자가소화작용은 세포 내 물질들을 이중막 구조의 자가포식체를 형성하여 라이소좀(lysosome)과 융합하여 분해시키는 과정이다. 이러한 자가소화작용은 전자현미경을 사용하여 지난 50년 넘게 연구되어 왔지만, 자가포식체의 초미세구조 분석 및 정량은 체계적으로 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 먼저 자가소화작용에서 자가포식체 막 형성에 중요한 역할을 하는 ATG5가 결핍된 섬유아세포와 정상 섬유아세포를 비교하여 초미세구조 관찰을 하였다. 정상 섬유아세포에서 자가포식체의 단계별 초미세구조를 확인하였다. 반면에, ATG5가 결핍된 섬유아세포에서는 이중막 구조가 완성되지 않은 자가포식체를 확인하였다. 이러한 초미세구조 관찰을 바탕으로 단계별 자가포식체를 정량하였다. 그 결과, 자가포식체의 단계별 초미세구조를 명확히하고, 자가포식체의 정량분석법을 구축하였다. 이를 통하여, ...
자가소화작용은 세포 내 물질들을 이중막 구조의 자가포식체를 형성하여 라이소좀(lysosome)과 융합하여 분해시키는 과정이다. 이러한 자가소화작용은 전자현미경을 사용하여 지난 50년 넘게 연구되어 왔지만, 자가포식체의 초미세구조 분석 및 정량은 체계적으로 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 먼저 자가소화작용에서 자가포식체 막 형성에 중요한 역할을 하는 ATG5가 결핍된 섬유아세포와 정상 섬유아세포를 비교하여 초미세구조 관찰을 하였다. 정상 섬유아세포에서 자가포식체의 단계별 초미세구조를 확인하였다. 반면에, ATG5가 결핍된 섬유아세포에서는 이중막 구조가 완성되지 않은 자가포식체를 확인하였다. 이러한 초미세구조 관찰을 바탕으로 단계별 자가포식체를 정량하였다. 그 결과, 자가포식체의 단계별 초미세구조를 명확히하고, 자가포식체의 정량분석법을 구축하였다. 이를 통하여, 뇌신경 질환으로 코헨증후군과 헌팅턴씨 병의 단계별 자가포식체를 분석하였다. 코헨증후군 세포에서 초미세구조 관찰을 통하여, 자가포식체 단계 중 오토라이소좀이 가장 많이 축적되는 것을 확인하였다. 이러한 초미세구조 자가포식체 분석법을 통해 이와 같은 자가소화작용의 문제가 코헨증후군의 발병기전과 연관된 것을 알 수 있었다. 따라서, 향후 자가소화작용 흐름 분석이 코헨 증후군의 발병기전 연구에 중요하다는 점을 전자현미경 연구를 통해 처음으로 확인하였다. 또한, 헌팅턴씨 병에서는 돌연변이 헌팅틴 단백질이 발현된 세포에서 후기 자가포식체가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 헌팅턴씨 병의 치료제 개발 과정에서 자가포식체과 라이소좀과의 결합 단계를 향상시키면 효과적일 것이라는 가능성을 시사한다. 결과적으로 전자현미경을 활용한 자가포식체의 단계별 초미세구조 관찰 및 정량 분석이 자가소화작용과 관련된 다양한 인간 질병모델에 적용될 수 있을 것으로 생각된다.
자가소화작용은 세포 내 물질들을 이중막 구조의 자가포식체를 형성하여 라이소좀(lysosome)과 융합하여 분해시키는 과정이다. 이러한 자가소화작용은 전자현미경을 사용하여 지난 50년 넘게 연구되어 왔지만, 자가포식체의 초미세구조 분석 및 정량은 체계적으로 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 먼저 자가소화작용에서 자가포식체 막 형성에 중요한 역할을 하는 ATG5가 결핍된 섬유아세포와 정상 섬유아세포를 비교하여 초미세구조 관찰을 하였다. 정상 섬유아세포에서 자가포식체의 단계별 초미세구조를 확인하였다. 반면에, ATG5가 결핍된 섬유아세포에서는 이중막 구조가 완성되지 않은 자가포식체를 확인하였다. 이러한 초미세구조 관찰을 바탕으로 단계별 자가포식체를 정량하였다. 그 결과, 자가포식체의 단계별 초미세구조를 명확히하고, 자가포식체의 정량분석법을 구축하였다. 이를 통하여, 뇌신경 질환으로 코헨증후군과 헌팅턴씨 병의 단계별 자가포식체를 분석하였다. 코헨증후군 세포에서 초미세구조 관찰을 통하여, 자가포식체 단계 중 오토라이소좀이 가장 많이 축적되는 것을 확인하였다. 이러한 초미세구조 자가포식체 분석법을 통해 이와 같은 자가소화작용의 문제가 코헨증후군의 발병기전과 연관된 것을 알 수 있었다. 따라서, 향후 자가소화작용 흐름 분석이 코헨 증후군의 발병기전 연구에 중요하다는 점을 전자현미경 연구를 통해 처음으로 확인하였다. 또한, 헌팅턴씨 병에서는 돌연변이 헌팅틴 단백질이 발현된 세포에서 후기 자가포식체가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 헌팅턴씨 병의 치료제 개발 과정에서 자가포식체과 라이소좀과의 결합 단계를 향상시키면 효과적일 것이라는 가능성을 시사한다. 결과적으로 전자현미경을 활용한 자가포식체의 단계별 초미세구조 관찰 및 정량 분석이 자가소화작용과 관련된 다양한 인간 질병모델에 적용될 수 있을 것으로 생각된다.
Autophagy is a pathway that degrades cytoplasmic materials. It formed a double membrane structure called the autophagosome which fuses with lysosome for degradation. Although autophagy has been studied for over 50 years using transmission electron microscopy(TEM), systematic analysis of autophagosom...
Autophagy is a pathway that degrades cytoplasmic materials. It formed a double membrane structure called the autophagosome which fuses with lysosome for degradation. Although autophagy has been studied for over 50 years using transmission electron microscopy(TEM), systematic analysis of autophagosome steps have not been performed. In this study, ultrastructural analysis of WT MEFs and ATG5 KO MEFs was performed. ATG5 plays an important role in elongation of the autophagic membrane. Using TEM, Firstly the ultrastructure at each step of autophagosome in WT MEFs was identified. However, the autophagosomes in ATG5 KO MEFs did not complete the membrane formation and remained immature. The number of autophagosomes was quantified based on ultrastructural analysis. These quantitative analysis method of each step of autophagosome was established by using TEM. Based on this method, we analyzed the autophagosome of Cohen syndrome and Huntington's diseasea at ultrastructural level. EM analysis revealed that the autolysosome was most abundant in fibroblasts in Cohen syndrome. These ultrastructural analysis of autophagosome suggest that autophagy dysregulation might be related to the pathogenesis of Cohen syndrome. Also, in Huntington's disease, our EM data indicates that the late autophagosome was increased in the cells expressing the mutant huntington protein. This data raise the possibility that improving the fusion step of autophagosome and lysosome in Huntington's disease, may be effective in the treatment of Huntington's disease. Take together, our study indicates that the ultrastructural and quantitative analysis of autophagosome steps using TEM can be applied to various human disease models related to autophagy.
Autophagy is a pathway that degrades cytoplasmic materials. It formed a double membrane structure called the autophagosome which fuses with lysosome for degradation. Although autophagy has been studied for over 50 years using transmission electron microscopy(TEM), systematic analysis of autophagosome steps have not been performed. In this study, ultrastructural analysis of WT MEFs and ATG5 KO MEFs was performed. ATG5 plays an important role in elongation of the autophagic membrane. Using TEM, Firstly the ultrastructure at each step of autophagosome in WT MEFs was identified. However, the autophagosomes in ATG5 KO MEFs did not complete the membrane formation and remained immature. The number of autophagosomes was quantified based on ultrastructural analysis. These quantitative analysis method of each step of autophagosome was established by using TEM. Based on this method, we analyzed the autophagosome of Cohen syndrome and Huntington's diseasea at ultrastructural level. EM analysis revealed that the autolysosome was most abundant in fibroblasts in Cohen syndrome. These ultrastructural analysis of autophagosome suggest that autophagy dysregulation might be related to the pathogenesis of Cohen syndrome. Also, in Huntington's disease, our EM data indicates that the late autophagosome was increased in the cells expressing the mutant huntington protein. This data raise the possibility that improving the fusion step of autophagosome and lysosome in Huntington's disease, may be effective in the treatment of Huntington's disease. Take together, our study indicates that the ultrastructural and quantitative analysis of autophagosome steps using TEM can be applied to various human disease models related to autophagy.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.