Recently, histone deacetylases (HDACs) such as HDAC1 and HSIR2 have been known to be involved in regulation of lifespan extension. In this study, we observed that primary human gingival fibroblasts (HGFs) from elderly donors showed features of senescence, including enlarged cell size with a considerable proportion of cells stained positive for senescence-associated beta-galactosidase (SA-beta gal), $G_0/G_1$ cell cycle arrest and gene expression pattern of senescent cell. Furthermore, it was observed that the expression levels of histone deacetylases HSIR2 and HDAC1, direct regulators of the senescence phenotype in the fibroblasts, were significantly reduced; whereas the cell cycle regulators, p53 and p21, the former in its hyperacetylated form, were significantly increased. Premature aging phenotypes were induced by either treatment of histone deacetylase inhibitors, trichostatin A (TSA) and sodium butyrate (SB), or the expression of p53 and p300 in young HGFs derived from a 9 year-old donor. Overexpression of HSIR2 and HDAC1 repressed the premature aging phenotypes induced by p53 and p300, suggesting that histone deacetylases may delay the aging process through deacetylation of p53. It was shown that Sp1 enhanced the transcriptional activation of p53 and both Sp3 and Sp1 enhanced the activation of p21 promoter; while those activations were repressed by HSIR2 and HDAC1. Moreover, coimmunoprecipitation experiments demonstrated that p53, Sp1, HDAC1, and p300 were physically associated and the DNA-binding activities of Sp1 and acetyl-p53 transcription factors were significantly enhanced in aged HGFs. Our findings suggest that histone deacetylases regulate aging in primary human gingival fibroblast, a new model for human aging, by affecting transcriptional activities of p53 and Sp1 transcription factors.
최근에 HDAC1 and SIR2와 같은 히스톤 탈아세틸화효소(HDACs)가 수명연장의 조절에 관여한다고 알려져 있다. 본 연구에서 늙은 사람으로부터 배양된 제1차 치은섬유아세포에는 세포크기의 증가와 더불어 노화와 관련이 있는 beta-galactosidase (SA-beta gal)에 염색된 세포의 비율이 증가, $G_0/G_1$ 세포분열 정지 및 노화된 세포의 유전자 발현 양상과 같은 노화의 특징이 관찰되었다. 더욱이, 섬유아세포에서 노화표현형의 직접적인 조절자인 히스톤 탈아세틸화효소인 HDAC1 and SIR2의 발현 수준이 유의성 있게 감소된 반면에 세포주기조절자인 p21과 53의 아세틸형태인 acetyl-p53의 발현 수준은 유의성 있게 증가되는 것으로 관찰되었다. 9살의 치은섬유아세포에 히스톤 탈아세틸화효소 억제제인 Trichostatin A 및 Sodium butyrate처리 혹은 p53 and p300 단백질의 발현에 의하여 조기노화 현상이 유발되었다. p53 and p300의 발현에 의하여 유발된 조기노화는 HSIR2 and HDAC1의 과도한 발현에 의하여 억제되어, 히스톤 탈아세틸화효소는 p53의 탈아세틸화를 통하여 노화를 연기시킬지도 모른다는 가능성을 시사하였다. p53의 전사적 활성이 Sp1에 의하여 증가되었고, p21 promotor의 활성은 Sp1과 Sp3 양쪽에 의하여 상승된 반면에 이러한 상승된 활성은 HSIR2 및 HDAC1에 의하여 억제되었다. 더욱이 coimmunoprecipitation 실험에서 p53, Sp1, HDAC1 및 p300물리적으로 결합되어 있고, Sp1과 acetyl-p53전사인자의 DMA결합활성이 늙은세포에서 유의성 있게 상승된다는 것을 입증하였다.하였다.이 복합체로 존재하고 있다는 것을 입증하였다.
이상의 발견은 히스톤 탈아세틸화효소가 사람의 노화연구모델로 이용된 제1차 사람의 치은섬유아세포에서 p53과 Sp1의 잔사활성에 영향을 미쳐 노화를 조절한다는 것을 시사한다.
