초록 ▼

활성산소종은 세포내에서 불가피하게 생성되는 물질로써 이 들은 생체고분자들에 손상을 미치기 때문에 생체내에는 이를 제거하는 항산화 기구가 존재한다. 그러나 전이금속을 포함하는 항산화 효소중에는 조건에 따라 해로운 영향을 유발할 수 있으며이 것이 퇴행성 질환과 노화에 관련이 있다고 알려져 있다. 본 연구는 활성산소종에의한 항산화 효소의 손상기작을 밝히고 이로 인한 다른 생체고분자의 변형을 확인하고자 한다. 특히 퇴행성 신경질환의 독성인자로 알려진 Lewy body의 주된 구성분인 neurofilament와 $\alpha$

활성산소종은 세포내에서 불가피하게 생성되는 물질로써 이 들은 생체고분자들에 손상을 미치기 때문에 생체내에는 이를 제거하는 항산화 기구가 존재한다. 그러나 전이금속을 포함하는 항산화 효소중에는 조건에 따라 해로운 영향을 유발할 수 있으며이 것이 퇴행성 질환과 노화에 관련이 있다고 알려져 있다. 본 연구는 활성산소종에의한 항산화 효소의 손상기작을 밝히고 이로 인한 다른 생체고분자의 변형을 확인하고자 한다. 특히 퇴행성 신경질환의 독성인자로 알려진 Lewy body의 주된 구성분인 neurofilament와 $\alpha$-synuclein 단백질의 변형에 이 효소의 관여 여부를 in vitro에 생화학적으로 관찰하고 이를 바탕으로 뇌허혈 동물모델을 이용하여 뇌조직에서 항산화 효소 및 neurofilament, $\alpha$-synuclein 단백질의 변화 양상을 면역조직화학적 방법을 통해 관찰하고자 하였다. 궁극적으로 본 연구는 활성산소종으로 인한 질병 및 노화의 원인을 규명하고자 하였다.

본 연구에서는 1차년도에 항산화 효소 및 신경단백질의 정제를 정제하여 활성산소종에 의한 항산화 효소의 활성 및 구조변형을 관찰하고 항산화 효소 및 신경단백질에 대한 단일 세포군 항체 제조하여 그 특성을 밝히고자 하였다. 2차년도에는 1차년도에 생산한 단일 세포군 항체를 이용해서 산화적으로 손상된 항산화 효소가 신경단백질의 구조에 미치는 영향을 관찰하고 뇌 허혈 동물모델에서 면역 조직화학적방법을 통한 항산화 효소 및 신경단백질 변화를 관찰하고자 하였다. 최종년도에는 퇴행성 신경질환을 유발하는 여러 물질 중에서 특히 파킨슨씨 병과 관련이 있는 catechol계 물질의 산화가 항산화 효소 및 신경단백질의 구조변화에 영향을 미치는 지를 알아보고자 하였다. 뇌허혈 동물모델에서 면역 조직화학적 방법을 통한 항산화 효소의 역할을 알아보고자 하였다.

1차년도에 본 연구진은 Cu,Zn-SOD와 ceruloplasmin이 과산화수소와 과산화라디칼에 의해 구조의 변화가 일어났으며 항산화 물질인 carnosine과 그 유사체들은 항산화 효소의 산화적 손상을 효과적으로 보호하였다. 한편 항산화효소의 단일 세포군항체를 제작하였고 뇌허혈에서 neurofilament의 변화도 관찰하였다. 2차년도에는 Cu,Zn-SOD와 ceruloplasmin의 산화적 손상 시 $\alpha$-synuclein와 neurofilament 단백질의 변화를 알아본 결과 단백질의 응집현상이 관찰되었으며 형태는 치매 환자에서 발견되는 amyloid fibril 형태를 이루는 것으로 관찰되었다. 한편, 뇌허혈 동물을 이용하여 항산화 효소와 신경단백질의 발현변화를 관찰한 결과 뇌허혈 시 Cu,Zn-SOD와 ceruloplasmin은 모두 증가한 반면 $\alpha$-synuclein 단백질은 감소하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 부가적인 연구결과로 myoinositol monophosphate phosphatase의 항체도 제작하였다. 3차년도에는 퇴행성 신경질환을 유발하는 DOPA와 dopamine의 산화에 의해 항산화 효소와 신경단백질의 구조가 변화됨을 알 수 있었다. 한편 세포내에서 항산화 효소와 신경단백질과의 상호 연관성 및 질병과의 관련성을 알아보기 위해 Cu,Zn-SOD, ceruloplasmin, $\alpha$-synuclein을 세포침투 단백질인 Tat 융합 단백질로 만들어 세포 침투를 확인하였고 이를 이용해서 뇌허혈 동물모델에서 항산화효소를 주입했을 때 뇌세포의 사멸을 억제할 수 있었다.

Abstract ▼

Reactive oxygen species(ROS) are produced as unavoidable side products in biological cells. Organisms have developed a variety of antioxidant defences because the reactive oxygen species would damage macromolecules. However, transition metals containing antioxidant proteins may induce the deleteriou

Reactive oxygen species(ROS) are produced as unavoidable side products in biological cells. Organisms have developed a variety of antioxidant defences because the reactive oxygen species would damage macromolecules. However, transition metals containing antioxidant proteins may induce the deleterious effects and are related with neurodegenerative disorders and aging. In the present study, we have investigated oxidative damage of antioxidant enzymes induced by ROS and the modification of other biological molecules induced by oxidatively damaged antioxidant enzymes. Especially, we have investigated oxidative modification of neurofilament and $\alpha$-synuclein protein which has been found in the Lewy body of neurodegenerative disorders. We also investigated this process occurred in the animal models for ischemia by using a immunohistochemical method. Finally, we elucidated the cause of aging and many diseases induced by ROS.

In the first period, we have purified antioxidant enzymes and investigated the modification of antioxidant enzymes by ROS. We performed the production and characterization of monoclonal antibody for antioxidant enzymes and neuroproteins. In the second period, we investigated the modification of neurofilament and $\alpha$-synuclein protein induced by oxidatively damaged Cu,Zn-SOD and ceruloplasmin. We also investigated the change of the expression levels of antioxidant enzymes and neuroproteins in the animal models for ischemia by using an immunohistochemical method. In the last period, we investigated the effects of oxidized catechols on the structure and function of antioxidant enzymes and neuroproteins.

Hydrogen peroxide and peroxyl radicals induced the modification of Cu,Zn-SOD and ceruloplasmin. Carnosine and related compounds significantly inhibited oxidative modification of antioxidant enzymes induced by hydrogen peroxide and peroxyl radicals. We prepared monoclonal antibodies for Cu,Zn-SOD and ceruloplasmin. $\alpha$-Synuclein was aggregated by Cu,Zn-SOD/H2O2 system and ceruloplasmin/H2O2 system. The synuclein aggregates was similar to the amyloid fibrils. Neurofilament was also aggregated by the Cu,Zn-SOD/H2O2 system. The expression level of Cu,Zn-SOD and ceruloplasmin was increased in the animal for ischemia whereas the expression level of $\alpha$-synuclein was decreased in this animal model. The oxidation of DOPA and dopamine induced the modification of Cu,Zn-SOD, ceruloplasmin and $\alpha$-synuclein. We identified the transduction of antioxidant enzymes and neuroprotein into the cells. When antioxidant enzymes transduced into the brain cells of the animal for ischemia, cell death was inhibited.

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 ...14
• 4. 결론 ...42
• 5. 인용문헌 ...43