초록 ▼

연구의 목적 및 내용
암세포불멸화 과정에서 핵심적 기능을 수행하는 telomerase의 새로운 활성조절 메카니즘과 결정구조를 규명함으로써 암세포 분화과정을 분자수준에서 이해하고 telomerase 활성조절에 대한 새로운 분자적 수단을 발견하고, 이를 암세포에 적용하여 세포분열능력을 인위적으로 조절하는 telomerase 활성 억제제 선도물질을 발굴함으로서 궁극적으로 암의 새로운 치료방법의 개발하고자 한다.
연구결과
본 연구과제는 Telomerase와 Telomerase 상호작용 단백질들의 구조 연구와 telomera

연구의 목적 및 내용
암세포불멸화 과정에서 핵심적 기능을 수행하는 telomerase의 새로운 활성조절 메카니즘과 결정구조를 규명함으로써 암세포 분화과정을 분자수준에서 이해하고 telomerase 활성조절에 대한 새로운 분자적 수단을 발견하고, 이를 암세포에 적용하여 세포분열능력을 인위적으로 조절하는 telomerase 활성 억제제 선도물질을 발굴함으로서 궁극적으로 암의 새로운 치료방법의 개발하고자 한다.
연구결과
본 연구과제는 Telomerase와 Telomerase 상호작용 단백질들의 구조 연구와 telomerase의 새로운 활성조절 연구로 이루어져 있다. 각 세부과제의 연구내용은 다음과 같다.
• RanQ69L 과다발현이 hTERT와 importin들의 결합과 hTERT의 핵으로의 이동에 미치는 영향 확인. RanQ69L의 과다발현에 의해 hTERT가 핵 안으로 이동하지 못한다는점을 알수 있었고, 결국 Ran이 hTERT의 핵 내로의 이동에 관여한다는 것을 의미한다.
• Karyopherin alpha의 depletion이 in vivo상에서 hTERT의 ubiquitination에 미치는 영향 확인. KPNA을 depletion한 경우 hTERT의 ubiquitination이 증가하였다.
• Karyopherin alpha들의 depletion이 hTERT의 stability에 미치는 영향 확인. KPNA 2,4,1이 depletion된 세포의 경우 hTERT의 분해율이 증가하고 결국 hTERT의 stability는 감소하였다.
• Importin과 Ran에 의존적인 hTERT의 핵 내 이동 메카니즘 모델. 세포질에서 새로 합성된 hTERT는 KPNA를 통해 핵내로 이동되고, hTERT complex는 Ran GTPase 활성에 의하여 hTERT이 karyopherin들과 분리되고, hTERC-dyskerin와 결합하여 telomerase holoenzyme을 형성한다.
• hTERT NLS에서 serine 227의 인산화가 importin과의 결합에 미치는 영향. ITC 실험을 통해, Serine 227이 인산화 되면 KPNA와 더 강한 결합한다는 결론을 얻었다.
• hTERT-NLS peptide와 importin α5 복합체의 crystal structure 규명. 비록 hTERT catalytic subunit의 구조는 규명하지 못했지만, X-ray 결정학을 이용하여, hTERT-NLS와 importin α5의 복합체 구조를 규명하였고, 잔기들간에 결합하는 페턴을 분자적 수준에서 확인하였다.
• NMD 관련인자인 CTIF 단백질과 Telomere 안정성을 직/간접적으로 조절하는 단백질인 SLBP 간의 결합 및 기능 규명. CTIF와 결합하는 세포내 새로운 인자를 Yeast two-hybrid screening 기법을 통해, SLBP단백질과 결합하는 것을 알았다.
• NMD 및 SMD에 의한 지방세포분화조절. 지방세포의 분화에서, NMD 및 이와 유사한 기전인 SMD가 직접적으로 관련함을 규명하였다.
연구결과의 활용계획
● 본 연구과제의 수행을 통하여 획득된 importin과 hTERT-NLS의 결합구조와 기능의 연구 결과는 궁극적으로는 부작용이 적고 뛰어난 효능을 가지는 항암제의 개발로 응용 될 수 있음.
● 새로운 telomerase 상호 작용 유전자 발굴 및 기능연구를 통하여 총체적인 염색체 말단 안정화 기작의 이해
● NMD의 분자생물학적인 작용기전을 규명할 수 있을 것이다. 또한 telomere와 NMD 간의 상호 관련성은 아직 국내외에 보고된 바가 없기 때문에 동 분야 연구발전에 큰 공헌을 할 것임
● 국제 최고수준 학술지에 논문발표를 함으로써 국제적인 암과 노화 연구분야에서 우수한 연구인력 양성
● 암 질병의 예방, 조기진단 및 치료법 개발을 통한 삶의 질 개선

Abstract ▼

Purpose & contents
Telomerase plays an essential role in immortality of cancer cells, which makes telomerase a good target for anti-cancer drug development. This research is aimed at determination of the crystal structures of human telomerase and its complex with new binding partners to reveal th

Purpose & contents
Telomerase plays an essential role in immortality of cancer cells, which makes telomerase a good target for anti-cancer drug development. This research is aimed at determination of the crystal structures of human telomerase and its complex with new binding partners to reveal the molecular regulation mechanism of telomerase activity and also study the activity regulation by NLS in hTERT and NMD factors (SMG proteins). These leads to new inhibitors of telomerase to be able to apply to the cancer theraphy
Result
This project is composed of three research teams. Each research contents are as followed
• Overexpression of RanQ69L confirm that hTERT complexes with importin and translocate to nucleus. we have known that overexpression of RanQ69L does not translocate hTERT to nucleus, thus Ran participate in translocation hTERT to nucleus.
• When depletion of Karyopherin alpha in vivo, ubiquitination of hTERT increase.
• When depletion of karyopherin alpha in cell, it is that increase the degradation rate and decrease the stability of hTERT.
• Mechanism model that tranlocation to nuclus depends on importin and Ran. Endogenous hTERT translocate to nucleus by KPNA, hTERT complex dissociate karyopherin by Ran GTPase activity and form telomerase homoenzyme with hTERC-dyskerin.
• The binding affinity increases in phosphorylation of serine 227 of hTERT NLS. ITC analysis confirms that phosphorylation of serine 227 increase the binding affinity with KPNA.
• Determination of the crystal structure of complex with hTERT-NLS peptide and importin α5. Although hTERT catalytic subunit structure was not determined, complex structure with importin and hTERT-NLS solved and understand binding pattern with residues.
• Determination of binding and function of SLBP, protein that regulate telomere stability, and CTIF, relate factor of NMD. Yeast two-hybrid screening confirm that new binding partner of CTIF bind to the SLBP protein.
• Differentiation of adipocyte regulates by NMD and SMD. In differentiation of adipocyte, it is related with NMD and SMD, directly.
Expected Contribution
The three-dimensional structures of hTERT-NLS and its complex with binding partners could give the insight into molecular mechanism of the telomerase and provide the essential information for designing new its inhibitors. This research will increase the possibility to develop the specific anti-cancer drugs targetting telomerase active site and protein-protein interaction with binding partner using SBDD. This result in opening up of the new area of anti-cancer drug development.
- Molecular understanding of telomere maintenance by telomerase and its regulation
- Identification of Protein networks between telomerase and NMD factors
- Development of anti-cancer lead compouns and new cancer diagnostics

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 26
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 27
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 27
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 29
• 8. 공동연구책임자 대표적 연구실적 ... 29
• 9. 참고문헌 ... 31
• 10. 연구성과 ... 32
• 11. 기타사항 ... 32