[학위논문]초파리 루게릭병 모델에서 Glutathione transferase omega 2의 항산화 효과에 대한 연구 The antioxidant effect of glutathione transferase omega 2 in Drosophila models of amyotrophic lateral sclerosis원문보기
TATA-box binding protein associated factor 15 (TAF15)는 루게릭병이라 불리는 Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)과 관련 RNA-binding protein이다. ALS는 유전적인 원인을 알지 못하는 sporadic ALS (sALS, 90%)와 유전학적 원인이 파악 가능한 familial ALS (fALS, 10%)가 있으며, 분자 유전학적으로 원인 파악이 가능한 fALS를 치료하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. ALS의 발병기전은 불분명한 것으로 알려져 있지만 가장 잘 알려진 원인 중 하나는 ...
TATA-box binding protein associated factor 15 (TAF15)는 루게릭병이라 불리는 Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)과 관련 RNA-binding protein이다. ALS는 유전적인 원인을 알지 못하는 sporadic ALS (sALS, 90%)와 유전학적 원인이 파악 가능한 familial ALS (fALS, 10%)가 있으며, 분자 유전학적으로 원인 파악이 가능한 fALS를 치료하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. ALS의 발병기전은 불분명한 것으로 알려져 있지만 가장 잘 알려진 원인 중 하나는 산화 스트레스가 있다. TAF15 돌연변이가 일어나게 되면 신경세포의 세포질에 축적이 되어 응집을 이루게 되고 이러한 세포질에서의 응집이 축적될수록 산화 스트레스가 증가하게 되어 운동신경세포에 손상을 일으키게 된다. 운동신경세포의 손상은 근육으로부터의 비정상적인 신호 전달이 일어나게 되며 근육의 소실을 야기하여 ALS를 발병시키게 되는 것으로 추정하고 있다. 그러므로 신경세포에서 TAF15 세포질 응집체 제거를 하여 산화 스트레스를 줄여주기 위해 항산화 기능과 관련된 복잡한 메커니즘에 대한 연구가 지속적으로 필요하다. 또한, 산화 스트레스를 감소시킬 수 있는 항산화 치료제 개발이 ALS의 치료 전략이 될 수 있다. 본 논문은 TAF15 단백질을 발현하는 루게릭병 모델 초파리에서 항산화 효소인 GstO2의 감소된 발현양을 확인해주었으며, ALS 유발 단백질로 인한 산화 스트레스와 GstO2사이의 상관성을 확인하는 연구를 진행하였다. 우선 초파리 모델에서 표현형을 확인하여 GstO2가 TAF15의 새로운 조절자로서 작용하는지 확인해보았다. 초파리 유충에서 TAF15로 유도된 운동 능력과의 저하와 NMJ의 손상을 GstO2를 이용하여 완화 효과를 확인하였으며, 이는 GstO2가 TAF15의 새로운 조절자임을 발견하였다. 그리고 신경세포에서 TAF15의 mRNA 발현량에 변화가 없었음에도 불구하고 GstO2, TAF15 과발현하였을 때는 TAF15 총 단백질 발현량과 핵과 세포질 단백질 발현량 모두 감소했음을 확인하였다. 이후 신경세포에서 TAF15로 인해 증가된 높은 ROS 수준을 GstO2가 극적으로 감소시켜준다는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구는 ALS에서 발생하는 증상에 GstO2로 인하여 ROS량을 조절하여 산화 스트레스를 줄여주게 된다는 것을 실험을 통해서 분석했으며, 최종적으로 GstO2가 ALS를 유발하는 TAF15 단백질에 의해 유도된 ROS를 조절함으로써 항산화 효과에 대한 기능이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 항산화 효과를 가지는 단백질인 GstO2의 발굴을 통해서 ALS 예방 및 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대가 되며, 항산화 기능을 통한 치료 가능성을 확인한 중요한 자료로 사용될 것이다.
TATA-box binding protein associated factor 15 (TAF15)는 루게릭병이라 불리는 Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)과 관련 RNA-binding protein이다. ALS는 유전적인 원인을 알지 못하는 sporadic ALS (sALS, 90%)와 유전학적 원인이 파악 가능한 familial ALS (fALS, 10%)가 있으며, 분자 유전학적으로 원인 파악이 가능한 fALS를 치료하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. ALS의 발병기전은 불분명한 것으로 알려져 있지만 가장 잘 알려진 원인 중 하나는 산화 스트레스가 있다. TAF15 돌연변이가 일어나게 되면 신경세포의 세포질에 축적이 되어 응집을 이루게 되고 이러한 세포질에서의 응집이 축적될수록 산화 스트레스가 증가하게 되어 운동신경세포에 손상을 일으키게 된다. 운동신경세포의 손상은 근육으로부터의 비정상적인 신호 전달이 일어나게 되며 근육의 소실을 야기하여 ALS를 발병시키게 되는 것으로 추정하고 있다. 그러므로 신경세포에서 TAF15 세포질 응집체 제거를 하여 산화 스트레스를 줄여주기 위해 항산화 기능과 관련된 복잡한 메커니즘에 대한 연구가 지속적으로 필요하다. 또한, 산화 스트레스를 감소시킬 수 있는 항산화 치료제 개발이 ALS의 치료 전략이 될 수 있다. 본 논문은 TAF15 단백질을 발현하는 루게릭병 모델 초파리에서 항산화 효소인 GstO2의 감소된 발현양을 확인해주었으며, ALS 유발 단백질로 인한 산화 스트레스와 GstO2사이의 상관성을 확인하는 연구를 진행하였다. 우선 초파리 모델에서 표현형을 확인하여 GstO2가 TAF15의 새로운 조절자로서 작용하는지 확인해보았다. 초파리 유충에서 TAF15로 유도된 운동 능력과의 저하와 NMJ의 손상을 GstO2를 이용하여 완화 효과를 확인하였으며, 이는 GstO2가 TAF15의 새로운 조절자임을 발견하였다. 그리고 신경세포에서 TAF15의 mRNA 발현량에 변화가 없었음에도 불구하고 GstO2, TAF15 과발현하였을 때는 TAF15 총 단백질 발현량과 핵과 세포질 단백질 발현량 모두 감소했음을 확인하였다. 이후 신경세포에서 TAF15로 인해 증가된 높은 ROS 수준을 GstO2가 극적으로 감소시켜준다는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구는 ALS에서 발생하는 증상에 GstO2로 인하여 ROS량을 조절하여 산화 스트레스를 줄여주게 된다는 것을 실험을 통해서 분석했으며, 최종적으로 GstO2가 ALS를 유발하는 TAF15 단백질에 의해 유도된 ROS를 조절함으로써 항산화 효과에 대한 기능이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 항산화 효과를 가지는 단백질인 GstO2의 발굴을 통해서 ALS 예방 및 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대가 되며, 항산화 기능을 통한 치료 가능성을 확인한 중요한 자료로 사용될 것이다.
TATA-box binding protein associated factor 15 (TAF15) is an RNA-binding protein that has been linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The mechanism of neuronal cell death in TAF15-linked proteinopathies is unclear but one of the known causing factors is excessive oxidative stress induced by T...
TATA-box binding protein associated factor 15 (TAF15) is an RNA-binding protein that has been linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The mechanism of neuronal cell death in TAF15-linked proteinopathies is unclear but one of the known causing factors is excessive oxidative stress induced by TAF15 expression. TAF15 accumulates in the cytoplasm of neuronal cells, and disposal of aggregates may be a therapeutic strategy for proteinopathies. In comparison with the controls, TAF15 overexpression was a shorter moving distance. However, Glutathione transferase omega 2 restored defective locomotive activity TAF15-induced. The defective neuromuscular junction is one of the neurodegenerative phenotypes. The defective NMJs, as shown in the reduced number of NMJ boutons, of motor neurons induced by TAF15 might result in locomotor defects. On the other hands, the number of boutons in co-overexpression of Glutathione transferase omega 2 flies was restored to similar with control. Through the genetic modifier screening in fly model, Glutathione transferase omega 2 genetically interacts with TAF15 and modulates the TAF15-induced neuronal toxicity. Compared to TAF15 single overexpression in the fly neurons, the total TAF15 protein expression level was greatly downregulated in co-overexpressed Glutathione transferase omega 2 with TAF15. In co-overexpressing Glutathione transferase omega 2 with TAF15 flies, the cytoplasmic TAF15 protein level was decreased. Interestingly, the nucleus TAF15 protein expression level also decreased in TAF15 and Glutathione transferase omega 2 co-expressing flies. TAF15 protein level was remarkedly decreased both in the cytoplasm and nucleus of fly neurons. In fly neurons, the TAF15 gene expression level in co-overexpressing TAF15 with Glutathione transferase omega 2 was not significantly changed compared to TAF15 overexpression alone. TAF15 gene expression level was not changed by Glutathione transferase omega 2 Overexpressing TAF15 in the 3rd instar larval brains results in a high ROS level, indicated as the intensity of DCFDA, which is known as a fluorescent probe for detecting the generation of ROS. However, Glutathione transferase omega 2 down-regulates ROS caused by TAF15. Glutathione transferase omega 2 reduced TAF15-induced intracellular ROS level in neurons.
TATA-box binding protein associated factor 15 (TAF15) is an RNA-binding protein that has been linked to amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The mechanism of neuronal cell death in TAF15-linked proteinopathies is unclear but one of the known causing factors is excessive oxidative stress induced by TAF15 expression. TAF15 accumulates in the cytoplasm of neuronal cells, and disposal of aggregates may be a therapeutic strategy for proteinopathies. In comparison with the controls, TAF15 overexpression was a shorter moving distance. However, Glutathione transferase omega 2 restored defective locomotive activity TAF15-induced. The defective neuromuscular junction is one of the neurodegenerative phenotypes. The defective NMJs, as shown in the reduced number of NMJ boutons, of motor neurons induced by TAF15 might result in locomotor defects. On the other hands, the number of boutons in co-overexpression of Glutathione transferase omega 2 flies was restored to similar with control. Through the genetic modifier screening in fly model, Glutathione transferase omega 2 genetically interacts with TAF15 and modulates the TAF15-induced neuronal toxicity. Compared to TAF15 single overexpression in the fly neurons, the total TAF15 protein expression level was greatly downregulated in co-overexpressed Glutathione transferase omega 2 with TAF15. In co-overexpressing Glutathione transferase omega 2 with TAF15 flies, the cytoplasmic TAF15 protein level was decreased. Interestingly, the nucleus TAF15 protein expression level also decreased in TAF15 and Glutathione transferase omega 2 co-expressing flies. TAF15 protein level was remarkedly decreased both in the cytoplasm and nucleus of fly neurons. In fly neurons, the TAF15 gene expression level in co-overexpressing TAF15 with Glutathione transferase omega 2 was not significantly changed compared to TAF15 overexpression alone. TAF15 gene expression level was not changed by Glutathione transferase omega 2 Overexpressing TAF15 in the 3rd instar larval brains results in a high ROS level, indicated as the intensity of DCFDA, which is known as a fluorescent probe for detecting the generation of ROS. However, Glutathione transferase omega 2 down-regulates ROS caused by TAF15. Glutathione transferase omega 2 reduced TAF15-induced intracellular ROS level in neurons.
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