Investigation of protein damage-induced cellular senescence and the implication of proteasome

Abstract

Cellular aging is a fundamental process for living organisMaster, yet very poorly understood at the proteome levels. The hallmark of aging is chronic accumulation of cellular damages, and the integrity of the proteome is progressively compromised during the aging process. Age-associated dysfunctional protein network – which can be defined as ‘protein molecular aging’ has been observed, but there is no conclusive evidence that it can be a cause of cellular aging. To establish protein damage-induced cellular senescence (PIS) model, we tested protein damage inducers, such as amino acid analogs. In fact, amino acid analogs clearly induced cellular senescence phenotypes that were observed by cellular growth arrest, enlarged cell size, and SA-β-Gal staining. We are investigating the implication of proteasome in protein damage-induced cellular senescence because proteasome is the principal protease for specific degradation of damaged or harmful proteins – the process known as protein quality control. Our research reveals a functional link between protein molecular aging and cellular aging, and thereby may create a new model to understand cellular senescence based on protein damages. |세포 노화는 살아있는 유기체의 기본적인 과정이지만, 단백질체 수준에서의 이해는 부족하다. 노화의 특징으로는 세포 손상의 만성적 축적이 있으며 노화 과정 동안 단백질체의 완전성은 점차적으로 약화된다. ‘단백질의 분자적 노화’ 로 정의할 수 있는 노화에 따른 단백질 네트워크의 기능장애는 보고되어 왔지만, 그것이 노화의 원인이라는 확정적인 증거는 아직 없다. 단백질 손상으로 유도된 세포 노화(cellular senescence) 모델을 수립하기 위해, 우리는 아미노산 유사체 같은 단백질 손상 유도인자를 시험해보았다. 실제로, 아미노산 유사체는 세포성장 정지, 세포 크기의 증가, SA-β-Gal 염색 등의 세포 노화 표현형을 유도했다. 손상되거나 해로운 단백질을 특이적으로 분해하는 주된 단백질 분해효소가 프로테아좀(proteasome) 이기 때문에 우리는 단백질 손상으로 유도된 세포노화에 대한 프로테아좀의 영향을 연구하고 있다. 우리의 연구는 단백질의 분자적 노화와 세포 노화 사이의 기능적 연결을 드러냈고, 이를 통해 단백질 손상에 기반한 세포 노화를 이해하기 위한 새로운 모델을 만들 수 있을 것이다.