초록 ▼

본 연구는 세포사멸 과정에서 세라마이드의 역할을 분자 수준에서 규명하고, 이를 바탕으로 새로운 항암제의 디자인 및 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 세라마이드와 그 유도체의 세포사멸에 미치는 영향 및 과정을 분석하고 세라마이드의 기능과 작용 기전을 근거로 한 새로운 세라마이드 유도체를 합성하고자 하였다.
세라마이드는 세포사멸을 매개하는 지질 전령체로 알려져 있다. 암세포에서 세라마 이드의 양이 증가되면 암세포의 세포사멸이 유도된다. 본 연구에서는 세라마이드의 분자적 작용기전을 밝히고 이를 이용하여 세포내 세라마이드의 작용

본 연구는 세포사멸 과정에서 세라마이드의 역할을 분자 수준에서 규명하고, 이를 바탕으로 새로운 항암제의 디자인 및 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 세라마이드와 그 유도체의 세포사멸에 미치는 영향 및 과정을 분석하고 세라마이드의 기능과 작용 기전을 근거로 한 새로운 세라마이드 유도체를 합성하고자 하였다.
세라마이드는 세포사멸을 매개하는 지질 전령체로 알려져 있다. 암세포에서 세라마 이드의 양이 증가되면 암세포의 세포사멸이 유도된다. 본 연구에서는 세라마이드의 분자적 작용기전을 밝히고 이를 이용하여 세포내 세라마이드의 작용과 같은 효과를 나타내어 세포사멸 과정을 조절할 수 있는 항암성 화합물을 디자인하고 이를 합성하고자 하였다. 본 연구팀에서 수행한 예비연구와 최근 보고된 연구결과에 따라 다음의 세라마이드 유도체를 설계하였다: 1) 세라마이드의 아미드기를 설파밀기로 치환한 sulfamyl ceramide, 2) 스핑고신 C4와 아실체인의 C2를 N-C결합으로 연결한 고리형 세라마이드 유도체인 diketopiperazine 세라마이드 유사체, 3) DKP 세라마이드 유사체의 C6에 메칠기를 도입한 새로운 유사체를 합성하였으며, 세포사멸 유발효과 및 세포독성을 측정하여 구조-활성 관계를 확립하였고 앞으로 최적 유도체를 발굴하여 전임상 후보물질을 도출 할 계획이다. 합성한 diketopiperazine ceramide analogs 중수종의 화합물은 PC-3, MCF-7, HL-60 cell에서 뛰어난 세포사멸효과를 나타내었다.
이들 세라마이드 유도체들은 세포증식 유도인자인 phospho-Akt 와 Bcl-2 발현을 저해하였으며, 미토콘드리아 붕괴를 유도하였다. 이와 같은 결과에서 세라마이드 유도체는 세포사멸을 유도할 수 있는 새로운 항암제로의 가능성을 생각할 수 있다.세라마이드의 세포사멸 기전과 관련하여 세라마이드는 p38 MAPK의 활성화와 Akt의 탈인산화 과정을 통하여 Bax translocaiton을 유도하였으며, 이 때 p38은 Akt의 상류에서 작용함을 밝혔다.
- 세포독성이 높은 새로운 고리형 세라마이드 화합물이 도출되었다.
- 이 화합물의 구조-활성 관계가 확립되어 항암제 개발의 기초가 마련되었다.
-난치성 질환인 암의 질병 원리를 이해하고, 세포사멸의 여러 신호전달 체계간의 상호 교류과정을 규명할 수 있다.

Abstract ▼

Ceramide is an important lipid messenger involved in mediating a variety of cell functions including apoptosis. This research proposal has been planned to 1)investigate the effects of ceramide and its derivatives on the regulation of cancer cell growth and death 2) elucidate the molecular mechanism

Ceramide is an important lipid messenger involved in mediating a variety of cell functions including apoptosis. This research proposal has been planned to 1)investigate the effects of ceramide and its derivatives on the regulation of cancer cell growth and death 2) elucidate the molecular mechanism on the role of ceramide in the regulation of apoptosis 3) design and synthesis of novel derivatives of ceramide.
Ceramide has recently been shown be a lipid mediator of apoptotic mechanisms, and the ceramide content in cancer cells has shown to be involved in the pathogenesis of tumor growth. Therefore, control of the intracellular levels of ceramide by various enzymes that either produce or degrade ceramide is an important strategy to induce cancer cell death. On the basis of our preliminary study and other recent reports, we systematically designed and synthesized ceramide derivatives, including 1) sulfamyl ceramides in which the amide is replaced by sulfamyl, 2) diketopiperazine ceramide analog which is structurally and conformationally similar to ceramide, 3) new diketopiperazine ceramide analogues in which methyl group was introduced in C6 position. Diketopiperazine library was constructed by combinatorial solid-phase method. Ceramide analogs induced cell death through apoptotic mechanism in PC-3, MCF-7, and HL-60 cells. Ceramide analogs induced release of proapototic mitochondrial proteins including cytochrome c and Smac, and decrease in the mitochondrial memebrane potential.
In addition ceramide amalogs decreased phopho-Akt, phospho-Bad and antiapoptotic Bcl-2 levels, and increased proapoptotic Bax protein level.
Cross-talk of ceramide-induced apoptosis with the other signalling pathways was determined, with particular focus on the upstream pathways of mitochondrial dysfunction. These include MAP kinase, PI3K/Akt pathways, PI3K/Akt pathway.
- Novel cyclic ceramide analogues with highly potent in cytotoxicity activity were discovered.
- Structure-activity relationship of DKP ceramides was established, which would provide a clue to further develop anticancer agent.
- The research will be able to provide a biological understanding of apoptotic process, and to develope the novel apoptosis-modulating molecules for the treatment of cancers.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...8
• 3. 결과 및 고찰...16
• 4. 결론...37
• 5. 인용문헌...37