초록 ▼

본 연구에서는 단백질의 변성 및 응집 기전을 규명하고, 이를 바탕으로 변성 억제 및 안정화 기술을 개발하는 것을 최종 연구 목표로 하였다. 이를 위해 본 연구팀은 비정형 단백이면서 파킨슨 병의 중요 병인 단백인 synuclein 그룹을 비정형구조 단백 및 응집 단백의 구조 변성에
의한 신경계 발달 및 퇴행성 신경질환에서 영향을 연구하였고, 병인 단백의 변성 및 응집 기전을 규명하고 일반 단백질의 변성 및 응집 양상과 비교 분석하였으며 비정형 단백에 의한 세포독성 원인을 amyloid 형성과 세포내 생리기능 저하의 관점에서 이해

본 연구에서는 단백질의 변성 및 응집 기전을 규명하고, 이를 바탕으로 변성 억제 및 안정화 기술을 개발하는 것을 최종 연구 목표로 하였다. 이를 위해 본 연구팀은 비정형 단백이면서 파킨슨 병의 중요 병인 단백인 synuclein 그룹을 비정형구조 단백 및 응집 단백의 구조 변성에
의한 신경계 발달 및 퇴행성 신경질환에서 영향을 연구하였고, 병인 단백의 변성 및 응집 기전을 규명하고 일반 단백질의 변성 및 응집 양상과 비교 분석하였으며 비정형 단백에 의한 세포독성 원인을 amyloid 형성과 세포내 생리기능 저하의 관점에서 이해하고 제어책 개발을 연구
하였다.
제 1 세부과제에서는 비정형구조 단백 및 응집 단백의 구조 변성에 의한 신경계 발달 및 퇴행성 신경질환에서 영향을 연구하였으며, 이를 위해 신경세포에서 synuclein 과발현에 의한 단백응집과 세포 사멸의 효과 및 질병 모델과의 연관성, alpha-synuclein의 단백응집에 의한 독성 효과 및 기능 및 응집 조절효과를 여러 결합 단백을 동정함으로서 새롭게 규명하였다. 또한synulcien 단백 응집에 기여하는 proteasome 등 세포내 단백 분해 시 스템의 영향 및 단백의 단편화와 분해 효과등을 검색하였으며 이런 결과를 바탕으로 파킨슨 질환 모델에서 synuclein의 변형 및 응집 에 의한 세포사멸 유발 기전을 다양한 측면에서 연구하였다 제 2 세부과제에서는 alpha-, beta-, gamma-synuclein의 응집 양상을 분석하였으며, synuclein의 응집을 촉발하
는 부위를 결실돌연변이체를 통해 규명하였고, synuclein 단백질들의 응집양상과 세포독성능 사이의 상관관계를 분석하였고, BIGH3와 같은 Synuclein 이외의 병인 단백질의 변성 및 응집양상을 분석하였고, 일반 단백질의 변성 및 응집양상을 비교분석하였고, 이들 결과를 바탕으로
synuclein의 Acidic tail (ATS) 도입을 통한 치료용 단백질 응집의 억제방법 개발을 시도하였고, Synuclein과 BIGH3 응집을 억제하는 물질을 찾아내었다. 제 3 세부과제에서는 a-synuclein 의 비정상적 단백질 침착 과정을 이해하고 제어하고자, 이 단백질이 지닌 구조적 탄력성에 주목하였다. 본 연구를 통해 a-synuclein 상호 작용성 리간드를 동정하고, 선별된 저분자 화합물이 α-synuclein의 응집양상에 미치는 효과와 응집물의 형태 분석을 수행하였다. a-Synuclein임시 과발현 세포주(SH-SY5Y, Yeast)을 이용하여, 다양한 형태로 유도된 응집물을 통한 세포내 독성효과 제어를 확인하였다. 또한 저분자 화합물을 이용한 a-synuclein 단백질 응집 현상분석과 단백질 응집의 핵심영역 분석, 응집과정 중 나타나는 과립구의 높은 자가 중합성 분석를 통해 아밀로이드 형성에 대한 분자수준의 깊은 이해를 할 수 있었다고 판단한다.
지난 3년간의 연구를 통하여 본 연구팀은 SCI 등재 국제학술지에 14편, 국내학술지에 3편 등 총 17편의 연구논문을 발표하였으며, 국제 학술회의에 7편, 국내 학술회의에 15편의 초록을 각각 발표하였다. 본 연구를 통해 새롭게 얻어진 연구 결과들은 단백질 변성 및 응집의 기전을
이해하고 퇴행성뇌질환의 병리를 이해하는데 필요한 정보를 제공할 것으로 기대된다. 또한 본 연구를 수행하여 얻은 단백질 변성의 억제 및 안정화 기술은 효소뿐만 아니라 호르몬, 사이토카인등의 의약용 단백질들의 생산, 보관에도 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 아밀로이드의
세포독성원인을 중간산물과 아밀로이드의 형태학적 특징의 관점에서 전면적으로 재평가할 필요가 있다. 아밀로이드 형성기작에 대한 이해를 통해, 아밀로이드 관련 퇴행성 질환인 노인성 치매, 파킨슨씨병, 광우병, 당뇨병, 암, 관절염 등 다양한 질환의 분자원인을 이해하는데 커다란 공헌을 할 것으로 기대되며, 이들 질환의 제어책 개발에 결정적 공헌을 할 것으로 기대한다.

Abstract ▼

In the present study, we tried to investigate the relationship between protein structural alteration and subsequent aggregate formation to its functional modulation and the possible implication to the pathogenbeis of many neurodedegenerative diseases by using unstructured protein. In addition we wil

In the present study, we tried to investigate the relationship between protein structural alteration and subsequent aggregate formation to its functional modulation and the possible implication to the pathogenbeis of many neurodedegenerative diseases by using unstructured protein. In addition we will try to develop the new technique(s) to prevent the protein
aggregation, which leads to cell death in certain cellular environment as well as to stabilize the protein structure of unstrucrurtal target proteins inside the cells.
In the first project, by using α-synuclein as a representative of unstructured proteins functioning in neuronal cells, we investigated the effect of this unstructured protein, its strutural alteration, and aggregate formation on the development, differentiation and cell death of neuronal cell lines. In the second project, we investigated the aggregation profiles
of a-, b-, and r-synucleins, BIGH3 and other normal proteins. In particular, we revealed which sequence motifs of a-synuclein casued the protein aggregation. We also investigated the relation between a-synuclein aggregation and the cytotoxity of synuclein. Finally, we
demonstrated a way to inhibit the aggregation of a-synuclein and BIGH3. The ultimate goal of the 3rd project is a understand of fundamentals of amyloid formation by natively unfolded protein of a-synuclein. Since the amyloids (insoluble fibrillar protein aggregates)
and their oligomeric intermediates have been suggested to be responsible for the cell death, we try to develop controlling strategies against the protein aggregations and their toxic effects by employing a concept of artificial selection which has been proposed on the basis
of molecular evolution. The following specific aims have been chosen and pursued: (1) investigation of biochemical mechanisms for the amyloidosis of α?synuclein in relation to granule-dependent pathway; (2) screening for a-synuclein interactive small chemicals; (3) cell death of the a-synuclein overexpressing cells such as SH-SY5Y and Yeast in the presence and absence of the specific chemical ligands; and (4) development of controlling
strategies against the protein aggregates formation by using small chemicals.
From our studies we are expecting the provide the mechanisms of protein structural alteration and subsequent the aggregate formation and the funtional modulation. Additionally we are trying to link the structural alteration of unstrucural proteins and its implication during the pathogenesis of neurodegenerative disease. The results obtained through this study may help understanding of the molecular mechanism of protein aggragation and its role in pathogenesis. Also the molecules which appeared to inhibit the aggregation of
a-synuclein and BIGH3 in this study could be utilized to stabilize many therapeutic proteins and cytokines, as well as industrial enzymes. This study could be useful to
understand molecular mechanisms of the cell death caused by the protofibrils and/or amyloids of a-synuclein.

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 ...12
• 3. 결과 및 고찰 ...18
• 4. 결론 ...73
• 5. 인용문헌 ...74