초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 과제의 최종 목표는 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(ubiquitin-proteasome system)과 자식작용(autophagy) 간의 새로운 상호활성조절 기작을 분자적으로 규명하고, 신경퇴화과정의 진행에 따른 위 단백질 이화작용의 기여도와 병인기작을 파악하여 이에 바탕을 둔 새로운 치료표적을 발굴하고 임상적 의의를 규명하는 것임.

□ 연구개발성과
본 과제를 통하여 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(ubiquitin-proteasome system)과 자식작용(autophagy) 간의 새로

□ 연구의 목적 및 내용
본 과제의 최종 목표는 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(ubiquitin-proteasome system)과 자식작용(autophagy) 간의 새로운 상호활성조절 기작을 분자적으로 규명하고, 신경퇴화과정의 진행에 따른 위 단백질 이화작용의 기여도와 병인기작을 파악하여 이에 바탕을 둔 새로운 치료표적을 발굴하고 임상적 의의를 규명하는 것임.

□ 연구개발성과
본 과제를 통하여 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(ubiquitin-proteasome system)과 자식작용(autophagy) 간의 새로운 상호 활성조절 기작을 분자적으로 규명하고, 신경퇴화과정의 진행에 따른 위 단백질 이화작용의 기여도와 병인기작을 파악하여 이에 바탕을 둔 새로운 치료표적을 발굴하고 임상적 의의를 규명하였다. 정상상태와 신경세포 퇴화 및 사멸 과정에서 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 자식작용활성 간의 상호연계된 조절기작을 종합적으로 이해하기 위하여 본 연구진은 다음과 같은 연구를 시행하였다. 1) 시험관 내 그리고 다양한 배양세포 실험들을 통하여, 역유비퀴틴화효소를 매개하는 화학적, 유전적 프로테아좀 활성화가 자식작용과 관련된 핵심효소들의 기능과 안정성에 끼치는 영향 이해, 2) 생화학적, 세포생물학적 실험을 통하여 위 두 단백질 이화기작들의 상호소통을 연계하는 핵심 조절단백질 및 조절기작의 규명, 3) 발굴된 핵심연계단백질의 활성변화와 결과적으로 나타나는 종합적인 신경세포 내 단백질 이화작용의 변화를 퇴행성뇌질환의 진행 단계별로 분석하고 이해, 4) 글로벌한 정량적 질량분석을 통하여 세포와 조직 내 단백체의 양적변화와 전사후번역 양상의 거시적 변화 연구, 5) 규명된 단백질대사 조절기전과 이를 타겟팅하는 저분자활성조절물질을 이용하여 다양한 퇴행성뇌질환 병인단백질의 선택적 제거 가능성을 신경퇴행 단계별로 연구, 6) 신경퇴행질환모델 마우스들을 이용한 저분자활성조절물질의 퇴행성뇌질환의 예방과 치료로의 중개연구적 의의 규명. 이러한 연구를 바탕으로 본 연구진은 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 자식작용-리소좀 시스템 간의 상호활성 조절기작을 세계최초로 규명하였고, 보다 세밀한 신경퇴화과정에 따른 단계별 선택적 병인단백질 분해속도를 조절하는 방법론과 치료 타겟을 제공하였다.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
위 연구성과는 신경퇴화과정의 진행에 따른 위 단백질 이화작용들의 기여도와 병인기작을 파악하고, 이에 바탕을 둔 새로운 치료표적 발굴에 기여하였다. 보다 구체적으로 본 연구를 통하여, 글로벌한 정량적 질량분석을 통하여 세포와 조직내 단백체의 양적변화와 전사후번역 양상의 거시적 변화가 파악되어 연구자들에 다양한 insight를 제공하였다. 이러한 결과들은 단백질대사 조절기전과 이를 타겟팅하는 저분자활성조절물질을 이용하여 다양한 퇴행성뇌질환 병인단백질의 선택적 제거가 가능하다는 개념 증명이 되었으며, 이들을 타겟팅하는 저분자활성조절물질이 퇴행성뇌질환의 예방과 치료로 사용 가능함을 함의한다. 본 연구과제를 통하여 뇌질환의 발병과 진행에서 정상적인 세포 내 단백질 대사기능이 중요함이 밝혀내었다. 관련 분야에 변화된 패러다임을 제시하여 새로운 퇴행성뇌질환 발병억제 및 치료의 가능성을 제시하였고, 선택적 단백질분해를 위한 신호조절의 근본원리와 신경세포 내에서의 약리적 단백질대사 조절 기작을 규명하였다. 이는 개별적 병인단백질의 생화학적 특성에 대한 보다 깊이 있고 통찰력 있는 이해와 이를 통한 신경퇴화과정에 따른 단계별 선택적 조절방법을 제공한 것이다. UVRAG 등과 같이 신규발굴된 치료 타겟을 이용한 퇴행성 신경질환의 진행단계에 따른 병인단백질의 선택적인 분해는 실제 치료로의 성공적 적용가능성이 높을 것으로 기대된다.

(출처 : 국문 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& Contents
The main aims of this proposal were to identify the molecular mechanism of ubiquitin-proteasome system-autophagy communication, to elucidate the pathologic contribution of these protein catabolic systems during the progress of neurodegeneration, and to develop novel therapeuti

□ Purpose& Contents
The main aims of this proposal were to identify the molecular mechanism of ubiquitin-proteasome system-autophagy communication, to elucidate the pathologic contribution of these protein catabolic systems during the progress of neurodegeneration, and to develop novel therapeutic targets, which may have clinical implications.

□ Results
Through the successful results in the grant, we have identified the novel inter-related regulatory mechanism of the ubiquitin-proteasome system and autophagy, elucidate the contribution of this to the neurodegenrative process and etiological mechanism, and develop novel therapeutic targets based on the findings. To comprehensive understanding of the UPS-autophagy communication during the normal and pathological states of the cells, we have performed the following experiments. 1) in vitro and cultured cell experiments to understand the chemical and genetic proteasome activation methods and their roles in autophagic flux and stability of key proteopathic proteins, 2) biochemical and cell biological experiments to identify the regulatory proteins and regulatory mechanisms between the two protein catabolic machinery, 3) disease stage-wise understanding of the global protein degradation changes in the neuronal cells, which are related with the key regulatory proteins, 4) proteomic approaches to evaluate the quantitative changes in the cells and in the brain, 5) using small-molecule regulators targeting our key communication mechanism, examining the possibility of specific removal of proteotoxic proteins in the cells, 6) based on the various model mice of neurodegneration, identification of the therapeutic possibility in the translational research. To summarize, based on these results we identify the inter-dependent regulatory mechanisms between the proteasome activity and autophagic flux. Using this knowledge, we believe that this study contributes to the novel therapeutic targets identification and the novel methodology development for stage-dependent and more precise therapeutics as well.

□ Expected Contribution
The results described above contribute to the understanding of more delicate roles on the pathology of neurodegeneration on its progression and to the development of novel theratpeutic targets. The identification of global changes of proteome upon the UPS and autophagy modulation will provide a useful information and insight to the related researchers. Our findings are the proof-of-concept of that it is possible to specifically remove various proteotoxic proteins through the UPS and autophagy, which have a great potential to be utilized as a novel therapeutic intervention in a near future. The principle regulatory mechanisms of signaling pathways for specific proteolysis in the neuronal cells were identified. These, altogether, significantly contribute the biochemical understanding of protein aggregation process and regulatory mechanism development for pharmacological application.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1-1. 배경 및 목적 ... 7
• 1-2. 선행연구결과와 국제협력의 필요성 ... 12
• 1-3. 과제책임자의 우수성 ... 14
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 20
• 3.1 연구개발 실적 1 ... 20
• 3.2 연구개발 실적 2 ... 21
• 3.3 연구개발 실적 3 ... 21
• 3.4 연구개발 실적 4 ... 22
• 3.5 연구개발 실적 5 ... 22
• 3.6 연구개발 실적 6 ... 23
• 3.7 연구개발 실적 7 ... 23
• 3.9 연구개발 실적 8 ... 24
• 3.9 연구개발 실적 9 ... 24
• 3.10 연구개발 실적 10 ... 25
• 3.11 연구개발 실적 11 ... 26
• 3.12 연구개발 실적 12 ... 26
• 3.13 연구개발 실적 13 ... 27
• 3.14 연구개발 실적 14 ... 28
• 3.15 연구개발 실적 15 ... 28
• 3.16 연구개발 실적 16 ... 29
• 3.17 연구개발 실적 17 ... 29
• 3.18 연구개발 실적 18 ... 30
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 32
• 4-1. 목표달성도 ... 32
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 33
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 34
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 37
• 7. 연구개발성과의 보안등급 ... 39
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 39
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 39
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 40
• 11. 기타사항 ... 42
• 12. 참고문헌 ... 47
• [별첨4] 실적 증빙자료 ... 49
• [별첨5] 기타 첨부서류 ... 69
• 끝페이지 ... 81