초록 ▼

□ 연구개요
사상성 진균인 Aspergillus의 저산소 적응 메커니즘은 타 균종에서 밝혀진 저산소 적응 메커니즘과 구성요소 및 조절 경로에서 차이점을 보인다. 특히 저산소 적응에 필수적인 지질 조절요소 결합 단백질(SREBP) 전사인자인 SrbA의 상위경로에 대한 연구는 진균연구 전반에 걸쳐 부족한 실정이다. A. nidulans는 성장이 빠르고, 게놈 시퀀스가 밝혀져 있으며, 유전자 조작이 상대적으로 용이하다. 본 연구과제에서는 기존의 SrbA의 하위유전자 발현 조절에 중점을 두었던 사상성 진균들의 저산소 적응 연구범위를

□ 연구개요
사상성 진균인 Aspergillus의 저산소 적응 메커니즘은 타 균종에서 밝혀진 저산소 적응 메커니즘과 구성요소 및 조절 경로에서 차이점을 보인다. 특히 저산소 적응에 필수적인 지질 조절요소 결합 단백질(SREBP) 전사인자인 SrbA의 상위경로에 대한 연구는 진균연구 전반에 걸쳐 부족한 실정이다. A. nidulans는 성장이 빠르고, 게놈 시퀀스가 밝혀져 있으며, 유전자 조작이 상대적으로 용이하다. 본 연구과제에서는 기존의 SrbA의 하위유전자 발현 조절에 중점을 두었던 사상성 진균들의 저산소 적응 연구범위를 확장시켜 SrbA 조절 메커니즘의 상위 경로를 밝히고, 하위유전자들의 규명 및 기능연구를 통해 진균의 저산소 적응 메커니즘을 심층적으로 이해하는 데에 목적을 두었다. 저산소 적응능력 뿐 아니라, 항진균제에 대한 저항성 및 철 항상성 조절능력은 진균의 생존 및 병독성과 밀접하게 연관되어 있다. 저산소 적응에 필수적인 전사인자인 SrbA는 철 항상성 관련 유전자들의 발현을 조절하고, 철 항상성 조절을 위한 주요 전사인자인 SreA와 HapX의 기능과 연관되어 있다. 하지만 이 세 전사인자들 간의 상호작용이 어떠한 경로를 통해 이루어지는지는 상세히 밝혀진 바가 없다. 항진균제에 대한 저항성의 경우, 진균의 약물 저항성에 직접적으로 영향을 미치는 drug transporter들의 발현이 저산소 환경에서 정상산소 환경에 비해 현저하게 차이를 보인다. 인체에서는 drug transporter인 Mdr1 유전자의 발현이 저산소를 나타내는 암세포에서 주요 저산소 적응 전사인자인 HIF-1에 의해 직접적으로 조절되어 항암제 등의 약물에 대한 내성을 유도한다. 하지만 진균에서 drug transporter들의 발현이 저산소 환경에서 어떤 인자들을 통해 조절되는가에 대해서는 보고된 바가 없다. 본 연구 결과들은 HdrA라는 새로운 전사인자가 이 세 개의 반응들 (저산소 적응, 약물 저항성, 철 항상성)에 직접적으로 연관되어 있음을 시사한다. 본 연구는 현재까지 보고된 바 없으며, 진균의 생존과 병독성에 필수적인 세 가지 과정 - 저산소 적응, 약물내성 유발, 철 항상성 조절 -을 통합적으로 조절하는 신규 전사인자 HdrA의 규명과 특성 연구라는 점에서 큰 의의를 가질 것으로 판단된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구목표는 HdrA의 mutant 분석, RNA-seq를 통한 HdrA 하위유전자 분석, HdrA의 저산소 적응, 철 항상성, Durg transport 발현조절 여부 조사 및 A. fumigatus HdrA 분석을 통한 병독성 조사를 통해 HdrA 의 통합적 역할 규명이었으며, 본 과제수행을 통해 Mutant 분석, null mutant제조, HdrA의 세포내 위치와 발현양상, Transactivation domain 확인, RNA-seq을 통한 하위유전자 분석, 저산소 적응에 핵심전사인자인 SrbA와의 상호 연계성 조사 및 itraconazol resistance 등을 분석하여 HdrA가 저산소 적응에 역할을 분석하였다. 나아가 철 결핍배지에서의 발현양 조사, HapX 및 SreA와의 상호 연계성 파악,siderophore 생성 및 관련 유전자 조절 등을 분석하여 철항상성 조절에 관여함을 제시하였다. HdrA 에 의한 drug transporter들의 발현 유도를 확인하였고 다만 SrbA는 이들 유전자 발현에는 영향이 없었다. 기회감염성 인체병원진균인 A. fumigatus에서 HdrA ortholog 유전자를 찾고 null mutant를 제조하여 Wax moth를 이용하여 병독성 조사를 완료하였음. 따라서 처음 제시된 연구목표를 충분히 달성하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 과제를 통해 Aspergillus의 저산소 적응에 필수적인 HdrA가 저산소 적응 뿐 아니라 Aspergillus fumigatus의 병독성과 직접적으로 연관이 있는 약물 저항성 및 철 항상성을 통합적으로 조절함을 밝힘으로써 항진균제 개발을 위한 기반 지식을 도출하였다. 특히 drug transporter의 발현을 조절하는 전사인자인 HdrA의 발현과 기능을 연구함으로써 다양한 환경에서 동정된 Aspergillus 균주들의 약물저항성 지표 개발을 위한 정보를 제공하였다. HdrA에 의한 철 항상성 조절과 저산소 적응, Sterol 합성과 azole 저항성은 저산소 적응에 핵심 전사인자인 SrbA를 통해 조절되고 있음을 밝혔고, 약물저항성을 나타내는 drug transporter들의 발현유도에는 SrbA의 관여없이 HdrA가 직접 역할을 수행하는 것으로 밝혀졌다. HdrA Zn2Cys6 type 전사인자는 사람에서는 발견되지 않는 진균 특정 전사인자로 HdrA는 신규 항진균제 개발에 유용한 약물작용점이 될 것이다. 나아가 기존에 SrbA라는 저산소 적응 전사인자에 국한되었던 Aspergillus의 저산소 적응 메커니즘의 연구 범위를 확대시킴으로써 새로운 병독성 요인들의 제시와 병독성 제어 시스템의 도출에 중요한 역할을 할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1. 저산소 민감성 hdrA mutant 분석 ... 5
• 2.2. HdrA의 세포내 localization 조사 ... 5
• 2.3. HdrA의 transactivation activity 부위 조사 ... 5
• 2.4. RNA-seq을 통한 HdrA 및 SrbA의 하위유전자 조사 ... 6
• 2.5. RNA-Seq을 통한 drug transporter, Ergosterol 합성 및 철 항상성에 관여하는 유전자들의 발현 분석 ... 6
• 2.6. hdrA mutant의 itraconazole 저항성과 ergostrol 합성유전자의 발현 양상 조사 ... 6
• 2.7. Iron homeostais에 관여하는 HdrA ... 7
• 1) 철 결핍 배지에서 ΔhdrA의 표현형 조사 및 Siderophore 합성유전자의 발현 양상 조사 ... 7
• 2) HdrA와 HapX와의 연계성 분석 ... 7
• 3) 철 첨가에 의한 ΔhdrA의 저산소 민감형 표현형의 보완 여부 조사 ... 8
• 2.8. hdrA에 의한 drug transporter 유전자들의 발현 조절 조사 ... 8
• 2.9. HdrA와 SrbA의 상호 발현관계 조사 ... 9
• 2.10. 사람에서 국균증(aspergillosis)을 유발하는 A. fumigatus의 Af-hdrA 유전자 분석 ... 9
• 2.11. Wax moth 모델을 이용한 virulence 조사 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 12