보고서 정보
주관연구기관 |
아주대학교 Ajou University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2011-03 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
교육과학기술부 Ministry of Education and Science Technology(MEST) |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201300012993 |
과제고유번호 |
1345124026 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2013-07-29
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키워드 |
미토콘드리아.Autophagy.Autophagic cell death.Mitochondria.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201300012993 |
초록
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연구의 목적 및 내용
Autophagy와 autophagic cell death, organelle-selective autophagy와 non-selective autophagy에 있어 mitochondria의 차별적인 조절 기전 및 역할을 규명하는 것을 연구 목표로 한다.
연구결과
1차년도: Autophagy와 autophagic cell death의 세포 운명 결정 인자 규명
(1) Mitochondrial complex inhibitors (I, II, III, V)와 superoxide generato
연구의 목적 및 내용
Autophagy와 autophagic cell death, organelle-selective autophagy와 non-selective autophagy에 있어 mitochondria의 차별적인 조절 기전 및 역할을 규명하는 것을 연구 목표로 한다.
연구결과
1차년도: Autophagy와 autophagic cell death의 세포 운명 결정 인자 규명
(1) Mitochondrial complex inhibitors (I, II, III, V)와 superoxide generators가 autophagy 유도
(2) Autophagy와 autophagic cell death의 구분: mitohondrial complex inhibitors는 autophagy (생존기전)를, selenite는 autophagic cell death (사멸 기전)를 유도
(3) Mitochondrial complex inhibitor III과 V는 mitochondria fragmentation과 함께 ER dilation 유도 (UPR도 유도)
2차년도: Mitophagy를 비롯한 autophagy의 organelle-selectivity 결정 인자 규명ic cell death 의 세포 운명 결정 인자 규명
(1) Mitophagy inducer의 선별: superoxide generators (selenite, diquat, paraquat), mitohondrial complex inhibitor III과 V
(2) Monensin이 pexophagy 유도할 가능성 있음
(3) RFP-LC3를 이용한 non-selective autophagy inducer 선별: amiodarone, geldanamycin, ALLN, tamoxifen 등
(4) 다양한 autophagy inducer들 중 selenite만이 autophagic cell death를 유도하고 나머지는 다 autophagy를 유도함
3차년도: Mitochondria의 구조 및 기능 변화에 대한 비교 분석 (Autophagy vs. autophagic cell death, organelle-selective autophagy vs. non-selective autophagy)
(1) Mitophagy 중에만 mitochondria 절단, cristae 붕괴 등 극심한 mitochondria의 손상이 유도되고 mitochondria 단백질 양 감소
(2) Drp1의 knockdown이나 dominant negative mutant가 selenite에 의한 mitophagic cell death를 억제하므로 mitophagy가 일어나려면 mitochondrial fission이 필요함
(3) Mitophagy 중 mitochondria 구조 및 기능 상실 (산화환원 능력 감소, MMP, ATP level 감소), superoxide 발생
(4) Non-selective autophagy; starvation에 의해서는 H2O2가 증가하고 rapamycin에 의해서는 mitochondria 산화 환원 능력 감소
(5) TRAIL 내성 암세포에서는 non-selective autophagy가 유도되어 TRAIL 내성에 기여하며 Autophagy를 inhibition하면 TRAIL 매개 apoptosis를 감작시킬 수 있음. TRAIL sensitizer인 amiodarone과 paxilline은 공통적으로 DR5 upregulation과 더불어 autophagy inhibition을 통해 TRAIL 매개 apoptosis를 증진시킴. LC3-based autophagy 분석법은 문제가 많음을 확인
(6) “Eat me" signal - 세포 내 ATP level 감소 "Eat mitochondria" signal - superoxide 발생 규명
연구결과의 활용계획
- Autophagy의 trigger이면서 target으로써의 mitochondria의 기능을 심층적으로 분석함으로써 세포의 운명 (생존과 사멸) 결정에 있어 mitochondria의 새로운 역할에 대해 이해 증진
- 암, 퇴행성 뇌 질환 등 다양한 난치성 질환과 밀접한 관련이 있다고 보고 있는 "autophagy" 연구분야에서 세포 생존 및 사멸 결정인자, organelle-selectivity 결정 인자 규명 등 난제 해결에 기여
- 각종 organelle 특이적인 형광 세포주와 autophagy 관련 단백질에 대한 형광 발현 세포주들을 live-cell imaging에 활용, autophagy 세부 조절기전 분석법에 대한 know-how를 축적함으로써세포 생물학적 연구기법 발전에 기여
Abstract
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Purpose&contents
The purpose of this research is to investigate the differential regulatory mechanisms and the roles of mitochondria in autophagy vs. autophagic cell death and organelle-selective autophagy vs. non-selective autophagy.
Result
1st year : Investigation of the cellular fate-det
Purpose&contents
The purpose of this research is to investigate the differential regulatory mechanisms and the roles of mitochondria in autophagy vs. autophagic cell death and organelle-selective autophagy vs. non-selective autophagy.
Result
1st year : Investigation of the cellular fate-determining factors in autophagy and autophagic cell death
(1) Mitochondrial complex inhibitors (I, II, III, V) and superoxide generators induce autophagy.
(2) Comparison between Autophagy and autophagic cell death: mitochondrial complex inhibitors induce autophagy (survival mechanism), whereases selenite induces autophagic cell death (death mechanism).
(3) Mitochondrial complex inhibitor III and V induce both mitochondrial fragmentation and ER dilation (induction of UPR)
2nd year : Investigation of the determining factors of organelle-selective autophagy including mitophagy
(1) Selection of Mitophagy inducers: superoxide generators (selenite, diquat, paraquat), mitochondrial complex inhibitor III and V
(2) Monensin possibly induces pexophagy.
(3) Selection of non-selective autophagy inducer via RFP-LC3: amiodarone, geldanamycin, ALLN, tamoxifen, etc.
(4) Only selenite induces autophagic cell death among various autophagy inducers, whereases others induce autophagy.
3rd year : Comparative analysis of the structural and functional changes in mitochondria
(1) Mitophagy induces excessive damage to mitochondria such as mitochondrial fragmentation, cristae collapse, and decrease in mitochondrial proteins.
(2) Knockdown or dominant negative mutant of Drp1 inhibits selenite-induced mitophagic cell death, suggesting that induction of mitophagy may require mitochondrial fission.
(3) Mitophagy induces the loss of mitochondrial structure and function (inhibition of redox activity as well as the decrease in MMP and ATP level) and generates superoxide.
(4) Non-selective autophagy; starvation induces increase in H2O2 level, whereas rapamycin inhibits mitochondrial redox activity.
(5) Induction of non-selective autophagy in TRAIL-resistant cancer cells contributes to TRAIL resistance, and inhibition of autophagy sensitizes TRAIL-mediated apoptosis. TRAIL sensitizer, amiodarone and paxilline, commonly induce DR5 upregulation and sensitize TRAIL-mediated apoptosis thorough autophagy inhibition. These data also indicate that LC3-based autophagy assay has considerable problems in the interpretation of the data.
(6) Identification of two concepts; “Eat me" signal - reduced intracellular ATP level, "Eat mitochondria" signal - superoxide generation
Expected Contribution
- Improvement of the understanding of the novel functions of mitochondria in the determination of cellular fate (survival or death) through the detailed analysis of the mitochondrial functions both as the trigger and target of autophagy
- Contribution to the understanding of the determining factors of autophagy, which is closely associated with the diseases including cancer and neurodegeneration
- Contribution to the accumulation of know-how on the analytical method of autophagy, leading to development of the cell biology techniques by the application of various cell lines selectively expressing fluorescence in the specific organelle and in autophagy-related proteins for live-cell imaging
- Contribution to the international excellence of Korean young experts on autophagy field thorough the research training of this project
목차 Contents
- 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
- 목 차 ... 2
- Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 3
- 1. 한글요약문 ... 3
- Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 4
- 1. 국문요약문 ... 4
- 2. SUMMARY ... 5
- Ⅲ. 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 60
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 64
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 65
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 71
- 8. 참고문헌 ... 72
- 9. 연구성과 ... 74
- 10. 기타사항 ... 84
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