백서 해마에서 카이닌산에 의한 조기유전자의 발현과 p42, p44 MAPK 및 Elk-1 인산화의 발달 단계에 따른 변화

The Induction of Immediate Early Genes and Phosphorylation of p42, p44 MAPK and Elk-1by Kainic Acid in Developing Rat Hippocampus

연구목적： 어린 백서에게 카이닌산(kainic acid, KA)을 주사하여 발작을 일으킨 후, 해마에서 조기유전자 -c-fos, junB, 및 TIS1의 발현 유도 양상을 발달 단계별로 조사하여 전기경련충격(electroconvulsive shock, ECS) 에서의 결과와 비교함으로써 백서 뇌 신호전달계의 성숙과정을 파악하고자 하였다. 그리고 KA 주사후 p42, p44 mitogen activated protein kinase(MAPK)의 인산화 및 그에 의해 활성화되는 것으로 알려진 전사인 자 Elk-1의 인산화를 관찰하여, KA 주사후 MAPK 신호전달계를 통한 c-fos의 발현 경로를 발달 단계별 로 밝히고자 하였다. 방 법： 생후 7, 14 21일 된 수컷 백서에서 KA를 복강내 주사한 후, 백서 해마에서 조기유전자의 발현 양상은 northern blot analysis로, p42, p44 MAPK와 Elk-1의 인산화는 immunoblotting으로 관찰하였다. 결 론： 생후 7일된 백서의 해마에서는 ECS와는 달리, KA에 의한 세 가지 조기유전자의 발현이 관찰되지 않았다. 그 러나 생후 14일부터 이들 조기유전자의 뚜렷한 발현을 관찰할 수 있었고 생후 21일에는 성숙한 백서와 같은 수준의 발현 양상을 볼 수 있었다. 세 가지 유전자 모두 백서의 연령과 KA 주사 후 시간에 따른 발현 유도 양상은 비슷하였다. p42, p44 MAPK는 생후 7일부터 상당한 수준의 기저치 인산화가 관찰되었으나, KA에 의 한 인산화 증가는 생후 14일부터 관찰되었다. Elk-1의 인산화 역시 생후 7일부터 높은 수준으로 관찰되었 으나 KA 주사 후 시간에 따른 Elk-1 인산화의 변화는 관찰할 수 없었다. 결 론： ECS와 KA가 조기유전자 발현 양상에 차이를 보이는 것은 이들 유전자의 발현과 관련되어 활성화되는 신 호전달경로의 차이 때문으로 생각된다. 백서 해마에서 KA에 의한 MAPK 활성화에 관여하는 신호전달 기구 는 연령이 높아짐에 따라 점차 성숙하고, MAPK의 활성화로 전달된 신호는 Elk-1 이외의 다른 경로를 통 해 c-fos 발현을 조절하는 것으로 추측된다

Objectives：In order to investigate the maturational process of intracellular signal transduction system in rat brain, we studied the induction of the immediate early genes(IEGs)-c-fos, junB, and TIS1 in each developmental stage after kainic acid(KA)-induced seizure in young rat hippocampus and then compared these with the results after electroconvulsive shock(ECS). And to elucidate the induction mechanism of c-fos via mitogen-activated protein kinase(MAPK) by KA in each developmental stage, we investigated the phosphorylation of p42, p44 MAPK and Elk-1 after KA treatment in young rat hippocampus. Methods：We examined the induction patterns of IEGs by northern blot analysis, and the phosphorylation of p42, p44 MAPK and Elk-1 by immunoblotting in rat hippocampus at post-natal day 7, 14, and 21(P7, P14 & P21), respectively after intraperitoneal injection of KA. Results：Unlike ECS, KA did not induce c-fos, junB, and TIS1 in P7 hippocampus. But these genes were apparently induced at P14 and to an adult level at P21. These three IEGs showed similar temporal patterns of induction in each developmental stage. Although the basal level of phosphorylated 42p, 44p MAPK was considerable in P7 rat hippocampus, the increase of phosphorylation after KA treatment was observed at P14 . While the phosphorylation of Elk-1 was detected with high basal level in P7 rat, the amount of phosphorylated Elk-1 was not changed after KA treatment. Conclusion：Our results suggest that the differences in IEGs induction patterns between KA and ECS may be due to the differences in the activated signal transduction pathways. And our results also implicate that the signal transduction system involved in MAPK phosphorylation after KA treatment mature with aging and c-fos induction via MAPK activation may be regulated through some pathways other than Elk-1 in rat hippocampus