초록 ▼

PI3K-Akt의 영향을 받아 망막신경 발달의 속도를 조절할 것으로 예상된 mTORC1의 기능을 검증하기 위해 생쥐 망막에서 Tsc1을 제거하여 mTORC1의 활성화를 유도하였고, rapamycin 처리와 Raptor의 제거를 통해 mTORC1 활성을 억제하였다. 그 결과 mTORC1의 활성화는 망막신경전구세포의 세포 분열 속도를 올려서 유발하여 망막 발달의 가속화를 유도하고 mTORC1의 억제는 세포 주기를 정지시켜 신경세포 생성을 저해하는 것을 발견하였다. mTORC1 활성화에 의한 망막신경전구세포의 분열 속도 증가는 세포주기를

PI3K-Akt의 영향을 받아 망막신경 발달의 속도를 조절할 것으로 예상된 mTORC1의 기능을 검증하기 위해 생쥐 망막에서 Tsc1을 제거하여 mTORC1의 활성화를 유도하였고, rapamycin 처리와 Raptor의 제거를 통해 mTORC1 활성을 억제하였다. 그 결과 mTORC1의 활성화는 망막신경전구세포의 세포 분열 속도를 올려서 유발하여 망막 발달의 가속화를 유도하고 mTORC1의 억제는 세포 주기를 정지시켜 신경세포 생성을 저해하는 것을 발견하였다. mTORC1 활성화에 의한 망막신경전구세포의 분열 속도 증가는 세포주기를 조절하는 cyclin 단백질들의 합성과 분해를 모두 촉진하여 나타나며, mTORC1의 억제는 이들 단백질들의 합성과 분해를 모두 저해하여 망막신경전구세포의 세포 주기의 전환을 막는 것으로 확인되었다. mTORC1에 의한 cyclin 단백질 분해 촉진 과정에 기존 면역계에서만 작용하는 것으로 알려진 Psmb9 immunoproteasome subunit이 관여를 하며, mTORC1은 Psmb9의 발현 증가를 통하여 이를 유도하는 것임을 증명하였다. 본 연구를 통하여 그 동안 세포 내 단백질 합성을 통하여 세포의 성장을 유도한다고 알려진 mTORC1이 세포 내 proteasome 활성화를 통해 세포 주기를 담당하는 단백질의 분해를 촉진하여 세포 주기 전환을 유도한다는 사실을 증명하였다. 이는 망막뿐만 아니라 신경계를 비롯한 다른 조직이나 기관의 발달에도 공통적으로 적용될 가능성이 높은 mTORC1의 기능으로 판단되며 향후 mTORC1에 의해 조절을 받는 Psmb9의 전사 기전을 규명하면 PI3K-Akt-mTORC1-Psmb9-cyclin 분해로 이어지는 세포 주기 전환 신호체계를 완성할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
Dysregulation of intracellular signaling pathways that control proliferation and differentiation of neural progenitor cells results in various developmental defects in nervous tissues. Hyperactivation of mTOR signaling pathway is closely related with autism and epilepsy in addi

Purpose & Contents
Dysregulation of intracellular signaling pathways that control proliferation and differentiation of neural progenitor cells results in various developmental defects in nervous tissues. Hyperactivation of mTOR signaling pathway is closely related with autism and epilepsy in addition to hypertrophic tuber formation in brain. To understand the molecular mechansims underlying mTOR-induced neurodevelopmental disorders, we will investigate development of retina of which mTOR signaling activity is genetically modulated. This study will not only elucidates mTOR downstream events that is related with hypertrophism, but also provide the basis for therapeutic application.

Fate decision of neural progenitor/stem cells (NPC/NSC) upon division is relying on the activity of key external regulators and their intracellular signal transduction pathways. NSC decide to duplicate themselves or differentiate into neuron depending on the abundance of the external factors.

However, fate determination of NSC might not be regulated by a single factor, but is the results of multiple factors act to the NSC simultaneously. We plan to examine the potential roles of PI3K-Akt-mTOR signaling pathway, as an intracellular signaling modules that connect multiple external signals and fate determining programs. We especially interested in

● developing mouse models that have elevated or reduced mTOR activities in NPC
● investigation of developmental disorders mouse retina of which retinal progenitors have altered mTOR activities
● identifying cellular targets of mTOR signaling pathway during retinal neurogenesis
● providing a platform that can test the effects of reagents targeting mTOR signaling pathway.

We expect to elucidate mTOR downstream signaling cascades, which play central roles in development and maintenance of NPC/NSC and differentiation into specific types of neurons from NPC/NSC.

Results
· We developed mouse models, by which we study the roles of mTOR signaling pathway in mammalian neural development. Those are Tsc1-cko; Raptor-cko; Rictor-cko; mTOR-cko; and Psmb9-ko;Tsc1-cko.

· We found the acceleration of retinal development and hyperproliferation of RPCs upon the activation of mTORC1 in mouse retina by deleting Tsc1.

· We proved that neuronal differentiation and RPC proliferation are blocked in mouse retina, where mTORC1 activity was inhibited by rapamycin treatment or Raptor deletion.

· We found both the activation and inhibition of mTORC1 resulted in the accumulation of cyclin in mouse retina and it was mediated by the elevation of proteasomal degradation as well as synthesis of cyclin proteins.

· We found mTORC1 activation increases cellular proteasome activity, especially that is responsible by Psmb9 immunoproteasome subunit.

· We found mTORC1 fails to enhance cell proliferation in the absence of Psmb9 in mouse retina.

· We published 4 research articles; completed 3 patent pending and 1 registration; transferred IP to biotech company.

Expected Contribution
Owing to the inherent complexity of NSC fate determination process, it is necessary to approach to the development of regenerative tools by targeting the intracellular signaling hub components rather than modulating each signaling pathway separately. Fortunately, there have been developed many small molecules and proteins that control the activity of the kinases we are targeting. The information that we will obtain from this research project will therefore be applied to regenerative medicine immediately by using these regulators.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• C O N T E N T S ... 7
• 목차 ... 8
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1. 연구개발 목적 ... 9
• 2. 연구개발의 필요성 ... 9
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 12
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 23
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 50
• 1. 목표 달성도 ... 50
• 2. 관련 분야 기여도 ... 50
• 3. 목표 달성 내용 ... 50
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 52
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 52
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 52
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 52
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 52
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 53
• 제11장. 기타 사항 ... 54
• 제12장. 참고 문헌 ... 54
• 끝페이지 ... 54