초록 ▼

L-Serine은 glycine과 cysteine과 같은 아미노산뿐만 아니라 퓨린(핵산), cerebroside, sphingomyelin, phosphatidylserine등의 구성성분으로 매우 중요한 위치에 있는 아미노산임. 사람을 포함한 mammals 에서의 L-serine 생합성의 주 경로는 glucose의 해당과정 중 형성되는 3-phosphoglycerate로 부터 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH), phosphoserine aminotransferase (PSAT) 와 phosph

L-Serine은 glycine과 cysteine과 같은 아미노산뿐만 아니라 퓨린(핵산), cerebroside, sphingomyelin, phosphatidylserine등의 구성성분으로 매우 중요한 위치에 있는 아미노산임. 사람을 포함한 mammals 에서의 L-serine 생합성의 주 경로는 glucose의 해당과정 중 형성되는 3-phosphoglycerate로 부터 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH), phosphoserine aminotransferase (PSAT) 와 phosphoserine phosphatase (PSP)의 연속적인 작용에 의해 일어남. 정상적인 환경에서는 이들 glucose/glutamine 에너지 대사간 균형이 잘 유지되나 p53의 변이, 비만과 당뇨 환경 노출, DNA damage 등에 의한 stress conditions에 노출되면 이들 간의 균형이 깨어지고 암생육에 유리한 대사계로 전환된다고 알려져 있음. 특히, 암세포 대사에 관한 연구를 통하여서는 활발한 세포증식에 필요한 에너지와 퓨린 및 세포 구성성분을 glucose 보다는 glutamine을 이용하는 세린경로가 암세포의 주 대사경로로 보고되면서 암세포에서의 세린 대사가 중요하게 인식되고 있음.
이에 본 과제에서는 ▶ 인체암 유형별에 따른 serine 생합성대사 효소들 (PHGDH 및 PSAT)의 유전자 발현양상 구명 및 세포분열주기의 S phase 진행과 the phosphorylated pathway 관련 L-serine 생합성 효소 유전자들의 발현조절 구명, ▶ serine 생합성대사 효소 유전자들의 전사조절기전 구명 및 암세포 증식 대사계에서의 역할 구명 ▶ serine 생합성대사 효소 유전자들 (PHGDH, PSAT)의 항암 내성 극복을 위한 항암 타겟으로서의 가능성 타진을 목표로 연구를 수행하여 다음과 같은 결과를 도출하였음.

■ 1차년도 (2013.11.01.~2014.10.31. 12개월)
○ 인체암 유형별에 따른 세린 대사계 구명
▶ 세린대사 유전자 PHGDH, PSAT의 Northern 분석결과, 두 유전자들 모두 공통적으로 liver, kidney, pancreas, brain에서 강하게 발현되고, PHGDH는 이들 조직 외에 대장, testis, prostate에서 강하게 발현되는 조직 특이성을 보였고 acetylation과 같은 후성 유전학적 조절이 연관됨을 확인함.
▶ PHGDH의 2,000-bp promoter활성이 HEK 293에서는 core promoter pGL2-376과 큰 차이가 없으나, neuroblastoma SHSY5Y 와 glioblastoma U87세포주에서는 활성이 basal level로 매우 낮게 나타났으므로 이들 세포간 조절기전이 서로 상이함을 밝힘.
▶ 세포의 apoptosis에 관련된 JNKs의 역할을 구명하기 위해 JNK2 및 JNK3의 inhibitor로 알려진 JNK inhibitor IX에 의한 암세포의 apoptosis 유도기전을 구명하였음. 그 결과, JNK inhibitor ΙΧ이 유도하는 apoptosis가 미토콘드리아-의존성 caspase cascade 활성화경로에 의해 일어남을 확인하였음.
■ 2차년도 (2014.11.01.~2015.10.31. 12개월)
○ 세린대사 유전자군의 전사조절체 규명 및 암세포 대사계에서의 역할 구명
▶ 암세포에 있어서 L-serine 대사 유전자의 과발현 기전 규명
- Deletion mutation, site-directed mutagenesis, EMSA 및ChiP 분석을 통하여 PHGDH와 PSAT 유전자들 모두 공통적으로 Sp1과 NF-Y가 positive regulator로그리고 종양억제 유전자 p53에 의해 negative regulation되며 p53의 Mut p53^V143A과 Mut p53^R273H 에 의해서는 부분적 저해로 암세포 생육이 유지됨을 구명하였음.
▶ 세린대사 유전자군의 전사조절체 규명 및 암세포 대사계에서의 역할 구명
- p53 status에 따른 암세포에서의 항암제 내성 기전을 p53-p21-Sp1발현과 연관하여 구명하였음.
- Serine 결핍에 수반되는 세포독성 및 apoptotic cell death에 대한 JNK 역할 구명
■ 3차년도 (2015.11.01.~2016.10.31. 12개월)
○ 세린 대사 경로 유전자 (PHGDH, PSAT)의 항암 내성 극복을 위한 타겟 가능성 타진
▶ Pyruvate dehydrogenase kinase inhibitor dichloroacetate (DCA)의 영향을 항암제 oxaliplatin처리와 병용하여 조사한 결과, p53-negative 암세포주는 oaxliplatin 단독 처리에 비해 DCA 병용 효과가 나타났으나 p53-positive 세포에서는 오히려 DCA에 의해 oxaliplatin 약효가 저해됨을 확인하였음.
▶ 세린대사에 대한 hypoxia의 영향을 조사한 결과, HCT116 p53(+/+)에서는 PHGDH는 영향을 받지 않았으나 PSAT는 저해되었음. 이에 반해 HCT116 p53(-/-)에서는 PSAT의 발현이 올라가 p53변이가 glutamine 대사/hypoxia와 연관 있음을 밝힘.
▶ p53-deficient 암세포 항암내성 극복을 위하여 PHGDH 또는 PSAT siRNA와 oxaliplatin을 이용한 combined treatment를 실시한 결과, PSAT siRNA와 oxaliplatin을 함께 처리한 경우, 암세포독성이 현저하게 나타났음. 이를 통해 glutamine 대사계와 PSAT 타겟팅이 p53-변이 암세포 살상에 유리함을 확인함.
▶ Cytokinesis arrest약제인 dynamin inhibitor MiTMAB처리에 의한 암세포의 apoptosis 및 autophagy 유도와 관련된 serine 대사 유전자의 역할 구명.
- Mitochondria-dependent apoptosis와 autophagy의 연관성이 pro-apoptotic bcl-2 family member인 Bak의 activation을 촉진시키는 기전으로 이루어짐을 구명.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 13