보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
김성진
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참여연구자 |
정인실
,
이충재
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2006-10 |
과제시작연도 |
2005 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200900069369 |
과제고유번호 |
1350016132 |
사업명 |
특정기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2015-01-08
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키워드 |
Phosphodiesterase 1A, 1B, 1C.Insulin receptor.GAP43, Neuro D1.Insulin, STZ, $H_2O_2$.p62.신경세포 보호 기능.Phosphodiesterase 1A, 1B, 1C.Insulin receptor.GAP43, Neuro D1.Insulin, STZ,$H_2O_2$.p62.Neuroprotection.
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초록
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신경세포에서 인슐린의 작용기전을 규명하기 위하여 인슐린 수용체와 PDE1 isozyme의 상호작용을 연구하고 이 같은 상호작용이 신경세포의 분화, 증식 및 뇌세포보호, 기억 등에 관련되는지 밝히기 위하여 관련 유전자 및 단백질의 발현 양상을 시험한다. 또한 당뇨의 합병증으로 뇌 질환이 발현할 가능성을 타진한다. 그리고, 산화적 스트레스에 의한 신경세포사멸과정에서 p62가 신경보호효과를 나타내는지 확인하고 세포 생존과정에서 중요한 단백질과의 상호작용에 의한 p62의 신경보호기작을 규명함
● 인슐린 수용체와 PDE1 isozyme
신경세포에서 인슐린의 작용기전을 규명하기 위하여 인슐린 수용체와 PDE1 isozyme의 상호작용을 연구하고 이 같은 상호작용이 신경세포의 분화, 증식 및 뇌세포보호, 기억 등에 관련되는지 밝히기 위하여 관련 유전자 및 단백질의 발현 양상을 시험한다. 또한 당뇨의 합병증으로 뇌 질환이 발현할 가능성을 타진한다. 그리고, 산화적 스트레스에 의한 신경세포사멸과정에서 p62가 신경보호효과를 나타내는지 확인하고 세포 생존과정에서 중요한 단백질과의 상호작용에 의한 p62의 신경보호기작을 규명함
● 인슐린 수용체와 PDE1 isozyme (PDE1A, PDE1B, PDE1C)의 상호결합이 인슐린에 의하여 조절된다는 사실과 이들의 결합으로 인하여 ERK, Akt, CREB 등 세포 보호와 관련되는 단백질의 활성이 변화됨을 밝힘으로서 뇌세포에서 인슐린의 작용 기전을 밝히는 근거를 제시함
● 인슐린 처치 후 신경세포내 PDE활성이 현저히 증가되었고, cAMP, cGMP의 양이 감소됨을 발견
● 신경세포에서 인슐린은 GAP43과 Neuro D1의 유전자 발현을 자극한다는 사실을 Real-Time PCR을 통하여 밝힘으로서, 인슐린이 신경세포의 분화, 증식에 관여 할 수 있다는 근거를 제시함
● 인슐린에 의한 GAP43과 Neuro D1유전자 발현에 PI3-Kinase가 관여함을 PI3-Kinase억제제를 사용한 실험을 통하여 밝힘
● 고혈당이 뇌활성에 미치는 영향을 행동약리학적으로 조서한 결과, 고혈당 자체가 기억이나, 불안과 같은 행동약리에 미치는 영향은 경미함을 밝힘
● 고혈당이 마우스 뇌의 해마의 유전자 발현에 미치는 효과를 DD-PCR로 실시한 결과, ribosomal protein L21, amyloid beta precursor protein, IgG kappa의 발현 증가와 phosphatase 1 regulatory subunit 16B의 발현 감소를 관찰함. 백서에서는 NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 3의 발현증가를 관찰함
● 분화된 SH-SY5Y cell에 산화 스트레스를 줄 때 p62의 발현이 유도됨
● 아데노바이러스에 의해 p62를 SH-SY5Y cell에 과다발현 시키면 H2O2에 의해 유발된 세포 사멸을 억제하는 것을 MTT assay를 통해 확인함. 신경손상 시 나타나는 세포사멸 신호전달에서 Akt와 MAPK pathway에서 p62의 역할 규명
● p62에 의한 세포 보호 효과는 산화 스트레스 과정 중 후기에 Akt와 MAPK의 인 산화를 유발함으로써 일어남
● p62는 PDK1와 결합하는 14-3-3θ와의 상호작용에 의해 Akt 인산화를 유도함
● Harvard의대와 공동연구로 국제협력 기반구축
● 학회 발표 6회, 논문 발표 1회: Korean J. Microbiol. Vol 42, 73-76 (2006) ● 인슐린은 PDE isozyme들과 결합하여 PDE activity와 cyclic nucleotide의 함량을 조절하며, 이로 인하여 CREB, Akt의 활성에 영향을 미치므로, 기억력이나 뇌세포 보호에 역할을 할 수 있음을 제시함
● 고혈당 유도 시 치매발현에 중요한 역할을 하는 amyloid beta precursor protein의 발현이 증가됨을 관찰한 바, 당뇨병의 합병증으로 치매의 유발가능성을 제시함
● p62는 산화스트레스에 의해 사멸과정에 있는 세포를 보호 할 수 있는 기능이 있으므로 산화스트레스에 의해 유발되는 퇴행성뇌질환의 치료제로 사용할 학문적 근거를 제시함
Abstract
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The possible interaction between insulin receptor and phosphodiesterase 1 isozymes was tested to determine insulin signaling mechanism in neuronal cells. In addition, expression patterns of potential genes and proteins were explored to determine whether the PDE1-insulin receptor interaction is relat
The possible interaction between insulin receptor and phosphodiesterase 1 isozymes was tested to determine insulin signaling mechanism in neuronal cells. In addition, expression patterns of potential genes and proteins were explored to determine whether the PDE1-insulin receptor interaction is related to neuronal differentiation, neuroprotection, and memory. The role of p62 was tested to determine if it plays a role in neuroprotection.
● Insulin regulates the interaction between insulin receptor and PDE1 isozymes, which in turn activates ERK, Akt, CREB. These results suggest that insulin receptor-PDE1 interaction plays a role in neuroprotection and memory.
● Insulin stimulates PDE activity and the production of cAMP and cGMP.
● Insulin stimulates gene expression of GAP43 and Neuro D1 as evidenced by Real-Time PCR experiments.
● The insulin-stimulated expression of GAP43 and Neuro D1 was mediated by PI3-Kinase.
● Streptozotocin-induced diabetes has little effect on the neurobehavioral activity of mice.
● Streptozotocin-induced hyperglycemia stimulated gene expression of ribosomal protein L21, amyloid beta precursor protein, IgG kappa while it inhibited gene expression of phosphatase 1 regulatory subunit 16B in mouse hippocampus. In rat hippocampus, gene expression of NADH dehydrogenase (ubiquinone) Fe-S protein 3 was incerased by STZ-induced hyperglycemia.
● p62 was induced by $H_2O_2$ in differentiated human SH-SY5Y neuroblastoma cells.
● Overexpression of p62 using recombinant adenovirus (p62-Ad) in differetiated SH-SY5Y, a human neuroblastoma cell line, reduced the cell death induced by the treatment of $H_2O_2$ compared to control virus (LacZ-Ad) infected cells in MTT assay.
● The neuroprotective effect of p62 was mediated through signaling pathway involving PI3-K, PDK1, and Akt.
● The overexpression of p62 interferes the interaction of PDK1 to 14-3-3θ, and Akt to PKCξ during the oxidative damage in SH-SY5Y cells.
● Above results suggest that p62 modulates the interplays between PDK1 to 14-3-3θ, or Akt to PKCξ, which renders PDK1 to phosphorylate the Akt effectively during the oxidative stress induced apoptosis.
● Insulin appears to play a role in neuroprotection and memory possibly by regulating the interaction between insulin receptor and PDE1 isozymes.
● STZ-induced hyperglycemia stimulated the expression of amyloid beta precursor protein, suggesting that diabetes may cause Alzheimer's disease as a complication.
● p62 shows neuroprotective effect in differentiated neuronal cell undergoing cell death induced by $H_2O_2$. Therefore, p62 is a good candidate for therapeutics in treating neurodegenerative diseases.
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...11
- 3. 결과 및 고찰...15
- 4. 결론...31
- 5. 인용문헌...32
- 6. 연구성과...36
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