초록 ▼

ㅇ 연구개요
본 연구진은 DJ-1이 조효소를 필요로 하지 않는 glyoxalase라는 것을 밝혔으며, 체세포핵치환기술(SCNT, Somatic 세포 nuclear transfer), CRISPR-Cas9 knock-out 시스템을 이용하여 파킨슨 모델 동물을 개발한 바 있다. 본 연구에서는 파킨슨병과 세포사멸에 있어서 glyoxal 레독스에 초점을 두고, 미토콘드리아와 효소 단백질의 분자적 기능 규명을 목표로 하였다. 그리하여 글리옥살 관련 유전자의 결손을 일으키는 유전적 변이를 도입하고, 여기에 레독스 시스템의 불균형과 미

ㅇ 연구개요
본 연구진은 DJ-1이 조효소를 필요로 하지 않는 glyoxalase라는 것을 밝혔으며, 체세포핵치환기술(SCNT, Somatic 세포 nuclear transfer), CRISPR-Cas9 knock-out 시스템을 이용하여 파킨슨 모델 동물을 개발한 바 있다. 본 연구에서는 파킨슨병과 세포사멸에 있어서 glyoxal 레독스에 초점을 두고, 미토콘드리아와 효소 단백질의 분자적 기능 규명을 목표로 하였다. 그리하여 글리옥살 관련 유전자의 결손을 일으키는 유전적 변이를 도입하고, 여기에 레독스 시스템의 불균형과 미토콘드리아의 생리적 변화가 초래됨을 확인하였으며, 아울러 DJ-1과 구조 및 기능이 유사한 Hsp31 단백질이 Zinc와 연관된 초중합체를 형성하고 효소와 chaperone의 기능을 가짐을 관찰하였다.

ㅇ 연구 목표대비 연구결과
파킨슨병 관련 유전자인 DJ-1의 상동유전자 조작으로 글리옥살 관련 레독스 형질를 관찰하고 미토콘드리아의 에너지 대사, 레독스 불균형 및 파킨슨병 관련 메카니즘을 규명하였다. Glyoxalase 시스템을 결손시킨 사람 신경세포에서 methylglyoxal에 의한 감수성이 증가하고, 세포사멸이 증가하였으며 축적된 methylglyoxal에 의해 최종당화산물이 누적되는 것을 확인하였다. Methyglyoxal에 의한 세포 내 변화로, 세포사멸과 연관된 신호전달체계의 활성화 및 활성산소의 양이 오랜 시간 지속됨을 확인하였다. Glyoxalase 결손 세포주는 methylglyoxal 처리가 없음에도 ATP가 감소하고, 미토콘드리아의 비정상적인 생리활성과 구조적 변화를 보였고, 결손된 유전자들을 다시 회복시킨 세포주에는 결함이 완화되는 현상을 관찰하였다. 또한 glyoxalase I/II 시스템 결손 세포주에서 미토콘드리아 막전위가 변하는 것과 생체내 ROS와 미토콘드리아에 축적되는 superoxide의 양이 Glo I/II가 결손된 세포주에 가장 많아진다는 것을 관찰하였다. 이로서 glyoxalase I/II 시스템이 생체 내 레독스 균형에 관여한다는 사실을 확인하였다.
대장균의 Hsp31이 Zn2+, Ni2+ 이온에 의하여 생리학적으로 의미있는 초중합체를 형성하고, 2차 구조의 변형과, 더 향상된 chaperone 활성을 보임을 확인하였다. 이와 같은 다기능적 단백질 초중합체 형성에 관여하는 작용 부위 및 결합비율을 조사하였고 초중합체 형성이 아연 이온의 농도에 따라서 가역적으로 일어남을 관찰하였다.

ㅇ 연구개발결과의 중요성
레독스 시스템과 DJ-1 유전자 기능에 근거한 병리기작의 이해는 파킨슨병에 대한 초기 진단을 가능케 할 뿐만 아니라, 상대적으로 이른 단계에서 치료를 가능케 함으로써 질병의 진행을 늦출 수 있을 것이다. 또한 RCS의 이상에 의한 질병 메카니즘의 이해는 이 질병의 예방 전략의 수립에도 도움이 될 것이다. 따라서 본 연구는 glyoxal 레독스, 미토콘드리아의 에너지 대사 기능, 세포 사멸 등의 기초 학문적 성과뿐만 아니라 레독스 시스템에 근거한 파킨슨병의 치료와 예방에도 기여할 수 있다.


(출처 : 연구결과 요약문 2P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) DJ-1 결손 생쥐 내의 대사물질 변화 ... 5
• 2) 유전자 결손 모델 내의 AGEs양 및 세포사멸 과정 확인 ... 5
• 3) 미토콘드리아 morphology 및 DNA copy number, potential 확인 ... 6
• 4) 사람의 또 다른 DJ-1 상동단백질 존재 확인 ... 8
• 5) 금속 이온에 의한 대장균 내 DJ-1 상동단백질의 초중합체 형성 확인 ... 9
• 6) Methylglyoxal에 대한 세포 감수성에서 glyoxalase 시스템의 역할. ... 10
• 7) Glyoxalase KO 세포에서 AGEs의 축적과 apoptosis 신호 전달 경로 활성화 ... 11
• 8) Glyoxalase 시스템의 부재 시, 미토콘드리아 생리에 미치는 영향 ... 13
• 9) Glyoxalase 시스템은 미토콘드리아로부터 간접적인 경로를 조절함으로써 세포를 보호 ... 14
• 10) YedU(Hsp31) 초중합체의 세포내 형성과 그 양상 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 36