조절할 수 있는 비아오분자가 요구되어 지고 있다.As described above, various theories have been proposed, it is required to clarify the cell aging phenomena, and specific biomarkers for identifying aging cells and biomolecules that can regulate cell aging are required.

특히, 노화를 역전시키고 정상적인 생리학적 기능을 회복시키는 것이 노화와 연관된 특정 질병, 예컨대, 베르너 증후군 (Werner Syndrome) 및 허친슨-길포드 증후군 (Hutchinson-Gilford Syndrome)의 치료에 중요할 것으로 전망된다.In particular, reversing aging and restoring normal physiological function are expected to be important for the treatment of certain diseases associated with aging, such as Werner Syndrome and Hutchinson-Gilford Syndrome.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 특허 문헌 및 논문이 참조되고 그 인용이 괄호로 표시되어 있다. 인용된 특허 문헌 및 논문의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Throughout this specification, numerous patent documents and articles are referenced and their citations are indicated in parentheses. The disclosures of cited patent documents and articles are incorporated herein by reference in their entirety, so that the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained.

이와 같은 상항에서, 본 발명자들은 노화에 관여하는 시그널 및 부자종을 밝히고자 예의 연구 노력한 결과, 노화를 검출하는 데 유용한 신규한 시그널 및 분자종을 밝혀내었다. 놀랍게도, 일부 분자종은 세포의 노화를 조절하는 데 유용한 것으로 확인되었다. In this context, the present inventors have made intensive research efforts to identify signals and subsidiary species involved in aging, and have discovered novel signals and molecular species useful for detecting aging. Surprisingly, some molecular species have been found to be useful in regulating aging of cells.

따라서, 본 발명의 목적은 노화된 세포를 검출하는 방법을 제공하는 데 있 다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for detecting aged cells.

본 발명의 다른 목적은 세포 노화 조절용 조성물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a composition for regulating cell aging.

본 발명의 또 다른 목적은 세포 노화 조절을 필요로 하는 환자의 세포 노화 조절 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for regulating cellular senescence in a patient in need of cellular senescence control.

본 발명의 다른 목적은 세포의 노화에 영향을 미치는 물질을 동정하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for identifying a substance affecting aging of a cell.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 청구범위 및 도면과 함께 하기된 상세한 기재에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the appended claims and drawings.

본 발명은 세포의 노화에 관여하는 신규한 시그널 및 분자종에 관한 것이다. 상기 시그널 및 분자종은 신뢰할 수 있는 범위에서 세포의 노화 여부를 나타낼 수 있다.The present invention relates to novel signals and molecular species involved in aging of cells. The signal and molecular species may indicate whether or not the cells aging in a reliable range.

I. 노화 세포의 검출 및 세포의 노화에 영향을 미치는 물질의 동정 방법I. Detection of Aging Cells and Methods of Identification of Substances Affecting Cell Aging

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 신호 전달에 관여하는 시그널 또는 분자종의 어린 세포에 대한 상대적인 변화를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 시그널 또는 분자종의 변화는 (a) Ca2+ 변동 (oscillation) 감소; (b) F-액틴의 발현 감소; (c) 포스포리파아제 C의 활성 감소; (d) 포스포리파아제 D의 활성 감소; (e) 혈소판-유래 성장인자 수용체의 발현 또는 인산화 감소; (f) 포스포리파아제 C-γ1의 인산화 감소; (g) 포스포리파아제 D1의 발현 감소; (h) EDG-2의 발현 감소; (i) EDG-7의 발현 감소; (j) Gi1의 발현 감소; (k) Gi2의 발현 감소; (l) Gi3의 발현 감소; (m) 아데닐일 시클라아제 (adenylyl cyclase) 활성 또는 발현 증가; (n) 포스포디에스테라아제의 활성 및 발현 감소; (o) 단백질 키나아제 C의 활성 증가; (p) 단백질 키나아제 A의 활성 및 발현 증가; (q) CREB의 인산화 증가; 및 (r) cAMP 함량 증가로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법을 제공한다.According to one aspect of the invention, the invention comprises measuring a relative change in a young cell of a signal or molecular species involved in signal transduction, wherein the change in the signal or molecular species is (a) a Ca 2+ variation reduction in oscillation; (b) reduced expression of F-actin; (c) reduced activity of phospholipase C; (d) decreased activity of phospholipase D; (e) decreased expression or phosphorylation of platelet-derived growth factor receptors; (f) reduced phosphorylation of phospholipase C-γ1; (g) decreased expression of phospholipase D1; (h) decreased expression of EDG-2; (i) decreased expression of EDG-7; (j) decreased expression of Gi1; (k) decreased expression of Gi2; (l) decreased expression of Gi3; (m) increased adenylyl cyclase activity or expression; (n) decreased activity and expression of phosphodiesterases; (o) increased activity of protein kinase C; (p) increased activity and expression of protein kinase A; (q) increased phosphorylation of CREB; And (r) provides a method for detecting senescent cells, characterized in that at least one selected from the group consisting of increased cAMP content.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 세포의 노화에 영향을 미치는 물질을 동정하는 방법을 제공한다: (a) 시험할 물질의 존재 하에서 세포를 배양하는 단계; 및 (b) 신호 전달에 관여하는 시그널 또는 분자종의 어린 세포에 대한 상대적인 변화를 측정하는 단계. 상기 (b) 단계에서 상기 시그널 또는 분자종의 변화는 (a) Ca2+ 변동 감소; (b) F-액틴의 발현 감소; (c) 포스포리파아제 C의 활성 감소; (d) 포스포리파아제 D의 활성 감소; (e) 혈소판-유래 성장인자 수용체의 발현 또는 인산화 감소; (f) 포스포리파아제 C-γ1의 인산화 감소; (g) 포스포리파아제 D1의 발현 감소; (h) EDG-2의 발현 감소; (i) EDG-7의 발현 감소; (j) Gi1의 발현 감소; (k) Gi2의 발현 감소; (l) Gi3의 발현 감소; (m) 아데닐일 시클라아제 활성 또는 발현 증가; (n) 포스포디에스테라아제의 활성 및 발현 감소; (o) 단백질 키나아제 C의 활성 증가; (p) 단백질 키나아제 A의 활성 및 발현 증가; (q) CREB의 인산화 증가; 및 (r) cAMP 함량 증가로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된다.According to another aspect of the invention, the invention provides a method of identifying a substance affecting aging of a cell comprising the steps of: (a) culturing the cell in the presence of the substance to be tested; And (b) measuring the relative changes to the young cells of the signal or molecular species involved in signal transduction. In step (b), the change in the signal or molecular species is reduced by (a) Ca 2+ variation; (b) reduced expression of F-actin; (c) reduced activity of phospholipase C; (d) decreased activity of phospholipase D; (e) decreased expression or phosphorylation of platelet-derived growth factor receptors; (f) reduced phosphorylation of phospholipase C-γ1; (g) decreased expression of phospholipase D1; (h) decreased expression of EDG-2; (i) decreased expression of EDG-7; (j) decreased expression of Gi1; (k) decreased expression of Gi2; (l) decreased expression of Gi3; (m) increased adenylyl cyclase activity or expression; (n) decreased activity and expression of phosphodiesterases; (o) increased activity of protein kinase C; (p) increased activity and expression of protein kinase A; (q) increased phosphorylation of CREB; And (r) increasing the cAMP content.

본 발명의 방법은 신호 전달에 관여하는 시그널 또는 분자종 (예를 들어, 이온 및 단백질)을 사용한다. 본 발명에서, 미지의 세포 시료에 대하여 측정된 시그널 또는 분자종의 수준을 어린 세포의 시그널 또는 분자종의 수준과 비교한다. 어린 세포에 대한 시그널 또는 분자종의 감소 또는 증가된 수준을 통하여 노화 세포의 검출 및 세포 노화에 영향을 미치는 물질의 동정이 가능하다.The methods of the present invention employ signals or molecular species (eg, ions and proteins) that are involved in signal transduction. In the present invention, the level of signal or molecular species measured for an unknown cell sample is compared with that of young cells. Decreased or increased levels of signals or molecular species on young cells allow detection of senescent cells and the identification of substances affecting cellular senescence.

본 명세서에서 사용되는 용어는 "노화 (senescene)"는 "노화 (aging)"과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 거의 노화된 (near senescent)은 세포의 상태가 실질적으로 노화된 상태와 동일한 것을 의미한다. 예를 들어, 거의 노화된 세포는 세포 성장의 정지 및 노화-유사 형태 변화를 보여준다. 세포와 관련하여, 용어 "노화 전 (presenescent)"은 어린 세포를 의미한다. 특별히 정의하지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 그리고 과학적 용어는 당업자에게 통상적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 Benjamin Lewin, Genes VII (Oxford University Press(2000); 및 Kendrew et al., The Encyclopedia of Molecular Biology (Blackwell Science Ltd.(1994))에서 확인할 수 있다.As used herein, the term "senescene" has the same meaning as "aging". As used herein, the term near senescent means that the state of the cell is substantially the same as the state of aging. For example, nearly aged cells show arrest of cell growth and changes in aging-like morphology. In the context of cells, the term "presenescent" means young cells. Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood to one of ordinary skill in the art. For example, terms used herein can be found in Benjamin Lewin, Genes VII (Oxford University Press (2000); and Kendrew et al., The Encyclopedia of Molecular Biology (Blackwell Science Ltd. (1994)).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, (a)-(g)의 시그널 또는 분자종은 혈소판-유도 성장인자 (이하, 본 명세서에서 PDGF라 한다)에 의하여 야기되는 신호 전달에 관여한다. 보다 바람직한 구현예에서, (h)-(r)의 시그널 및 분자종은 라이소포스파티드산 (이하, 본 명세서에서 LPA라 한다)에 의하여 야기되는 신호 전달에 관여한다.According to a preferred embodiment of the invention, the signals or molecular species of (a)-(g) are involved in signal transduction caused by platelet-induced growth factors (hereinafter referred to herein as PDGF). In a more preferred embodiment, the signals and molecular species of (h)-(r) are involved in signal transduction caused by lysophosphatidic acid (hereinafter referred to herein as LPA).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 적절한 세포는 인간 세포와 같은 포유류 세포로부터 유래된다. 보다 바람직하게는, 본 발명에 사용되는 세포는 섬유아세포 (fibroblast)이다. According to a preferred embodiment of the present invention, cells suitable for the present invention are derived from mammalian cells such as human cells. More preferably, the cells used in the present invention are fibroblasts.

노화된 세포를 검출하기 위하여, 아데닐일 시클라아제 (adenylyl cyclase)의 활성 또는 발현을 측정하는 경우에는 아데닐일 시클라아제 Ⅱ, 아데닐일 시클라아제Ⅳ 및 아데닐일 시클라아제 Ⅵ를 포함하는 아데닐일 시클라아제의 특이적 이형태체를 표적으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 노화된 세포를 검출하기 위하여, 포스포디에스터라아제의 발현을 측정하는 경우에는, 포스포디에스터라아제 4B를 표적으로 하는 것이 바람직하다. 노화된 세포를 검출하기 위하여, 단백질 키나아제 A의 발현을 측정하는 경우에는 단백질 키나아제 서브유닛 Cα, RIα 또는 RIβ서브유닛을 표적으로 하는 것이 바람직하다.In order to detect senescent cells, when measuring the activity or expression of adenylyl cyclase (adenyyl cyclase) Adenyl containing adenylyl cyclase II, adenylyl cyclase IV and adenylyl cyclase VI It is desirable to target specific isoforms of nilyl cyclase. In addition, in order to detect aged cells, when measuring the expression of phosphodiesterases, it is preferable to target phosphodiesterase 4B. In order to detect aged cells, when measuring the expression of protein kinase A, it is preferable to target the protein kinase subunits Cα, RIα or RIβ subunits.

본 발명의 방법의 구체적인 예에서, 측정 단계는 웨스턴 블롯팅 방법에 의하여 실시된다. 웨스턴 블롯팅의 일반적인 방법은 Peter B. Kaufma et al., Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine, 108-121, CRC Press에 개시되어 있다. 웨스턴 블롯팅에 사용되는 항체는 당업자에게 알려진 방법에 의하여 얻을 수 있다 (Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (1988)). 항체는 폴리클로날 또는 모노클로날 항체이다. 모노클로날 항체는 공지된 방법, 예컨대 미합중극 특허 제 4,196,265 호에 개시된 방법을 통하여 제조될 수 있다. 항체는 보다 편리한 검출을 위하여 방사선성, 형광성, 생물적 또는 효소적 태그 또는 표지로 표지될 수 있다.In a specific example of the method of the invention, the measuring step is carried out by western blotting method. General methods of western blotting are disclosed in Peter B. Kaufma et al., Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine, 108-121, CRC Press. Antibodies used for western blotting can be obtained by methods known to those skilled in the art (Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (1988)). The antibody is a polyclonal or monoclonal antibody. Monoclonal antibodies can be prepared via known methods, such as those disclosed in US Pat. No. 4,196,265. Antibodies can be labeled with radioactive, fluorescent, biological or enzymatic tags or labels for more convenient detection.

노화 세포로부터 유래된 웨스턴 블롯팅 밴드를 어린 세포로부턴 유래된 것과 비교하여, 노화를 쉽게 검출할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 방법은 정량적으로 실시될 수 있다. 예를 들어, 웨스턴 블롯팅 결과로 얻은 밴드를 농도계 (densitometer)를 사용하여 정량적 데이터로 전환할 수 있다.Aging can be easily detected by comparing western blotting bands derived from senescent cells to those derived from young cells. Moreover, the method of the present invention can be carried out quantitatively. For example, bands resulting from western blotting can be converted into quantitative data using a densitometer.

본 발명의 방법의 구체적인 예에서, 측정 단계, 특히 특정 단백질의 발현 수준의 측정 단계는 노던 블롯팅 또는 RT-PCR (reverse transcription-polymerase chain reaction)에 의하여 실시될 수 있으며, 바람직하게는 RT-PCR이다. 노던 블롯팅 방법의 일반적인 절차는 Peter B. Kaufma et al., Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine, 102-108, CRC Press에 개시되어 있다. 또한, RT-PCR의 일반적인 절차는 J. Sambrook, et al., Molecular Cloning, 2:8.86-8.95, CSHL Press(2001)에 개시되어 있다.In a specific example of the method of the invention, the measuring step, in particular the measuring of the expression level of a particular protein, can be carried out by northern blotting or reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR), preferably RT-PCR to be. General procedures of the northern blotting method are disclosed in Peter B. Kaufma et al., Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine, 102-108, CRC Press. In addition, general procedures for RT-PCR are disclosed in J. Sambrook, et al., Molecular Cloning, 2: 8.86-8.95, CSHL Press (2001).

II. 세포의 노화 조절 방법 및 조성물II. Aging control method and composition of cells

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 아데닐일 시클라아제의 억제제, 단백질 키나아제 A의 억제제, 단백질 키나아제 C의 억제제 또는 Gi 단백질의 활성제의 유효량을 노화 세포에 처리하는 단계를 포함하는 세포의 노화 조절 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for aging a cell comprising treating an senescent cell with an effective amount of an inhibitor of adenylyl cyclase, an inhibitor of protein kinase A, an inhibitor of protein kinase C or an activator of a Gi protein. Provide an adjustment method.

또한, 본 발명은 아데닐일 시클라아제의 억제제, 단백질 키나아제 A의 억제제, 단백질 키나아제 C의 억제제 또는 Gi 단백질의 활성제의 유효량을 환자에게 투여하는 단계를 포함하는 세포의 노화를 조절하는 것을 필요로 하는 환자의 세포 노 화 조절 방법을 제공한다.In addition, the present invention requires controlling the senescence of cells comprising administering to a patient an effective amount of an inhibitor of adenylyl cyclase, an inhibitor of protein kinase A, an inhibitor of protein kinase C or an activator of Gi protein. It provides a method for regulating patient's cell aging.

이런 단백질은 인 비보에서 Gi-매개된 신호 전달에 관여하다.These proteins are involved in Gi-mediated signal transduction in vivo .

본 발명의 발명자는 Gi-매개된 신호 전달에 관여하는 단백질의 활성 및 발현을 조정하여 세포의 노화를 조절할 수 있다는 것을 발견하였다.The inventors of the present invention have found that cell aging can be regulated by modulating the activity and expression of proteins involved in Gi-mediated signal transduction.

본 발명의 방법은 어떠한 노화 세포에도 적용할 수 있으나, 치료의 목적에서 보다 중요한 세포는 중추 신경계에서 (a) 복제능 (replicative capacity)을 갖는 세포: 예컨대, 알츠하이머 질환, 파킨슨 질활, 헌팅톤 질환 및 뇌졸중과 같은 노화-관련 질병에서 중용한 역할을 하는 아스트로사이트, 내피세포 및 섬유아세포; (b) 외피 (integument)에서 제환된 복제능을 갖는 세포: 예컨대, 피부 아트로피, 탄성섬유분해 (elastolysis) 및 피부 주름, 피지선 과형성, 노인성 흑점, 모발 백화 및 모발 손실, 만성피부궤양 및 노화-관련 상처 치유능의 약화와 같은 외피의 노화-관련 질병에 중요한 역할을 하는 섬유아세포, 피지선 세포, 멜라노사이트, 케라티노사이트, 랑게르한스 세포 및 모낭세포; (c) 관절연골에서 제한된 복제능을 갖는 세포: 예컨대, 퇴행성 관절 질환에서 중요한 역학을 하는 연골세포, 및 음와 및 활 섬유아세포 (lacunal and synovial fibroblasts);(d) 뼈에서 제한된 복제능을 갖는 세포:예컨대, 골다공증에서 중요한 역할을 하는 조골세포, 골수 간질 (stromal) 섬유아세포 및 골전구 세포; (e) 면역계에서 제한된 복제능을 갖는 세포: 예컨대, 노화 관련 면역계 약화에 중요한 역할을 하는 B 및 T 림포사이트, 모노사이트, 중성구 (neutrophil), 호산구, 호염기성백혈구, NK 세포 및 이들 각각의 전구 세포; (f) 혈관계에서 제한적이 복제능을 갖는 세포: 예컨대, 동맥경화, 석회화, 혈전 및 동맥류와 같은 혈관계의 노화-관련 질환에 중요한 역할을 하는 표피 세포, 민무늬근 세포 및 외막 섬유아세포 (adventitial fibroblast) 및 (g) 눈에서 제한된 복제능을 갖는 세포: 예컨대, 황반변성에 중요한 역할을 하는 착색된 상피 및 혈관 내피 세포.The method of the present invention can be applied to any senescent cell, but more important cells for the purpose of treatment include: (a) cells with replicative capacity in the central nervous system: Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease and Astrosite, endothelial cells and fibroblasts that play an important role in aging-related diseases such as stroke; (b) Cells with restored cloning capacity in the integument: skin atropies, elastolysis and skin wrinkles, sebaceous gland hyperplasia, senile sunspots, hair whitening and hair loss, chronic skin ulcers and aging- Fibroblasts, sebaceous gland cells, melanocytes, keratinocytes, Langerhans cells, and hair follicle cells, which play an important role in aging-related diseases of the envelope, such as attenuation of related wound healing ability; (c) cells with limited replication capacity in articular cartilage: for example, chondrocytes with important dynamics in degenerative joint disease, and lacunal and synovial fibroblasts; (d) cells with limited replication capacity in bone : Osteoblasts, myeloid stromal fibroblasts and bone precursor cells, for example, which play an important role in osteoporosis; (e) Cells with limited replication capacity in the immune system: for example, B and T lymphocytes, monosites, neutrophils, eosinophils, basophilic leukocytes, NK cells and their respective precursors, which play an important role in aging-related immune system weakness cell; (f) Cells with limited replication capacity in the vascular system: epidermal cells, smooth muscle cells and adventitial fibroblasts that play an important role in the aging-related diseases of the vascular system, such as atherosclerosis, calcification, thrombus and aneurysms, and (g) Cells with limited replication capacity in the eye: for example, pigmented epithelial and vascular endothelial cells that play a role in macular degeneration.

본 발명의 다른 앙태에 따르면, 본 발명은 아데닐일 시클라아제의 억제제, 단백질 키나아제 A의 억제제, 단백질 키나아제 C의 억제제 또는 Gi 단백질의 활성제의 유효량을 포함하는 노화 세포의 세포 노화를 조절하는 조성물을 제공한다.According to another aspect of the invention, the invention provides a composition for regulating cellular senescence of senescent cells comprising an effective amount of an inhibitor of adenylyl cyclase, an inhibitor of protein kinase A, an inhibitor of protein kinase C or an activator of Gi protein. to provide.

상술한 바와 같은 신규한 발견을 기초로 하여, 본 발명의 발명자들은 세포 노화를 조절하는 데 효과적인 표적을 연구하였다. 그 결과, 아데닐일 시클라아제, 단백질 키나아제 A, 단백질 키나아제 C 및 Gi 단백질이 세포 노화의 조절에 적합한 표적임이 밝혀졌다. 상술한 것처럼, 상기 표적들은 어린 세포 즉, 노화 전 세포에 비하여 노화된 세포에서 증가된 또는 감소된 발현 및/또는 활성을 나타내었다.Based on the novel findings described above, the inventors of the present invention have studied targets that are effective in regulating cellular senescence. As a result, it was found that adenylyl cyclase, protein kinase A, protein kinase C and Gi proteins are suitable targets for the regulation of cell aging. As mentioned above, the targets exhibited increased or decreased expression and / or activity in young cells, ie, senescent cells.

본 발명에서, 아데닐일 시클라아제의 적합한 억제제는 특별히 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 알려진 억제제를 포함한다. 예를 들어, 상기 억제제는 2',5'-디데옥시아데노신 (2',5'-dideoxyadenosine), 시스-N-(2-페닐시클로펜틸)아자시클로트리덱-1-엔-2-아민 (cis-N-(2-phenylcyclopentyl)azacyclotridec-1-en-2-amine), 및 9-(테트라히드로-2'-푸릴)아데닌 (9-(tetrahydro-2'-furyl)adenine)이 다. 상기 억제제는 Calbiochem 사로부터 구입가능하다. 세포의 노화 조절에 필요한 아데닐일 시클라아제 억제제의 유효량은 1 내지 500 μM이다.In the present invention, suitable inhibitors of adenylyl cyclase are not particularly limited and include inhibitors known in the art. For example, the inhibitor may be selected from 2 ', 5'-dideoxyadenosine, cis-N- (2-phenylcyclopentyl) azacyclotridec-1-en-2-amine ( cis-N- (2-phenylcyclopentyl) azacyclotridec-1-en-2-amine), and 9- (tetrahydro-2'-furyl) adenine (9- (tetrahydro-2'-furyl) adenine). The inhibitor is commercially available from Calbiochem. An effective amount of the adenylyl cyclase inhibitor necessary for regulating aging of the cells is 1 to 500 μM.

본 발명에서 적절한 단백질 키나아제 A의 억제제는 아데노신 3',5'-환형포스포로티올레이트 (adenosine 3',5'-cyclic phosphorothiolate), 8-브로모-아데노신 3',5'-환형모노포스포로티올레이트 (8-bromo-adenosine 3',5'-cyclic monophosphorothioate), 4-시아노-3-메틸이소퀴놀린 (4-cyano-3-methylisoquinoline), 1-(5-이소퀴놀린설포닐)-2-메틸피페라진 (1-(5-isoquinolinesulfonyl)-2-methylpiperazine), N-[2-(메틸아미노)에틸]-5-이소퀴로린설폰아미드 (N-(2-aminoethyl)-5-isoquinolinesulfonamide), 이소퀴롤린설폰아미드 (isoquinolinesulfonamide), N-(2-아미노에틸)-5-이소퀴놀린설폰아미드, N-[2-((p-브로모신나미)아미노)에틸]-5-이소퀴놀린설폰아미드 (N-[2-((p-bromocinnamy)amino)ethyl]-5-isoquinolinesulfonamide) 및 (5-이소퀴노린설포닐)피페라진 ((5-isoquinolinesul fonyl)piperazine)(Calbiochem 사에서 구입가능)을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.Suitable inhibitors of protein kinase A in the present invention are adenosine 3 ', 5'-cyclic phosphorothiolate, 8-bromo-adenosine 3', 5'-cyclic monophosphoro Thiolate (8-bromo-adenosine 3 ', 5'-cyclic monophosphorothioate), 4-cyano-3-methylisoquinoline, 1- (5-isoquinolinesulfonyl) -2 Methylpiperazine (1- (5-isoquinolinesulfonyl) -2-methylpiperazine), N- [2- (methylamino) ethyl] -5-isoquirrolinesulfonamide (N- (2-aminoethyl) -5-isoquinolinesulfonamide) , Isoquinolinesulfonamide, N- (2-aminoethyl) -5-isoquinolinesulfonamide, N- [2-((p-bromosinnami) amino) ethyl] -5-isoquinolinesulfonamide (N- [2-((p-bromocinnamy) amino) ethyl] -5-isoquinolinesulfonamide) and (5-isoquinolinesulfonyl) piperazine ((5-isoquinolinesul fonyl) piperazine) (available from Calbiochem) Including but not limited to.

본 발명에서 단백질 키나아제 C의 억제제는 2-[1-(3-디메틸아미노프로필)-1H-인돌-3-일]-3-(1H-인돌-3-일)-말레이미드 (2-[1-(3-dimethylaminopropyl)-1H-indol-3-yl]-3-(1H-indol-3-yl)-maleimide), 2-[1-[2-(1-메틸피롤리디노)에틸]-1H-인돌-3-일]-3-(1H-인돌-3-일)말레이미드 ( 2-[1-[2-(1-methylpyrrolidino)ethyl]-1H-indol-3-yl]-3-(1H-indol-3-yl)maleimide), 2-[1-(3-아미노프로필)-1H-인돌-3-일]-3-(1H-인돌-3-일)말레이미드) ( 2-[1-(3-aminopropyl)-1H-indol-3-yl]-3-(1H- indol-3-yl)maleimide), 2,3-비스(1H-인돌-3-일)말레이미드 (2,3-bis(1H-indol-3-yl)maleimide) 및 2,3-비스(1H-인돌-3-일)-N-메틸말레이미드 2,3-bis(1H-indol-3-yl)-N-methylmaleimide (Calbiochem 사에서 구입 가능)을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 노화 조절을 위한 단백질 키나아제 C 억제제의 유효량은 1 내지 500 μM이다.Inhibitors of protein kinase C in the present invention are 2- [1- (3-dimethylaminopropyl) -1H-indol-3-yl] -3- (1H-indol-3-yl) -maleimide (2- [1 -(3-dimethylaminopropyl) -1H-indol-3-yl] -3- (1H-indol-3-yl) -maleimide), 2- [1- [2- (1-methylpyrrolidino) ethyl]- 1H-indol-3-yl] -3- (1H-indol-3-yl) maleimide (2- [1- [2- (1-methylpyrrolidino) ethyl] -1H-indol-3-yl] -3- (1H-indol-3-yl) maleimide), 2- [1- (3-aminopropyl) -1H-indol-3-yl] -3- (1H-indol-3-yl) maleimide) (2- [1- (3-aminopropyl) -1H-indol-3-yl] -3- (1H-indol-3-yl) maleimide), 2,3-bis (1H-indol-3-yl) maleimide (2 , 3-bis (1H-indol-3-yl) maleimide) and 2,3-bis (1H-indol-3-yl) -N-methylmaleimide 2,3-bis (1H-indol-3-yl) -N-methylmaleimide (commercially available from Calbiochem), including but not limited to. An effective amount of protein kinase C inhibitor for aging regulation is 1 to 500 μM.

본 발명에서 Gi 단백질의 활성제는 N6-시클로펜틸아데노신 (N6-cyclopentyladenosine), 5-클로로-N6-아데노신 (5-chloro-N6-adenosine), 2-[p-(2-카르복시에틸)페네틸아미노]-5'-N-에틸카르복사미도아데노신 (2-[p-(2-carboxyethyl)phenethylamino]-5'-N-ethylcarboxamidoadenosine), 옥시메타졸린 (oxymetazoline), 프라조신 (prazosin), 2-[2-[4-(2-메톡시페닐)-1-피페라지닐]에틸]-4,4-디메틸-(2H,4H)-이소퀴놀린-1,3-디온 (2-[2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl]-4,4-dimethyl-(2H,4H)-isoquinoline-1,3-dione), 칸니비놀 (cannibinol), MGSA (멜라노마 성장 자극 활성; 시그마사), 3-아미노프로필포스핀산 (3-aminopropylphosphinic acid), 갈라닌 (galanin), 퀴스콸레이트 (quisqualate), 수마트립탄 (sumatriptan), 멜라토닌 (melatonin), (5,7,8)-(-)-N-메틸-[7-(1-피롤리디닐)-1-옥사스피로(4,5)덱-8-일]벤젠아세타미드 ((5,7,8)-(-)-N-methyl-[7-(1-pyrrolidinyl)-1-oxaspiro(4,5)dec-8- yl]benzeneacetamide) 및 백일해 독소 (pertussis toxin)를 포함하나 이에 한정하는 것은 아니다. 노화 조절을 위한 단백질 키나아제 A 억제제의 유효량은 1 내지 500 μM이다.Activators of Gi protein in the present invention include N 6 - cyclopentyl adenosine (N 6 -cyclopentyladenosine), 5- chloro -N 6 - adenosine (5-chloro-N 6 -adenosine ), 2- [p- (2- carboxyethyl Phenethylamino] -5'-N-ethylcarboxamidoadenosine (2- [p- (2-carboxyethyl) phenethylamino] -5'-N-ethylcarboxamidoadenosine), oxymetazoline, prazosin , 2- [2- [4- (2-methoxyphenyl) -1-piperazinyl] ethyl] -4,4-dimethyl- (2H, 4H) -isoquinoline-1,3-dione (2- [ 2- [4- (2-methoxyphenyl) -1-piperazinyl] ethyl] -4,4-dimethyl- (2H, 4H) -isoquinoline-1,3-dione), cannibinol, MGSA (melanoma growth Stimulatory activity; sigma), 3-aminopropylphosphinic acid, galanin, quisqualate, sumatriptan, melatonin, (5,7,8) -(-)-N-methyl- [7- (1-pyrrolidinyl) -1-oxaspiro (4,5) dec-8-yl] benzeneacetamide ((5,7,8)-(- ) -N-methyl- [7- (1-pyrrolidinyl) -1-oxaspiro (4,5) de c-8-yl] benzeneacetamide) and pertussis toxin. An effective amount of protein kinase A inhibitor for aging regulation is 1 to 500 μM.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 적합한 세포는 인간 세포와 같은 포유류 세포에서 유래된다. 보다 바람직하게는, 본 발명에서 세포는 섬유아세포이다.According to a preferred embodiment of the invention, cells suitable for the invention are derived from mammalian cells such as human cells. More preferably, the cells in the present invention are fibroblasts.

도 1은 노화된 섬유아세포에서 성장인자-자극된 칼슘 방출의 차등적인 변화를 나타낸다.1 shows the differential change in growth factor-stimulated calcium release in aged fibroblasts.

노화 전 섬유아세포 (presenescent) (계대 (passage) 7: A 및 C) 및 노화된 (계대 27: B 및 D) 섬유아세포를 커버슬립에서 성장시키고, 혈청을 고갈시켰으며, 무혈청 4 μM 플루오-3-AM 배지에서 40 분 배양하였다. 신호 전달 분자의 실시간 측정을 위하여 염색된 세포를 마이크로-살포 시스템을 통하여 50 ng/㎖의 혈소판-유래 성장인자 (A 및 B) 또는 1㎍/㎖의 라이소포스파디드산 (C 및 D)으로 처리하였다. 단일 세포 수준에서 세포내 Ca2+의 변화를 레이져 스캐닝 공초점 현미경으로 분석하였으며, 결과는 상대적인 형광 세기 (RF1)로 표현되어 있다.Presenescent (passage 7: A and C) and aged (passage 27: B and D) fibroblasts were grown on coverslips, serum depleted, serum-free 4 μM fluoro- before aging Incubate for 40 min in 3-AM medium. For real-time measurement of signal transduction molecules, the stained cells were passed through a micro-spray system with 50 ng / ml of platelet-derived growth factors (A and B) or 1 μg / ml of lysophosphadiic acid (C and D). Treated. Changes in intracellular Ca 2+ at the single cell level were analyzed by laser scanning confocal microscopy and the results are expressed in relative fluorescence intensity (RF1).

도 2는 노화 섬유아세포에서 성장인자-유도된 액틴 중합의 차등적인 변화를 나타낸다. 노화 전 섬유아세포 (계대 10: Pa 10) 및 노화 섬유아세포 (계대 27: Pa 27)를 커버슬립에서 성장시키고, 혈청을 고갈시켰으며, 그 다음, 부형제 (C), 50 ng/㎖의 혈소판-유래 성장인자 (PDGF) 또는 1 ㎍/㎖의 라이소포스파티드산 (LPA)로 처리하였다. 세포를 고정시키고, 투과성화시키고, NBD-팔라시딘으로 염 색한 후 사진촬영 하였다.2 shows the differential changes in growth factor-induced actin polymerization in aging fibroblasts. Pre-aging fibroblasts (passage 10: Pa 10) and aging fibroblasts (passage 27: Pa 27) were grown on coverslips and serum depleted, followed by excipient (C), 50 ng / ml platelet- Treatment with derived growth factor (PDGF) or 1 μg / ml lysophosphatidic acid (LPA). Cells were fixed, permeabilized, stained with NBD-palasidine and photographed.

도 3은 거의 노화된 섬유아세포에서 성장인자-유도된 이노시톨 포스페이트 생성의 감소를 보여준다. 준밀집성 (subconfluent) 노화 전 세포 (계대 6: Pa 6) 및 거의 노화된 (계대 23: Pa 23) 세포에 혈청을 공급하지 않고 0.5 μCi/㎖의 미오-[3H]이노시톨로 오버나잇 표지한 후, 부형제 (C), 50 ng/㎖의 혈소판-유래 성장인자 (PDGF) 또는 1 ㎍/㎖의 라이소포스파티드산 (LPA)를 사용하여 20 mM LiCl의 존재 하에서 20분 동안 자극하였다. 축적된 총 [3H]이노시톨 포스파테이트를 재료 및 방법에 기재된 대로 측정하였다. 이노시톨 (Ins) 및 이노시톨 포스페이트 (IPs)의 합으로 나눈 이노시톨 포스페이트 (IPs)의 수준으로 데이터를 나타내며, 데이터는 삼회 반복으로 실시한 실험치의 평균이다.3 shows a decrease in growth factor-induced inositol phosphate production in nearly aged fibroblasts. Overnight labeled with 0.5 μCi / ml myo- [ 3 H] inositol without serum feeding subconfluent pre-aging cells (passage 6: Pa 6) and nearly aged (passage 23: Pa 23) cells Then, excipients (C), 50 ng / ml platelet-derived growth factor (PDGF) or 1 μg / ml lysophosphatidic acid (LPA) were stimulated for 20 minutes in the presence of 20 mM LiCl. Accumulated total [ 3 H] inositol phosphate was measured as described in Materials and Methods. Data is presented as the level of inositol phosphate (IPs) divided by the sum of inositol (Ins) and inositol phosphate (IPs), the data being the average of the experiments performed in three replicates.

도 4는 거의 노화된 섬유아세포에서 성장인자-유도된 포스파티딜부탄올 형성의 감소를 보여준다. 준밀집성 노화 전 세포 (계대 8: Pa 8) 및 거의 노화된 (계대 24: Pa 24) 세포에 혈청을 공급하지 않고 [3H]미리스트산으로 오버나잇 표지하였다. 그 다음, 세포를 부형제 (C), 혈소판-유래 성장인자 (PDGF) 또는 라이소포스파티드산 (LPA)를 사용하여 0.5% 1-부탄올의 존재 하에서 20분 동안 자극하였다. [3H]포스파티딜부탄올 (PtdBut) 축적은 재료 및 방법에 기재된 대로 측정하였다. 2회 반복으로 실시한 것 중 대표적인 실험결과이다.4 shows a reduction of growth factor-induced phosphatidylbutanol formation in nearly aged fibroblasts. Semi-dense pre-aging cells (passage 8: Pa 8) and nearly aged (passage 24: Pa 24) cells were overnight labeled with [ 3 H] mylistic acid without serum supply. Cells were then stimulated for 20 minutes using excipient (C), platelet-derived growth factor (PDGF) or lysophosphatidic acid (LPA) in the presence of 0.5% 1-butanol. [ 3 H] phosphatidylbutanol (PtdBut) accumulation was measured as described in Materials and Methods. Representative experimental results of the two repetitions.

도 5는 거의 노화된 섬유아세포에서 성장인자-유도된 티미딘 결합 (incorporation)의 감소를 보여준다. 준밀집성 노화 전 섬유아세포 (계대 8: Pa 8) 및 거의 노화된 (계대 24: Pa 24) 섬유아세포에 2일 동안 혈청을 고갈시켰으며, 10-200 ng/㎖의 혈소판-유래 성장인자 (PDGF) 또는 1-70 ㎍/㎖의 라이소포스파티드산 (LPA)를 16시간 처리하였다. 4 시간 동안 DNA로 주입된 [3H]티미딘의 양을 측정하였다. 데이터는 cpm 단위에서 3회 카운트의 평균값이다. A는 3회 실험중 대표적인 실험결과이다. 처리되지 않은 대조군에 대한 폴드증가 (fold increase)를 계산하여 B에 나타내었다.5 shows the reduction of growth factor-induced thymidine incorporation in nearly aged fibroblasts. Semi-dense pre-aging fibroblasts (passage 8: Pa 8) and nearly aged (passage 24: Pa 24) fibroblasts were depleted of serum for 2 days and platelet-derived growth factor (PDGF) of 10-200 ng / ml ) Or 1-70 μg / ml lysophosphatidic acid (LPA) was treated for 16 hours. The amount of [ 3 H] thymidine injected into DNA for 4 hours was measured. Data is the average of three counts in cpm. A is a representative experimental result of three experiments. The fold increase for untreated controls is calculated and shown in B.

도 6은 거의 노화된 섬유아세포에서 혈소판-유래 성장인자에 의하여 자극된 단백질 티로신 인산화의 감소를 보여준다. 준밀집성 노화 전 세포 (계대 6: Pa 6), 중간정도의 세포 (계대 18, Pa 18) 및 거의 노화된 (계대 25: Pa 25) 세포에 2일 동안 혈청을 공급하지 않았으며, 그 다음, 세포를 부형제 (C) 또는 50 ng/㎖ 혈소판-유래 성장인자 (PG)로 처리하였다. 성장인자 처리 후 세포를 5분 동안 용해시키고 티로신 인산화된 단백질을 폴리클로날 항-포스포티로신 항체를 사용하여 SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯 분석으로 가시화하였다. 혈소판-유래 성장인자 수용체 (PDGFR) 및 포스포리파아제 C-γ1 (PLC-γ1)을 나타내는 2 개의 주요 티로신-인산화 밴드를 관찰할 수 있었다.6 shows a decrease in protein tyrosine phosphorylation stimulated by platelet-derived growth factors in nearly aged fibroblasts. Semi-dense pre-aging cells (passage 6: Pa 6), medium cells (passage 18, Pa 18) and almost aged (passage 25: Pa 25) cells were not serum fed for 2 days, then Cells were treated with excipient (C) or 50 ng / ml platelet-derived growth factor (PG). After growth factor treatment cells were lysed for 5 minutes and tyrosine phosphorylated proteins were visualized by SDS-PAGE and Western blot analysis using polyclonal anti-phosphotyrosine antibodies. Two major tyrosine-phosphorylated bands showing platelet-derived growth factor receptor (PDGFR) and phospholipase C-γ1 (PLC-γ1) could be observed.

도 7은 노화 과정 중 포스포리파아제 C-γ1 및 혈소판-유래 성장인자 수용체의 수준의 변화를 나타낸다. 노화 전 세포 (계대 6, 8 또는 10: Pa 6, Pa 8, Pa 10), 중간 단계의 세포 (계대 18, Pa 18) 및 거의 노화된 세포 (계대 25 또는 27: Pa 25 또는 Pa 27)를 1% Igepal CA630 비이온성 용제 (detergent)를 포함하는 용해 완충액에서 용해하였다. 전체 세포 분해물 (lysate)에서 동일한 양의 단백질을 8% SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯으로 분석하였으며 폴리클로날 항-포스포리파아제 C-γ1 (PLC-γ1: A) 또는 항-혈소판-유래 성장인자 수용체 A/B 항체 (PDGFR: B)를 사용하였다. 섬유아세포에서 주된 혈소판-유래 성장인자 수용체 타입 B를 ECL 검출 시스템을 사용하여 가시화하였다.7 shows changes in the levels of phospholipase C-γ1 and platelet-derived growth factor receptors during the aging process. Pre-aging cells (passage 6, 8 or 10: Pa 6, Pa 8, Pa 10), intermediate cells (passage 18, Pa 18) and nearly aged cells (passage 25 or 27: Pa 25 or Pa 27) Lysis in lysis buffer containing 1% Igepal CA630 nonionic solvent (detergent). Equal amounts of protein in total cell lysate were analyzed by 8% SDS-PAGE and Western blot and were polyclonal anti-phospholipase C-γ1 (PLC-γ1: A) or anti-platelet-derived growth factor receptor A / B antibody (PDGFR: B) was used. Main platelet-derived growth factor receptor type B in fibroblasts was visualized using the ECL detection system.

도 8은 노화 과정 중 단백질 키나아제 C 및 포스포리파아제 D1 단백질의 수준의 변화를 나타낸다. 노화 전 세포 (계대 6 또는 8: Pa 6, Pa 8), 중간 단계의 세포 (계대 18, Pa 18) 및 거의 노화된 세포 (계대 25 또는 27: Pa 25 또는 Pa 27)를 1% Igepal CA630 비이온성 용제 (detergent)를 포함하는 용해 완충액에서 용해하였다. 단백질 키나아제 C의 수준을 측정하기 위하여, 전체 세포 분해물 (lysate)에서 동일한 양의 단백질을 10% SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯으로 분석하였으며 폴리클로날 항-PKCs 항체 (PKCs: A)를 사용하였다. 항-포스포리파아제 D1 항체를 사용하여 포스포리파아제 D1를 세포 분해물에서 면역침전시키고 (0.5 ㎎의 단백질/㎖), 항-포스포리파아제 D1 항체를 사용하여 8% SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯으로 분석하였다. 포스포리파아제 D1 단백질 밴드 및 미지의 비특이적 밴드 (p15)를 ECL 검출 시스템을 사용하여 가시화하였다 (PLD1: B).8 shows changes in levels of protein kinase C and phospholipase D1 protein during the aging process. Pre-aging cells (passage 6 or 8: Pa 6, Pa 8), intermediate cells (passage 18, Pa 18), and nearly aged cells (passage 25 or 27: Pa 25 or Pa 27) were 1% Igepal CA630 Lysis was performed in lysis buffer containing a detergent. To determine the level of protein kinase C, the same amount of protein in total cell lysate was analyzed by 10% SDS-PAGE and Western blot and polyclonal anti-PKCs antibodies (PKCs: A) were used. Phospholipase D1 was immunoprecipitated in cell lysates using anti-phospholipase D1 antibody (0.5 mg protein / ml) and analyzed by 8% SDS-PAGE and Western blot using anti-phospholipase D1 antibody It was. Phospholipase D1 protein bands and unknown nonspecific bands (p15) were visualized using the ECL detection system (PLD1: B).

도 9는 노화 전 섬유아세포 및 거의 노화된 섬유아세포에서 세포 cAMP의 LPA-유도 변화를 나타낸다. 준밀집성 노화 전 섬유아세포 (계대 8: Pa 8) 및 거의 노화된 섬유아세포 (계대 24: Pa 24)에 2일 동안 혈청을 고갈시키고, LPA로 처 리하였다: A, 30 분 1-70 ㎍/㎖ LPA; B, 표시된 시간 30 ㎍/㎖ LPA. 산 추출물에서 cAMP의 수준을 cAMP 결합 분석을 통하여 측정하였다. 데이터는 3회 반복 실험결과의 평균이다.9 shows LPA-induced changes in cellular cAMP in pre-aging fibroblasts and nearly aged fibroblasts. Semi-dense pre-aging fibroblasts (passage 8: Pa 8) and nearly aged fibroblasts (passage 24: Pa 24) were depleted serum for 2 days and treated with LPA: A, 30 min 1-70 μg / Ml LPA; B, indicated time 30 μg / ml LPA. The level of cAMP in the acid extract was measured by cAMP binding assay. Data is the average of three replicates.

도 10은 노화 전 섬유아세포 및 거의 노화된 섬유아세포에서 LPA-의존적 PKA 활성 및 CREB 인산화를 나타낸다. 준밀집성 노화 전 섬유아세포 (계대 8: Pa 8) 및 거의 노화된 섬유아세포 (계대 24: Pa 24)에 2일 동안 혈청을 고갈시켰고, 표시된 시간 동안 30 ㎍/㎖ LPA를 처리하였다. 세포 분해물에서 PKA 활성 (A)를 켐프타이드 (kemptide) 및 [γ-32P]ATP를 기질로 사용하여 측정하였다. 켐프타이드에 주입된 방사능을 베타-카운터로 측정하고 효소의 활성을 pmol/min/mg 단백질로 계산하였다. 데이터는 3 반복 실험의 평균이다. 포스포-CREB (B)의 수준을 항-포스포-CREB 항체를 사용하여 웨스턴 블롯 분석으로 측정하였다.10 shows LPA-dependent PKA activity and CREB phosphorylation in pre-aging fibroblasts and nearly aged fibroblasts. Semi-dense pre-aging fibroblasts (passage 8: Pa 8) and nearly aged fibroblasts (passage 24: Pa 24) were depleted serum for 2 days and treated with 30 μg / ml LPA for the indicated time. PKA activity (A) in cell lysates was measured using kemptide and [γ- 32 P] ATP as substrate. Radioactivity injected into the camptide was measured by beta-counter and the activity of the enzyme was calculated as pmol / min / mg protein. Data is the average of 3 replicates. Levels of phospho-CREB (B) were determined by Western blot analysis using anti-phospho-CREB antibodies.

도 11은 노화 전 섬유아세포 및 거의 노화된 섬유아세포에서 LPA-의존적 아데닐일 시클라아제 및 포스포디에스테라아제 활성을 나타낸다. 준밀집성 노화 전 섬유아세포 (계대 8: Pa 8) 및 거의 노화된 섬유아세포 (계대 24: Pa 24)에 2일 동안 혈청을 고갈시켰고, 표시된 시간 동안 30 ㎍/㎖ LPA를 처리하였다. 아데닐일 시클라아제의 활성 (A) 및 포스포디에스테라아제 (B)의 활성을 신선한 막 및 전체 세포 분해물에서 재료 및 방법에 기재된 대로 측정하였다. 효소 활성은 pmol/㎍/min으로 계산하였다. 데이터는 3 반복 실험의 평균이다.Figure 11 shows LPA-dependent adenylyl cyclase and phosphodiesterase activity in pre-aging fibroblasts and nearly aged fibroblasts. Semi-dense pre-aging fibroblasts (passage 8: Pa 8) and nearly aged fibroblasts (passage 24: Pa 24) were depleted serum for 2 days and treated with 30 μg / ml LPA for the indicated time. The activity of adenylyl cyclase (A) and the phosphodiesterase (B) were measured as described in Materials and Methods on fresh membranes and whole cell lysates. Enzyme activity was calculated as pmol / μg / min. Data is the average of 3 replicates.

도 12는 노화 과정에서 LPA 수용체이 mRNA 수준의 차등적인 변화를 나타낸 다. 전체 RNA를 노화 전 세포 (Pa 7) 및 거의 노화된 세포 (Pa 27)로부터 산 구아니디니움 티오시아네이트 페놀-클로로포름 추출 방법을 이용하여 추출하였으며, mRNA 수준을 재료 및 방법에 기재된 대로 준-정량적 RT-PCR로 비교하였다. 12 ㎕ 부피에서 2 ㎍의 전체 RNA를 포함하는 RNA 혼합물 (R1-R4)을 PCR에 의하여 전사시키고 증폭하였다. LPA 수용체의 RT-PCR 생성물 (EDG-1, 2, 4, 7)을 1.2% 아가로스 겔에서 분리하고, 사진촬영하였으며 (A), 농도계로 분석하였다 (B). 3회 반복 실험을 하였으며, 유사한 실험 결과를 얻었다. 대표적인 실험 결과를 개시하였다.12 shows differential changes in mRNA levels of LPA receptors during aging. Total RNA was extracted from pre-aging cells (Pa 7) and nearly aged cells (Pa 27) using the acid guanidinium thiocyanate phenol-chloroform extraction method and mRNA levels were quasi-as described in Materials and Methods. Comparison was made by quantitative RT-PCR. RNA mixtures (R1-R4) containing 2 μg total RNA in a 12 μl volume were transcribed and amplified by PCR. RT-PCR products of LPA receptors (EDG-1, 2, 4, 7) were isolated on 1.2% agarose gels, photographed (A) and analyzed by densitometry (B). Three replicates were performed and similar results were obtained. Representative experimental results are disclosed.

도 13은 노화 과정 중 G 단백질의 mRNA 수준의 차등적인 변화를 나타낸다. 전체 RNA를 노화 전 세포 (Pa 7) 및 거의 노화된 세포 (Pa 27)로부터 추출하였다. Gq 및 Gi의 RT-PCR 생성물 (Gi1, Gi2, Gi3)을 1.2% 아가로스 겔에서 분리하고, 사진촬영하였으며 (A), 농도계로 분석하였다 (B). 3회 반복 실험을 하였으며, 유사한 실험 결과를 얻었다. 대표적인 실험 결과를 개시하였다.Figure 13 shows the differential changes in mRNA levels of G protein during the aging process. Total RNA was extracted from pre-aging cells (Pa 7) and nearly aged cells (Pa 27). RT-PCR products of Gq and Gi (Gi1, Gi2, Gi3) were separated on 1.2% agarose gels, photographed (A) and analyzed by densitometry (B). Three replicates were performed and similar results were obtained. Representative experimental results are disclosed.

도 14는 노화 전 및 거의 노화된 인간 이배성 섬유아세포에서 AC, PDE 및 PKA 이형태 mRNA의 발현을 나타낸다. 전체 RNA를 노화 전 세포 (Pa 9, Y) 및 거의 노화된 세포 (Pa 28, O)로부터 산 구아니디니움 티오시아네이트 페놀-클로로포름 추출 방법을 이용하여 추출하였으며, mRNA 수준을 재료 및 방법에 기재된 대로 준-정량적 RT-PCR로 비교하였다. 12 ㎕ 부피에서 2 ㎍의 전체 RNA를 포함하는 RNA 혼합물 (R1-R4)을 PCR에 의하여 전사시키고 증폭하였다. AC 이형태체의 RT-PCR 생성물을 1.2% 아가로스 겔에서 분리하고, 사진촬영하였으며 (A), 농도계로 분 석하였다 (B). 3회 반복 실험을 하였으며, 유사한 실험 결과를 얻었다. 대표적인 실험 결과를 개시하였다.FIG. 14 shows expression of AC, PDE and PKA heterologous mRNAs in pre- and near aging human diploid fibroblasts. Total RNA was extracted from pre-aging cells (Pa 9, Y) and nearly aged cells (Pa 28, O) using the acid guanidinium thiocyanate phenol-chloroform extraction method, and mRNA levels were determined in materials and methods. Comparison was made by sub-quantitative RT-PCR as described. RNA mixtures (R1-R4) containing 2 μg total RNA in a 12 μl volume were transcribed and amplified by PCR. The RT-PCR product of the AC isoform was separated on a 1.2% agarose gel, photographed (A) and analyzed by densitometer (B). Three replicates were performed and similar results were obtained. Representative experimental results are disclosed.

도 15는 PKC 억제제의 존재 하에서 LPA에 의하여 cAMP 함량 변화를 보여준다. 준밀집성 거의 -노화된 섬유아세포 (계대 26, Pa 26)에 2일 동안 혈청을 고갈시켰으며, 30 ㎍/㎖ LPA를 표시된 시간 동안 10 μM PKC 억제제인 비스인돌일말레이아미드 (bisindolylmaleiamide: bIM)의 부재 또는 존재 하에서 처리하였다. 산 추출물에서 cAMP의 수준을 cAMP 결합 방법으로 측정하였다. 3회 반복 실험의 평균 데이터를 개시하였다.15 shows cAMP content change by LPA in the presence of PKC inhibitor. Semi-dense nearly-aged fibroblasts (passage 26, Pa 26) were depleted of serum for 2 days and 30 μg / ml LPA was applied for 10 μM PKC inhibitor bisindolylmaleiamide (bIM) for the indicated time. Treatment was in the absence or presence. The level of cAMP in the acid extract was measured by cAMP binding method. Average data for three replicates were disclosed.

도 16은 노화 전 및 거의 노화된 인간 이배성 섬유아세포에서 LPA에 의한 PKC 활성화를 나타낸다. 준밀집성 노화 전 (계대 10, Pa 10) 및 거의 노화된 (계대 29, Pa 29) 섬유아세포에 2일 동안 혈청을 고갈시켰으며, 표시된 시간 동안 30 ㎍/㎖ LPA를 처리하였다. 원형질막으로 PKC 단백질의 응집 및 이동은 PKC 활성화를 보여주었다. PKC-α를 공초점 현미경 시스템 하에서 폴리클로날 항-PKC-α항체 및 FITC-접합 이차 항체를 사용하여 검출하였다.FIG. 16 shows PKC activation by LPA in pre- and near aging human diploid fibroblasts. Semi-dense aging (passage 10, Pa 10) and nearly aged (passage 29, Pa 29) fibroblasts were depleted of serum for 2 days and treated with 30 μg / ml LPA for the indicated time. Aggregation and migration of PKC proteins into the plasma membrane showed PKC activation. PKC-α was detected using polyclonal anti-PKC-α antibody and FITC-conjugated secondary antibody under confocal microscopy system.

도 17은 노화 전 및 거의 노화된 인간 이배성 섬유아세포에서 LPA에 의한 ERK 활성화를 나타낸다. 혈청이 고갈된 (계대 10, Pa 10) 및 거의 노화된 (계대 29, Pa 29) 섬유아세포를 표시된 시간 동안 30 ㎍/㎖ LPA으로 처리하였다. ERK 활성화를 확인하기 위하여, 각 세포의 세포질 분획에서 포스포-ERK 수준을 항-포스포-ERK 항체를 사용하여 웨스턴 블롯으로 측정하였다.FIG. 17 shows ERK activation by LPA in pre- and near aging human diploid fibroblasts. Serum depleted (passage 10, Pa 10) and nearly aged (passage 29, Pa 29) fibroblasts were treated with 30 μg / ml LPA for the indicated time. To confirm ERK activation, phospho-ERK levels in the cytoplasmic fraction of each cell were measured by Western blot using anti-phospho-ERK antibodies.

도 18은 거의 노화된 섬유아세포 대 노화 전 섬유아세포에서 LPA-유도된 티 미딘 주입 및 세포 증식에서의 변화를 나타낸다. 준밀집성 노화 전 (계대 8, Pa 8) 및 거의 노화된 (계대 24, Pa 24) 섬유아세포에 2일 동안 혈청을 고갈시켰으며, LPA (1-70 ㎍/㎖)를 16 시간 동안 처리하였다. 4 시간 동안 DNA에 주입된 [3H]티미딘을 기재한 대로 측정하였다. 데이터는 독립적으로 실시된 실험의cpm 단위의 3회 카운트의 평균이다. 3회 실험 중 대표적인 실험결과를 A에 나타내었다. 처리되지 않은 대조군에 대하여 전환된 폴드 증가를 계산하여 B에 도시하였다.18 shows changes in LPA-induced thymidine infusion and cell proliferation in nearly aged fibroblasts versus pre-aging fibroblasts. Semi-dense aging (passage 8, Pa 8) and nearly aged (passage 24, Pa 24) fibroblasts were depleted of serum for 2 days and treated with LPA (1-70 μg / ml) for 16 hours. [ 3 H] thymidine injected into DNA for 4 hours was measured as described. Data is the average of three counts in cpm units of an experiment run independently. Representative experimental results of three experiments are shown in A. FIG. The converted fold increase for the untreated control was calculated and shown in B.

도 19는 노화 전 및 거의 노화된 인간 이배성 섬유아세포에서 LPA에 의하여 유도된 세포 증식의 ERK 활성화를 나타낸다. 570 ㎚에서의 흡광도 (optical density)를 (A) 도시하였다. 실제 생존 세포수를 (B)에 도시하였다.19 shows ERK activation of LPA-induced cell proliferation in pre- and near aging human diploid fibroblasts. Optical density at 570 nm is shown (A). The actual viable cell number is shown in (B).

도 20은 노화 세포에서 아데닐일 시클라아제 억제제 (ACI) 및/또는 LPA에 의존적인 생존세포 카운트의 결과를 나타낸다. O 및 Y는 각각 노화된 세포 그리고 어린 세포를 의미한다.20 shows the results of viable cell counts dependent on adenylyl cyclase inhibitor (ACI) and / or LPA in senescent cells. O and Y refer to aged cells and young cells, respectively.

도 21은 FACS 분석의 결과를 나타낸다. 상기 분석을 통하여 cAMP 콘트롤의 영향과 연관하여 노화된 세포에서 세포 주기의 진행에 대한 LPA의 효과를 평가하였다. Con은 대조군을 ACI는 아데닐일 시클라아제 억제제를 나타낸다. 21 shows the results of FACS analysis. The analysis evaluated the effect of LPA on cell cycle progression in aged cells in association with the effect of cAMP control. Con represents a control and ACI represents an adenylyl cyclase inhibitor.

이하 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 청구 범위에 기재한 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되서는 안된다.The following examples are intended to illustrate the invention in more detail, and should not be construed as limiting the scope of the invention described in the claims.

실험물질 및 실험방법Test substance and test method

실험물질Experimental substance

DMEM (Dulbeccos modified Eagles medium), 혈소판-유래 성장인자 (PDGF) 라이소포스파티드산 (lysophosphatidic acid, LPA), 다이뷰티릭 cAMP (dbcAMP) 및 IGEPAL CA630은 시그마사 (Sigma)로부터 구입하였고; 소 태아 혈청, 페니실린과 스트렙토마이신을 포함하는 항생제 및 슈퍼스크립트 II 역전사효소 킷트는 Gibco/BRL 라이프 테크놀로지사 (Gibco/BRL Life Technologies, Inc.)로부터 구입하였으며; 폴리클로날 항-포스포리파아제 D1 항체 (면역침전용으로는 Box45-ESTP4, 웨스턴 블롯 분석용으로는 NC-STP4)는 포항공과대학교의 서판길 박사로부터 기부 받았으며; 폴리클로날 항-혈소판-유래된 성장인자 (PDGF) 타입 A/B 수용체 및 단백질 키나아제 C-α 항체는 업스테이트 바이오테크놀로지사 (Upstate Biotechnology)로부터 구입했으며; 폴리클로날 항-Gi 및 Gq 항체는 산타 크루즈 바이오테크놀로지사 (Santa Cruz Biotechnology)로부터 구입했으며; Taq 폴리머라제를 포함하는 PCR 시약은 다까라사 (Takara)로부터 구입하였다. ECL 검출 킷트, cAMP 분석 킷트, [γ-32P]ATP 및 [3H]미리스트산 (myristic acid)은 아머샴 파마시아 바이오텍사 (Amersham Pharmacia Biotech)사로부터 구입하였다. [3H]티미딘은 NEN으로부터 구입하고; 포스파티딜부탄올은 아반티사 (Avanti)로부터 구입하였으며; 켐프타이드 (Kemptide)는 UBI로부터 구입하고; 이모빌론 (Immobilon) PVDF는 밀리포어사 (Millipore)로부 터 구입하였으며; NBD-팔라시딘 [N-(7-Nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl) phallacidin]은 몰큘라 프로브사 (Eugene, OR, USA)로부터 구입하였다.
Dulbeccos modified Eagles medium (DMEM), platelet-derived growth factor (PDGF) lysophosphatidic acid (LPA), dibutyric cAMP (dbcAMP) and IGEPAL CA630 were purchased from Sigma; Fetal serum, antibiotics including penicillin and streptomycin and the SuperScript II reverse transcriptase kit were purchased from Gibco / BRL Life Technologies, Inc .; Polyclonal anti-phospholipase D1 antibody (Box45-ESTP4 for immunoprecipitation, NC-STP4 for Western blot analysis) was donated by Dr. Paek Gill of Pohang University of Science and Technology; Polyclonal anti-platelet-derived growth factor (PDGF) type A / B receptors and protein kinase C-α antibodies were purchased from Upstate Biotechnology; Polyclonal anti-Gi and Gq antibodies were purchased from Santa Cruz Biotechnology; PCR reagents containing Taq polymerase were purchased from Takara. ECL detection kits, cAMP assay kits, [γ- 32 P] ATP and [ 3 H] myritic acid were purchased from Amersham Pharmacia Biotech. [ 3 H] thymidine is purchased from NEN; Phosphatidylbutanol was purchased from Avanti; Kemptide is purchased from UBI; Immobilon PVDF was purchased from Millipore; NBD-palasidine [N- (7-Nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl) phallacidin] was purchased from Mocula Probe (Eugene, OR, USA).

세포 배양Cell culture

보이스 및 함의 문헌 (1983)에 따라 음경꺼풀 (Foreskin) 섬유아세포를 분리하였다. 분리한 세포를 10% 소태아 혈청 및 항생제를 포함하는 DMEM에서 배양하였다. 일차 배양은 배양의 초기 단계 동안에 더 작고 더 촘촘하게 패킹된 세포를 포함하였다. 일반적으로 계대 (passage) 10 이하의 세포를 노화 전 (presenescent) 세포로 간주하였다. 세포가 계대됨에 따라, 세포의 크기가 커졌으며 계대 10-20에서는 성장 속도가 느려졌다. 계대 27 이상의 세포는 완전히 성장이 정지되었으며 기존에 보고된 복제적 노화 (replicative senescence)와 같은 특징적인 현상을 나타내기 시작하였다 (Yeo et al., 2000a and b). 세포가 노화하는지 확인하기 위해, 본 발명자들은 베타-갈락토시다제 활성을 측정하거나 효소의 막 투과성 기질이며(a membrane permeable substrate of the enzyme), 세포 내부에서 푸른색의 불용성 산물을 생산하는 X-gal로 염색하였다. X-gal로 염색된 세포의 수는 나이에 따라 증가하였으며 계대 27-28의 대부분의 세포가 염색되었다. 또한, 계대 23-28로부터의 배양은 세포 성장이 정지하고 노화-유사의 형태학적 변화를 나타내었으나, 70-80%의 세포는 X-gal로 염색되었다. 이러한 현상을 거의 노화된 (near-senescent)으로 지칭하였다. 비록 거의 노화된 배양이 완전히 균일하게 되지 않더라도, 본 발명자들은 이러한 배양에서의 변화를 계대 6-10의 세포들 과 비교하였다. 성장 인자-자극된 신호전달 현상을 확인하기 위해, 세포들을 배양 배지에서 1-2일 동안 60-70%의 준-밀집상태가 되도록 배양하였으며, 그리고 난 뒤 혈청 무첨가 배지 (SFM)에서 2일 동안 배양함으로써 혈청-고갈 상태로 안정화되게 (quiescent) 하였다. 상기 안정화된 세포를 도면의 간단한 설명에서 언급한 바와 같이 다양한 효현제 (agonist)로 처리하였다. 세포를 라벨링 (labelling)하기 위해, SFM으로 배양하는 동안에 방사성 화학물질을 처리하였다.
Foreskin fibroblasts were isolated according to Voice and Implications (1983). The isolated cells were cultured in DMEM containing 10% fetal bovine serum and antibiotics. Primary culture included smaller and more tightly packed cells during the initial stages of culture. Generally, cells of passage 10 or less were considered presenescent cells. As the cells were passaged, they grew in size and slowed in passage 10-20. Cells over passage 27 completely stopped growing and began to exhibit characteristic phenomena such as previously reported replicative senescence (Yeo et al ., 2000a and b). To determine if the cells are aging, we measure the beta-galactosidase activity or a membrane permeable substrate of the enzyme, which produces a blue insoluble product inside the cell. Stained with gal. The number of cells stained with X-gal increased with age and most cells of passage 27-28 were stained. In addition, cultures from passages 23-28 stopped cell growth and showed aging-like morphological changes, but 70-80% of cells stained with X-gal. This phenomenon is referred to as near-senescent. Although nearly aged cultures did not become completely uniform, we compared the changes in these cultures with cells of passages 6-10. To identify growth factor-stimulated signaling phenomena, cells were cultured in a culture medium at 60-70% semi-dense for 1-2 days, and then in serum free medium (SFM) for 2 days. The cultures were then quiescent to serum-depleted state. The stabilized cells were treated with various agonists as mentioned in the brief description of the figures. To label cells, radiochemicals were treated during incubation with SFM.

세포질 유리 (free) [CaCellular free (Ca) 2+2+ ]i의 측정] measurement of i

[Ca2+]i는 준 등의 문헌 (Junn et al. (2000))에 기재된 대로 레이저 스캐닝 공초점 현미경을 이용하여 측정하였다. 6-웰 플레이트에서 글래스 커버 슬립 상에서 배양된 안정화된 섬유아세포를 혈청이 없고 페놀 레드가 없는 배지에서 4 μM의 플루오-3-아세톡시메틸 에스터 (fluo-3-acetoxymethyl ester, 플루오-3-AM)를 사용하여 40분 동안 염색한 뒤 무혈청 배지로 3회 세척하였다. 각각의 커버 슬립 상에 있는 염색된 세포를 관류 챔버 (MPS-1000, Seoul Engineering, Korea)에 마운팅하고, 공초점 레이져 스캐닝 현미경 (Carl Zeiss LSM 410)에 얹어 놓은 뒤 488 nm의 여기 아르곤 레이저와 515 nm의 장파장 통과 방출 필터 (long pass emission filter)로 5초마다 스캔하였다. 자동 펌프 시스템 (자가-고완된)을 사용하여 성장인자를 세포에 첨가하였다. 모든 스캔된 이미지는 단일 세포 수준에서 [Ca2+]i 변화를 분석하기 위해 칼 자이스 LSM 410 공초점 시스템에 장착되어 있는 동시 상 대 형광 강도를 측정하기 위한 “타임 시리즈 프로그램 (Time Series Program)”을 이용하여 분석하였다.
[Ca 2+ ] i was measured using a laser scanning confocal microscope as described in Jun et al . (2000). Stabilized fibroblasts cultured on glass cover slips in 6-well plates were treated with 4 μM of fluo-3-acetoxymethyl ester (fluoro-3-AM) in medium without serum and without phenol red. Stain for 40 minutes and wash three times with serum-free medium. Stained cells on each cover slip were mounted in a perfusion chamber (MPS-1000, Seoul Engineering, Korea), and placed on a confocal laser scanning microscope (Carl Zeiss LSM 410) followed by a 488 nm excitation argon laser and 515 Scanning was performed every 5 seconds with a nm long pass emission filter. Growth factors were added to the cells using an automated pump system (self-rigidized). All scanned images are “Time Series Program” for measuring simultaneous relative fluorescence intensities mounted on a Carl Zeiss LSM 410 confocal system to analyze [Ca 2+ ] i changes at the single cell level. It was analyzed using.

액틴 폴리머화의 공초점 현미경 측정Confocal Microscopy Measurement of Actin Polymerization

신 등의 문헌 (Shin et al. (1999))에 기재된 대로 F-액틴을 염색하였다. 멀티-웰 배양 플레이트에서 글래스 커버 슬립 상에 배양된 안정화된 세포를 효현제로 30분간 처리하였으며, 상기 세포를 PBS에 녹아있는 3.7% 파라포름알데하이드로 얼음에서 30분간 고정시켰다. 그리고 난 뒤 PBS에 녹아있는 0.2% 트리톤 X-100으로 15분 동안 얼음에서 투과시키고, 상기 세포를 PBS에 녹아있는 0.165 M NBD-팔라시딘으로 30분 동안 실온에서 염색하였다. 염색된 세포를 PBS로 15분 동안 3회 세척한 다음, PBS에 녹아있는 23% 폴리비닐 알코올 100 ㎖을 50 ㎖ 글리세롤로 혼합하여 제조한 젤바톨 (Gelvatol)을 이용하여 커버 슬립을 슬라이드 글래스 상에서 마운팅시켰다. 그리고 난 뒤, 상기 세포를 공초점 형광 현미경하에서 관찰하였다.
F-actin was stained as described in Shin et al . (1999). Stabilized cells cultured on glass cover slips in a multi-well culture plate were treated with agonists for 30 minutes, and the cells were fixed for 30 minutes in ice with 3.7% paraformaldehyde dissolved in PBS. Then permeate on ice with 0.2% Triton X-100 dissolved in PBS for 15 minutes, and the cells were stained for 30 minutes at room temperature with 0.165 M NBD-palasidine dissolved in PBS. The stained cells were washed three times with PBS for 15 minutes and then the cover slip was mounted on slide glass using Gelvatol prepared by mixing 100 ml of 23% polyvinyl alcohol dissolved in PBS with 50 ml glycerol. I was. The cells were then observed under confocal fluorescence microscopy.

포스포리파아제 D 활성의 표지로서 포스파티딜부탄올 형성의 측정Measurement of phosphatidylbutanol formation as a label of phospholipase D activity

[3H]미리스트산(1 μCi/㎖)을 이용하여 안정화된 세포를 밤새 라벨링하였으며 그리고 난 뒤 PBS로 세척하였다. 여 등의 문헌 (Yeo et al. (1994))에 기재된 대로 포스파티딜부탄올의 형성을 측정하였다. 세포를 0.5% (v/v) 1-부탄올을 이 용하여 15분 동안 전반응시켰으며 그리고 난 뒤 0.5% 1-부탄올의 존재하에 20분 동안 효현제로 처리하였다. 전체 지질을 추출한 뒤 박막 크로마토그래피로 분리하였다. 포스파티딜부탄올의 밴드를 플레이트로부터 분리해 낸 뒤 이의 방사능을 액체 섬광 칵테일에서 카운트하였다.
Stabilized cells were labeled overnight with [ 3 H] myrilic acid (1 μCi / ml) and then washed with PBS. The formation of phosphatidylbutanol was measured as described in Yeo et al . (1994). The cells were pre-reacted for 15 minutes with 0.5% (v / v) 1-butanol and then treated with agonists for 20 minutes in the presence of 0.5% 1-butanol. Total lipids were extracted and separated by thin layer chromatography. A band of phosphatidylbutanol was separated from the plate and its radioactivity counted in a liquid scintillation cocktail.

웨스턴 블롯 분석Western blot analysis

신호전달 단백질의 발현 레벨은 여 등의 문헌 (Yeo et al., 2000a)에 기재된 대로 웨스턴 블롯 분석으로 통해 분석하였다. pH 7.5의 50 mM Tris-HCl을 포함하고 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 1 mM EGTA, 1 mM Na3VO4, 10 mM NaF, 1 mM DTT, 1 mM PMSF, 25 ㎍/㎖ 류펩틴, 25 ㎍/㎖ 아프로티닌, 5 mM 벤즈아미딘, 및 1% 노니데트 P-40을 포함하는 용해 버퍼를 이용하여 전체 세포 분해물을 준비하였다. 세포 분해물의 단백질 농도는 BCA 단백질 정량 킷트를 사용하여 제조사의 방침에 따라 측정하였다. 동량의 단백질을 포함하는 세포 분해물을 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동을 통해 분리하였으며 이모빌론 PVDF 멤브레인으로 트랜스퍼하였다. 상기 블랏을 5% 탈지분유 및 0.1% 트윈 20을 포함하는 블로킹 용액을 이용하여 블로킹 한 뒤 블로킹 용액에서 항체로 밤새 처리하였다. 상기 블랏을 세척한 뒤 호스라디쉬 퍼옥시다제-컨쥬게이트된 항-토끼 IgG (1:5000)로 반응시키고, 형성된 면역 침전물을 ECL (enhanced chemiluminescence) 시스템을 이용하여 제조사의 방침에 따라 가시화하였다. 포스포리파아제 D 1/2의 레벨을 확인하기 위해, 10 ㎕의 항-포 스포리파아제 D 1 항-혈청 (Box45, ESTP4)을 이용하여 수득한 면역침전된 단백질을 폴리클로날 항-포스포리파아제 D 1 항체 (NC STP4 항-혈청으로 1:2로 희석)에 대해 웨스턴 블롯으로 분석하였다.
Expression levels of signaling proteins were analyzed by Western blot analysis as described in Yeo et al ., 2000a. 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 1 mM EGTA, 1 mM Na 3 VO 4 , 10 mM NaF, 1 mM DTT, 1 mM PMSF, 25 μg / ml Lupeptin, 25 containing 50 mM Tris-HCl, pH 7.5 Total cell lysates were prepared using lysis buffer containing μg / ml aprotinin, 5 mM benzamidine, and 1% nonidet P-40. Protein concentration of the cell lysate was measured according to the manufacturer's policy using the BCA protein quantification kit. Cell lysates containing the same amount of protein were separated via SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and transferred to an immobilon PVDF membrane. The blots were blocked using a blocking solution containing 5% skim milk powder and 0.1% Tween 20 and then treated with antibodies in the blocking solution overnight. The blot was washed and then reacted with horseradish peroxidase-conjugated anti-rabbit IgG (1: 5000) and the immune precipitate formed was visualized according to the manufacturer's policy using an enhanced chemiluminescence (ECL) system. To confirm the level of phospholipase D 1/2, immunoprecipitated proteins obtained using 10 μl of anti-phospholipase D 1 anti-serum (Box45, ESTP4) were subjected to polyclonal anti-phospholipase. Analyze by Western blot for D 1 antibody (diluted 1: 2 with NC STP4 anti-serum).

전체 이노시톨 포스페이트의 측정Determination of Total Inositol Phosphate

노화 전 및 거의 노화된 세포를 2일 동안 혈청-고갈시켰으며 0.1% 소 혈청 알부민 및 항생제를 포함하는 이노시톨이 없는 DMEM에서 0.5 μCi/㎖의 마이오- [3H]이노시톨을 이용하여 밤새 라벨링하였다. 그리고 난 뒤 상기 세포를 혈청이 없는 배지에 0.1% 소 혈청 알부민을 포함하는 배지로 3회 세척하였다. 상기 세포를 배지에서 1시간 동안 37℃에서 전배양하고 난 뒤 50 ng/㎖의 PDGF 또는 1 ㎍/㎖의 LPA로 반응시키기 전에 20 mM의 LiCl을 첨가하여 10분 동안 놓아두었다. 20분이 지난 후에, 상기 세포를 얼음-냉각된 PBS로 2회 세척하였으며 25 mM 포름산으로 용해하였다. 전체 이노시톨 포스페이트는 여 등의 문헌 (Yeo et al., 1994)에 따라 측정하였다.
Stylized depleted 0.1% bovine serum albumin, and in the absence of inositol DMEM containing antibiotics, 0.5 μCi / ㎖ Maio-aging before and little aging cell serum for 2 days by using a [3 H] inositol was labeled overnight . The cells were then washed three times with medium containing 0.1% bovine serum albumin in serum free medium. The cells were preincubated for 1 hour at 37 ° C. in the medium and allowed to stand for 10 minutes with the addition of 20 mM LiCl before reacting with 50 ng / ml PDGF or 1 μg / ml LPA. After 20 minutes, the cells were washed twice with ice-cold PBS and lysed with 25 mM formic acid. Total inositol phosphate was measured according to Yeo et al ., 1994.

사이클릭 AMP (cAMP) 축적의 측정Measurement of Cyclic AMP (cAMP) Accumulation

12웰-플레이트에서 배양된 세포를 SFM으로 2일 동안 배양함으로써 혈청-고갈시켰다. 상기 세포를 신선한 SFM 배지에서 1시간 동안 평형화시킨 다음에, 도면의 상세한 설명에서 기재한 바와 같이 LPA로 처리하였다. 상기 배지를 제거하고 2.5 M 퍼클로르산 (perchloric acid)을 첨가함으로써 상기 반응을 중지시켰다. 산성의 추출물은 사용하기 전까지 -20℃에서 보관하였다. 상기 산성의 추출물을 4.2 M KOH로 중성화한 뒤 장 등의 문헌에 기재된 대로 (Jang and Juhnn (2001)) [3H]cAMP를 cAMP 결합 단백질인 cAMP-의존성 단백질 키나아제의 RIα에 대해 경쟁 결합시킴으로써 cAMP 함량을 측정하였다. 추출하고 난 뒤, 세포를 0.1 N NaOH로 용해시키고 브래드포드 단백질 분석 시약을 이용하여 단백질 함량을 분석하였다. cAMP 함량은 산-불용성 단백질의 양에 대해 표준화하였다.
Cells cultured in 12 well-plates were serum-depleted by incubating for 2 days with SFM. The cells were equilibrated in fresh SFM medium for 1 hour and then treated with LPA as described in the detailed description of the figures. The reaction was stopped by removing the medium and adding 2.5 M perchloric acid. Acidic extracts were stored at -20 ° C until use. By literature as competitive binding (Jang and Juhnn (2001)) [3 H] cAMP to a cAMP binding protein on the cAMP- dependent protein kinase according to the RIα, such as the extract of the acid after neutralization with a sheet of 4.2 M KOH cAMP The content was measured. After extraction, cells were lysed with 0.1 N NaOH and analyzed for protein content using Bradford protein assay reagent. cAMP content was normalized to the amount of acid-insoluble protein.

아데닐일 시클라아제 (Adenylyl Cyclase) 활성의 측정Determination of Adenylyl Cyclase Activity

10-cm 배양 플레이트에 씨딩된 세포를 혈청-고갈시켰으며 도면의 상세한 설명에 기재한 대로 LPA로 처리하였다. 세포를 수거한 뒤 0.25 M 수크로즈, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 2 mM EGTA 및 프로테아제 인히비터를 포함하는 얼음-냉각된 조직분쇄 버퍼에서 조직 분쇄하였다. 조직 분쇄물을 20,000×g에서 4℃로 20분 동안 원심분리하였다. 펠렛을 상기 버퍼로 2회 세척한 뒤, 10 mM Tris-HCl, pH 7.4 및 10 mM MgCl2에 현탁하고 장 등의 문헌 (Jang et al. 2001)에 따라 아데닐일 시클라아제 분석을 수행하였다. 막 단백질 (15 ㎍/㎖)을 40 mM Tris, pH 7.4, 0.2 mM EGTA, 100 mM NaCl, 10 mM MgCl2, 0.5 mM ATP, 5 ㎍/㎖ 포스포크레아틴, 5 IU/㎖ 크레아틴 포스포키나아제, 10 μM GTP 및 0.5 mM IBMX를 포함하는 반응 혼합액 (100 ㎕)에서 30℃로 10분 동안 반응시켰다. 2.5 M 퍼클로르산 을 첨가함으로써 반응을 중지시켰다. 생성된 cAMP의 양은 cAMP 결합 분석을 통해 측정하였다.
Cells seeded in 10-cm culture plates were serum-depleted and treated with LPA as described in the detailed description of the drawings. Cells were harvested and tissue milled in ice-cooled tissue grinding buffer containing 0.25 M sucrose, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 2 mM EGTA and protease inhibitor. The tissue mill was centrifuged at 20,000 × g for 20 minutes at 4 ° C. The pellet was washed twice with this buffer, then suspended in 10 mM Tris-HCl, pH 7.4 and 10 mM MgCl 2 and subjected to adenylyl cyclase assay according to Jan et al. (Jang et al. 2001). Membrane protein (15 μg / ml) was added to 40 mM Tris, pH 7.4, 0.2 mM EGTA, 100 mM NaCl, 10 mM MgCl 2 , 0.5 mM ATP, 5 μg / ml phosphocreatin, 5 IU / ml creatine phosphokinase, The reaction mixture (100 μl) containing 10 μM GTP and 0.5 mM IBMX was reacted at 30 ° C. for 10 minutes. The reaction was stopped by the addition of 2.5 M perchloric acid. The amount of cAMP produced was measured by cAMP binding assay.

포스포디에스터라제 (Phosphodiesterase) 활성의 측정Determination of Phosphodiesterase Activity

포스포디에스터라제 (PDE) 분석은 장과 준의 문헌 (Jang and Juhnn, 2001)에 따라 수행하였다. 15 ㎍의 세포질 단백질을 50 mM Tris-HCl, pH 7.4, 3 mM MgCl2, 60 pmol cAMP, 1 mM 5’-AMP를 포함하는 200 ㎕의 반응 혼합액에서 15분 동안 37℃에서 반응시켰다. 그리고 난 뒤 2.0 M 퍼클로르산을 첨가함으로써 반응을 정지시켰으며 잔존하는 cAMP의 양을 cAMP 결합 분석으로 측정하였다.
Phosphodiesterase (PDE) analysis was performed according to Jan and Jun (Jang and Juhnn, 2001). 15 μg of cytosolic protein was reacted at 37 ° C. for 15 minutes in 200 μl of reaction mixture containing 50 mM Tris-HCl, pH 7.4, 3 mM MgCl 2 , 60 pmol cAMP, 1 mM 5′-AMP. The reaction was then stopped by the addition of 2.0 M perchloric acid and the amount of cAMP remaining was measured by cAMP binding assay.

단백질 키나아제 A 활성의 측정Measurement of Protein Kinase A Activity

LPA-처리된 세포를 수거한 뒤 0.25 M 수크로즈, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 2 mM EGTA 및 프로테아제 인히비터를 포함하는 얼음-냉각된 조직 분쇄 버퍼에서 조직 분쇄하였다. 조직 분쇄물을 20,000x g에서 4℃로 20분간 원심분리하였다. 단백질 키나아제 A 분석은 양 등의 문헌 (Yang et al., 1999)에 따라 수행하였다. 키나아제 반응 혼합물은 10 ㎕의 기질 칵테일 (500 μM 켐프타이드 및 10 μM cAMP), 10 ㎕의 인히비터 칵테일 (20 μM PKC 인히비터 펩타이드 및 20 μM 컴파운드 R24571), 10 ㎕의 조직 분쇄물 및 0.5 mM ATP, 75 mM MgCl2 및 10 μCi의 [γ-32P]ATP (3000 Ci/mmol)를 포함하는 10 ㎕의 혼합용액을 포함하였다. 상기 혼 합물을 30℃에서 10분 동안 반응시키고 난 뒤, 25 ㎕의 혼합물을 P81 페이퍼 스퀘어에 블로팅하였다. 상기 페이퍼를 0.75% 인산으로 한번 세척한 뒤 켐프타이드에 결합한 방사능을 섬광 계수기 (Model Tri-Carb 1600 CA, Packard Instrument Company)에서 정량하였다. 샘플은 각 조건에 대해 3회 분석하였다. PKI-억제성 키나아제 활성을 계산한 뒤 그 값을 전체 PKA 활성의 퍼센트로 나타내었다.LPA-treated cells were harvested and then tissue milled in an ice-cooled tissue grinding buffer containing 0.25 M sucrose, 10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 2 mM EGTA and protease inhibitor. The tissue mill was centrifuged at 20,000 × g at 4 ° C. for 20 minutes. Protein kinase A analysis was performed according to Yang et al. (Yang et al., 1999). The kinase reaction mixture consists of 10 μl of substrate cocktail (500 μM camptide and 10 μM cAMP), 10 μl of inhibitor cocktail (20 μM PKC inhibitor peptide and 20 μM compound R24571), 10 μl of tissue grind and 0.5 mM ATP 10 μl of a mixed solution containing 75 mM MgCl 2 and 10 μCi of [γ- 32 P] ATP (3000 Ci / mmol). The mixture was allowed to react at 30 ° C. for 10 minutes and then 25 μl of the mixture was blotted onto P81 paper square. The paper was washed once with 0.75% phosphoric acid and the radioactivity bound to the camptide was quantified in a scintillation counter (Model Tri-Carb 1600 CA, Packard Instrument Company). Samples were analyzed three times for each condition. PKI-inhibitory kinase activity was calculated and then expressed as a percentage of total PKA activity.

세포 추출물을 50 mM Tris, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 100 μM ATP, 4 nnmol [γ-32P]ATP, 0.25 mg/㎖ BSA 및 50 μM의 켐프타이드 (Leu-Arg-Arg-Ala-Ser-Leu-Gly), 무첨가이거나 (대조군) 또는 1 μM PKI 펩타이드를 포함 (배경), 10 μM cAMP (전체 활성을 위해) 또는 PKI와 cAMP (전체 배경 활성을 위해)를 포함하는 키나아제 반응 버퍼로 30℃에서 5분 동안 반응시켰다. 샘플은 각 조건에 대해 3회 분석하였으며 켐프타이드로 결합된 방사능은 섬광 계수기에서 정량하였다. PKI-억제성 키나아제 활성을 계산하였으며 그 값을 전체 PKA 활성의 퍼센트로 나타내었다.
Cell extracts were treated with 50 mM Tris, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 100 μM ATP, 4 nnmol [γ- 32 P] ATP, 0.25 mg / ml BSA and 50 μM of camptide (Leu-Arg-Arg-Ala-Ser -Leu-Gly), either without additives (control) or with 1 μM PKI peptide (background), with 10 μM cAMP (for total activity) or with kinase reaction buffer containing PKI and cAMP (for total background activity) The reaction was carried out at 5 ° C. for 5 minutes. Samples were analyzed three times for each condition and the camptide bound radioactivity was quantified in a scintillation counter. PKI-inhibitory kinase activity was calculated and its value expressed as a percentage of total PKA activity.

반-정량적 (Semi-quantitative) RT-PCRSemi-quantitative RT-PCR

산 구아니디움 티오시아네이트 페놀-클로로포름 추출 방법 (Chomczynski and Sacchi, 1987)을 이용하여 노화 전 및 거의 노화된 세포로부터 전체 RNA를 추출하였다. 노화 전 및 거의 노화된 세포에 있는 mRNA의 상대적인 양을 비교하기 위해, 니코레티 등의 문헌 (Nicoletti and Sassy-Prigent (1996))에 따라 반-정량적 역전사/중합 연쇄 반응 (RT-PCR)을 수행하였다. 노화 전 및 거의 노화된 세포로 부터 분리한 RNA를 혼합함으로써 단계별 혼합물을 준비하였으며, 이에 의해 각 혼합물은 동일한 부피 (12 ㎕)에 동일한 총 RNA 양 (2 ㎍)을 가지게 되었다. RT 반응은 제조사의 방침에 따라 슈퍼스크립트 II 역전사 효소를 이용하여 최종 부피 20 ㎕로 수행하였으며, 4 ㎕의 최종 RT 산물 혼합액으로 PCR 증폭하였다. 사용된 프라이머 세트는 Gi1을 증폭하기 위해 5’-ATG ATC GAC CGC AAC CTC-3’ 및 5’-CTT CAA CCT CCC CAT AGC C-3’, Gi2를 증폭하기 위해 5’-GAT CGA CTT TGC CGA CCC-3’ 및 5’-TCG TTC AGG TAG TAG GCA GC-3’, Gi3를 증폭하기 위해 5’-TGG CAG TGC TGA AGA AGG-3’ 및 5’-GGT CTT CAC TCT CGT CCG-3’을 사용하였다 (Takano et al., 1997). Gqα를 증폭하기 위한 프라이머로는 샤 등의 문헌 (Shah (1999))에 기재된 대로 5’-ATG ACT TGG ACC GTG TAG CCG ACC-3’ (센스) 및 5’-CCA TGC GGT TCT CAT TGT CTG ACT-3’ (안티센스)를 사용하였다. 또한 EDG-1의 삼차 세포질 루프 (i3)에 대응하는 DNA 단편은 5’-AGA ATC TAC TCC TTG GTC AGG ACT-3’ (센스) 및 5’-TAC CCG GGT TAC TTG AGC GCC AGC GAC TTC TC-3’ (안티센스) 프라이머를 사용하여 PCR을 통해 증폭하였다 (Lee et al., 1996). EDG-2, -4, 및 -7에 대한 PCR 프라이머는 다른 막전달 부위를 포함하는 보전되지 않은 아미노산 서열에 기초하여 디자인하였다 (Bandoh et al., 1999). EDG-2 프라이머는 TM 1에서부터 TM 3을 포함하는 부위 (360 bp); EDG-4 프라이머는 TM 1에서부터 5를 포함하는 부위 (582 bp); 그리고 EDG-7 프라이머는 TM 1에서부터 6을 포함하는 부위 (750 bp)를 증폭한다. 사용된 올리고뉴클레오타이드는 EDG-2에 대하여 5’-GGA AAG CAT CTT GCC ACA GAA-3’ (센스) 및 5’-GCC GGT TGC TCA TCC GTG TGT-3’ (안티센스), EDG-4에 대하여 5’-GGC AAA GAG CTC AGC TCC CAC-3’ (센스) 및 5’-CAT GCG CTG CAC TCG CCG CCG-3’ (안티센스) 그리고 EDG-7에 대하여 5’-AAC ACT GAT ACT GTC GAT GAC-3’ (센스) 및 5’GAC AGT CAT CAC CGT CTT CAT-3’ (안티센스)이다. 아데닐일 시클라아제 이형태, 포스포디에스터라제 및 단백질 키나아제 A에 대한 프라이머는 각각 장 등 (Jang et al. (2001)), 조 등 (Cho et al. (2000)) 및 장과 준 등 (Jang and Juhnn (2001))의 문헌에 따라 준비하였다.Total RNA was extracted from pre-aging and nearly aged cells using the acid guanidium thiocyanate phenol-chloroform extraction method (Chomczynski and Sacchi, 1987). To compare the relative amounts of mRNA in pre-aging and nearly aged cells, a semi-quantitative reverse transcription / polymerization chain reaction (RT-PCR) was performed according to Nicotti and Sassy-Prigent (1996). It was. Stepwise mixtures were prepared by mixing RNA isolated from pre-aging and nearly aged cells, whereby each mixture had the same total RNA amount (2 μg) in the same volume (12 μl). The RT reaction was carried out in a final volume of 20 μl using SuperScript II reverse transcriptase according to the manufacturer's policy, and PCR amplified with 4 μl of the final RT product mixture. The primer set used was 5'-ATG ATC GAC CGC AAC CTC-3 'and 5'-CTT CAA CCT CCC CAT AGC C-3' to amplify G i1 , 5'-GAT CGA CTT to amplify G i2 TGC CGA CCC-3 'and 5'-TCG TTC AGG TAG TAG GCA GC-3', G to amplify i3 5'-TGG CAG TGC TGA AGA AGG-3 ' and 5'-GGT CTT CAC TCT CGT CCG- 3 'was used (Takano et al., 1997). Primers for amplifying Gqα include 5'-ATG ACT TGG ACC GTG TAG CCG ACC-3 '(sense) and 5'-CCA TGC GGT TCT CAT TGT CTG ACT as described in Shah et al. (Shah (1999)). -3 '(antisense) was used. In addition, the DNA fragments corresponding to the tertiary cytoplasmic loop (i3) of EDG-1 include 5'-AGA ATC TAC TCC TTG GTC AGG ACT-3 '(sense) and 5'-TAC CCG GGT TAC TTG AGC GCC AGC GAC TTC TC- Amplification via PCR using 3 ′ (antisense) primers (Lee et al., 1996). PCR primers for EDG-2, -4, and -7 were designed based on unconserved amino acid sequences including other membrane transfer sites (Bandoh et al., 1999). EDG-2 primers comprise a site comprising TM 3 through TM 1 (360 bp); EDG-4 primers comprise a region comprising 5 to 5 (582 bp); And EDG-7 primers amplify a region (750 bp) containing 6 to TM 1. Oligonucleotides used were 5'-GGA AAG CAT CTT GCC ACA GAA-3 '(sense) and 5'-GCC GGT TGC TCA TCC GTG TGT-3' (antisense) for EDG-2, 5 for EDG-4 '-GGC AAA GAG CTC AGC TCC CAC-3' (sense) and 5'-CAT GCG CTG CAC TCG CCG CCG-3 '(antisense) and 5'-AAC ACT GAT ACT GTC GAT GAC-3 for EDG-7 (Sense) and 5'GAC AGT CAT CAC CGT CTT CAT-3 '(antisense). Primers for adenylyl cyclase variants, phosphodiesterases and protein kinase A were described in Jan et al. (2001), Cho et al. (2000) and Jang et al. Prepared according to the literature of Jang and Juhnn (2001).

실시간 PCR 또는 농도구배 PCR을 이용하여 주형 mRNA의 양과 증폭된 산물 혼합물의 양 사이가 직선의 관계가 되도록 적절하게 PCR 조건을 선택하였다. PCR 산물을 에티듐 브로마이드를 포함하는 1.2% 아가로즈 젤 상에서 전기영동하였다. mRNA의 양은 바이오-라드사의 농도분석기 (Bio-Rad GS 710 Calibrated Imaging Densitometry)에 의해 얻은 밴드의 농도 측정 결과를 이용하여 비교하였다.
Real-time PCR or concentration gradient PCR was used to select PCR conditions appropriately such that there was a linear relationship between the amount of template mRNA and the amount of amplified product mixture. PCR products were electrophoresed on 1.2% agarose gels containing ethidium bromide. The amount of mRNA was compared using the results of the concentration measurement of the band obtained by Bio-Rad GS 710 Calibrated Imaging Densitometry.

DNA 합성DNA synthesis

안정화된 세포를 [3H]티미딘 (0.5 μCi/㎖)을 이용하여 4시간 동안 라벨링하였으며, 라벨링되지 않은 방사능 티미딘은 PBS로 세척함으로써 제거하였다. DNA를 10% TCA로 침전시킨 뒤 0.5N NaOH에서 용해하였다. 중성화된 분해물에 있는 방사능은 액체 섬광 칵테일에서 카운트하였다.
Stabilized cells were labeled using [ 3 H] thymidine (0.5 μCi / ml) for 4 hours, and unlabeled radioactive thymidine was removed by washing with PBS. DNA was precipitated with 10% TCA and dissolved in 0.5N NaOH. Radioactivity in the neutralized digest was counted in the liquid scintillation cocktail.

노화 세포에 있는 아데닐일 시클라아제 인히비터의 작용의 측정Measurement of the Action of Adenylyl Cylase Inhibitors in Aging Cells

어리거나 노화된 HDF (계대 8-11)를 LPA (30 μM), dbcAMP (cAMP 아날로그, 1 mM, Sigma) 및 아데닐일 시클라아제 인히비터, SQ22536 (300 μM, Calbiochem)의 혼합액으로 37℃에서 30-60분 동안 처리하였다. 처리된 세포를 트리판 블루 (GiBco/BRL)로 37℃에서 10분 동안 염색하였으며 그리고 난 뒤 푸른색을 띄지 않는 세포만을 헤마사이토미터 (hemacytometer)로 카운트하였다.Young or aged HDF (passage 8-11) was mixed at 37 ° C. with a mixture of LPA (30 μM), dbcAMP (cAMP analog, 1 mM, Sigma) and adenylyl cyclase inhibitor, SQ22536 (300 μM, Calbiochem) Treated for 30-60 minutes. Treated cells were stained with Trypan Blue (GiBco / BRL) at 37 ° C. for 10 minutes and then only cells that were not blue were counted with a hemacytometer.

추가로, 상기 처리된 세포를 유세포 계수기로 분석하였다. 처리된 세포를 수거한 뒤 1 ㎖의 0.1% 트립신으로 30초 동안 처리하고, 그리고 난 뒤 4℃에서 1000 rpm으로 10분 동안 원심분리하였다. 그리고 난 뒤, 세포 농도를 샘플 버퍼에 1-3 ×106 세포/㎖의 농도로 맞추었다. 샘플 버퍼는 Ca2+ 및 Mg2+가 없는 1 ℓPBS에 1g의 글루코스를 넣은 뒤 0.22 ㎛ 필터로 여과함으로써 제조하였다. 세포를 포함하는 용액을 1000 rpm에서 4℃로 10분 동안 원심분리하였으며 얼음-냉각된 70% 에탄올을 펠렛에 한방울씩 떨어뜨려 첨가하였다. 샘플 튜브를 닫은 뒤, 4℃에서 밤새 에탄올에 놓아 두어 고정되게 하였으며, 잠시 볼텍싱한 뒤 3000 rpm에서 5분 동안 원심분리하였다. 그리고 난 뒤, 에탄올을 버리고 PI (프로피디움 이오다이드) 염색 용액 (0.5 ㎖ 20×프로피디움 이오다이드 농축 용액 (최종 50 ㎍/㎖), 1000 kunits RNase A (최종 100 U/㎖) 및 10 ㎖의 샘플 버퍼)을 샘플 튜브에 첨가하였다. 최종적으로, 샘플을 24시간 이내에 느린 유세포 계수기 (FACS Calibur, Beckton-Dikinson)로 분석하였다. In addition, the treated cells were analyzed by flow cytometry. The treated cells were harvested and treated with 1 ml of 0.1% trypsin for 30 seconds, and then centrifuged at 1000 rpm for 10 minutes at 4 ° C. The cell concentration was then adjusted to a concentration of 1-3 × 10 6 cells / ml in the sample buffer. Sample buffers were prepared by placing 1 g of glucose in 1 l PBS without Ca 2+ and Mg 2+ and filtering with a 0.22 μm filter. The solution containing the cells was centrifuged at 1000 rpm at 4 ° C. for 10 minutes and ice-cooled 70% ethanol was added dropwise to the pellet. The sample tube was closed and left in ethanol at 4 ° C. overnight to allow fixation, followed by brief vortexing and centrifugation at 3000 rpm for 5 minutes. Then, ethanol was discarded and PI (propidium iodide) staining solution (0.5 mL 20 × propidium iodide concentrated solution (final 50 μg / mL), 1000 kunits RNase A (final 100 U / mL) and 10 ML of sample buffer) was added to the sample tube. Finally, samples were analyzed with a slow flow cytometer (FACS Calibur, Beckton-Dikinson) within 24 hours.


결과result

1. 노화 인간 이배성 섬유아세포에 있는 세포내 Ca1. Intracellular Ca in Aging Human Diploid Fibroblasts 2+2+ 레벨의 차등적 변화 Differential change in level

신생아의 음경꺼풀로부터 분리한 일차 인간 이배성 섬유아세포는 나이가 들어감에 따른 성장인자 축적에 대하여 감소하는 반응을 보이는 기작을 연구하는데 사용하였다. 이러한 세포는 여 등의 문헌 (Yeo et al., 2000a)에 기재된 대로 유지하고 계대하였다. 이러한 노화 세포는 특징적인 형태학적 변화를 나타내고, 베타-갈락토시다아제 활성이 증가하며 증식의 속도가 감소하는 것으로 검증되었다. 다른 세포 시스템에서 관찰되는 것과 같이, 노화 및 거의 노화된 세포는 이들의 노화 전 등가물과 비교하여 커지고 저밀도로 성장하였다. 여기서 본 발명자들은 혈소판-유래의 성장인자 (PDGF) 및 라이소포스파티드산 (LPA)에 의해 유발되는 신호전달 현상에 있어서의 차등적 변화를 보고한다. 인간 이배성 섬유아세포에서 PDGF는 10-100 ng/㎖의 농도 범위에서 신호전달 현상을 유발하였으나, LPA는 0.1-10 ㎍/㎖의 농도 범위에서 포스포리피드의 가수분해, Ca2+ 이동, 액틴 폴리머화를 촉진시켰다. 이러한 세포적 반응을 비교하기 위해, 본 발명자들은 노화 전 및 노화 (또는 거의 노화된) 세포를 PDGF 및 LPA로 처리하였으며, 상기 각각을 50 ng/㎖ 및 1 ㎍/㎖의 최대 반응 용량으로 처리하였다.Primary human diploid fibroblasts isolated from the penile lids of newborns were used to study the mechanism of decreasing response to growth factor accumulation with age. These cells were maintained and passaged as described in Yeo et al ., 2000a. These senescent cells showed characteristic morphological changes, increased beta-galactosidase activity, and verified to decrease the rate of proliferation. As observed in other cellular systems, aging and nearly aging cells grew larger and at lower density compared to their pre-aging equivalents. Here we report differential changes in signaling phenomena caused by platelet-derived growth factor (PDGF) and lysophosphatidic acid (LPA). In human diploid fibroblasts, PDGF induced signaling at a concentration range of 10-100 ng / ml, while LPA induced phospholipid hydrolysis, Ca 2+ migration, and actin at a concentration range of 0.1-10 ㎍ / ml. Promote the polymerization. To compare these cellular responses, we treated pre-aging and aging (or nearly aged) cells with PDGF and LPA, each with 50 ng / ml and 1 μg / ml maximum response doses. .

플루오-3-AM을 이용하여 노화 전 및 노화 섬유아세포를 염색하여 공초점 현미경으로 관찰함으로써 세포내 Ca2+의 변화를 확인하였다. 노화 세포는 훨씬 더 크고 평평하기 때문에, 노화 전 세포의 수는 동일한 스캔된 범위내에서 노화 세포에 비해 훨씬 높았다. 본 발명자들이 이 실험을 반복하였을 때, 상기 세포들은 유사한 결과를 나타내었다. 본 발명자들은 도 1에서 대표 실험 중의 하나를 제공한다. PDGF 및 LPA는 노화 전 (presenescent) 섬유아세포 (계대 7)에 있는 세포질 Ca2+ 레벨에 있어서 급격한 증가를 나타내었고 Ca2+의 변동 패턴 (oscillating pattern)은 효현제-특이적으로 증가하였다. 그러나, 이러한 현상은 노화 세포 (계대 27)에서 변화하였다. Ca2+ 반응은 PDGF-자극된 노화 세포에서 크게 약화되었지만 (도 1B) LPA-자극된 노화 세포에서는 크게 약화되지 않았다 (도 1D).
Changes in intracellular Ca 2+ were confirmed by staining pre-aging and aging fibroblasts with fluorine-3-AM and observing with confocal microscopy. Since senescent cells are much larger and flatter, the number of pre-aging cells was much higher than aging cells within the same scanned range. When we repeated this experiment, the cells showed similar results. We provide one of the representative experiments in FIG. 1. PDGF and LPA showed a sharp increase in cytosolic Ca 2+ levels in presenescent fibroblasts (passage 7) and the oscillating pattern of Ca 2+ increased agonist-specifically. However, this phenomenon changed in senescent cells (passage 27). Ca 2+ response was significantly weakened in PDGF-stimulated senescent cells (FIG. 1B) but not significantly weakened in LPA-stimulated senescent cells (FIG. 1D).

2. 노화 섬유아세포에서의 액틴 폴리머화의 차등적 변화2. Differential Changes in Actin Polymerization in Aging Fibroblasts

LPA 및 PDGF는 Ca2+-이동화 효현제이기 때문에, 액틴 폴리머화도 섬유아세포에서 관찰하였다. 도 2에 표시된 바와 같이, F-액틴의 기준 레벨은 노화 전 세포 (계대 10)에서 보다 노화 세포 (계대 27)에서 훨씬 높았다. PDGF 및 LPA 모두는 노화 전 섬유아세포에 있는 스트레스 섬유의 형성을 증가시켰으며, LPA에 의해 유발되는 변화는 이보다 훨씬 컸다. 노화 세포에서의 PDGF-유도된 액틴 폴리머화는 거의 차단되었으나, LPA-유도된 액틴 폴리머화는 부분적으로 감소하였다.
Since LPA and PDGF are Ca 2+ -migrating agonists, actin polymerization was also observed in fibroblasts. As indicated in FIG. 2, the reference level of F-actin was much higher in senescent cells (passage 27) than in pre-aging cells (passage 10). Both PDGF and LPA increased the formation of stress fibers in fibroblasts before aging, and the changes induced by LPA were much greater. PDGF-induced actin polymerization was almost blocked in senescent cells, but LPA-induced actin polymerization was partially reduced.

3. 거의 노화된 섬유아세포에서의 포스포리파아제 C 및 D에 의한 효현제-자극된 포스포리피드 가수분해의 차등적 변화3. Differential Changes of Agonist-Stimulated Phospholipid Hydrolysis by Phospholipases C and D in Nearly Aged Fibroblasts

포스포리파아제 C (PLC)는 수용체 티로신 키나아제 또는 G-단백질을 통해 이의 이형태 (isoform)에 의존하여 활성화된다. PLC 활성화 산물중의 하나는 이노시톨 1,4,5-트리포스페이트이며, 세포내 Ca2+ 분비를 증가시킨다. 또한 PLC의 주요한 기질인 PIP2는 액틴 폴리머화에 관련되어 있기 때문에, 본 발명자들은 노화 전 세포 (계대 6) 및 거의 노화된 세포 (계대 23)에서의 IP3의 생산을 측정함으로써 PLC 활성을 검증하였다. 도 3에 나타난 바와 같이, PDGF-자극된 이노시톨 포스페이트 (IPs) 생산은 거의 노화된 세포에서 상당히 감소하였으나 그럼에도 불구하고 이의 레벨은 LPA-자극된 노화 세포에서 증가하였다.Phospholipase C (PLC) is activated depending on its isoform via receptor tyrosine kinase or G-protein. One of the PLC activation products is inositol 1,4,5-triphosphate, which increases intracellular Ca 2+ secretion. In addition, since PIP 2 , a major substrate of PLC, is involved in actin polymerization, we validate PLC activity by measuring the production of IP 3 in pre-aging cells (passage 6) and nearly aged cells (passage 23). It was. As shown in FIG. 3, PDGF-stimulated inositol phosphate (IPs) production significantly decreased in nearly aged cells but nevertheless its level increased in LPA-stimulated senescent cells.

단백질 키나아제 C-의존성 포스포리파아제 D (PLD) 활성의 결핍은 세포 노화에서 제시되었고 PDGF는 단백질 키나아제 C 활성을 통해 PLD를 활성화시키는 것으로 밝혀졌기 때문에, 본 발명자들은 섬유아세포에 있는 PDGF에 의한 PLD의 활성에 대한 노화의 영향을 검증하였다. PLD 활성은 0.5% 1-부탄올의 존재하에 포스파티딜부탄올 형성을 측정함으로써 확인하였다. 예측한 바와 같이, PLD 활성에 대한 PDGF 및 LPA의 영향은 계대 24의 거의 노화된 세포에서 감소하였고 (도 4); PLD 활성의 80% 감소는 PDGF-자극된 세포에서 관찰되었다. 대조적으로, LPA를 처리했을 때는 거의 노화된 세포에서 오직 20%만이 감소되는 것으로 나타났다.
Since a deficiency of protein kinase C-dependent phospholipase D (PLD) activity has been shown in cell aging and PDGF has been shown to activate PLD through protein kinase C activity, we have found that The effect of aging on activity was verified. PLD activity was confirmed by measuring phosphatidylbutanol formation in the presence of 0.5% 1-butanol. As expected, the effect of PDGF and LPA on PLD activity was reduced in nearly aged cells at passage 24 (FIG. 4); An 80% reduction in PLD activity was observed in PDGF-stimulated cells. In contrast, LPA treatment showed only a 20% reduction in nearly aged cells.

4. 거의 노화된 섬유아세포에서의 성장인자-유도된 DNA 합성의 차등적 변화4. Differential Changes in Growth Factor-Induced DNA Synthesis in Nearly Aged Fibroblasts

성장인자 촉진에 따른 DNA 합성의 나이-의존적 감소는 증식 속도에 대한 원 인이 될 수 있다 (Peacocke and Campisi, 1991, Smith and Pereira-Smith, 1996). DNA에 대한 [3H]티미딘 결합을 측정함으로써, DNA 합성 속도를 검증하였다. DNA에 대한 [3H]티미딘 결합의 기준 레벨은 계대 24의 거의 노화된 섬유아세포에서 크게 감소하였다. PDGF는 10-100 ng/㎖의 농도범위에서 노화 전 섬유아세포의 DNA에 결합하는 [3H]티미딘에 대한 매우 강한 효현제이다 (도 5A). 초기 계대된 노화 전 세포 (계대 8)가 약 70%의 세포 밀집도로 안정화되었을 때, 50-100 ng/㎖의 PDGF를 처리함에 따라 [3H]티미딘 결합은 7-9배 정도 증가하였다. 그러나, 50-100 ng/㎖의 PDGF를 처리하였을 때 PDGF-유도된 DNA 합성은 거의 노화된 세포에서 상당히 감소하였으나, [3H]티미딘 결합은 오직 1.3배 증가하는 것으로 나타났다 (도 5B). LPA를 이용한 노화 전 섬유아세포의 배양은 [3H]티미딘 결합의 레벨을 증가시켰으며, 이는 10 ㎍/㎖에서 증가하기 시작하여 50-70 ㎍/㎖에서 최대 수치를 나타내었다. 또한 LPA에 대한 반응이 감소하였으나 PDGF보다는 적게 감소하였다 (도 5A). 폴드 증가가 계산되었을 때, 50-70 ㎍/㎖의 LPA에 대한 반응은 거의 노화된 세포에서 매우 높았다 (도 5B). 이러한 관찰은 [Ca2+]i의 변동 패턴을 포함하는 효현제-자극된 신호전달 현상에 대한 영향과 밀접한 관련이 있었으며, 여기서 PDGF-유도된 세포내 Ca2+ 분비는 LPA-유도된 것에 비해 훨씬 강하게 억제되었다. Age-dependent decrease in DNA synthesis following growth factor promotion may be a cause for the rate of proliferation (Peacocke and Campisi, 1991, Smith and Pereira-Smith, 1996). DNA synthesis rates were verified by measuring [ 3 H] thymidine binding to DNA. Reference levels of [ 3 H] thymidine binding to DNA were significantly reduced in nearly aged fibroblasts of passage 24. PDGF is a very strong agonist for [ 3 H] thymidine that binds to DNA of fibroblasts before aging in a concentration range of 10-100 ng / ml (FIG. 5A). When the initial passaged pre-aging cells (passage 8) stabilized to about 70% cell density, [ 3 H] thymidine binding increased 7-9 fold with 50-100 ng / ml of PDGF. However, treatment with 50-100 ng / ml of PDGF showed a significant decrease in PDGF-induced DNA synthesis in nearly aged cells, but only a 1.3-fold increase in [ 3 H] thymidine binding (FIG. 5B). Incubation of fibroblasts prior to aging with LPA increased the level of [ 3 H] thymidine binding, which began to increase at 10 μg / ml and peaked at 50-70 μg / ml. There was also a decrease in response to LPA but less than PDGF (FIG. 5A). When the fold increase was calculated, the response to 50-70 μg / ml LPA was very high in nearly aged cells (FIG. 5B). This observation was closely related to the effect on agonist-stimulated signaling phenomena involving the pattern of variation in [Ca 2+ ] i , where PDGF-induced intracellular Ca 2+ secretion was much more than LPA-induced. Strongly suppressed.


5. PDGF-신호전달 현상과 관련된 분자적 변화5. Molecular changes associated with PDGF-signaling phenomena

나이에 따른 PDGF 촉진에 대한 Ca2+ 반응과 IP3 생산의 감소에 대한 반응기작을 알아보기 위하여, 본 발명자들은 PDGF-신호전달 현상과 관련된 분자적 변화를 추가로 검증하였다. PLC-γ1은 자동인산화되는 성장인자 수용체에 결합함으로써 활성화되며, 그 이후에 활성화된 수용체 키나아제에 의한 티로신-인산화는 대응하는 성장인자의 결합에 의해 촉진된다. PDGF 수용체 및 PLC-γ1을 포함하는 많은 단백질의 티로신 인산화는 세포의 나이가 증가하는 동안 점진적으로 감소하였다 (도 6). 첫 번째 및 두 번째 밴드는 PDGF 수용체 자체 및 PLC-γ1이었으며, 이는 항-PDGF 수용체 및 항-PLC-γ1 항체를 부착한 단백질 A 비드로 제거 실험 (clearance experiment)을 함으로써 확인하였다 (Yeo et al., 1997). 더불어, 웨스턴 블롯 분석으로 검증하였을때, PLC-γ1의 발현 레벨은 계대의 증가에 의해 변하지 않았다 (도 7A). 따라서, PDGF 촉진에 대한 노화 (또는 거의 노화된) 세포의 감소된 반응은 PLC-γ1 단백질의 증가에 의한 것이 아닐 것으로 판단된다. PDGF-유도된 신호전달 현상에 있어서의 확연한 감소가 PDGF 수용체 자체의 감소에 의한 것인지 확인하기 위해, 본 발명자들은 추가로 폴리클로날 항-인간 PDGF 타입 A/B 수용체 항체를 이용하여 PDGF 수용체의 레벨을 검증하였다. 비록 상기 항체는 PDGF 타입 A (170 kDa) 및 B (190 kDa) 수용체를 모두 인식하지만, 섬유아세포는 주로 B-타입 수용체를 포함한다. PDGF 수용체 타입 B의 발현은 세포의 나이가 증가하는 동안 점진적으로 감소조절되는 것으로 확인되었다 (도 7B).In order to examine the reactivity of Ca 2+ response to PDGF promotion and reduction of IP 3 production with age, we further validated the molecular changes associated with PDGF-signaling phenomena. PLC-γ1 is activated by binding to a growth factor receptor that is autophosphorylated, after which tyrosine-phosphorylation by activated receptor kinase is promoted by binding of the corresponding growth factor. Tyrosine phosphorylation of many proteins, including the PDGF receptor and PLC- [gamma] 1, gradually declined with increasing age of the cells (Figure 6). The first and second bands were the PDGF receptor itself and PLC-γ1, which was confirmed by a clearance experiment with protein A beads to which anti-PDGF receptor and anti-PLC-γ1 antibody were attached (Yeo et al. , 1997). In addition, when verified by Western blot analysis, the expression level of PLC-γ1 was not changed by increasing passage (FIG. 7A). Thus, it is believed that the reduced response of aged (or nearly aged) cells to PDGF promotion is not due to an increase in PLC-γ1 protein. In order to determine whether the significant reduction in PDGF-induced signaling is due to a decrease in the PDGF receptor itself, we further used polyclonal anti-human PDGF type A / B receptor antibodies to level the PDGF receptor. Was verified. Although the antibody recognizes both PDGF type A (170 kDa) and B (190 kDa) receptors, fibroblasts mainly comprise B-type receptors. Expression of PDGF receptor type B was found to be progressively decreased in regulation over the age of the cells (FIG. 7B).

PLD 활성은 PDGF-자극된 거의 노화된 세포에서 감소하기 때문에, PDGF 수용체 이외에 PLD 활성에 관련된 PKC 및 PLD 이형태와 같은 일부 단백질은 나이에 따라 변화하였다. 웨스턴 블롯 분석을 통해 PKCs의 레벨에 변화가 없는 것으로 확인되었으나 (도 8A), 나이가 증가함에 따라 PLD1 단백질의 레벨은 점차적으로 감소하는 것으로 확인되었다 (도 8B).
Because PLD activity decreases in PDGF-stimulated nearly aged cells, in addition to the PDGF receptor, some proteins related to PLD activity, such as PKC and PLD variants, have changed with age. Western blot analysis revealed no change in the levels of PKCs (FIG. 8A), but gradually decreased levels of PLD1 protein with age (FIG. 8B).

6. LPA-유도된 cAMP 신호전달은 거의 노화된 인간 이배성 섬유아세포에서 변화된다6. LPA-induced cAMP signaling is altered in nearly aged human diploid fibroblasts

노화 세포에서의 성장인자-자극된 신호전달 시스템의 차등적 변화를 연구하기 위해, 본 발명자들은 생리학적 지질 마이토젠 라이소포스파티드산 (LPA)에 대한 반응에서 cAMP 신호전달에 대한 노화의 영향을 살펴보았다. 기본적인 조건하에서 세포의 cAMP는 노화 전 (계대 8) 및 거의 노화된 섬유아세포 (계대 27)에서 각각 37.0 +/- 2.6 및 36 +/- 3.1 pmol/㎎ 단백질로 나타났다. 노화 전 섬유아세포에서, 세포의 cAMP는 1-70 ㎍/㎖의 농도 범위의 LPA로 30분 동안 반응시키고 난 뒤에 33-43% 감소하였다 (도 9A). 대조적으로, LPA 반응은 거의 노화된 섬유아세포에서 세포 cAMP를 31-77% 증가시켰다. 30 ㎍/㎖ 용량의 LPA는 노화 전 세포에서 효과적으로 cAMP의 감소를 유도하였다 (도 9A). 또한 시간-의존적 cAMP 반응의 프로파일은 근접 노화 LPA-자극된 세포에서 변화하였다. 거의 노화된 섬유아세포를 30 ㎍/㎖의 LPA로 60분 동안 반응시키는 동안 세포의 cAMP 함량이 70-80% 증가하였다 (도 9B). To study the differential changes in growth factor-stimulated signaling systems in senescent cells, we investigated the effects of aging on cAMP signaling in response to physiological lipid mitogen lysophosphatidic acid (LPA). I looked at it. Under basic conditions, the cAMP of the cells appeared to be 37.0 +/- 2.6 and 36 +/- 3.1 pmol / mg proteins, respectively, in pre-aging (passage 8) and almost aged fibroblasts (passage 27), respectively. In fibroblasts before aging, the cAMP of the cells decreased by 33-43% after 30 minutes of reaction with LPA in a concentration range of 1-70 μg / ml (FIG. 9A). In contrast, the LPA response increased cellular cAMP 31-77% in nearly aged fibroblasts. A 30 μg / ml dose of LPA effectively induced a decrease in cAMP in pre-aging cells (FIG. 9A). The profile of the time-dependent cAMP response also changed in near aging LPA-stimulated cells. The cAMP content of the cells increased by 70-80% while the nearly aged fibroblasts were reacted with 30 μg / ml LPA for 60 minutes (FIG. 9B).                 


7. LPA 처리에 의한 단백질 키아아제 A 활성 및 CREB 인산화의 변화7. Changes in Protein Kinase A Activity and CREB Phosphorylation by LPA Treatment

cAMP가 축적됨에 따라 PKA가 활성화된다. 예측한 바와 같이, PKA 활성은 cAMP 함량의 변화된 프로파일과 밀접하게 관련한다. PKA 활성은 노화 전 세포에서 LPA를 처리함에 따라 감소되었지만 거의 노화된 세포에서는 증가하였다 (도 10A). CREB 인산화는 유전자 발현의 조절을 위한 cAMP-유도된 반응 중의 하나이다. CREB 인산화는 LPA-자극된 거의 노화된 섬유아세포에서 유발되는 cAMP 축적 및 그 이후의 PKA 활성과 밀접한 관련이 있었다 (도 10B).
PKA is activated as cAMP accumulates. As expected, PKA activity is closely related to the changed profile of cAMP content. PKA activity decreased with LPA treatment in pre-aging cells but increased in nearly aged cells (FIG. 10A). CREB phosphorylation is one of the cAMP-induced responses for the regulation of gene expression. CREB phosphorylation was closely related to cAMP accumulation and subsequent PKA activity induced in LPA-stimulated nearly aged fibroblasts (FIG. 10B).

8. 노화 세포에서 유발되는 아데닐일 시클라아제 및 포스포디에스터라제 활성의 변화8. Changes in Adenylyl Cylase and Phosphodiesterase Activity Induced in Aging Cells

cAMP는 활성화된 아데닐일 시클라아제 (ACs)에 의해 생성되며 활성화된 포스포디에스터라제에 의해 분해된다 (PDEs). PKA 활성 역치를 파괴 (breach)하기 위한 능력은 AC의 활성 및 특정 PDE 이형태의 억제 각각 또는 모두에 의존한다. ACs 또는 PDEs의 활성이나 단백질 함량이 나이에 따라 변하는지 검증하기 위해, 본 발명자들은 먼저 전체 AC 및 PDE 활성을 측정하였다. 도 11A에 나타나 바와 같이, 전체 AC 활성은 LPA에 의해 노화 전 세포에서 시간-의존적으로 감소하였지만, 거의 노화된 세포에서는 증가하였다. 이와는 대조적으로, LPA가 축적됨에 따라, PDE 활성은 노화 전 세포에서 증가하고 거의 노화된 세포에서 감소하였다 (도 11B). cAMP is produced by activated adenylyl cyclases (ACs) and degraded by activated phosphodiesterases (PDEs). The ability to break the PKA activity threshold depends on the activity of AC and the inhibition of each or all of the particular PDE variants. To verify whether the activity or protein content of ACs or PDEs changes with age, we first measured total AC and PDE activity. As shown in FIG. 11A, total AC activity decreased time-dependently in pre-aging cells by LPA, but increased in nearly aged cells. In contrast, as LPA accumulated, PDE activity increased in pre-aging cells and decreased in nearly aged cells (FIG. 11B).                 


9. LPA 수용체에서의 차등적 변화9. Differential Changes in LPA Receptors

노화 인간 이배성 섬유아세포에서 LPA에 의한 cAMP 축적의 증가 기작을 알아보기 위해, 본 발명자들은 cAMP-신호전달 현상에 관련이 있는 LPA 수용체 및 G-단백질의 변화를 확인하였다. LPA, EDG-2, EDG-4 및 EDG-7과 작용하는 EDG 패밀리의 주요한 멤버에 추가하여, 저 친화성 LPA 수용체 EDG1으로 실험하였다. 인간 LPA-수용체에 대한 특이 mRNA 전사체는 특이 프라이머를 이용한 반-정량적 RT-PCR로 검출하였으며 각각의 산물을 정량적으로 분석하였다. 본 발명자들은 노화 전 인간 이배성 섬유아세포에서 EDG-1, EDG-2, EDG-4 및 EDG-7 (EDG1>EDG2>EDG4>EDG7)에 대한 mRNA 전사체를 검출하였다 (도 12). 본 발명자들은 거의 노화된 섬유아세포에서 나이에 따라 EDG-1 및 -4 mRNA의 레벨이 변화하지 않으나, EDG-2 및 -7의 레벨은 상당하게 감소함을 확인하였다.
To investigate the mechanism of increased cAMP accumulation by LPA in senescent human diploid fibroblasts, we identified changes in LPA receptors and G-proteins involved in cAMP-signaling phenomena. In addition to the major members of the EDG family that work with LPA, EDG-2, EDG-4, and EDG-7, experiments were made with low-affinity LPA receptor EDG1. Specific mRNA transcripts for human LPA-receptors were detected by semi-quantitative RT-PCR using specific primers and each product was quantitatively analyzed. We detected mRNA transcripts for EDG-1, EDG-2, EDG-4 and EDG-7 (EDG1>EDG2>EDG4> EDG7) in human diploid fibroblasts before aging (FIG. 12). The inventors found that the levels of EDG-1 and -4 mRNA did not change with age in nearly aged fibroblasts, but the levels of EDG-2 and -7 decreased significantly.

10. G 단백질에서의 차등적 변화10. Differential Changes in G Proteins

cAMP 시스템은 중요한 G-단백질 신호전달 시스템 중의 하나이다. 특정 세포외 신호는 일곱 개의 막투과 수용체에 결합하여 이를 활성화시키며, 촉진성 G 단백질 (Gsα) 또는 억제성 G 단백질 (Giα)과 결합하여 아데닐릴 사이글라제 (AC)를 조절한다. LPA 수용체 EDG-2는 백일해 (pertussis) 톡신-민감성 Gi와 결합하지만, EDG4는 Gi 및 Gq 모두와 결합하고 (An et al., 1998), EDG7은 백일해 톡신-민감성 G-단백질, 가능하게는 Gq와 결합한다 (Bandoh et al., 1999; Im et al., 2000). 아데닐일 시클라아제의 조절에 관여하는 G 단백질의 하부 단위체 중에서, Giα는 AC 이형태의 일부를 직접적으로 억제하고 Gq는 Ca++ 및/또는 칼모듈린을 통해 간접적으로 AC 이형태의 일부를 촉진하거나 억제한다. 따라서, G 단백질의 mRNA 레벨은 반-정량적 RT-PCR에 의해 분석하였다. 도 13에 나타난 바와 같이, Gq의 mRNA 레벨은 나이가 변화하는 동안에도 바뀌지 않았다. 더불어, Gi1, Gi2 및 Gi3의 mRNA 레벨은 거의 노화된 세포에서 감소하였다.
The cAMP system is one of the important G-protein signaling systems. Certain extracellular signals bind to and activate seven transmembrane receptors and bind to promoter G protein (Gsα) or inhibitory G protein (Giα) to regulate adenylyl cylase (AC). The LPA receptor EDG-2 binds to pertussis toxin-sensitive Gi, but EDG4 binds to both Gi and Gq (An et al., 1998), and EDG7 is a pertussis toxin-sensitive G-protein, possibly Gq. (Bandoh et al., 1999; Im et al., 2000). Among the subunits of G protein involved in the regulation of adenylyl cyclase, Giα directly inhibits some of the AC isoforms and Gq indirectly promotes some of the AC isoforms through Ca ++ and / or calmodulin. Suppress Thus, mRNA levels of G protein were analyzed by semi-quantitative RT-PCR. As shown in FIG. 13, the mRNA level of Gq did not change even with age. In addition, mRNA levels of Gi1, Gi2 and Gi3 decreased in nearly aged cells.

11. 노화 세포에서 유발되는 아데닐일 시클라아제, 포스포디에스터라제 및 단백질 키나아제 A 이형태의 발현의 변화11. Changes in the expression of adenylyl cyclase, phosphodiesterase and protein kinase A variants induced in senescent cells

AC, PDE 및 PKA의 이형태의 다원성이 cAMP 신호전달의 조절에 있어서 중요한 작용을 하기 때문에 (Houslay and Milligan, 1997), 본 발명자들은 특이 프라이머를 이용한 반-정량적 RT-PCR을 이용하여 전사 레벨에서 이러한 효소의 이형태 발현을 검증하였다. 각각의 RT-PCR 산물을 에티듐 브로마이드를 포함하는 아가로즈 젤 상에서 전기영동으로 분리하였으며 정량 분석을 하기 위해 사진을 찍었다. 반-정량적 RT-PCR 결과는 실시간 PCR을 통해 확인하였다. Because the pluralism of this form of AC, PDE and PKA plays an important role in the regulation of cAMP signaling (Houslay and Milligan, 1997), we use semi-quantitative RT-PCR with specific primers to achieve this at the transcription level. Heterologous expression of the enzyme was verified. Each RT-PCR product was electrophoretically separated on an agarose gel containing ethidium bromide and photographed for quantitative analysis. Semi-quantitative RT-PCR results were confirmed by real time PCR.

포유동물 AC에 대한 최소한 9개의 유전자가 클로닝되었다 (Sunahara et al., 1996). AC 이형태는 공통적인 가치를 가지며 본질적으로 다른 특징을 나타낸다. 모든 이형태는 포스콜린 (forskolin) 및 GPT-결합 Gsα 모두에 의해 활성화되며, 2’-데옥시-3’-AMP와 같은 특정한 아데노신 아날로그에 의해 억제된다. AC 이형태 모두는 추가적으로 칼슘 이온, 다른 G 단백질 하부단위 (Gi/oα, Gqα and βγ) 및 단백질 키나아제 C를 포함하는 다른 신호의 입력에 의해 타입-특이적인 패턴으로 조절된다 (Taussig and Gilman, 1995; Sunahara et al., 1996). 노화 전 인간 이배성 섬유아세포에서, ACII, ACIV, ACVI 및 ACIX mRNA는 본 발명의 실험적 방법에 의해 검출되었다. 거의 노화된 섬유아세포에서 ACII, ACIV 및 ACVI의 발현은 증가하였으나 ACIX의 발현은 감소하였다 (도 14A). At least nine genes for mammalian AC have been cloned (Sunahara et al., 1996). AC variants have common values and exhibit essentially different characteristics. All this forms are activated by both forskolin and GPT-binding Gsα and are inhibited by specific adenosine analogs such as 2'-deoxy-3'-AMP. All of these AC variants are further regulated in type-specific patterns by input of other signals including calcium ions, other G protein subunits (Gi / oα, Gqα and βγ) and protein kinase C (Taussig and Gilman, 1995; Sunahara et al., 1996). In pre-aging human diploid fibroblasts, ACII, ACIV, ACVI and ACIX mRNAs were detected by the experimental method of the present invention. In nearly aged fibroblasts the expression of ACII, ACIV and ACVI was increased but the expression of ACIX was decreased (FIG. 14A).

세포의 cAMP는 사이클릭 뉴클레오타이드 포스포디에스터라제 (PDE)에 의해 가수분해되고 불활성화될 수 있다. 포유동물의 PDEs는 최소한 19개의 다른 유전자에 의해 인코딩된다. 다른 전사적 단위를 사용하고 단일 GDE 유전자의 엑손이 스플라이싱되면 공통적인 촉매적 도메인과 결합하는 다른 조절성 도메인을 가지는 단백질이 형성되게 되고, 이에 의해 다른 신호에 대한 특성과 민감성에 있어서 미미한 차이를 갖는 이형태의 배열로 확장되게 된다 (Conti and Jin, 1999). 19개의 PDE 유전자 중에서, 타입 4B 및 4C는 노화 전 인간 이배성 섬유아세포에서 주로 발현되었다 (도 14B). 타입 1A/B, 1C 및 3A의 mRNA 레벨은 거의 노화된 상태에서 증가하였다. 거의 노화된 상태에서 4B의 mRNA 레벨은 상당히 감소하였지만 4C의 레벨은 변하지 않았다.The cAMP of the cell can be hydrolyzed and inactivated by cyclic nucleotide phosphodiesterase (PDE). Mammalian PDEs are encoded by at least 19 different genes. The use of different transcriptional units and splicing of the exon of a single GDE gene results in the formation of proteins with different regulatory domains that bind to common catalytic domains, resulting in minor differences in properties and sensitivity to other signals. Has been extended to a heterogeneous array (Conti and Jin, 1999). Of the 19 PDE genes, types 4B and 4C were mainly expressed in human diploid fibroblasts before aging (FIG. 14B). MRNA levels of type 1A / B, 1C and 3A increased in nearly aged condition. Nearly aged, the mRNA levels of 4B were significantly reduced but the levels of 4C were not changed.

또한, PKA 촉매적 하부단위 및 조절성 하부단위의 mRNA 발현을 노화 전 및 거의 노화된 섬유아세포 사이에서 비교하였다 (도 6). PKA 촉매적 하부단위 Cα, 조절적 하부단위 RIα 및 RIβ는 나이에 따라 증가하였지만 조절적 하부단위 RIIα는 감소하였다. In addition, mRNA expression of PKA catalytic and regulatory subunits was compared before and between aging fibroblasts (FIG. 6). PKA catalytic subunits Cα, regulatory subunits RIα and RIβ increased with age, but regulatory subunit RIIα decreased.                 


12. LPA에 따른 PKC 및 ERK 활성의 변화12. Changes in PKC and ERK Activity According to LPA

ACII는 PKC-자극된 이형태이다. 거의 노화된 섬유아세포에서 ACII의 증가는 LPA에 의한 AC 활성에서 PKC-의존성을 나타낼 것이다. 본 발명자들은 PKC 인히비터 비스-인돌릴말레이아마이드 (bis-indolylmaleiamide)의 존재하에 LPA-자극된 거의 노화된 HDF에 있는 cAMP 함량을 검출하였다. 예측한 바와 같이, 본 발명자들은 단백질 키나아제 C 인히비터의 존재하에 cAMP 축적의 억제를 관찰하였다 (도 15).ACII is a PKC-stimulated form. Increasing ACII in nearly aged fibroblasts will indicate PKC-dependence in AC activity by LPA. We detected cAMP content in LPA-stimulated nearly aged HDF in the presence of PKC inhibitor bis-indolylmaleiamide. As expected, we observed inhibition of cAMP accumulation in the presence of protein kinase C inhibitor (FIG. 15).

LPA는 Gq를 통해 포스포리파아제 C를 촉진시키고 칼슘 변동을 초래하기 때문에, 칼슘-의존성 PKC가 활성화될 수 있다. 칼슘과 PKC가 AC 활성의 조절제이기 때문에, 본 발명자들은 노화 전 및 거의 노화된 HDF에서 LPA가 PKC 활성을 조절하는지 확인하였다 (도 16). PKC 활성의 기준 레벨은 노화 전 HDF에 비해 거의 노화된 HDF에서 훨씬 높았다. 비록 거의 노화된 세포에서 PKC 활성의 증가 규모가 낮지만, 추가적으로 LPA에 의한 PKC 활성이 증가하였다.Since LPA promotes phospholipase C through Gq and results in calcium fluctuation, calcium-dependent PKC can be activated. Since calcium and PKC are modulators of AC activity, we identified whether LPA regulates PKC activity before and in aging HDF (FIG. 16). Baseline levels of PKC activity were much higher in nearly aged HDF compared to pre-aging HDF. Although the magnitude of increase in PKC activity was low in nearly aged cells, PKC activity by LPA was additionally increased.

ERK는 추측컨데 Gi의 βγ하부단위 또는 활성화된 PKC/PLD 경로를 통해 축적될 수 있다. ERK의 상부 조절제인 Raf는 cAMP-의존성 단백질 키나아제 A에 의해 억제되기 때문에, 본 발명자들은 LPA에 의해 유도되는 ERK 활성을 검증하였다. ERK 활성의 레벨은 웨스턴 블롯 분석을 통해 포스포-ERK의 레벨을 비교함으로써 확인하였다. 도 17에 나타난 바와 같이, 노화 전 HDF에서 ERK1 및 ERK2 모두는 LPA를 10-30분 동안 처리함에 따라 촉진되었으며, 60분 동안 처리하고 난 뒤에는 기본 레벨로 돌아갔다. ERK 인산화의 기본 레벨은 증가하였지만 추가적으로 포스포-ERK의 레벨을 증가시키지는 않았다.
ERKs may be accumulated through the βγ subunit of Gi or activated PKC / PLD pathways. Since Raf, an upregulator of ERK, is inhibited by cAMP-dependent protein kinase A, we verified the ERK activity induced by LPA. Levels of ERK activity were confirmed by comparing the levels of phospho-ERK via Western blot analysis. As shown in FIG. 17, both ERK1 and ERK2 in HDF before aging were promoted by treatment of LPA for 10-30 minutes and returned to baseline after treatment for 60 minutes. The basal level of ERK phosphorylation increased but did not additionally increase the level of phospho-ERK.

13. LPA에 의해 유도되는 DNA 합성 및 세포 증식의 변화13. Changes in DNA Synthesis and Cell Proliferation Induced by LPA

LPA 촉진에 따른 DNA 합성의 나이-의존적 감소는 DNA에 결합하는 [3H]티미딘을 측정함으로써 확인하였다. DNA에 결합하는 [3H]티미딘의 기준 레벨은 거의 노화된 섬유아세포에서 크게 감소하였다. LPA를 이용한 노화 전 섬유아세포의 배양은 [3H]티미딘의 결합 레벨을 증가시켰고, 이는 10 ㎍/㎖에서 증가하기 시작하여 50-70 ㎍/㎖에서 최대값을 나타내었다. 또한, LPA에 대한 반응은 거의 노화된 세포에서 감소하였다 (도 18A). 폴드 증가가 계산되었을 때, 50-70 ㎍/㎖의 LPA에 대한 반응은 노화 세포에서 매우 높았다 (도 18B).Age-dependent decrease in DNA synthesis following LPA promotion was confirmed by measuring [ 3 H] thymidine binding to DNA. Baseline levels of [ 3 H] thymidine binding to DNA were significantly reduced in nearly aged fibroblasts. Culture of pre-aging fibroblasts with LPA increased the binding level of [ 3 H] thymidine, which began to increase at 10 μg / ml and reached a maximum at 50-70 μg / ml. In addition, the response to LPA decreased in nearly aged cells (FIG. 18A). When the fold increase was calculated, the response to 50-70 μg / ml LPA was very high in senescent cells (FIG. 18B).

LPA-유도된 cAMP 신호전달의 작용을 연구하기 위해, 본 발명자들은 노화 전 및 거의 노화된 세포 사이에서의 LPA-자극된 세포 증식을 비교하였다. 부형제 (vehicle) 또는 LPA로 4일 동안 처리하고 난 뒤에, 생존하는 세포를 카운트하거나 MTT 분석을 함으로써 생존하는 세포의 레벨을 측정하였다. 노화 전 세포의 LPA 자극된 증식은 용량-의존적이었으나 증식의 속도는 거의 노화된 세포에서 부분적으로 감소하였다 (Fig. 19).
To study the action of LPA-induced cAMP signaling, we compared LPA-stimulated cell proliferation prior to aging and between nearly aged cells. After 4 days of treatment with vehicle or LPA, the level of viable cells was measured by counting viable cells or by MTT assay. LPA stimulated proliferation of pre-aging cells was dose-dependent, but the rate of proliferation was partially reduced in nearly aged cells (Fig. 19).

14. 아데닐일 시클라아제 인히비터에 의한 노화 세포에서의 DNA 합성 및 세포 증식 의 회복14. Restoration of DNA Synthesis and Cell Proliferation in Aging Cells by Adenylyl Cylase Inhibitor

아데닐일 시클라아제 인히비터의 처리에 의한 노화 세포에서의 DNA 합성과 세포 증식의 회복은 유세포 카운트 및 세포 카운트를 통해 검증하였다. 노화 세포 배양에 있는 생존하는 세포의 수는 LPA와 함께 아데닐일 시클라아제 인히비터를 처리함에 따라 상당량 증가하였으며, 그 패턴은 어린 세포와 매우 유사하게 나타났다. 다르게 말하자면, 노화 세포에서의 세포 증식은 증가하는 패턴으로 변화하였다 (도 20). Recovery of DNA synthesis and cell proliferation in senescent cells by treatment with adenylyl cyclase inhibitor was verified by flow cytometry and cell count. The number of viable cells in senescent cell culture increased significantly with treatment of adenylyl cyclase inhibitor with LPA, and the pattern appeared very similar to young cells. In other words, cell proliferation in senescent cells changed in an increasing pattern (FIG. 20).

도 21에서 보는 바와 같이, 유세포 카운트 분석에서 노화 세포에 있는 S 단계의 세포의 수는 아데닐일 시클라아제 인히비터를 처리함에 따라 상당히 증가하였다. 이러한 증가는 아데닐일 시클라아제 인히비터와 LPA를 동시에 처리함으로써 훨씬 향상되었다.As shown in FIG. 21, in the flow cytometry assay, the number of cells in S phase in senescent cells increased significantly with treatment of adenylyl cyclase inhibitor. This increase was further enhanced by simultaneous treatment of adenylyl cyclase inhibitor with LPA.

결론적으로, 다양한 생리학적 표현형의 관점에서 노화 세포는 아데닐일 시클라아제 인히비터를 처리함으로써 어린 세포로 변할 수 있으며 노화 세포에서의 LPA에 대한 반응은 아데닐일 시클라아제의 처리에 의해 회복될 수 있다는 것을 알 수 있다.
In conclusion, in view of various physiological phenotypes, senescent cells can be transformed into young cells by treating adenylyl cyclase inhibitors and the response to LPA in senescent cells can be restored by treatment with adenylyl cyclase. It can be seen that there is.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.                 


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Claims (27)

신호 전달에 관여하는 시그널 또는 분자종의 어린 세포에 대한 상대적인 변화를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 시그널 또는 분자종의 변화는 Measuring a relative change in the young cell of the signal or molecular species involved in signal transduction, wherein the change in the signal or molecular species is (b) F-액틴의 발현 감소; (b) reduced expression of F-actin; (c) 포스포리파아제 C의 활성 감소;(c) reduced activity of phospholipase C; (d) 포스포리파아제 D의 활성 감소;(d) decreased activity of phospholipase D; (e) 혈소판-유래 성장인자 수용체의 발현 또는 인산화 감소;(e) decreased expression or phosphorylation of platelet-derived growth factor receptors; (f) 포스포리파아제 C-γ1의 인산화 감소;(f) reduced phosphorylation of phospholipase C-γ1; (g) 포스포리파아제 D1의 발현 감소;(g) decreased expression of phospholipase D1; (h) EDG-2의 발현 감소;(h) decreased expression of EDG-2; (i) EDG-7의 발현 감소;(i) decreased expression of EDG-7; (j) Gi1의 발현 감소;(j) decreased expression of Gi1; (k) Gi2의 발현 감소;(k) decreased expression of Gi2; (l) Gi3의 발현 감소;(l) decreased expression of Gi3; (m) 아데닐일 시클라아제 활성 또는 발현 증가;(m) increased adenylyl cyclase activity or expression; (n) 포스포디에스테라아제의 활성 및 발현 감소;(n) decreased activity and expression of phosphodiesterases; (o) 단백질 키나아제 C의 활성 증가;(o) increased activity of protein kinase C; (p) 단백질 키나아제 A의 활성 및 발현 증가;(p) increased activity and expression of protein kinase A; (q) CREB의 인산화 증가; 및(q) increased phosphorylation of CREB; And (r) cAMP 함량 증가로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.(r) A method for detecting senescent cells, characterized in that at least one selected from the group consisting of increased cAMP content. 제 1 항에 있어서, 상기 (b)-(g)의 시그널 또는 분자종은 혈소판-유래 성장인자에 의하여 야기되는 신호 전달에 관여하는 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.The method of claim 1, wherein the signal or molecular species of (b)-(g) are involved in signal transduction caused by platelet-derived growth factors. 제 1 항에 있어서, 상기 (h)-(r)의 시그널 또는 분자종은 라이소포스파티드산에 의하여 야기되는 신호 전달에 관여하는 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.The method of claim 1, wherein the (h)-(r) signal or molecular species is involved in signal transduction caused by lysophosphatidic acid. 제 1 항에 있어서, 상기 노화 세포는 인간 세포로부터 유래된 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.The method of claim 1, wherein the senescent cells are derived from human cells. 제 4 항에 있어서, 상기 인간 세포는 섬유아세포인 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.The method of claim 4, wherein the human cells are fibroblasts. 제 3 항에 있어서, 노화 세포에서 증가된 발현을 갖는 상기 아데닐일 시클라아제는 아데닐일 시클라아제 Ⅱ, 아데닐일 시클라아제 Ⅳ 및 아데닐일 시클라아제 Ⅵ인 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.4. The detection of senescent cells according to claim 3, wherein said adenylyl cyclase with increased expression in senescent cells is adenylyl cyclase II, adenylyl cyclase IV and adenylyl cyclase VI. Way. 제 3 항에 있어서, 노화 세포에서 감소된 발현을 갖는 상기 포스포디에스테라아제는 포스포디에스테라에제 4B인 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.4. The method of claim 3, wherein said phosphodiesterase having reduced expression in senescent cells is phosphodiesterase 4B. 제 3 항에 있어서, 노화 세포에서 증가된 발현을 갖는 상기 단백질 키나아제 A는 Cα, RIα 또는 RIβ 서브유닛인 것을 특징으로 하는 노화 세포의 검출방법.4. The method of claim 3, wherein said protein kinase A with increased expression in senescent cells is a Cα, RIα or RIβ subunit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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