콜레스테롤은 모든 세포의 원형질 막을 구성하는데 필요하고 세포의 유동성을 조절하는 구조인자로써 필수적이다. 또한 세포막의 이동 및 신호전달 등 생물학적 기능 조절하기도 한다. 이 연구의 목적은 콜레스테롤이 MMP-1, MMP-9의 발현에 미치는 영향과 MMP-2의 활성화 ...

콜레스테롤은 모든 세포의 원형질 막을 구성하는데 필요하고 세포의 유동성을 조절하는 구조인자로써 필수적이다. 또한 세포막의 이동 및 신호전달 등 생물학적 기능 조절하기도 한다. 이 연구의 목적은 콜레스테롤이 MMP-1, MMP-9의 발현에 미치는 영향과 MMP-2의 활성화에 미치는 영향을 연구하고자 했다.
이번 연구에서 피부의 섬유모세포 및 각질형성세포에서 특이적으로 발현 되는 MMP-1과MMP-9의 발현이 콜레스테롤 처리에 의해 농도 의존적으로 감소하는 것을 관찰하였다. 반대로 methyl-β-cyclodextrin (MβCD)를 이용하여 콜레스테롤의 양을 감소시켰을 때 MMP-1과 MMP-9의 발현이 현저하게 증가하는 것을 관찰하였다. 또한 이러한 변화들의 조절 기전을 연구하기 위해서 MBCD에 의한 콜레스테롤을 결핍시켰을 경우에 MAPK (ERK, JNK, p38)의 활성화 정도를 확인하였다. ERK와 JNK의 인산화가 증가하였고, p38의 인산화는 변화가 없었다. 또한 MAP kinase의 기질로 알려져 있는 c-Jun과 c-Fos단백질의 발현이 증가하였으며, AP-1 전사인자의 DNA결합 활성도 또한 증가하는 것을 관찰하였다. 또한MAP kinase의 특이적인 저해제들을 이용하여 콜레스테롤 결핍 시 증가하는 MMP-1과 MMP-9의 발현에 미치는 영향을 확인 하였다. ERK와 JNK 저해제로 알려진 U0126과 SP600125에 의해서 콜레스테롤 결핍에 의해 유도된 MMP-1과 MMP-9의 발현이 현저하게 감소하는 것을 관찰하였다.
또한 이번 연구에서는 섬유모세포에서 MMP-2의 활성화에 미치는 콜레스테롤의 영향을 연구하였다. MβCD처리에 의해 콜레스테롤을 결핍시켰을 경우 MMP-2의 활성화가 농도 의존적으로 증가함을 관찰하였다. 반대로 콜레스테롤을 다시 처리하면 그 활성화가 억제되었다. MMP-2활성화의 또 다른 조절 인자로 알려진 TIMP-2와 MT1-MMP의 발현에 미치는 영향을 알아보기 위하여, MβCD에 의해 콜레스테롤을 결핍시킨 후, TIMP-2와 MT1-MMP의 발현을 관찰하였다. 그 결과, 콜레스테롤 결핍에 의해 TIMP-2의 발현은 현저하게 증가하였지만 MT1-MMP의 발현은 변화되지 않았다. 또한 정제된 TIMP-2 단백질을 섬유모세포에 처리할 경우, 100 ng/ml TIMP-2 농도에서 MMP-2의 활성화가 유의하게 증가함을 관찰하였다. 다음 실험으로 TIMP-2의 발현 조절 기전을 확인하였고, 콜레스테롤 결핍 시ERK와 JNK의 인산화가 증가하는 것을 관찰하였다. MβCD에 의해 증가된 TIMP-2의 발현은 MEK 저해제인U0126과 JNK저해제인 SP600125에 의해서 유의적으로 감소하였다. 이러한 TIMP-2의 발현과 마찬가지로 MMP-2의 활성화도 MEK 저해제인U0126과 JNK저해제인 SP600125및 p38저해제인 SB203580에 의해서 유의적으로 감소하였다. 이러한 결과들을 바탕으로 우리는 콜레스테롤 결핍에 의한 MMP-2의 활성화는 TIMP-2의 발현에 의해서 조절 될 것으로 생각한다.
결론적으로, 피부섬유모세포와 각질형성세포에서 콜레스테롤은 직접적으로 ERK와 JNK의 신호전달 기전의 활성화를 통하여 MMP-1과 MMP-9의 발현 및MMP-2의 활성화를 조절하는 것으로 사료된다.

1. 연구결과
PART I. 콜레스테롤에 의한 MMP-1발현과의 관계
목표 1, 콜레스테롤이 MMP-1발현에 미치는 영향 규명
① 콜레스테롤의 양적 변화에 따른 MMP-1와 MMP-9의 변화 분석
- 콜레스테롤을 섬유아세포에 처리하면 MMP-1 mRNA와 protein 수준이 농 ...

1. 연구결과
PART I. 콜레스테롤에 의한 MMP-1발현과의 관계
목표 1, 콜레스테롤이 MMP-1발현에 미치는 영향 규명
① 콜레스테롤의 양적 변화에 따른 MMP-1와 MMP-9의 변화 분석
- 콜레스테롤을 섬유아세포에 처리하면 MMP-1 mRNA와 protein 수준이 농도 의존적으로
감소하였음.
- 콜레스테롤 depletion에 의해 MMP-1의 mRNA와 protein 수준이 농도 의존적으로 증가됨을 증명함.
- Methyl-β-cyclodextrin (MβCD)는 콜레스테롤 depletion agent 임.
목표 2, 콜레스테롤에 의한 신호전달경로의 변화를 규명함으로써 교원질 분해단백질의 조절기전 분석
① 콜레스테롤 depletion과 repletion에 따른 신호전달 물질들에 대해 분석
- 콜레스테롤 depletion에 의해 ERK와 JNK의 인산화 정도가 현저하게 증가함을 증명함.
- 특히 ERK와 JNK의 인산화는 AP-1의 활성에 영향을 주어 MMP-1의 발현을 증가시킨다는 보고가 있었
음. 그러므로 콜레스테롤 depletion에 의한 ERK와 JNK의 활성화 증가는 MMP-1의 발현에 영향을 줄 것으
로 사료됨.
목표 3. 피부노화에 따른 콜레스테롤의 변화와 MMP-1 발현과의 관계규명
① 인위적인 콜레스테롤의 양의 조절에서 MMP-1의 발현 정도를 비교 분석
- 콜레스테롤 depletion에 의해 증가된 MMP-1의 mRNA와 protein 수준이 콜레스테롤 처리에 의해서 현저
하게 감소함을 증명.
- 이러한 결과를 토대로 MMP-1의 발현은 콜레스테롤의 양에 의해서 조절 될 것으로 사료됨.
목표 4. 콜레스테롤 depletion과 repletion에 의한 ERK와 JNK활성화 비교 및 그들의 저해제에 의한
MMP-1 발현의 변화 분석
- 콜레스테롤 depletion에 의해 증가된 ERK와 JNK의 활성화가 콜레스테롤 처리에 의해서 억제됨을
증명함.
- 이들의 특이적 저해제(U0126, SP600125, SB203580)를 이용하여 콜레스테롤 depletion에 의해 증가
된 MMP-1의 발현이 ERK와 JNK 저해제에 의해서 현저히 감소하는 것을 관찰함.
# 결론적으로, 콜레스테롤의 양적 변화를 통해서 ERK와 JNK의 활성화의 변화가 수반되고, 이러한 신호전달물질의 활성화가 직접적으로 MMP-1의 발현에 영향을 줄 것으로 보고함.

PART II. 콜레스테롤과 MMP-2활성화의 관계
목표 1. 콜레스테롤 depletion과 repletion에 의한 MMP-2의 활성화 변화 분석
- 콜레스테롤 depletion agent (MβCD)의 농도 의존적으로 MMP-2의 활성화가 증가됨을 관찰함.
- 콜레스테롤 depletion에 의해 증가된 MMP-2의 활성화가 콜레스테롤 처리에 의해서 현저하게 감소함을 증
명함.
- MMP-2의 활성화는 TIMP-2의 발현에 의해 조절된다는 기존의 보고와 마찬가지로 콜레스테롤 depletion에
의해서 TIMP-2의 발현이 현저하게 증가하는 것을 관찰하였고, 이들은 또한 ERK와 JNK의 저해제에 의해서
감소되는 것을 관찰하였음.
- 또한 MMP-2의 활성화 역시도 ERK와 JNK의 저해제에 의해서 감소되는 것을 관찰하였음.

# 결론적으로, 콜레스테롤의 양적 변화를 통해서 ERK와 JNK의 활성화의 변화가 TIMP-2의 발현을 조절하고, 특히 TIMP-2의 발현의 증가가 MMP-2의 활성화에 영향을 줄 것으로 보고함.

2. 활용방안
1) 학문적 이용
- 콜레스테롤이 인체에 미치는 기능 중 피부 노화를 억제하는 새로운 기능을 밝혔음.
(1) 첫째는 피부 노화를 억제시키는 기능 외에 또 다른 콜레스테롤의 호 기능에 대한 연구가 필요할 것으로 사료됨.
(2) 둘째는 위의 결과를 바탕으로 콜레스테롤의 양적 변화에 의한 metrix metalloproteinase family들의 발현 조절에 어떻게 기여하는지에 대한 연구 등을 수행 하여야 할 것임.
(3) 셋째는 콜레스테롤은 세포내의 물질의 transporter로써도 그 기능이 다양하다. caveolae라는 vesicle 형성의 주된 구성성분이고, caveolin이라는 구조 단백질 또한 콜레스테롤에 의해서 조절 된다. 그러므로 노화뿐만 아니라 많은 신호전달 체제에서의 콜레스테롤의 기능을 밝히는 것은 중요할 것으로 사료됨.

2) 산업적 가치
(1) 주름개선 및 보습작용을 하는 콜레스테롤의 기능을 밝힘으로써, 우리의 연구결과를 토대로 새로운 기능성 화장품의 개발에 이용할 수 있을 것으로 생각됨.
(2) 주름개선 효능을 임상연구로 확인하고, 다양한 콜레스테롤의 기능을 찾기 위해 국내외 연구 기관 및 화장품의 연구개발에 주력하는 산업체와 연계하여 콜레스테롤의 가치를 극대화 시키는데 주력할 것임.