보고서 정보
주관연구기관 |
강원대학교 Kangwon National University |
연구책임자 |
윤병일
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-05 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700015251 |
과제고유번호 |
1345232962 |
사업명 |
이공학개인기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2017-11-25
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700015251 |
초록
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Thioredoxin (Trx)은 체내 대부분의 세포에서 발현되는 작은 항산화 단백질로서, 항산화 뿐 아니라, 세포발달, 증식, 이주, 세포자멸사를 조절하는 등 다양한 기능을 가지고 있다. 이러한 이유로 Trx는 산화적 스트레스, 염증 및 세포자멸사와 관련된 다양한 질병에 대한 새로운 치료약물로서 기대되고 있다. 이에, 본 연구팀은 우선적으로 원활한 Trx 공급을 위해 자체합성 기술을 개발하였으며, 우리나라에서 호발하는 관련 염증성 질병에 대한 Trx의 방어 기능 유무를 확인하고자, 그리고 있다면 그 기전에 대해 밝히기 위해 간,
Thioredoxin (Trx)은 체내 대부분의 세포에서 발현되는 작은 항산화 단백질로서, 항산화 뿐 아니라, 세포발달, 증식, 이주, 세포자멸사를 조절하는 등 다양한 기능을 가지고 있다. 이러한 이유로 Trx는 산화적 스트레스, 염증 및 세포자멸사와 관련된 다양한 질병에 대한 새로운 치료약물로서 기대되고 있다. 이에, 본 연구팀은 우선적으로 원활한 Trx 공급을 위해 자체합성 기술을 개발하였으며, 우리나라에서 호발하는 관련 염증성 질병에 대한 Trx의 방어 기능 유무를 확인하고자, 그리고 있다면 그 기전에 대해 밝히기 위해 간, 위, 뇌, 신장, 췌장 질환 모델을 이용하여 본 연구를 수행하였다.
본 연구팀은 자체적 Trx 합성기술 개발을 위해 E.coli를 이용하였다. Trx-1 cDNA를 Nco I를 이용해 절단 및 분리하고 플라스미드에 삽입하였다. 이를 다시 E.coli에 삽입하여 배양 후 단백질을 분리하였다. 각 과정마다 Trx 유전자가 절단 및 분리가 되었는지 그리고 E.coli로부터 분리한 단백질이 Trx단백질인지 확인하는 과정을 거쳤으며, 분리된 단백질은 E.coli에서 분리되어 endotoxin 농도가 500-1,000 EU/mg 수준이었으며, 세 차례의 endotoxin의 제거과정을 거쳐 10-20 EU/mg 동물 실험에 사용할 수 있는 수준으로 낮췄다. 마지막으로 분리된 Trx를 인슐린 환원반응을 통해 활성도 측정 하였고, 그 결과 자체적으로 합성한 Trx가 제대로 단백질 접힘이 일어나 활성을 갖는다는 결론을 얻음으로써 Trx합성기술을 최종 확립하였다. 이렇게 합성된 Trx (rhTrx)는 acetaminophen (APAP) 및 에탄올 의한 간 손상, aspirin 및 에탄올에 의한 위 궤양, ischemia/reperfusion에 의한 뇌 손상, cyclosporine A (CsA)에 의한 신장 손상, cerulein에 의한 췌장염, alloxan에 의한 당뇨병 등 각 질환 모델에 대한 rhTrx의 방어능 평가에 사용하였다. 하지만 본 연구팀의 기대와는 달리 동물 질환 모델 별로 rhTrx의 방어능은 달랐다. 대부분의 질환 모델 (간 손상, 위 궤양, 신장 손상 및 cerulein에 의한 췌장염 모델)에서 rhTrx의 유의미한 방어효과가 나타났다. 간단히, APAP 과량 투여(300 mg/kg, p.o.)는 50 % 이상의 간 세포 괴사를 일으켰는데, 10 mg/kg이상의 rhTrx (i.p.)는 간 괴사를 5 % 이하로 감소시켰으며, 치사량의 APAP 투여 실험(400 mg/kg, p.o.)에서도 역시 치사율을 100%에서 50 % 수준으로 개선시켰다. 이는 rhTrx가 ROS, RNS를 감소시키고, endogenous Trx 수준을 유지시키며, JNK 및 DNA fragmentation을 억제시켰기 때문으로 나타났다. EtOH-binge model (4.5 g/kg, p.o.)에서 10 mg/kg의 rhTrx (i.p.)는 역시 간 세포내 미세 공포 형성(hepatic steatosis)을 유의한 수준으로 개선시켰으나, APAP와는 달리, 그 기전은 ROS와 관련이 없는 것으로 나타났다. Aspirin 및 에탄올에 의한 위 손상 모델에서도 rhTrx는 점막 손상을 억제하였으나, 각 위 손상 모델 별로 그 기전은 달랐다. rhTrx 투여는 aspirin 과량투여(300 mg/kg, p.o.)의 경우 위 점막 상피의 Cox-2 표현을 유지시킴으로서, 에탄올 모델(70 % EtOH, p.o.)에서는 위 점막내 ROS 수준을 감소시켜, 종국에는 위 점막의 세포자멸사 억제를 통해 위 점막 손상을 개선시켰다. CsA에 의한 신장 손상 모델(30 mg/kg for 4 weeks, s.c.)에서는 rhTrx가 신장 피질내 ROS를 억제하고, 수질내 henle loop 상피의 세포자멸사를 억제함으로서 방어 효과를 나타내었으며, cerulein (50 mg/kg, i.p.)에 의한 췌장염 모델에서도 역시 10 mg/kg의 rhTrx 투여는 췌장의 외분비선 염증을 유의미한 방어했다. 하지만, mongolian gerbil 마우스를 이용한 ischemia/reperfusion에 의한 뇌손상 모델 (ischemia through common carotid artery occlusion for 5 min)과 alloxan (200 μg/kg, i.p.) 에 의한 당뇨병 모델은 병리기전에 있어 모두 ROS가 밀접하게 관련되어 있음에도 불구하고, 예상과는 달리 rhTrx 투여의 효과는 없거나 오히려 악화시켰다. 이는 이용한 뇌 손상 모델의 경우에는 병리기전이 5일 동안 일어나는 것에 반해, rhTrx의 반감기가 1시간 이하로 매우 짧은 점 및 당뇨병 모델의 경우에는 Trx가 alloxan의 효과를 증폭시키는 알려지지 않은 역할 때문으로 사료된다.
위와 같은 결과를 토대로 rhTrx는 Trx의 고유기능인 항산화제 및 세포자멸사 억제 등의 기전을 통해 간손상, 위 손상, 신장 손상 및 췌장염과 같은 급성 질환에 탁월한 방어효과를 보이지만, ischemia/reperfusion 에 의한 뇌 손상에서 투여 방법을 달리해 rhTrx의 방어능의 추가적인 검증과, 항산화제, 세포자멸사 억제, 항염증 작용 외 Trx의 다른 기능에 대한 추가적인 연구가 필요하다 라는 결론을 얻을 수 있었다.
(출처:연구결과 요약문 p.4)
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 ... 6
- 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 10
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 11
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 11
- Ⅲ. 연구성과 ... 13
- 끝페이지 ... 13
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