초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 결핵균의 bc1 complex를 순수 분리하여 Q203와의 물리적 결합을 확인할 수 있는 토대를 마련하고, Hybrid respiratory supercomplex bc1을 만들어 작용점 규명을 NMR분석을 통해 완성하고자 한다. 또한, 임상 분리 균주에서 Q203에 내성을 갖는 균주를 찾아내어, 자연유도 내성 균주와의 아미노산 서열 분석을 시행할 것이다. 이러한 연구는 앞으로 임상실험에 돌입할 Q203에 대한 내성 메커니즘에 대한 중요한 자료로 사용될 것이다. 또한, 현재 Mycobacteri

연구의 목적 및 내용
본 연구는 결핵균의 bc1 complex를 순수 분리하여 Q203와의 물리적 결합을 확인할 수 있는 토대를 마련하고, Hybrid respiratory supercomplex bc1을 만들어 작용점 규명을 NMR분석을 통해 완성하고자 한다. 또한, 임상 분리 균주에서 Q203에 내성을 갖는 균주를 찾아내어, 자연유도 내성 균주와의 아미노산 서열 분석을 시행할 것이다. 이러한 연구는 앞으로 임상실험에 돌입할 Q203에 대한 내성 메커니즘에 대한 중요한 자료로 사용될 것이다. 또한, 현재 Mycobacterium tuberculosis에만 사용될 수 있는 Q203약물의 사용을 다른 병원성 균주로 넓히기 위해 M. tuberculosis의 QcrB 작용부위와 일치하는 서열을 갖는 Mycobacterium avium과 같은 비결핵성 마이코박테리움 임상분리 균주에도 적용하여 그 효과를 탐색할 것이며, 약물의 효과를 높이기 위한 결핵균 약물 배출 시스템인 efflux pump시스템과의 상관관계도 규명하고자 한다.

연구결과
1. Q203와 작용점의 물리적 결합 여부 확인
결핵균과 유사하지만, Q203로부터 생장 억제를 받지 않는 M. smematis에서 bc1 complex를 제거시킨 후 M. tuberculosis의 bc1 complex를 발현시킨 Hybrid respiratory supercomplex bc1를 M. smegmatis 균주를 확립하여, 실제 Q203가 결핵균의 bc1 complex에만 작용하는 것을 확인 하였다. 또한, 최초로 결핵균의 bc1 complex를 순수 분리하는데 성공하였다.

2. Q203가 작용하는 QcrB내 아미노산 프로파일 분석 (임상 분리 균주 사용)
임상 분리 균주를 통하여 Q203에 내성을 갖고 있는 균주로부터 bc1 complex 유전자 분석을 통한 아미노산 다양성을 추적하려 하였지만, Q203내성 균주를 확보할 수 없었다. 이는 Q203약물의 낮은 내성 유발률 (2.4 x 10-8)을 확인하여준 중요한 결과라 생각된다.

3. NTM에 대한 Q203의 생장억제 연구
결핵균과 bc1 complex의 아미노산 서열이 유사한 M. avium complex에 Q203가 약물로서 작용할 수 있는지 다양한 임상 분리 균주로 테스트 하였으며, 단시간 내에서는 결핵균과 유사한 사멸력을 보였지만, 시간이 지남에 따라 다시 생존하는 저항성을 나타내었다. 이는 Q203에 대한 새로운 내성 메커니즘을 M. avium complex가 갖는 것으로 추정할 수 있었다.

4. Q203와 M. tuberculosis의 약물 배출 시스템인 efflux mechanism
결핵균이 보유하는 약물 배출 시스템인 efflux pump mechanism이 Q203의 처리에 작용하여 Q203 항결핵제로서의 역할에 장애물로 작동하는 것을 확인 하였으며, 이는 임상 실험에서 병합요법 발굴시 다른 항생제와의 병합과 별개로 사용될 수 있는 efflux pump inhibitor와의 병합을 가능케 하는 중요한 발견이라 생각된다.

연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 순수 분리된 Q203의 작용점인 bc1 complex는 co-crystallization을 통하여 직접적인 Q203와의 결합을 밝힐 것이다. 또한, 더욱더 많은 임상 분리 균주를 사용하여 임상에서 Q203의 내성 균주를 확보할 노력을 기울일 것이다. 또한 동물 실험에서 Q203내성 균주의 분리도 시도될 것이다. 그리고 전사체 및 단백질체 분석을 통해 M.avium complex에서 Q203 처리 시 결핵균과의 RNA 그리고 단백질 변화를 비교 분석할 것이다. 또한, efflux pump관련 유전자의 규명과 그 유전자를 억제할 수 있는 억제제 약물 스크린 모델을 사용하여 Q203 specific efflux pump 억제제를 발굴 하고자 한다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
This work is focusing on purification bc1 complex that is target of Q203 in M.tuberculosis. Using a hybrid respiratory supercomplex bc1, we’d like to verify physical interaction with bc1 complex and Q203 in NMR study. In addition we wish to find out Q203 resistant clinical isolat

Purpose&contents
This work is focusing on purification bc1 complex that is target of Q203 in M.tuberculosis. Using a hybrid respiratory supercomplex bc1, we’d like to verify physical interaction with bc1 complex and Q203 in NMR study. In addition we wish to find out Q203 resistant clinical isolates from patient. It would be useful data for understanding resistant mechanism of Q203 in bc1 complex sequence variation. Moreover, we will test the possibility whether Q203 is applicable to use for disease that is caused by M. avium complex since it shares amino acid sequence of bc1 complex with M. tuberculosis. Finally, we will test whether Q203 is involved in drug resistant mechanism that is mediated by efflux pump system.

Result
1. Verification of physical interaction between Q203 and target
We constructed bc1 deletional mutant with M. smegmatis that is not growth inhibited by Q203. Then, we introduced bc1 complex of M. tuberculosis into △ bc1 complex M. smegmatis. Using this respiratory supercomplex bc1, we confirmed that Q203 only physically interact with bc1 complex of M. tuberculosis by NMR study.

2. QcrB amino acid profile analysis using clinical isolates
We tried to discover new Q203 resistant mutant from clinical isolates. However, due to very low mutant frequency of Q203 (2.4 x 10-8), we could not identify the resistant strain. It is demonstrates that the identification of Q203 resistant strain is very low inn clinic.

3. Inhibition test of Q203 to non-tuberculous mycobacteria
M. avium complex shares high bc1 complex amino acid sequence homology with M. tuberculosis. thus, it is speculated that Q203 might be applicable to M.avium. However, although Q203 could inhibit M. avium growth at very early stage, M. avium relapsed after few days of Q203 treatment. It is expected that M.avium strains comprise different bypass pathway that can produce ATP different with M. tuberculosis.

4. Q203 is involved in efflux pump mechanism
Effect of Q203 can be potentiated by efflux pump inhibitor (EPI) named verapamil. This is new concept that EPI can be used in clinic as TB regimen together with Q203. This is novel combination that can be replaced antibiotics combination to effectively kill M. tuberculosis.

Expected Contribution
Using purified bc1 complex, we will reveal the physical interaction between Q203 and bc1 through co-crystallization. Furthermore, we will increase number of clinical isolates to search Q203 resistant clinical isolates. In addition. we will study the difference between M. avium and M. tuberculosis using transcriptome and proteome approach after treatment of Q203. Finally, Q203 involved gene will be characterized.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 19
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 20
• 8. 참고문헌 ... 20
• 9. 연구성과 ... 21
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 23
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 23
• 12. 기타사항 ... 23
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 24
• 끝페이지 ... 34