amp-activatedkinase protein-mtor신호전달과정이b형...

53
이학 석사학위 논문 AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 간염 증식에 미치는 영향 아주대학교 대학원 의생명과학과/분자의학전공 김주미

Upload: others

Post on 25-Jan-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

이학 석사학 논문

AMP-activatedkinase

protein-mTOR신호 달 과정이 B형

간염 증식에 미치는 향

아 주 학 교 학 원

의생명과학과/분자의학 공

김 주 미

Page 2: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

AMP-activatedkinase

protein-mTOR신호 달 과정이 B형

간염 증식에 미치는 향

지도교수 김 경 민

이 논문을 이학 석사학 논문으로 제출함.

2015년 2월

아 주 학 교 학 원

의생명과학과/분자의학 공

김 주 미

Page 3: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

김주미의 이학 석사학 논문을 인 함.

심사 원장 김 경 민 인

심사 원 박 선 인

심사 원 신 호 인

아 주 학 교 학 원

2014년 12월 19일

Page 4: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

i

- 국 요약 -

AMP-activated protein kinase-mTOR 신 달 과 이 B 간염

이러스 증식에 미 는 향

`

B 간염 이러스(hepatitis B virus, HBV)는 Hepadnaviridae family 에 속하며,

genome 크 가 약 3.2kb 작 DNA 이러스이다. 계 약 3 억

5 천만 명 이상이 만 HBV 에 감염 어 있다. HBV 는 과 만 B

간염 일 키며 만 B 간염 자는 간경변이나 간암 할 가능 이

높다. AMP-activated protein kinase(AMPK)는 ATP 소 생 균 해

필요한 에 지 단 질이다. Hepatitis C virus(HCV) 증식 해 는

AMPK 억 mammalian target of rapamycin(mTOR) 이 필요하며 이를

통해 이러스 복 에 필요한 지질 합 한다. HBV X 단 질(HBx) mTOR

증가시 hepatocellular carcinoma(HCC) 포 증식 도한다. 본

연구에 는 HBV 가 증식할 AMPK mTOR 에 변 가 있는지

알아보았고, AMPK-mTOR 신 달 과 변 가 HBV 증식에 향 미 는지

알아보고자 하 다. HCC 포인 HepG2 포에 래한 HBV 가 증식하는

HepG2.2.15 포, PEB 포 Huh7 포에 래한 HBV 가 증식하는 Huh7 HBV

WT stable 포에 AMPK 과 인산 를 조사한 결과 가지 포에

AMPK 인산 가 감소한 것 냈다. HepG2.2.15 포, PEB 포 Huh7

HBV WT stable 포에 mTOR 과 인산 가 증가하 다. HepG2.2.15

Page 5: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

ii

포에 AMPK 인산 가 감소하 에도 불구하고 regulatory-associated protein

of mTOR(Raptor) tuberous sclerosis 2(TSC2) 인산 는 증가하 다.

HepG2.2.15 포에 Akt 과 인산 가 증가하 다. Protein phosphatase

2A(PP2A), S6 kinase 1(S6K1) eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein

1(4E-BP1) 과 인산 는 HepG2.2.15 포에 증가하 다. Huh7 HBV WT

stable 포에 는 S6K1 인산 , PP2A 과 인산 가 증가하 다. AMPK

alpha 2 가 과 HBV core particle 과 그 속 핵산, HBV DNA 가

감소하 다. HepG2.2.15 포에 metformin 처리하 AMPK 인산 는

증가하 고 이에 라 Akt, mTOR, PP2A, S6K1 4E-BP1 인산 도 어들었다.

그 에 mTOR, Akt, PP2A, S6K1 과 4E-BP1 는 AMPK downstream

추 었다. Rapamycin 에 해 HepG2.2.15 포에 mTOR 인산 가

억 었고 S6K1 인산 한 감소 었다. 그리고 Akt 인산 는

감소하 고 AMPK 인산 는 증가하 다. 앞 Akt, mTOR, S6K1 과 PP2A

억 를 처리함 써 AMPK upstream 과 mTOR downstream 낼

것이다.

핵심어: B 간염 이러스, AMPK-mTOR 신 달과 , Akt, PP2A, S6K1, 4E-BP1

Page 6: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

iii

국 요약 ················································································································ ⅰ

차 ························································································································ ⅲ

그림차 ················································································································ ⅴ

Ⅰ. ···················································································································· 1

A. B 간염 이러스 ························································································ 1

B. B 간염 이러스 증식 ·············································································· 2

C. AMPK 신 달 과 ·················································································· 3

D. 연구목 ········································································································ 5

Ⅱ. 재료 법 ···································································································· 7

A. 포 양········································································································ 7

B. HBV 가 증식하는 stable 포 구축 ···························································· 7

C. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel(SDS-PAGE) electrophoresis ········ 8

D. Western blotting ······························································································ 9

E. Reverse transcription polymerase chain reaction(RT-PCR) ····························· 10

F. HBV core particle 분 ················································································· 12

G. HBV DNA 인 한 Southern blotting ················································· 13

H. 억 처리에 한 HBV 증식 변 ······························ 14

I. AMPK 과 벡 작 ············································································ 14

Page 7: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

iv

Ⅲ. 결과 ················································································································· 16

A. HBV 증식 포에 AMPK mTOR 인산 변 ··········· 16

B. HBV 증식 포에 Raptor TSC2 인산 변 ············· 18

C. HBV 증식 포에 Akt 인산 변 ································· 20

D. HBV 증식 포에 PP2A, S6K1 과 4E-BP1 인산 변 ····· 22

E. AMPK 과 에 한 AMPK 변 가 HBV 증식에 미 는 향 ··· 24

F. Metformin 에 한 AMPK-mTOR 신 달 과 변 ······················· 26

G. Rapamycin 에 한 AMPK-mTOR 신 달 과 변 ····················· 28

Ⅳ. 고찰 ················································································································· 30

Ⅴ. 결 ················································································································· 32

참고 헌 ················································································································ 34

ABSTRACT ··········································································································· 44

Page 8: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

v

그림 차

Fig. 1. Phosphorylation of AMPK was down-regulated and phosphorylation and

expression of mTOR were up-regulated in HBV replicating stable cells

·················································································································· 17

Fig. 2. Phosphorylations of Raptor and TSC2 were up-regulated in HBV replicating

stable cells ···································································································· 19

Fig. 3. Akt activation was up-regulated in HepG2-derived in HBV replicating

stable cells ···································································································· 21

Fig. 4. Phosphorylations and expressions of PP2A, S6K1 and 4E-BP1 were up-regulated

in HBV replicating stable cells ······································································ 23

Fig. 5. Effects of AMPK overexpression on AMPK-mTOR signaling and HBV replication.

ㄴㄴ s ····················································································································· 25

Fig. 6. Effect of metformin, an AMPK activator, on AMPK-mTOR signaling pathway

ㅇㅇㅇ ····················································································································· 27

Fig. 7. Effect of rapamycin, a mTOR inhibitor, on AMPK-mTOR signaling pathway

ㅊㅊ ······················································································································· 29

Page 9: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 1 -

I.

A. B 간염 이러스

B 간염 이러스(hepatitis B virus, HBV)는 Hepadnaviridae family prototype

이러스이며, genome 크 가 약 3.2kb 작 DNA 이러스이다(Liang, 2009;

Cougot 등 2012). 계 20 억 명이 HBV 에 감염 어 있 며, 이 약

3 억 5 천만 명 이상이 만 HBV 감염자이다(Lee, 1997; Cougot, Allemand 등, 2012).

HBV 는 과 만 B 간염 일 키는데, HBV 감염 자 에 2/3 는

증상이 가볍거나 거 없다. 그리고 나 지 1/3 피 , 스꺼움, 황달 증상과

드 게는 간 손상이 일어난다(Liang, 2009; McMahon 등 1985). 그러나 만

B 간염 자는 간경변이나 간암 할 가능 이 높다(Guo 등 2007).

동남아시아, 국, 그리고 아프리카 같 나라에 는 도 인구가

HBV 에 감염 어있고 약 8%는 만 B 간염 자이다. 이러한 나라에 는

모체 부 신생아에게 달 는 직 감염과 다른 사람 부 달 는 평

감염에 해 HBV 에 감염 다. 북아 리카, 동 럽, 그리고 주에 도 소

사람들이 감염 어 있다. 이러한 국가에 는 , 염 주사 사용,

직업 인 노출, 이나 액 에 해 HBV 에 감염 다(Lee, 1997; Kane,

1995).

Page 10: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 2 -

B. B 간염 이러스 증식

3.2kb HBV genome 에는 4 개 open reading frame(ORF)이 겹쳐 있 며,

HBV 는 각각 ORF 에 해 암 4 개 단 질인 polymerase, core,

surface(S, HBs) X(HBx)가 있다. Surface ORF 는 pre-S1, pre-S2, S 부 가 있 며 이

가지 부 가 번역 면 large surface(LHBs)가, pre-S2 S 부 가 번역 면 middle

surface(MHBs)가, S 부 만 번역 면 small surface(SHBs)가 합 다.

Precore/Core(PreC/C) ORF 는 precore core 단 질 암 하고 있다.

Polymerase(P, pol) ORF 는 polymerase 단 질 암 하고 있 며, 가지

도 인(terminal 단 질, spacer, 역 사효소[reverse transcriptase] ribonuclease

H) 구 어 있다(Liang, 2009). 감염 있는 HBV virion 인 Dane particle

과 만 B 자 액 속에 견 는데(Summers 등, 1975), Dane

particle LHBs pre-S1 부 가 간 포 multiple transmembrane transporter 인

sodium taurocholate cotransporting polypeptide(NTCP) 붙어 간 포에

감염 다(Yan 등, 2012). 감염 후에 relaxed circular DNA(rcDNA)가 핵 안

들어가 episomal covalently closed circular DNA(cccDNA) repair 다. 이

cccDNA 는 이러스 RNA 사를 한 template 사용 어 pregenomic

RNA(pgRNA) subgenomic RNA 들 사한다. pgRNA 는 core 단 질과

polymerase 를 합 하 한 mRNA 역할 한다. Core 단 질 core particle

하여 pgRNA polymerase 를 같이 packaging 한다. 이러한 과

encapsidation 이라 부른다. Polymerase 역 사효소 에 해 pgRNA 부 (-

Page 11: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 3 -

) strand DNA 가 합 고 HBV polymerase RNase H 에 해 새

합 (-) strand DNA 결합 RNA 를 분해한다. (-) strand DNA 를 template

하여 (+) strand DNA 가 합 어 결 한 태 rcDNA 가 합 다.

rcDNA 가 있는 한 core particle cccDNA 를 증폭하 해 다시 핵 속

들어가거나 소포체 골지체를 통해 외피를 획득하여 포

출 다(Cougot 등, 2012; Beck 과 Nassal, 2007; Seeger Mason, 2000).

C. AMPK 신 달 과

AMP-activated protein kinase(AMPK)는 ATP 소 ·생 균 해 필요한

에 지 단 질이다. 이 AMPK 는 catalytic α subunit, regulatory β, subunit 이

heterotrimer 를 이루고 있다. AMPK 는 산소증, 양분 결핍과 같 사

생 학 스트 스를 아 AMP ADP 양이 ATP 보다 높아

다(Lee, Wong 등, 2012). 이 AMP ADP 는 AMPK regulatory

subunit 과 붙어 AMPK 구조 인 변 를 도하여 인산 를 진시키며

인산 AMPK 를 phosphatase 부 보 하여 지하도

한다(Mihaylova Shaw, 2011). 그리고 포 에 는 catalytic α subunit

암 하는 α1, α2 자, regulatory β subunit 암 하는 β1, β2 자,

그리고 subunit 암 하는 1, 2, 3 자가 존재한다(Hardie, 2007). AMPK

α1 subunit 포질에 많이 존재하고 AMPK α2 는 핵과 포질에 존재하는데

핵에 주 존재한다(Ju 등, 2011). AMPK upstream 에는 여러 가지 단 질이

Page 12: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 4 -

있다. 그 에 하나인 liver kinase B1(LKB1) 근에 암 억 단 질 다.

LKB1 AMPK 를 인산 시 시킨다(Hawley, Boudeau 등, 2003; Shaw,

Kosmatka 등, 2004). 암 억 단 질인 LKB1 이 AMPK 를 시키 에

근 AMPK 가 암 생과 연 어 연구 고 있다(Shackelford Shaw, 2009).

그리고 다른 단 질인 calcium/calmodulin-dependent protein kinase kinase

2(CAMKK2)도 AMPK 를 인산 시킬 있다(Hawley 등, 2005; Hurley 등, 2005;

Woods 등, 2005; Fogarty 등, 2010). Transforming growth factor beta-activated kinase 1

(TAK1)에 해 도 AMPK 가 인산 있다. 하지만 AMPK 를 인산 시키는

자 한 작용 아직 지 지지 않았다. 그리고 palmitate 에 해

protein phosphatase 2A(PP2A)는 AMPK 를 억 한다(Wu 등, 2007).

인 AMPK downstream mTOR 이다. AMPK 가 tuberous sclerosis

2(TSC2) Ser1387 부 를 인산 시 mTORC1 억 한다. 한 인산

AMPK 는 mTORC1 regulatory subunit 인 regulatory-associated protein of

mTOR(Raptor)를 인산 시 mTORC1 인산 를 막아 mTORC1

억 한다(Mihaylova Shaw, 2011). mTOR 는 포 장에 여하는 eukaryotic

translation initiation factor 4E-binding protein 1(4E-BP1)과 p70-S6 kinase 1(S6K1)

조 한다. mTORC1 이 인산 어 면 4E-BP1 S6K1 인산 시키며

인산 4EB-P1 번역 개시 인자인 eukaryotic translation initiation factor 4E(eIF-

4E)를 붙잡지 못해 eIF-4E 는 다른 개시 인자 결합하여 번역 진행한다.

인산 S6K1 포 장과 자가 소 작용에 여한다. 그리고 AMPK 는

UNC-51-like kinase(ULK1) 직 인산 시키거나(Egan 등, 2011; Kim 등,

2011), mTOR 를 억 함 ULK1 시 자가 소 작용 도한다.

Page 13: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 5 -

AMPK 는 acetyl-CoA carboxylase(ACC1, ACC2) HMG-CoA reductase(3-hydroxy-3-

methyl-glutaryl-CoA reductase)를 억 하여 지 산과 스 합

조 한다(Carling 등, 1987; Sato 등, 1993). 그리고 지 에 AMPK 는 지 분해

효소인 hormone-sensitive lipase(HSL) 76 과 adipocyte-triglyceride lipase(ATGL) 77

인산 시킨다(Watt 등, 2006). AMPK 는 아 틸 달 효소인 p300, 히스톤

아 틸라아 , 그리고 히스톤 인산 시 사를 조 한다(Mihaylova Shaw,

2011). AMPK 는 지질 합 에 여하는 사 인자인 sterol regulatory element-binding

transcription factor 1(SREBP1) 인산 시킴 써 SREBP1 이 downstream 인

ACC1 과 fatty acid synthase(FASN) 자극하여 지 산 합 진한다(Li 등,

2011). 즉, AMPK 는 포 장과 자가 소 작용 조 하며, 질 사에

여하는 효소 사 인자를 통해 질 사를 조 한다. AMPK 는 번역 개시에

필요한 eIF-4F 복합체 에 요한 단 질인 mTOR 억 함 써

단 질 합 억 한다. 게다가 mTOR AMPK 다른 조 식 포

내 질 사, 자가 소 작용 조 한다. AMPK 가 면 포 고분자

복합체 자가 소 작용 진하여 에 지 양 생 하고,

mTOR 가 면 autophagy 를 억 하여 포 장과 증식 진시킨다.

D. 연구목

지속 인 HBV 감염 만 B 간염과 간암이 있다.

간암 포는 AMPK 이 억 어 간암 포 증식과 장 진한다(Yang 등,

Page 14: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 6 -

2014; Cheng 등 2014). HBV 처럼 만 간염 간암 하는 hepatitis C

virus(HCV)에 감염 면 AMPK 이 감소 써 지 축 도하여

HCV 증식이 진 다(Mankouri 등, 2010). 그리고 protein kinase B(Akt)

신 달 과 시키고 TSC1/2 억 하여 mTOR

증가시킨다. HCV 는 AMPK mTOR 신 달 과 통해 이러스 복 를

해 필 인 지질 합 한다. 한편, human cytomegalovirus(HCMV), simian virus

40(SV40)에 감염 면 AMPK mTOR 이 증가한다. Arboviruses 인 Rift

Valley fever virus(RVFV)에 감염 면 AMPK 이 억 다(Brunton 등, 2013).

그리고 근에 HBV X 단 질이 mTOR 신 달 과 증가시

간암 포 증식 증가시킨다고 다(Yen 등, 2012). 간암 포 HCV 가

증식하는 포에 AMPK 인산 가 감소하 에 HBV 가 증식할

AMPK mTOR 에 변 가 있는지 분 하 고, AMPK-mTOR

신 달 과 변 가 HBV 증식에 변 를 주는지도 알아보았다.

Page 15: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 7 -

II. 재료 법

A. 포 양

HepG2 포에 래한 HepG2.2.15 포는 HBV genome 이 안

복 다. HepG2.2.15 포는 10% (v/v) fetal bovine serum(FBS, Gibco, Invitrogen), 100

units/ml penicillin 과 100 μg/ml streptomycin(Gibco, Invitrogen), 1 mg/ml G418(Duchefa

biochemie)이 들어간 DMEM 지를 사용하여 양하 다. HepG2 포는

앞 HepG2.2.15 포 양 지에 1 mg/ml G418 이 없는 동일한 지에

양하 다. 그리고 포들 5% CO₂ 37°C 인큐베이 에 키웠다. 실험할

HepG2 포, HepG2.2.15 포 PEB8 포를 2 × 10⁶ cell / 6 cm dish 양한

48 시간 뒤에 하 다. Huh7 포 Huh7 HBV WT stable 포는 1 × 10⁶ cell /

6 cm dish 양한 48 시간 후에 하 다.

B. HBV 가 증식하는 stable 포 구축

HBV adw R9 1.1 length 를 가지고 있어 증식이 가능한 HBV genome

진핵 포 벡 인 pcDNA3 에 어 CMV 프 모 하에 HBV 가 할

있도 작한 HBV WT #12 플라스미드 DNA 를 Huh7 포에 감염시킨다.

감염시킨 1 일 후에 새 지 꾸고, 지를 꾼 2 일 후에 HBV WT #12

플라스미드 DNA 를 가지고 있는 포만 자라도 , 앞에 1 mg/ml G418 이

Page 16: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 8 -

포함 지에 양하 다. 그 뒤 2 일에 한 번씩 1 mg/ml G418 이 포함 새

지 갈아주었다. 이런 법 통해 HBV 를 안 하는 포를

구축하 다. 한 HBV WT #12 DNA 부 작한 돌연변이인 TP Y65F, X-

deficient-3 변이주 한 같 법 실험 진행하 다. 그리고 X 단 질

자를 진핵 포 벡 인 p3×Flag-CMV-10(Sigma-Aldrich)에 클 닝하여

CMV 프 모 하에 X 단 질만 할 있도 작하여 실험

진행하 다. 마찬가지 HepG2 포에 도 Huh7 포에 동일한 법

HBV 가 안 는 stable 포를 구축하 다.

C. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel(SDS-PAGE)

electrophoresis

HepG2 포 HepG2.2.15 포를 2 × 10⁶ cell / 6 cm dish 양한 48 시간

후에 4 ml phosphate buffered saline(PBS) 1 회 씻어낸 후 1 ml PBS 를 고

스크래퍼를 이용하여 하 다. 그리고 원심 분리하여 PBS 를 거한 후

protease inhibitor cocktail(calbiochem, USA)이 들어간 lysis 용액(50 mM Tris-Cl pH 8.5,

2 mM EDTA, 0.5% Noniodet P-40, 50 mM NaF, 25 mM glycerol phosphate, 2 mM sodium

orthovanadate) 200 μl 어 만든 탁액 얼 에 10 분간 었다. 그

후 4°C 에 13,000 rpm 2 분간 원심 분리하여 핵과 포 소 거하여

lysate 를 얻었다. 각각 lysate 에 sample 충용액(250 mM Tris-Cl pH 6.8, 8% SDS,

0.1% bromophenol blue, 40% glycerol, 100 mM dithiothreitol) 고 100°C 에 5

분간 다. 8%, 10%, 는 12% polyacrylamide gel sodium dodecyl

Page 17: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 9 -

sulfate(SDS)-PAGE 를 행하 다. 그 후에 동 단 질 2 시간 동안 250

mA 처리하여 PVDF membrane 에 이동시 다.

D. Western blotting

C 에 얻 membrane bovine serum albumin(BSA)를 Tris buffered saline–

0.1% tween-20(0.1% TBS-T, pH 7.4)에 4% 녹인 용액에 고 1 시간 동안

상 에 킹하 다. 일차 항체(polyclonal rabbit anti p-AMPK antibody[cell

signaling], monoclonal rabbit anti p-Akt antibody[cell signaling], polyclonal rabbit anti p-

mTOR antibody[cell signaling], monoclonal rabbit anti p-PP2A antibody[cell signaling],

polyclonal rabbit anti p-S6K1 antibody[cell signaling] polyclonal rabbit anti p-4E-BP1

antibody[cell signaling])를 0.1% TBS-T 에 1:1,000 희 하여 4°C 에 새

시 고, membrane 0.1% TBS-T 10 분씩 3 회 씻어주었다. 그리고 horse

radish peroxidase(HRP)가 결합 이차 항체(HRP-polyclonal rabbit anti

immunoglobulins, DAKO)를 0.1% TBS-T 에 1:2,000 희 하여 상 에 1 시간

동안 시킨 후 membrane 0.1% TBS-T 10 분씩 3 회 씻어주었다.

Membrane 에 enhanced chemical luminescence(ECL, GE healthcare, Amersham™)

사용하여 X-ray film 에 감 하 다. Phospho-protein 본 membrane stripping

용액(100 mM β-mercaptoethanol, 2% SDS, 62.5 mM Tris-Cl pH 6.8)에 고 68℃에

30 분 처리하여 붙어있 항체를 거하 다. 4% BSA-0.1% TBS-T 상 에 1

시간 동안 킹하 다. 일차 항체(polyclonal rabbit anti AMPK antibody [cell

signaling], polyclonal rabbit anti Akt antibody [cell signaling], polyclonal rabbit anti mTOR

Page 18: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 10 -

antibody [cell signaling], monoclonal rabbit anti PP2A antibody [abcam], polyclonal rabbit

anti S6K1 antibody [cell signaling] polyclonal rabbit anti 4E-BP1 antibody [cell

signaling])를 0.1% TBS-T 에 1:1,000 희 하여 4°C 에 새 시

식과 동일하게 실험 행하 다.

E. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)

HepG2 포 HepG2.2.15 포를 2 × 10⁶ cell / 6 cm dish 양한 48 시간

후에 포 체 RNA 를 얻었다. 즉, 포 양 dish 에 1 ml Trizol(Ambion, life

technologies) 용액 고 균질 시킨 후 1.5 ml 튜 에 겼다. 그 후 200 μl

chloroform 고 뒤 얼 에 5 분간 었다. 그리고 4°C 에 13,000

rpm 15 분간 원심 분리하여 얻 상 액 1.5 ml 새 튜 에 다. 500

μl isopropanol 후 상 에 10 분간 시킨 후 4°C 에 13,000

rpm 10 분간 원심 분리하여 RNA 를 침 시킨 후 상 액 거하 다. 1

ml 70% ethanol 뒤 4°C 에 13,000 rpm 5 분간 원심 분리하여

침 시킨 RNA 를 씻어주었다. 그리고 nuclease free 증 용 하 다.

이 게 얻 RNA 는 ethidume bromide(EtBr)가 들어간 1% agarose gel 상에

리보솜 RNA 를 인한 후 spectrophotometer 포 체 RNA 농도를

인하 다. 1 μg RNA 500 ng oligo dT(17 mer, 500 μg/ml), 2.5 mM dNTP

(takara, Clontech)를 어 65°C 에 변 시킨 후 얼 에 1 분간 었다. Superscript

III reverse transcriptase(Invitrogen, Life technologies) cDNA 를 합 하 다. 합

cDNA 를 이용하여 AMPK α1 sense primer(5’-CTCTATGCTTTATTATGTGG-3’) /

Page 19: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 11 -

AMPK α1 antisense primer(5’-GATCCTGGTGATTTCTGTTG-3’), AMPK α2 sense

primer(5’-TTGCAGTGGCTTATCATCTT-3’) / AMPK α2 antisense primer(5’-

TGTCATACGGTTTGCTCTGA-3’), AMPK β1 sense primer(5’-

ATGGGCAATACCAGCAGTGA-3’) / AMPK β1 antisense primer(5’-

TTGTATAACAAGGTGGTGAC-3’), AMPK β2 sense primer(5’-

CAGCCATGGGAAACACCAC-3’) / AMPK β2 antisense primer(5’-

GGTCCAGGATGGCAACAAAG-3’), AMPK 1 sense primer(5’-

GCTACAGATTGGCACCTATG-3’) / AMPK 1 antisense primer(5’-

TCAGGGCTTCTTCTCTCCAC-3’), AMPK 2 sense primer(5’-

GCCTTCTTTGCTTTGGTAGC-3’) / AMPK 2 antisense primer(5’-

GCTCATCCAGGTTCTGCTTC-3’), AMPK 3 sense primer(5’-

TGACCATCACTGACTTCATC-3’) / AMPK 3 antisense primer(5’-

CATCAAAGCGGGAATAGAGG-3’), S6K1 sense primer(5’-

TACTTCGGGTACTTGGTAA-3’) / S6K1 antisense primer(5’-

GATGAAGGGATGCTTTACT-3’) PP2A α sense primer(5’-

ATTACTTGTTTATGGGAGATTATGT-3’) / PP2A α antisense primer(5’-

AAGTGGTCACGGCTGTTGATG-3’)를 사용하여 원하는 자 DNA 를

증폭시킨 다 EtBr 이 포함 1% agarose gel 에 증폭 DNA 드를

인하 다.

Page 20: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 12 -

F. HBV core particle 분

HepG2 포 HepG2.2.15 포를 2 × 10⁶ cell / 6 cm dish 양한 48 시간

후에 4 ml phosphate buffered saline(PBS) 1 회 씻어 후 1ml PBS 를 고

스크래퍼 하 다. 그리고 원심 분리하여 얻 침 포에 protease

inhibitor cocktail(calbiochem, USA)이 들어간 lysis 용액(50 mM Tris-Cl pH 8.5, 2 mM

EDTA, 0.5% Noniodet P-40, 50 mM NaF, 25 mM glycerol phosphate, 2 mM sodium

orthovanadate) 200 μl 를 고 탁액 만들어 얼 에 10 분간 었다. 그

후 4°C 에 13,000 rpm 2 분간 원심 분리하여 핵과 포 소 거하여

lysate 를 얻었다. Tris-acetate EDTA(TAE) 충액 1% native agarose gel 에 lysate 를

동 하 다. PDVF membrane methanol 에 를 거한 후

증 씻 후 10 × SSC buffer 에 담가 었다. Up-stream 식 이용하여

gel 에 membrane 단 질 이동시 다. 상 4% Skim milk-0.1% TBS-

T 용액에 1 시간 동안 membrane 처리하여 킹하 다. 일차 항체(anti

hepatitis B virus core antibody from rabbit serum)를 4% skim milk-0.1% TBS-T 에

1:1,000 희 하여 상 에 2 시간 시 고, 0.1% TBS-T 10 분씩 3 회

씻어주었다. 그리고 HRP 가 결합 이차 항체(HRP-polyclonal rabbit anti

immunoglobulins, DAKO)를 0.1% TBS-T 에 1:2,000 희 하여 상 에 1 시간

동안 시킨 후 membrane 0.1% TBS-T 10 분씩 3 회 씻어주었다.

Membrane 에 ECL 뿌린 후 X-ray film 에 감 하 다.

Page 21: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 13 -

G. HBV DNA 인 한 Southern blotting

F 에 분리한 core particle lysate 를 10 mM MgCl2 8 mM CaCl2 충액에

micrococcal nuclease(45 U/ml; Worthington)를 처리하여 37°C 에 1 시간 시

포 내에 있는 플라스미드 DNA RNA 를 거하 다. Core particle lysate 에 core

particle 등 침 시키 한 polyethleneglycol(PEG) 용액(26% PEG, 1.4 M NaCl, 40

mM EDTA) 어 얼 에 1 시간 동안 시킨 후, 4°C 에 15 분

동안 13,000 rpm 원심 분리하여 pellet 얻었다. 얻 pellet 200 μl

DNase I 충액(10 mM Tris-Cl pH 8.5, 6 mM MgCl2)에 재 부 하고, 200

μl proteinase K 충액(20 mM Tris-Cl pH 8.5, 10mM EDTA, 1% SDS)

뒤 proteinase K(10 μg/ml)를 어 37°C 에 2 시간 이상 시 다. 그 후 400

μl phenol / chloroform / isoamylalcohol(25:24:1) 고 5 분 동안 13,000 rpm

원심 분리하 다. 상 액 새 운 1.5 ml 튜 에 후 ethanol DNA 를

침 시킨다. 침 DNA 를 nuclease free 증 에 녹인 후 DNA 를 1% agarose gel

electrophoresis 하 다. Nylon membrane 증 에 담근 후 20 × SSC 용액에

담가놓았다. Up-stream 식 DNA 를 gel 에 nylon membrane 새

겼다. UV cross-linking 통해 DNA 가 membrane 에 잘 부착 게 한 후

hybridization 용액 어 68°C 에 킹하 다. Random primer labeling

법 작한 HBV 열에 특이 인 α-32P [dATP]-labeled probe 를 사용하여

68°C 에 새 HBV DNA 결합시 다. 다 날 2 × SSC buffer 씻어 낸 후

X-ray film 에 감 하 다.

Page 22: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 14 -

H. 억 처리에 한 HBV 증식 변

HepG2 포 HepG2.2.15 포를 양한 48 시간 후에 각 포에 AMPK

인 metformin(Sigma-Aldrich) 0.01, 0.05, 0.2 2 mM 는 AMP analog 인

AICAR(Toronto Research Chemicals, TRC)를 0.1, 1, 2 5 mM 30 분 는 1 시간

처리한 뒤 하 다. 한 mTOR 억 인 rapamycin(10 ng/ml, Calbiochem,

Merck Millipore) 10 nM 24 시간 72 시간 처리한 후 하 다. 그 후

C. D. 법 SDS-PAGE 하여 Western blotting 실시하 다. Akt 억 인

Akti-1/2(5 μm, Calbiochem, Merck Millipore), PP2A 억 인 okadaic acid(2 nM,

abcam) 처리하여 AMPK-mTOR 신 달 과 를 악하는 실험도 할

이다.

I. AMPK 과 벡 작

AMPK 과 벡 는 pcDNA3 에 AMPK α2(T172) 염 열 삽입하여

작하 다. 우 AMPK α1(D159, S172), AMPK α1(D159, T174) 그리고 AMPK

α2(T172)에 한 염 열 증폭하 해 E. 에 법

통해 HepG2.2.15 포에 RNA 를 얻었다. 그 RNA cDNA 를 합 한 후 PCR

증폭하 다. 이 PCR 조건 AMPK α2(T172) sense primer(5’-

GCGAAGCTTGCCACCATGGCTGAGAAGCAGAAGCACGAC-3’) / AMPK α2(T172)

Page 23: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 15 -

antisense primer(5’-GCGAATTCTCAACGGGCTAAAGTAGTAATCAGACTGGC-3’) 를

사용하여 95°C 에 30 , 55°C 에 30 , 72°C 에 2 분씩 30 cycle 돌 증폭시킨

다 EtBr 이 포함 1% agarose gel 에 증폭 DNA 를 인하 다. 그리고

Geneclean kit(MP Biomedicals)를 이용하여 DNA 를 추출하 다. 증폭 AMPK

α2(T172) 자 pcDNA3 를 HindⅢ / EcoRI 자른 후 DNA 연결 효소를

이용하여 붙 다. Ligated DNA E. coli DH5α competent 포를 질 하 다.

100 μg/ml ampicillin 이 있는 luria broth(LB) agar plate 에 colony 를 100

μg/ml ampicillin 이 있는 5 ml LB broth 에 종하여 37°C 진탕 양 에 16

시간 키웠다. 16 시간 후에 플라스미드 DNA 를 추출한 후 삽입 pcDNA3-AMPK

α2(T172)를 HindⅢ / EcoRI 자른 후 EtBr 이 포함 1% agarose gel 에

조각 DNA 드를 인하 다. 그 후 sequencing 분 통하여 pcDNA3-AMPK

α2(T172)를 인하 다. 그리고 AMPK α1(D159, S172) AMPK α1(D159, T174)에

한 AMPK 과 벡 도 같 법 실험할 것이다. 그 는 AMPK

α1(D159, S172) sense primer(5’-GGTACCATGCGCAGACTCAGTTCCTGGAGA-3’) /

AMPK α1(D159, S172) antisense primer(5’-

GGCGCTCGAGCTGTTTATTGTGCAAGAATTTTAATTAG-3’), AMPK α1(D159, T174)

sense primer(5’-GCGAATCCGCCACCATGGCGACAGCCGAGAAGCAGAAA-3’) /

AMPK α1(D159, T174) antisense primer(5’-

GGCGCTCGAGCTGTTTATTGTGCAAGAATTTTAATTAG-3’)를 사용하여 AMPK 를

증폭시키고 각각 KpnI/ XhoI 는 EcoRI/ XhoI 이용하여 진행할 것이다.

Page 24: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 16 -

III. 결 과

A. HBV 증식 포에 AMPK mTOR 인산 변

여러 가지 이러스 증식 AMPK mTOR 과 연 어 있다.

HBV 처럼 만 간염 일 키는 HCV 증식 포에 AMPK 이 감소 면

mTOR 증가한다(Brunton 등, 2013). 라 HBV 가 증식하는 포에

AMPK 과 인산 를 조사하 다. 포를 양 후 24, 48 과 72 시간

나 어 실험 한 결과, 이 시간 에 AMPK mTOR 인산 도는

슷하 다. 그 에 48 시간에 결과가 가장 일 하 다. 이후에는

포 양 48 시간 후를 실험 진행하 다. AMPK 인산 가

감소 어 있는 간암 포인 HepG2 포 HepG2 포에 래한 HBV 가

증식하는 HepG2.2.15 포를 해본 결과 HepG2.2.15 포에 AMPK

인산 는 HepG2 포보다 감소한 것 냈다. 그 mTOR

과 인산 는 증가하 다. HepG2 에 래한 HBV 가 증식하는 다른

PEB8 포에 도 AMPK 인산 는 감소한 면 mTOR 과 인산 는

증가하 다. 다른 간암 포인 Huh7 포에 래한 HBV 가 증식하는 Huh7

HBV WT stable 포에 도 AMPK 인산 가 감소하 고 mTOR 과

인산 는 증가하 다.

Page 25: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 17 -

Figure 1. Phosphorylation of AMPK was down-regulated and phosphorylation and

expression of mTOR were up-regulated in HBV replicating stable cells. (A) Core

particles from HepG2 cells, HepG2.2.15 cells, HepG2-derived HBV replicating stable cells,

were analyzed using anti-HBc antibody, HRP-conjugated secondary antibody, and ECL.

Nucleic acid inside of core particles and HBV DNAs were analyzed using a random-primed

32P-labeled probe specific for HBV sequences. (B, C and D) 48 h after incubations, proteins

from cell lysates were analyzed using primary antibody, HRP-conjugated secondary

antibody, and ECL. HepG2 and Huh7 cells are negative controls. HepG2.2.15 cells (B) and

PEB8 cells (C) are the HepG2-derived stable HBV replicating cells. Huh7 HBV WT cells

(D) are the Huh7-derived stable HBV replicating cells. GAPDH is a loading control.

*p<0.05 vs. control, **p<0.02 vs. control (n=3).

Page 26: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 18 -

B. HBV 증식 포에 Raptor TSC2 인산 변

AMPK 가 mTOR 를 억 하는 법에는 가지가 있다. AMPK 가

면 TSC2 Ser1387 부 를 인산 시 mTORC1 억 하거나

mTORC1 regulatory subunit 인 Raptor 를 인산 시 mTORC1 인산 를

막아 억 한다(Mihaylova Shaw, 2011). HBV 가 증식하는 포에 모

AMPK 인산 는 감소하 에 HBV 가 증식할 Raptor TSC2

인산 한 감소할 것이라고 상하 다. 그러나 HepG2.2.15 포에 Raptor

TSC2 인산 가 히 증가하 다. 라 AMPK mTOR 신 달

과 에 Raptor TSC2 는 여하지 않았다.

Page 27: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 19 -

Figure 2. Phosphorylations of Raptor and TSC2 were up-regulated in HBV replicating

stable cells. 48 h after incubations, Proteins were analyzed using primary antibody, HRP-

conjugated secondary antibody, and ECL. HepG2 cell is a negative control and HepG2.2.15

cell is the HepG2-derived stable HBV replicating cell. Actin is a loading control. *p<0.05 vs.

control, **p<0.02 vs. control (n=3).

Page 28: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 20 -

C. HBV 증식 포에 Akt 인산 변

AMPK 이 억 었 에도 불구하고 Raptor TSC2 인산 가

증가하 에 AMPK-mTOR 신 달 과 에 다른 단 질이 여하는지

알아보았다. AMPK 가 인산 면 signaling adapter 인 insulin receptor substrate

1(IRS-1) 인산 시 protein kinase B(Akt)를 억 한다(Tzatsos Tsichlis, 2007).

AMPK 가 면 PP2A 통해 Akt 탈인산 를 도한다(Kim 등,

2009). HBV X 단 질이 IRS1 분해시킨다고 보고 었다(Kim 등, 2010). 한

Akt 는 mTOR 증가시킨다고도 알 있다(Martelli 등, 2007). 한

PP2A 는 HBV 가 증식하는 포에 AMPK 가 억 었 에 Akt 이

증가 어 mTOR 이 증가한다라는 가 인하 해 Akt 과

인산 를 인해 보았다. 상과 같이 HepG2.2.15 포에 Akt 인산 는

증가하 다.

Page 29: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 21 -

Figure 3. Akt activation was up-regulated in HepG2-derived HBV replicating stable

cells. 48 h after incubations, proteins were analyzed using primary antibody, HRP-

conjugated secondary antibody, and ECL. HepG2 cell is a negative control and HepG2.2.15

cell is the HepG2-derived stable HBV replicating cells. GAPDH is a loading control.

*p<0.05 vs. control, **p<0.02 vs. control (n=3).

Page 30: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 22 -

D. HBV 증식 포에 PP2A, S6K1 과 4E-BP1 인산

보통 PP2A 는 AMPK 를 억 한다고 알 있지만(Wu 등, 2007),

AMPK 가 PP2A 를 시킨다는 보고도 있다(Kim 등, 2009). 한 PP2A 는

mTOR 에 해 인산 어 억 다고 한다(Hay Sonenberg, 2004).

HepG2.2.15 포에 PP2A 과 인산 변 를 조사한 결과 PP2A

인산 가 증가하 다. mTOR 인산 가 증가하 에 mTOR

downstream 잘 알 진 S6K1 4E-BP1 도 조사하 다. 그 결과 HepG2.2.15

포에 S6K1 과 4E-BP1 과 인산 가 증가하 다. 그리고 Huh7 HBV WT

stable 포에 는 PP2A 과 인산 가 증가하 며 S6K1 에는

변 가 없지만 인산 는 증가하 다.

Page 31: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 23 -

Figure 4. Phosphorylations and expressions of PP2A, S6K1 and 4E-BP1 were up-

regulated in HBV replicating stable cells. (A and B) 48 h after incubations, proteins were

analyzed using primary antibody, HRP-conjugated secondary antibody, and ECL. HepG2

and Huh7 are negative controls. HepG2.2.15 cells are HepG2-derived stable HBV

replicating cells and Huh7 HBV WT cells are Huh7-derived stable HBV replicating cells.

GAPDH is a loading control. *p<0.05 vs. control, **p<0.02 vs. control (n=3).

Page 32: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 24 -

E. AMPK 과 에 한 AMPK 변 가 HBV 증식에 미 는

HepG2.2.15 포에 AMPK 인산 가 감소한 것 냈다(그림 1.).

라 AMPK 과 에 해 AMPK 가 변 할 HBV 증식에 향

미 는지 인하 해 AMPK 를 과 시 다. HepG2 포를 2 × 10⁶ cell /

6 cm dish 양한 24 시간 후에 pcDNA3, pcDNA3-AMPK α2, pcDNA3-HBV WT

플라스미드 DNA 를 포에 감염시 다. 감염시킨 후 3 일 뒤 하여 AMPK

과 인산 를 인한 결과, AMPK α2 과 벡 에 해 AMPK 과

인산 모 증가하 다. 한 AMPK α2 가 과 었 HBV core

particle 과 core particle 속 핵산이 감소하 고 HBV DNA 도 감소하 다.

Page 33: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 25 -

Figure 5. Effects of AMPK overexpression on AMPK-mTOR signaling and HBV

replication. HepG2 cells were plated and were co-transfected with pcDNA3, HBV WT, and

pcDNA3-AMPK alpha 2 plasmid. After 72 hours of co-transfection, cells were harvested.

Core particles from HepG2 cells were analyzed using anti-HBc antibody, HRP-conjugated

secondary antibody, and ECL. Nucleic acid inside of core particles and HBV DNAs were

analyzed using a random-primed 32P-labeled probe specific for HBV sequences. Proteins

were analyzed using primary antibody, HRP-conjugated secondary antibody, and ECL.

GAPDH is a loading control.

Page 34: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 26 -

F. Metformin 에 한 AMPK-mTOR 신 달 과 변

HepG2.2.15 포에 AMPK 인산 가 감소한 것 냈고 mTOR

과 인산 는 증가하 다(그림 1.). 한 HepG2.2.15 포에 Akt 인산

증가하 다(그림 2.). HepG2.2.15 포에 PP2A S6K1 인산

도 증가하 다(그림 3.). AMPK downstream 과 upstream 이 엇인지

인하 해 AMPK 인 metformin 처리하 다. HepG2 포

HepG2.2.15 포를 양한 48 시간 후에 metformin 0.01, 0.05, 0.1 과 1 mM

1 시간동안 처리한 결과 1 mM metformin HepG2.2.15 포에 처리하

metformin 처리하지 않 군에 해 증가시 다. 그에 라 Akt, mTOR, PP2A

S6K1 인산 는 metformin 처리하지 않 군에 해 감소하 다. 이

Akt, mTOR, PP2A S6K1 metformin 처리하여도 변 가 없었다. Akt,

mTOR, PP2A S6K1 이 AMPK downstream 일 것이라고 추 하 다.

Page 35: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 27 -

Figure 6. Effects of metformin, an AMPK activator, on AMPK-mTOR signaling

pathway. 48 h after incubations, HepG2 and HepG2.2.15 cells were treated with metformin

(0.01mM, 0.05mM, 0.1mM and 1mM) for 60 min. Core particles were analyzed using anti-

HBc antibody, HRP-conjugated secondary antibody, and ECL. Nucleic acid inside of core

particles were analyzed using a random-primed 32P-labeled probe specific for HBV

sequences. Proteins from cell lysates were analyzed using primary antibodies, HRP-

conjugated secondary antibodies and ECL. HepG2 cell is a negative control and HepG2.2.15

cell is the HepG2-derived stable HBV replicating cell. GAPDH is a loading control.

Page 36: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 28 -

G. Rapamycin 에 한 AMPK-mTOR 신 달 과 변

HepG2.2.15 포에 mTOR 증가하 다(그림 1.). mTOR

downstream 이 S6K1 이고 upstream 이 AMPK Akt 이 맞는지 인하 해

mTOR 억 인 rapamycin 처리하 다. HepG2 포 HepG2.2.15 포를

양한 48 시간 후에 rapamycin 10 nM 24 72 시간 처리하 다. 그 결과

HepG2.2.15 포에 rapamycin 처리하 , mTOR 인산 는

감소 었고 downstream 인 S6K1 인산 한 감소 었다. Upstream 이라고

추 했 Akt AMPK 인산 는 변 가 없 것 상하 나

HepG2.2.15 포에 rapamycin 처리했 Akt 인산 는 감소하 고

AMPK 인산 는 증가하 다.

Page 37: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 29 -

Figure 7. Effect of rapamycin, an mTOR inhibitor, on AMPK-mTOR signaling

pathway. 48 h after incubations, HepG2 and HepG2.2.15 cells are treated with rapamycin

(10nM) for 24 or 72 hours. (A and B) Proteins were analyzed using primary antibody, HRP-

conjugated secondary antibody, and ECL. HepG2 cell is a negative control and HepG2.2.15

cell is the HepG2-derived stable HBV replicating cell. GAPDH is a loading control.

Page 38: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 30 -

IV. 고 찰

AMPK 는 ATP 생 ·소 균 한 에 지 단 질 써 산소증,

양분 결핍과 같 사 생 학 스트 스 상태에 다. AMPK 가

면 자가 소 작용 진하여 에 지 양 생 하고 mTOR

억 함 써 단 질 합 억 한다. mTOR 가 면 자가

소 작용 억 하여 포 장과 증식 진한다. 이러한 AMPK mTOR

다른 조 식 통해 에 지 생산과 소 를 조 한다(Lee 등, 2012).

만 HBV 감염 자는 간경변이나 간암 할 가능 이 높다(Guo 등

2007). 간암 포는 AMPK 이 낮다고 보고 어 있다(Yang 등, 2014; Cheng

등 2014). 본 연구에 는 간암 포인 HepG2 포에

래한 HepG2.2.15 포 PEB8 포 HBV 가 증식하는 Huh7 HBV WT stable

포에 도 AMPK 인산 는 감소하 며, mTOR 과 인산 는 증가한

것 냈다(그림 1.). 본 연구에 조사한 HBV 가 증식하는 모든

포에 AMPK 인산 가 감소하 에 Raptor TSC2 인산 가

감소할 것이라고 추 하 나 히 증가하 다(그림 2.). 라 AMPK

mTOR 신 달 과 에 Raptor TSC2 가 직 여를 하지 않 것

추 하 다. Akt 가 mTOR 증가시킨다고 알 있 므 (Martelli

등, 2007), AMPK 가 억 상태에 는 Akt 이 증가 써 mTOR 이

증가한다는 가 웠다. 상 HepG2.2.15 포에 Akt 인산 가

증가하여(그림 3.) mTOR 이 증가한다고 생각 었다 (그림 1.). HBV 가

Page 39: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 31 -

증식하는 HepG2.2.15, PEB8 Huh7 HBV WT stable 포에 mTOR 인산 가

증가하 에 mTOR downstream 인 S6K1 4E-BP1 를 조사하 며,

상 HepG2.2.15 포에 S6K1 과 4E-BP1 과 인산 가

증가하 다(그림 4.). 그 다 , PP2A 가 AMPK 를 억 하거나(Wu 등, 2007)

AMPK 가 PP2A 를 시킨다(Kim 등, 2009). mTOR 가 PP2A 를

인산 하여 PP2A 를 억 한다고 알 있 나(Hay N Sonenberg N, 2004) 아직

HBV 증식과 하여 진 것이 없다. HepG2.2.15 포 Huh7 HBV WT stable

포에 PP2A 과 인산 가 증가하 다(그림 4.). AMPK α2 가 과 면

HBV 증식이 감소 다(그림 5.). 한 AMPK 인

metformin 처리시 HepG2.2.15 포에 AMPK 인산 가 증가하 며 Akt, mTOR,

PP2A S6K1 인산 는 감소하 나 이들 단 질 양에는 변 가

없었다(그림 6.). 라 Akt, mTOR, PP2A S6K1 이 AMPK downstream 일

것이라고 추 하 다. HepG2.2.15 포에 mTOR 억 인 rapamycin 처리하여

mTOR 억 하 니 mTOR 인산 가 감소하 며 S6K1 인산

한 감소 었다(그림 7.). 그러나 upstream 이라고 상했 Akt 인산 는

감소하 고 AMPK 인산 는 증가하 다. 라 mTOR downstream 인

어떠한 단 질에 해 feedback 효과 upstream 인 AMPK Akt 에 향

것이라고 추 하 며 HBV 증식과 AMPK/Akt-mTOR 신 달 과 히

한 추가 실험이 필요하다.

Page 40: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 32 -

V. 결

HBV 증식과 AMPK 신 달 과 에 해 는 알 진 것이 거 없다.

AMPK 이 감소 간암 포 그 간암 포에 래한 HBV 증식 포를

통해 HBV 증식 AMPK 여부를 조사하 다. 그 결과 HBV 가

없는 HepG2 Huh7 간암 포보다 HBV 가 증식하는 이들 간암

포에 AMPK 이 감소 것 다. 한 HBV 가 증식하는

HepG2.2.15 포에 는 Akt, mTOR, PP2A, S6K1 4E-BP1 과 인산 가

증가하 다. 한 Huh7 포에 래한 HBV 증식하는 포에 도 mTOR, PP2A

그리고 S6K1 인산 가 증가하 다. AMPK 를 과 하면 AMPK 과

인산 가 증가 며 이에 라 HBV core particle 과 HBV DNA 가 감소하 다.

AMPK 인 metformin HepG2.2.15 포에 AMPK 인산 를

증가시 며, Akt, mTOR, PP2A S6K1 인산 는 감소하 고 각각 단 질

변 가 없었다. 라 Akt, mTOR, PP2A S6K1 이 AMPK

downstream 일 것이라고 추 하 나 Akt, PP2A S6K1 에 한 억 를

처리하는 추가 실험이 필요하다. HepG2.2.15 포에 rapamycin 처리하여

mTOR 억 하 니 상 S6K1 인산 가 감소하 다.

Upstream 이라고 추 했 AMPK Akt 인산 에는 변 가 없 것

상하 지만 rapamycin 처리하 Akt 인산 는 감소하 고 AMPK

인산 는 증가하 다. 라 mTOR downstream 인 어떤 단 질이 feedback

Page 41: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 33 -

효과 AMPK Akt 에 에도 여하는 것 추 하고 있 며 추가

실험이 필요하다.

Page 42: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 34 -

참 고 헌

1. Beck J, Nassal M: Hepatitis B virus replication. World J Gastroenterol 13: 48-64,

2007

2. Brunton J, Steele S, Ziehr B, Moorman N, Kawula T: Feeding uninvited guests:

mTOR and AMPK set the table for intracellular pathogens. PLoS Pathog 9:

e1003552, 2013

3. Carling D, Zammit VA, Hardie DG: A common bicyclic protein kinase cascade

inactivates the regulatory enzymes of fatty acid and cholesterol biosynthesis. FEBS

Lett 223: 217-222, 1987

4. Cheng J, Huang T, Li Y, Guo Y, Zhu Y, Wang Q, Tan X, Chen W, Zhang Y, Cheng W,

Yamamoto T, Jing X, Huang J: AMP-activated protein kinase suppresses the in vitro

and in vivo proliferation of hepatocellular carcinoma. PLoS One 9: e93256, 2014

5. Cougot D, Allemand E, Riviere L, Benhenda S, Duroure K, Levillayer F, Muchardt

C, Buendia MA, Neuveut C: Inhibition of PP1 phosphatase activity by HBx: a

mechanism for the activation of hepatitis B virus transcription. Sci Signal 5: ra1,

2012

Page 43: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 35 -

6. Egan DF, Shackelford DB, Mihaylova MM, Gelino S, Kohnz RA, Mair W, Vasquez

DS, Joshi A, Gwinn DM, Taylor R, Asara JM, Fitzpatrick J, Dillin A, Viollet B,

Kundu M, Hansen M, Shaw RJ: Phosphorylation of ULK1 (hATG1) by AMP-

activated protein kinase connects energy sensing to mitophagy. Science 331: 456-

461, 2011

7. Fogarty S, Hawley SA, Green KA, Saner N, Mustard KJ, Hardie DG: Calmodulin-

dependent protein kinase kinase-beta activates AMPK without forming a stable

complex: synergistic effects of Ca2+ and AMP. Biochem J 426: 109-118, 2010

8. Guo H, Zhou T, Jiang D, Cuconati A, Xiao GH, Block TM, Guo JT: Regulation of

hepatitis B virus replication by the phosphatidylinositol 3-kinase-akt signal

transduction pathway. J Virol 81: 10072-10080, 2007

9. Hardie DG: AMP-activated/SNF1 protein kinases: conserved guardians of cellular

energy. Nat Rev Mol Cell Biol 8: 774-785, 2007

10. Hawley SA, Boudeau J, Reid JL, Mustard KJ, Udd L, Makela TP, Alessi DR, Hardie

DG: Complexes between the LKB1 tumor suppressor, STRAD alpha/beta and MO25

alpha/beta are upstream kinases in the AMP-activated protein kinase cascade. J Biol

2: 28, 2003

Page 44: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 36 -

11. Hawley SA, Pan DA, Mustard KJ, Ross L, Bain J, Edelman AM, Frenguelli BG,

Hardie DG: Calmodulin-dependent protein kinase kinase-beta is an alternative

upstream kinase for AMP-activated protein kinase. Cell Metab 2: 9-19, 2005

12. Hay N, Sonenberg N: Upstream and downstream of mTOR. Genes Dev 18: 1926-

1945, 2004

13. Hurley RL, Anderson KA, Franzone JM, Kemp BE, Means AR, Witters LA: The

Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinases are AMP-activated protein

kinase kinases. J Biol Chem 280: 29060-29066, 2005

14. Ju TC, Chen HM, Lin JT, Chang CP, Chang WC, Kang JJ, Sun CP, Tao MH, Tu PH,

Chang C, Dickson DW, Chern Y: Nuclear translocation of AMPK-alpha1 potentiates

striatal neurodegeneration in Huntington's disease. J Cell Biol 194: 209-227, 2011

15. Kane M: Global programme for control of hepatitis B infection. Vaccine 13 Suppl 1:

S47-49, 1995

16. Kaplan PM, Greenman RL, Gerin JL, Purcell RH, Robinson WS: DNA polymerase

associated with human hepatitis B antigen. J Virol 12: 995-1005, 1973

Page 45: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 37 -

17. Kim J, Kundu M, Viollet B, Guan KL: AMPK and mTOR regulate autophagy

through direct phosphorylation of Ulk1. Nat Cell Biol 13: 132-141, 2011

18. Kim K, Kim KH, Cheong J: Hepatitis B virus X protein impairs hepatic insulin

signaling through degradation of IRS1 and induction of SOCS3. PLoS One 5: e8649,

2010

19. Kim KY, Baek A, Hwang JE, Choi YA, Jeong J, Lee MS, Cho DH, Lim JS, Kim KI,

Yang Y: Adiponectin-activated AMPK stimulates dephosphorylation of AKT through

protein phosphatase 2A activation. Cancer Res 69: 4018-4026, 2009

20. Lamia KA, Sachdeva UM, DiTacchio L, Williams EC, Alvarez JG, Egan DF,

Vasquez DS, Juguilon H, Panda S, Shaw RJ, Thompson CB, Evans RM: AMPK

regulates the circadian clock by cryptochrome phosphorylation and degradation.

Science 326: 437-440, 2009

21. Laplante M, Sabatini DM: mTOR signaling in growth control and disease. Cell 149:

274-293, 2012

22. Lee CW, Wong LL, Tse EY, Liu HF, Leong VY, Lee JM, Hardie DG, Ng IO, Ching

YP: AMPK promotes p53 acetylation via phosphorylation and inactivation of SIRT1

in liver cancer cells. Cancer Res 72: 4394-4404, 2012

Page 46: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 38 -

23. Lee WM: Hepatitis B virus infection. N Engl J Med 337: 1733-1745, 1997

24. Li Y, Xu S, Mihaylova MM, Zheng B, Hou X, Jiang B, Park O, Luo Z, Lefai E, Shyy

JY, Gao B, Wierzbicki M, Verbeuren TJ, Shaw RJ, Cohen RA, Zang M: AMPK

phosphorylates and inhibits SREBP activity to attenuate hepatic steatosis and

atherosclerosis in diet-induced insulin-resistant mice. Cell Metab 13: 376-388, 2011

25. Liang TJ: Hepatitis B: the virus and disease. Hepatology 49: S13-21, 2009

26. Mankouri J, Tedbury PR, Gretton S, Hughes ME, Griffin SD, Dallas ML, Green KA,

Hardie DG, Peers C, Harris M: Enhanced hepatitis C virus genome replication and

lipid accumulation mediated by inhibition of AMP-activated protein kinase. Proc

Natl Acad Sci U S A 107: 11549-11554, 2010

27. Martelli AM, Tazzari PL, Evangelisti C, Chiarini F, Blalock WL, Billi AM, Manzoli

L, McCubrey JA, Cocco L: Targeting the phosphatidylinositol 3-

kinase/Akt/mammalian target of rapamycin module for acute myelogenous leukemia

therapy: from bench to bedside. Curr Med Chem 14: 2009-2023, 2007

28. Martinez-Lopez N, Varela-Rey M, Fernandez-Ramos D, Woodhoo A, Vazquez-

Chantada M, Embade N, Espinosa-Hevia L, Bustamante FJ, Parada LA, Rodriguez

MS, Lu SC, Mato JM, Martinez-Chantar ML: Activation of LKB1-Akt pathway

Page 47: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 39 -

independent of phosphoinositide 3-kinase plays a critical role in the proliferation of

hepatocellular carcinoma from nonalcoholic steatohepatitis. Hepatology 52: 1621-

1631, 2010

29. McMahon BJ, Alward WL, Hall DB, Heyward WL, Bender TR, Francis DP,

Maynard JE: Acute hepatitis B virus infection: relation of age to the clinical

expression of disease and subsequent development of the carrier state. J Infect Dis

151: 599-603, 1985

30. Mihaylova MM, Shaw RJ: The AMPK signalling pathway coordinates cell growth,

autophagy and metabolism. Nat Cell Biol 13: 1016-1023, 2011

31. Robinson WS, Clayton DA, Greenman RL: DNA of a human hepatitis B virus

candidate. J Virol 14: 384-391, 1974

32. Robinson WS, Greenman RL: DNA polymerase in the core of the human hepatitis B

virus candidate. J Virol 13: 1231-1236, 1974

33. Salt I, Celler JW, Hawley SA, Prescott A, Woods A, Carling D, Hardie DG: AMP-

activated protein kinase: greater AMP dependence, and preferential nuclear

localization, of complexes containing the alpha2 isoform. Biochem J 334 ( Pt 1):

177-187, 1998

Page 48: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 40 -

34. Sato R, Goldstein JL, Brown MS: Replacement of serine-871 of hamster 3-hydroxy-

3-methylglutaryl-CoA reductase prevents phosphorylation by AMP-activated kinase

and blocks inhibition of sterol synthesis induced by ATP depletion. Proc Natl Acad

Sci U S A 90: 9261-9265, 1993

35. Seeger C, Mason WS: Hepatitis B virus biology. Microbiol Mol Biol Rev 64: 51-68,

2000

36. Shackelford DB, Shaw RJ: The LKB1-AMPK pathway: metabolism and growth

control in tumour suppression. Nat Rev Cancer 9: 563-575, 2009

37. Shaw RJ, Kosmatka M, Bardeesy N, Hurley RL, Witters LA, DePinho RA, Cantley

LC: The tumor suppressor LKB1 kinase directly activates AMP-activated kinase and

regulates apoptosis in response to energy stress. Proc Natl Acad Sci U S A 101:

3329-3335, 2004

38. Summers J, O'Connell A, Millman I: Genome of hepatitis B virus: restriction

enzyme cleavage and structure of DNA extracted from Dane particles. Proc Natl

Acad Sci U S A 72: 4597-4601, 1975

Page 49: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 41 -

39. Turnley AM, Stapleton D, Mann RJ, Witters LA, Kemp BE, Bartlett PF: Cellular

distribution and developmental expression of AMP-activated protein kinase isoforms

in mouse central nervous system. J Neurochem 72: 1707-1716, 1999

40. Tzatsos A, Tsichlis PN: Energy depletion inhibits phosphatidylinositol 3-kinase/Akt

signaling and induces apoptosis via AMP-activated protein kinase-dependent

phosphorylation of IRS-1 at Ser-794. J Biol Chem 282: 18069-18082, 2007

41. Watt MJ, Holmes AG, Pinnamaneni SK, Garnham AP, Steinberg GR, Kemp BE,

Febbraio MA: Regulation of HSL serine phosphorylation in skeletal muscle and

adipose tissue. Am J Physiol Endocrinol Metab 290: E500-508, 2006

42. Woods A, Dickerson K, Heath R, Hong SP, Momcilovic M, Johnstone SR, Carlson

M, Carling D: Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase-beta acts upstream

of AMP-activated protein kinase in mammalian cells. Cell Metab 2: 21-33, 2005

43. Wu TT, Coates L, Aldrich CE, Summers J, Mason WS: In hepatocytes infected with

duck hepatitis B virus, the template for viral RNA synthesis is amplified by an

intracellular pathway. Virology 175: 255-261, 1990

44. Wu Y, Song P, Xu J, Zhang M, Zou MH: Activation of protein phosphatase 2A by

palmitate inhibits AMP-activated protein kinase. J Biol Chem 282: 9777-9788, 2007

Page 50: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 42 -

45. Xu Y, Liu C, Chen S, Ye Y, Guo M, Ren Q, Liu L, Zhang H, Xu C, Zhou Q, Huang S,

Chen L: Activation of AMPK and inactivation of Akt result in suppression of

mTOR-mediated S6K1 and 4E-BP1 pathways leading to neuronal cell death in in

vitro models of Parkinson's disease. Cell Signal 26: 1680-1689, 2014

46. Yan H, Zhong G, Xu G, He W, Jing Z, Gao Z, Huang Y, Qi Y, Peng B, Wang H, Fu L,

Song M, Chen P, Gao W, Ren B, Sun Y, Cai T, Feng X, Sui J, Li W: Sodium

taurocholate cotransporting polypeptide is a functional receptor for human hepatitis

B and D virus. Elife 1: e00049, 2012

47. Yang CC, Chang SF, Chao JK, Lai YL, Chang WE, Hsu WH, Kuo WH: Activation

of AMP-activated protein kinase attenuates hepatocellular carcinoma cell adhesion

stimulated by adipokine resistin. BMC Cancer 14: 112, 2014

48. Yano M, Ohkoshi S, Aoki YH, Takahashi H, Kurita S, Yamazaki K, Suzuki K,

Yamagiwa S, Sanpei A, Fujimaki S, Wakai T, Kudo SE, Matsuda Y, Aoyagi Y:

Hepatitis B virus X induces cell proliferation in the hepatocarcinogenesis via up-

regulation of cytoplasmic p21 expression. Liver Int 33: 1218-1229, 2013

Page 51: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 43 -

49. Yen CJ, Lin YJ, Yen CS, Tsai HW, Tsai TF, Chang KY, Huang WC, Lin PW, Chiang

CW, Chang TT: Hepatitis B virus X protein upregulates mTOR signaling through

IKKbeta to increase cell proliferation and VEGF production in hepatocellular

carcinoma. PLoS One 7: e41931, 2012

Page 52: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 44 -

- ABSTRACT -

AMP-activated protein kinase-mTOR signaling pathway and

hepatitis B virus replication

Jumi Kim

Department of Biomedical science

The Graduate School, Ajou University

(Supervised by Associate Professor Kyongmin Kim)

Hepatitis B virus(HBV) is a small and enveloped DNA virus, belongs to family

Hepadnaviridae. 350 million people worldwide are chronically infected. HBV causes acute

and chronic hepatitis B infections. Patients with chronic hepatitis B have a risk of developing

cirrhosis and hepatocellular carcinoma(HCC). AMP-activated protein kinase(AMPK), an

energy sensor, is a necessary protein to maintain energy balance. Even though hepatitis C

virus(HCV) replication decreases AMPK activity and increases mammalian target of

rapamycin(mTOR) activity, nothing has been known regarding HBV replication and AMPK

activity. HBV X protein(HBx) had been reported to up-regulate mTOR activity and

contribute to HCC development. In the present study, we examined whether HBV replication

can regulate AMPK-mTOR signaling pathway or vice versa. Expression and

Page 53: AMP-activatedkinase protein-mTOR신호전달과정이B형 …repository.ajou.ac.kr/bitstream/201003/11795/1/19519.pdf · 2018-12-27 · i - 국문요약 - AMP-activated protein kinase-mTOR

- 45 -

phosphorylation of AMPK were analyzed in the HepG2-derived stable HBV replicating cells,

HepG2.2.15 and PEB 8 cells, and the Huh7-derived stable HBV replicating cells. We found

that phosphorylation of AMPK were down-regulated in the HepG2.2.15 cells and PEB8 cells

and the Huh7 HBV WT stable cells. We found that expression and phosphorylation of

mTOR were up-regulated in HepG2.2.15 cells, PEB8 cells, and Huh7 HBV WT stable cells.

Because phosphorylation of AMPK was decreased, we expected that phosphorylation of

regulatory subunit of mTOR (Raptor) and tuberous sclerosis 2 (TSC2) were decreased. But,

phosphorylations of Raptor and TSC2 were increased in HepG2.2.15 cells. We found that

phosphorylations of Akt was up-regulated in HepG2.2.15 cells. We found that expressions

and phosphorylations of PP2A, S6K1 and 4E-BP1 were up-regulated in HepG2.2.15 cells.

And expressions and phosphorylations of PP2A and S6K1 were up-regulated in the Huh7

HBV WT stable cells. When expression and phosphorylation of AMPK were up-regulated

via overexpression of AMPK alpha 2, HBV core particle, nucleic acid inside core particle,

and HBV DNAs were reduced in HepG2 cells. When HepG2.2.15 cells were treated with

1mM metformin, AMPK activator, Akt, mTOR, PP2A and S6K1 phosphorylation were

decreased. No significant changes in protein expressions. When HepG2.2.15 cells were

treated with 10nM rapamycin, mTOR inhibitor, phosphorylations of mTOR and S6K1 were

decreased. Surprisingly, phosphorylation of AMPK were increased and phosphorylation of

Akt were decreased. We will further pursue which molecules are upstream or downstream of

AMPK-mTOR signaling pathway.

Keyword : HBV, AMPK-mTOR signal, Akt, PP2A, S6K1, 4E-BP1