Estrogen plays important role in supporting physiologic homeostasis in a woman’s body. Estrogens regulate growth, differentiation, and function in a broad range of target tissues in the human body. Activities of ER-mediated gene expression are regulated by various mechanisms involving interactions of ERs with exogenous small molecules or proteins by regulating the ER alpha/ERE signaling pathway. Phytoestrogens are a diverse class of secondary plant metabolites that exert weak estrogenic activity and weak affinity to the ERs. Their use as hormone replacement therapy is expected to be an ideal measure to women suffering postmenopausal symptoms. Psoralidin, which is isolated from the fractions of organic solvents, is a coumestan derivative and has a variety of biological activities such as anticancer, antioxidant, antibacterial, antidepressant, and anti-inflammatory, as well as and the regulation of insulin signaling. This research demonstrated that psoralidin is an ER agonist for both ER alpha and ER beta subtypes with weak agonistic activity. It also can induce the endogenous estrogen-responsive genes, such as pS2. Psoralidin could activate ER alpha as an agonist and directly bind to the ERE promoter region of this estrogen-responsive gene. These data suggest that psoralidin has estrogenic activity and is able to regulate ER alpha mediated ERE signaling pathway and potentially can be used as a hormone replacement therapy candidate. Glutathione S-transferases (GSTs) are a multi-gene family of phase II metabolic isozymes best known for their ability to catalyze the conjugation of the reduced form of glutathione (GSH) to xenobiotic substrates for the purpose of detoxification. The glutathione S-transferase P1-1 (GSTP) is a polymorphic gene encoding active, functionally different GSTP variant proteins that are thought to function in xenobiotic metabolism and play a role in increasing the susceptibility to cancer, and other disease. Elevated levels of GSTP are associated with increased resistance to apoptosis initiated by a variety of stimuli. GSTP expression is associated with ER negativity. Usually, there is abundant GSTP expression in ER negative cells or rich ER expression in GSTP negative cells. The expressions of them are so significant in breast cancer that the regulation relationship between ER and GSTP has been focused. Furthermore, the function of them is still mysterious. Whether both of them can strengthen each other in breast cancer was investigated.Research data show that the overexpression of GSTP increased the E2-induced ER/ERE signaling pathway (dependent on the amount of GSTP) but EC50 did not change. The estrogen-responsive gene PR also increased with the overexpression of GSTP. The knockdown of GSTP decreased the ER alpha/ERE signaling pathway. All of these results showed that GSTP increased ERE signaling pathway. The overexpression of mutant of GSTP (GSTP/C47A) did not increase ERE transcriptional activity. In addition, the chemical inhibitor of GSTP decreased GSTP-mediated ERE transcriptional activity. These data show that functionally active GSTP is required for its effect on the ER alpha and ERE-mediated transactivation. The overexpression of GSTP decreased the expression of RIP140 in the mRNA and protein levels. It is very likely that GSTP may enhance the ERalpha/ERE signaling by decreasing the expression of RIP140, although the molecular mechanisms of GSTP-mediated repression of RIP140 have not been studied yet. All of these data implies that modulation of GSTP activity or function may affect the ER classical signaling pathway and thus, the carcinogenesis mechanism and drug sensitivity and/or resistance of ER-positive breast cancer.
에스트로겐은 여성의 체내에서, 점진적인 변화를 통한 생리적 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 인체 내 해당 조직의 넓은 범위에 걸쳐 에스트로겐은 성장과 분화 및 기능을 조절한다. 이때, 에스트로겐-수용체와 저분자 혹은 단백질간의 상호작용이 관여하는 다양한 기작에 의해 에스트로겐 수용체가 매개하는 유전자의 전사활성이 조절되며, 이는 에스트로겐수용체와 에스트로겐반응성유전자서열 포함하는 신호전달경로를 통해 이루어 진다. 식물성에스트로겐은 다양한 종류의 이차적인 식물 대사체로서 약한 에스트로겐 활성을 띄며 에스트로겐 수용체에 대한 친화력도 가진다. 따라서 식물성에스트로겐을 폐경-후-증상으로 고통을 받고 있는 여성들을 위한 호르몬 대체 요법으로서 사용하는 것은 이상적인 방법이라 할 수 있다. Psoralidin은 유기용매에 녹는 분획으로부터 분리된 coumestan계열의 화합물로서 항암, 항산화, 항균, 항우울, 항염증 등의 다양한 생리적 활성을 가지고 있으며 인슐린 신호전달을 조절하기도 한다. 본 연구 결과는 psoralidin이 에스트로겐수용체의 두 가지 형태인 alpha와 beta에 대하여 에스트로겐-수용체의 작용재임을 보여주고있다. 또한 psoralidin이 pS2와 같이 에스트로겐에 반응하는 내인성 유전자의 전사를 증가시킬 수 있음을 보여준다. Psoralidin은 작용제로서 에스트로겐수용체 alpha 를 활성화시키며, 에스트로겐반응성유전자의 프로모터 부위에 존재하는 특정 서열에 결합함을 염색질면역침강기법을 이용하여 증명하였다. 본 연구는 psoralidin이 에스트로겐반응성유전자서열과 에스트로겐수용체가 관여하는 신호전달경로를 조절함으로써 에스트로겐 활성을 나타낼 수 있음을 최초로 규명하였으며, 이 물질이 잠재적인 호르몬대체요법으로 사용될 수 있는 자료를 제시하고 있다. 글루타치온전이효소 (Glutathione S-transferases: GSTs)는 제2상 약물대사효소로서 다형유전자로부터 각각 효소들이 발현되어진다. GSTs의 해독기능은 글루타치온 (GSH)와 잠재적인 체외독성물질간의 포합을 촉매하는 반응에 기인한다. GST 중에서 Pi 군에 해당하는 GSTP (GSTP1-1)은 포합반응을 통한 체외독성물질의 대사에 관여하며, 암이나 기타 질병에서 약물의 감수성과 깊은 관련을 가지고 있다고 알려져 있다. GSTP의 발현은 에스트로겐 수용체와 역의 관계를 보인다. 일반적으로 에스트로겐 수용체가 없는 세포에서 GSTP발현 정도가 높으며 반대로 GSTP가 음성인 세포에서는 에스트로겐 수용체의 발현이 높다는 것이 보고되었다. GSTP와 에스트로겐 수용체간의 이와 같은 발현 양상이 유방암의 발병 및 에스트로겐양성유방암 세포에서의 약물 내성의 출현과 어떠한 관련이 있는지는 아직 밝혀지지 않았다. 또한 발현기작의 역관계의 분자적 기작 또한 아직까지 상세히 연구되지 않았다.본 연구에서 GSTP의 과발현이 E2에 의해 유도되는 에스트로겐수용체-에스트로겐반응성유전자서열이 관여하는 신호 전달활성을 증가시켰으며, 이러한 활성 증가는 GSTP의 단백질 발현양과 비례관계에 있음이 최초로 규명되었다. GSTP가 관여하는 이러한 신호전달활성의 증가는 E2의 EC50에는 영향을 주지 않았기 때문에 E2의 신호전달효능에는 영향을 미치지 않으며, 다만 효력에 큰 영향을 미침을 보여주고 있다. 에스트로겐반응성 유전자인 프로게스테론수용체의 mRNA는 GSTP의 과발현에 따라 증가하였다. 한편 siRNA에 의한 GSTP유전자발현의 감소는 에스트로겐수용체의 신호전달활성을 감소시켰다. GSTP의 돌연변이(GSTP/C47A)를 과발현시킨 경우, 에스트로겐수용체의 신호전달 활성이 야생형에 비하여 약 30% 감소함을 관찰하였다. 또한, GSTP저해제인 ezastatiot를 세포에 처리하여 동일한 실험을 반복한 경우, GSTP에 의한 에스트로겐수용체 전사활성이 감소하였따. 이러한 일련의 결과는 기능적으로 온전한 활발한 GSTP가 에스트로겐수용체의 전형적인 신호전달활성에 중요함을 시사하고 있다. 이러한 신호전달경로에 관여하는 분자적 기작 또는 중요한 분자물질로서 전사억제인자인 RIP140이 제안되었다. GSTP가 과발현될 경우 세포내 RIP140의 mRNA 및 단백질 수준에서의 발현이 유의미하게 감소함이 관찰되었다. GSTP가 RIP140의 발현을 조절하는 분자적 기작은 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 하지만, 결국 GSTP의 과발현은 RIP140 발현을 저하는 GSTP가 매개하는 에스트로겐수용체의 신호전달 경로의 활성화가 직간접적으로 관련이 있음을 보여주고 있다. 본 연구의 가치는 해독기능외에 GSTP가 스테로이드수용체의 신호전달에 미치는 기능을 최초로 제안한다는 것에 있다고 할 수 있다. 본 연구는 GSTP의 활성 또는 기능의 조절이 에스트로겐수용체의 신호전달경로에 영향을 미치고 결국 에스트로겐양성 유방암의 발암과정이나 이러한 암세포에서의 약물 반응성 및 약물내성출현에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.