보고서 정보
주관연구기관 |
숙명여자대학교 산학협력단 |
연구책임자 |
김근일
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-12 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201700011291 |
과제고유번호 |
1711030051 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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키워드 |
DNA 손상.동원체 단백질.Mis18 복합체.이중가닥절단.인산화.암.DNA damage.centromere.Mis18 complex.double strand break.phosphorylation.Mis18α.cancer.KDM3A.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011291 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
DNA 손상에 반응하는 세포내 기전에 대한 연구는 암 발생과의 밀접한 연관성 때문에 전 세계적으로 많은 연구자들의 관심을 받는 연구주제이다. 본 연구에서는 동원체 형성과정에 관여하는 것으로 알려져 있는 Mis18α가 DNA 손상복구 과정에서 어떤 역할을 하는지 분석하였다. Mis18α 세포주기 중 유사분열 시기에 특이적으로 인산화 되며, 이 인산화는 Plk1이 kinetochore로 이동하는데 중요한 역할을 수행한다는 사실을 밝혔다.
생쥐의 상피조직을 형성하는 keratinocyte에서 M
□ 연구의 목적 및 내용
DNA 손상에 반응하는 세포내 기전에 대한 연구는 암 발생과의 밀접한 연관성 때문에 전 세계적으로 많은 연구자들의 관심을 받는 연구주제이다. 본 연구에서는 동원체 형성과정에 관여하는 것으로 알려져 있는 Mis18α가 DNA 손상복구 과정에서 어떤 역할을 하는지 분석하였다. Mis18α 세포주기 중 유사분열 시기에 특이적으로 인산화 되며, 이 인산화는 Plk1이 kinetochore로 이동하는데 중요한 역할을 수행한다는 사실을 밝혔다.
생쥐의 상피조직을 형성하는 keratinocyte에서 Mis18α의 발현을 억제할 경우 염색체 분열에 문제가 생기고, DNA 손상반응에 의한 세포사멸이 발생하여 피부 발생이 저해된다는 사실을 밝혔다. 마지막으로, KDM3A 효소의 발현이 억제된 혈액암 세포에서는 세포사멸이 증가한다는 사실도 새로이 규명하였다.
□ 연구결과
본 과제에서는 동원체 단백질인 Mis18α와 크로마틴을 구조를 조절하는 KDM3A의 기능을 연구하여 다음의 결과를 도출하였다. 첫째, DNA 손상 복구과정에서 Mis18α의 역할을 분석하는 연구에서는 DNA 손상에 따라 ATM에 의해 Mis18α의 101번째 serine이 인산화 되며, 이 인산화는 Ku70/80과의 결합에 필요함을 밝혔고, Mis18α의 인산화가 DNA 손상반응에 의한 세포사멸에 영향을 미친다는 사실을 규명하였다. 이 결과들을 종합하여 논문을 작성하고 있는 중아다. 둘째, Mis18α 36번째 serine의 인산화가 세포주기와 세포사멸에 미치는 영향을 규명하였다. 유사분열기 특이적으로 Mis18α의 36번째 serine에 인산화가 일어나며, 이 인산화는 Aurora B kinase에 의해 이루어짐을 규명하였으며, 인산화 특이적 항체를 개발하였다. Mis18αS36 인산화는 CENP-A의 centromere deposition에는 영향을 미치지 않았으나 PLK1이 kinetochore로 localization하는데 중요한 요소로 작용하여 염색체의 정상적인 분열에 필요한 과정임을 확인하였다. 이상의 결과를 종합하여 논문을 작성하고 있는 중이다. 셋째, Mis18α 유전자결손이 피부형성에 미치는 영향을 연구하였다. Mis18α가 keratinocyte에서 결손 된 생쥐는 피부형성이 저해됨을 발견하여 분석한 결과 Mis18α가 keratinocyte에서 결손 된 생쥐의 상피층에서 세포사멸이 발생함을 확인하였고, Mis18α가 결손 된 생쥐의 keratinocyte에서 동원체 마커인 Cenp-A가 매우 약하게 발현된다는 사실을 밝혔다. Mis18α의 결손은 mitotic defect를 유발하여 세포사멸을 유도하기 때문에 피부형성을 방해한다는 사실을 규명하였다. 연구결과는 Journal of Investigative Dermatology에 accept 되어 online 출판되었다. 넷째,크로마틴 구조조절 단백질인 KDM3A의 DNA 손상복구과정 관련성 연구에서는 KDM3A유전자 결손 다발성 골수종 세포주들을 제작하여 분석한 결과 KDM3A의 결손은 HEL,RPMI8226 세포의 성장저해 및 세포사멸을 유도하고 HEL 세포에서 KDM3A knockout이 DNA damage를 일으키는 것을 확인하였다. 연구결과는 특허를 출원하였다.
□ 연구결과의 활용계획
본 과제는 동원체 형성관련 단백질들 중 Mis18α가 DNA 손상복구과정에 관여하는 기전,세포주기 과정 중 유사분열 시기에서의 역할, 상피조직 형성과정에서의 역할 등을 깊이있게 규명하였다. 연구결과의 일부는 높은 수준의 저널에 논문으로 게재가 되었고, 일부의 결과들도 수준 높은 연구논문으로 마무리 될 것이다. KDM3A 관련 연구결과는 특허출원 중에 있으며 특허가 등록되면 후속연구를 통하여 기술이전 등을 추진할 계획이다.
암과 관련하여 신약개발의 표적이 되고 있는 다른 단백질들과 마찬가지로, 이번 연구에서 새로이 밝혀진 단백질들도 신약개발의 표적으로 심도 있는 후속연구가 필요하다.
( 출처 : 요약문 4p )
Abstract
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□ Purpose&contents
Cellular responses to the DNA damage have been extensively studied partly because of its relationship to cancer. In the current research, we analyzed the role of Mis18α, which is previously known to play a role in centromere formation, in the DNA damage response. In addition, w
□ Purpose&contents
Cellular responses to the DNA damage have been extensively studied partly because of its relationship to cancer. In the current research, we analyzed the role of Mis18α, which is previously known to play a role in centromere formation, in the DNA damage response. In addition, we found that Mis18α is phosphorylated in a mitosis-specific manner and this phosphorylation takes part in the localization of Plk1 on kinetochore. Furthermore, knockout of Mis18α in epidermal keratinocytes caused a defect in chromosome segregation resulting in DNA damage response and apoptotic cell death, which induces malformation of skin epidermis. In addition to the studies on Mis18α, we found that KDM3A knockout induces apoptotic cell death accompanied with DNA damage response in a type of blood cancer cells.
□ Result
In this research project, we analyzed the function of a centromere protein, Mis18α, and a histone demethylase, KDM3A. First, we analyzed the role of Mis18α in DNA damage response. Mis18α was phosphorylated on 101th serine residue by ATM upon DNA damage; the phosphorylation was necessary for the interaction with Ku70/80 and influenced cell death induced by DNA damage response. We are currently writing manuscript with these results. Second, we elucidated the role of mitosis-specific phosphorylation of Mis18α on 36th serine residue in the cell cycle and cell death. Aurora B kinase was responsible for the phosphorylation and the phosphorylation was necessary for the localization of Plk1 to kinetochore as well as faithful chromosome segregation. Third, we found that Mis18α knockout in epidermal keratinocytes caused malformation of the skin epidermis due to apoptotic cell death of keratinocytes in basal layer. Cenp-A, a marker protein for centromere, showed reduced level in global as well as at centromere in Mis18α-deficient keratinocytes. Mis18α deficiency induced mitotic defect resulting in cell death, which was the main cause of impaired stratification of epidermal keratinocytes. This studies was published on-line in the Journal of Investigative Dermatology which is ranked top 1.6% in dermatology field. Fourth, a histone demethylating enzyme, KDM3A, was evaluated on its role for DNA damage response. KDM3A knockout in blood type cells induced apoptotic cell death in HEL and RPMI8226 accompanying with DNA damage response. The results of the study were applied for a patent.
□ Expected Contribution
In this project, we focused on identifying the roles of Mis18α in DNA damage response, cell cycle regulation, and skin development and elucidated Mis18α plays a crucial role in DNA damage response and cell cycle progression. A part of the results from the project are already published in high profile journals and the rest of the results will be wrapped up as two manuscript and submitted to high profile journals soon. The result on KDM3A knockout in blood cancer cells was applied for a patent and we will try to transfer the patent to companies after we get approval of the patent. We expect that Mis18α and KDM3A are promising target for anti-cancer drug discovery.
( 출처 : SUMMARY 5p )
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 12 5. 연구결과의 활용계획 ... 31 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33 8. 참고문헌 ... 34 9. 연구성과 ... 34 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 35 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 36 12. 기타사항 ... 36별첨1 ... 37끝페이지 ... 45
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