초록 ▼

프리온 질병은 단백질 변성에 기인하는 퇴행성 뇌 질병 중의 하나이다. 이 질병의 주요 현상인 프리온 단백질의 응집과 신경 독성은 전염성을 지닌 병원성 단백질의 축적에 의한 결과라고 생각되어 지고 있다. 하지만 병원성 프리온 이외에 다른 요인들도 프리온 변성에 영향을 줄 수 있음이 제기된 바 있다. 정상 프리온 단백질의 생리적인 기능은 명확히 밝혀지진 않았지만 금속 이온의 항상성 조절에 관여함이 보고되어 있다. 특히, 프리온 질병에서 철 이온의 증가가 관찰되는데 이는 프리온 단백질이 철 저장체와 응집을 이루기 때문으로 여겨진다. 철

프리온 질병은 단백질 변성에 기인하는 퇴행성 뇌 질병 중의 하나이다. 이 질병의 주요 현상인 프리온 단백질의 응집과 신경 독성은 전염성을 지닌 병원성 단백질의 축적에 의한 결과라고 생각되어 지고 있다. 하지만 병원성 프리온 이외에 다른 요인들도 프리온 변성에 영향을 줄 수 있음이 제기된 바 있다. 정상 프리온 단백질의 생리적인 기능은 명확히 밝혀지진 않았지만 금속 이온의 항상성 조절에 관여함이 보고되어 있다. 특히, 프리온 질병에서 철 이온의 증가가 관찰되는데 이는 프리온 단백질이 철 저장체와 응집을 이루기 때문으로 여겨진다. 철 이온이 변성 프리온 생성에 관련되어 있음이 보고되어 있다. 이 연구과제에서는 이온가에 따른 철이 프리온 변성에 어떠한 영향을 미치는지와 이에 관한 메커니즘을 확인했다.
프리온 단백질을 발현하지 않는 세포 (HpL3-4)에 이가철 또는 삼가철을 노출한 후 재조합 프리온 단백질을 외부에서 처리하였고, 세포로 유입된 프리온의 양을 확인하였고 생화학적 성질 변화, proteinase K (PK) 분해에 대한 저항성 및 detergent 가용성을 확인했다. 또한 U18666A와 NH4Cl을 각각 사용하여 소포성 운반과정과 소포-리소좀의 산성화를 저해해 봄으로써 프리온 단백질 변성이 일어나는 과정을 추적하였고, 이가철이 아닌 삼가철 특이적으로 세포 내 프리온 단백질의 축적을 확인하였다. 이는 철의 농도와 프리온 단백질의 처리 시간에 비례했다. 이러한 단백질의 축적은 프리온 특이적인 반응이었다. 삼가철에 의해 축적된 프리온 단백질은 detergent에 불용성을 띄었으며 PK 분해에 저항성을 띄는 PrP^res 이었다.
뿐만 아니라, 변성 프리온의 생성은 U18666A에 의해서 저해되었으며 NH4Cl에 의한 영향은 없었다. 이를 통하여 삼가철 매개의 변성 프리온 생성은 리소좀의 산성 환경이 아닌 소포성 운반 과정에서 형성된 것을 유추할 수 있었다. 이러한 실험 결과는 지금까지 알려진 프리온 질병 발현에서의 철 이온의 중요성을 확인함과 동시에 보다 구체적으로 이가 철보다는 삼가철의 중요성을 처음으로 밝힌 결과이다.

Abstract ▼

Prion disorders belong to the group of neurodegenerative diseases involving protein misfolding. Prion protein (PrP) aggregation and neurotoxicity are believed to result from the accumulation of infectious PrP (PrP^Sc), a particular misfolded form of the normal PrP (PrP^C). The bi

Prion disorders belong to the group of neurodegenerative diseases involving protein misfolding. Prion protein (PrP) aggregation and neurotoxicity are believed to result from the accumulation of infectious PrP (PrP^Sc), a particular misfolded form of the normal PrP (PrP^C). The biochemical features of PrP^Sc are resistance to proteinase K (PK) digestion and detergent insolubility. The physiological roles of PrP^C are yet to be defined; however, some studies have shown that PrP^C may be involved in metal ion homeostasis. In diseased brains, iron levels are increased, which is possible because of the coaggregation of PrP with ferritin. Although iron is known to be involved in the generation of abnormal PrP, little is known about the contribution of oxidation state-dependent iron to PrP conversion and the conversion mechanism in neural cells. In this study, murine PrP^C-deficient cells (HpL3-4) were exposed to divalent [Fe (II)] or trivalent [Fe (III)] iron and then treated with exogenous recombinant PrP (rPrP). After the internalization of rPrP by the cells, we analyzed the accumulation of intracellular rPrP and its biochemical properties in combination with PK resistance and detergent insolubility. U18666A and NH₄Cl were used to inhibit vesicular trafficking and endolysosomal acidification, respectively. We found that Fe (III) induced an increase of internalized rPrP in a timeand dose-dependent manner. Moreover, the accumulated rPrP was converted to detergent-insoluble and PK-resistant PrP (PrP^res) in part. The generation of PrP^res was hindered by U18666A, but not by NH₄Cl, indicating that Fe (III)-mediated PrP^res conversion possibly occurred during endosomal vesicular trafficking and not in the acidic environment of lysosomes. These results suggest that Fe (III), and not Fe (II), has a role in the generation of PrP^res during endosomal vesicular trafficking.

목차 Contents

• 질병관리본부 학술연구용역사업 최종결과보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• Ⅰ. 연구개발결과 요약문 ... 3
• 연구결과점검보고서 요약문 ... 3
• Summary ... 4
• Ⅱ. 학술연구용역사업 연구결과 ... 5
• 제1장 최종 연구개발 목표 ... 5
• 제2장 최종 연구개발 내용 및 방법 ... 18
• 제3장 최종 연구개발 결과 ... 22
• 제4장 연구결과 고찰 및 결론 ... 34
• 제5장 연구성과 및 활용계획 ... 36
• 제6장 기타 중요변경사항 ... 39
• 제7장 연구비 사용 내역 및 연구원 분담표 ... 40
• 제8장 참고문헌 ... 42