초록 ▼

연구의 목적 및 내용
우리 연구팀은 골 발달과정 중 Runx2 전사인자의 중요성을 확인하고 Runx2의 활성을 위해서는 발현뿐만 아니라 합성된 Runx2의 인산화, 이성질화, 아세틸화와 같은 일련의 합성후수식 (post-translational modification: PTM) 과정이 필요함을 규명함. 본 연구에서는 그 PTM 과정 조절이 Runx2의 유전적 부족 (Runx2^+/-; CCD 표현형)이나 과잉(FGFR2^S252W/+; FGFR2 기능획득 돌연변이; CS 표현형)에 의한 유전

연구의 목적 및 내용
우리 연구팀은 골 발달과정 중 Runx2 전사인자의 중요성을 확인하고 Runx2의 활성을 위해서는 발현뿐만 아니라 합성된 Runx2의 인산화, 이성질화, 아세틸화와 같은 일련의 합성후수식 (post-translational modification: PTM) 과정이 필요함을 규명함. 본 연구에서는 그 PTM 과정 조절이 Runx2의 유전적 부족 (Runx2^+/-; CCD 표현형)이나 과잉(FGFR2^S252W/+; FGFR2 기능획득 돌연변이; CS 표현형)에 의한 유전적 증상을 치유할 수 있는지 관련 변이 마우스를 이용하여 명백히 증명하고, 그 활성을 조절할 수 있는 물질의 치료제로서의 가능성을 in vivo 수준에서 검증하는 것을 목표로 함. 이를 위하여 1차년도에는 Runx2 활성을 증진하는 HDAC inhibitor로 CCD 증상의 완화를 확인하고 2차년도에는 반대로 Runx2 활성을 억제하는 Pin1 억제제로 CS 증상이 완화되는 것을 확인하고 3차년도에는 FGFR2^S252W/+ 마우스와 Runx2^+/- 유전형의 마우스 또는 Pin1^+/-와 교배했을 때의 태자가 각각의 표현형이 완화된 표현형을 가질 것인지 확인함.

연구결과
-1차년도(2014): Runx2 활성을 증진하는 HDAC inhibitor로 CCD 증상의 완화 확인
Runx2^+/- (CCD모델) 마우스에 Runx2 활성을 증가시키는 것으로 알려진 HDAC 억제제를 임신한 마우스에 투여하여 태어난 마우스의 두개골 및 전반적인 골격 형성 정도를 microCT, 조직학검사, 형광 염색기법 등을 이용하여 분석함. 태중에 HDAC 억제제가 처리된 Runx2^+/- 마우스의 CCD 표현형이 정상형질과 가깝게 회복됨을 확인함.
(Bae et al., JBMR, 2017 게재)

-2차년도(2015): Runx2 활성을 억제하는 Pin1 억제제로 CS 증상 완화 확인
FGFR2-S252W/+ (CS모델) 마우스에 Pin1 활성을 억제하는 것으로 알려진 Juglone을 발달중인 태자에 처리하여 태어난 마우스의 골 발달 정도 변화를 microCT, 조직학검사, 형광 염색기법 등을 이용하여 분석함. 확인 결과, Pin1 억제제를 처리한 CS 마우스의 표현형이 정상 수준으로 회복되는 것을 관찰함. (Shin et al., 2017 게재 예정)

-3차년도(2016): FGFR2^S252W/+ 마우스와 Runx2^+/- 유전형의 마우스 또는 Pin1^+/-와 교배했을 때의 태자가 각각의 표현형이 완화된 표현형을 가질 것인지 확인.
FGFR2^S252W/+ 마우스와 Runx2^+/- 유전형의 마우스의 교배로 태어난 태자들은 예상과 다르게 두 질환 표현형을 모두 가지고 태어남. 반면, FGFR2^S252W/+ 마우스와 Pin1^+/- 마우스를 교배했을 때에는 두 유전질환의 형질이 모두 완화된 표현형의 마우스가 태어남.

연구결과의 활용계획
1) Pin1에 대한 연구는 단백질 인산화와 연결되는 중요한 구조적 변화인데, 그 중요성에 대해 국내에 많이 알려지지 않았으며 연구자원도 부족한 실정이다. 지난 3년간의 연구로 축적된 Runx2와 Pin1 관련 연구재료, 모델 동물, 발현벡터, 돌연변이들 국내의 다른 연구팀에 제공하여 연구의 확산을 도울 수 있음.
2) Runx2 활성을 조절할 수 있는 물질로 CCD와 CS 치료제 개발이 가능해짐
3) Runx2^+/-마우스: 골 재생 치료제 개발을 테스트하는 in vivo 모델동물로서 개발 가능
4) 본 연구를 토대로 골 질환 치료제 개발
5) 본 연구를 토대로 타 유전질환 치료 가능성 타진


(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Runx2 is the master transcription factor of osteogenesis. We reported that the importance of Runx2 expression as well as post-translational modification (PTM) of Runx2 protein for transacting activity. In this study, we are going to verify that the modulation of PTM can get over

Purpose&contents
Runx2 is the master transcription factor of osteogenesis. We reported that the importance of Runx2 expression as well as post-translational modification (PTM) of Runx2 protein for transacting activity. In this study, we are going to verify that the modulation of PTM can get over the genetic defects caused by excessive Runx2 (FGFR2S252W; CS phenotype) or deficient Runx2 (Runx^+/-; CCD phenotype) by using respective animal models. Finally, we are going to suggest Runx2 PTM regulating agents as osteogenic therapeutic agents. For this purpose, we will confirm the relief of CCD symptoms by administrating HDAC inhibitor in the first year and check the recovery of CS phenotypes by treatment of Pin1 inhibitor in the second year. In the third year, we will confirm that whether the fetus which are crossed with FGFRS252W/+ mouse and Pin1+/- mouse or Runx^+/- mouse have each of alleviated diseases phenotype.

Result
- 1styear(2014): HDAC inhibitor that increases Runx2 activity relieves the CCD symptoms. MS-275, which is known to increase Runx2 activity, is treated to Runx^+/- (CCD phenotype) mice in utero. The skull and overall skeletal development of the newborn mice were improved as wildtype after analysis of microCT, histological examination and fluorescence staining(Bae et al., JBMR, 2017 published).

- 2ndyear(2015): Pin1 inhibitor that suppresses Runx2 activity relieves the CS symptoms. Juglone, which is known to suppress Pin1 activity in FGFR2^S252W/+ (CS phenotype) mice, is injected into developing fetal mice. We confirmed that overall bone development of CS mice were recovered through biological examination of the newborn mice (Shin et al., expected to be published in 2017).

- 3rdyear(2016): Phenotypes of offspring are studied to prove if FGFR2^S252W/+ and Runx^+/- or Pin1+/- mice mating will result in relieved symptoms of each genetic defect. Unexpectedly, fetuses born with crosses between FGFRS252W/+ and Runx^+/- mice were born with both disease phenotypes without any recovery. On the other hand, mice in which both traits of genetic diseases were alleviated were born when the FGFR2^S252W/+ mouse and Pin1+/- mouse.

Expected Contribution
1) Our accumulation of Runx2 and Pin1-related research materials are ready to be offered to other research teams in order to extend the research in this field.

2) CCD and CS medications that regulate Runx2 activity can be developed.

3) Runx^+/- mouse: Can be used as in vivo models for the development of osteoanagenesis medication that targets Runx2.

4) Osteogenic medications can be developed by using these mechanisms.

5) Other genetic diseases can be treated on the basis of these mechanisms.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 26
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 33
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 34
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 35
• 8. 참고문헌 ... 36
• 9. 연구성과 ... 37
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 37
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 37
• 12. 기타사항 ... 38
• 별첨1 ... 39
• 별첨2 ... 51
• 끝페이지 ... 63