초록 ▼

□ 연구개요
노화 과정에 수반되는 근육량 감소 및 근육 기능 저하를 근육감소증이라 한다. 산화스트레스와 단백질 분해의 증가가 연관되어 있다고 알려져 있으나 정확한 분자 기전에 대한 연구는 미흡한 상태이다. 신트로핀은 디스트로핀 복합체의 구성성분으로서, 본 연구팀은 선행연구를 통해 근육세포의 성장, 분화 및 재생 과정에 관여하는 신호전달물질로서의 신트로핀 기능을 보고한 바 있다. 또한 신트로핀이 근육세포의 분화 과정에서 산화-환원 항상성 및 단백질 분해효소 활성과 관련이 있다는 결과를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 선행연구 결

□ 연구개요
노화 과정에 수반되는 근육량 감소 및 근육 기능 저하를 근육감소증이라 한다. 산화스트레스와 단백질 분해의 증가가 연관되어 있다고 알려져 있으나 정확한 분자 기전에 대한 연구는 미흡한 상태이다. 신트로핀은 디스트로핀 복합체의 구성성분으로서, 본 연구팀은 선행연구를 통해 근육세포의 성장, 분화 및 재생 과정에 관여하는 신호전달물질로서의 신트로핀 기능을 보고한 바 있다. 또한 신트로핀이 근육세포의 분화 과정에서 산화-환원 항상성 및 단백질 분해효소 활성과 관련이 있다는 결과를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 선행연구 결과를 바탕으로 하여 노화가 진행됨에 따라 발생하는 근육 소실 과정에서 신트로핀의 기능을 밝힘으로써 근육감소증 치료 및 예방을 위한 새로운 표적단백질을 제시하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 1차년도에 먼저 신트로핀 세포주 제작 및 연구 시스템 확립하고, 2차년도에서는 근육 소실을 억제하는 신트로핀의 작용 기전을 규명하고, 3차년도에서 신트로핀에 의한 근육감소증 완화 효능을 검증하는 것을 목표로 하였다.
연구를 통하여 먼저 배양근원세포에서 근육감소증을 유도하고, 형질 분석에 활용 가능한 실험 기반을 구축하였으며, 본격적인 연구 과제 수행을 위해 CRISPR/Cas9 system을 이용한 신트로핀 knock-out 근육세포 및 그 외에도 신트로핀 knock-down, overexpression 근육세포를 각각 제작하였다. 그와 더불어 본 연구팀은 먼저 산화스트레스와 근육감소증의 연관성을 명확하게 규명하였다. 세포 내 ROS 생성량과 항산화 기능의 불균형으로 비롯되는 산화스트레스는 세포 내 단백질에 산화적 손상을 일으킴으로써 단백질 분해를 증가시켜 근육감소증을 야기한다. 근육감소증을 겪는 세포에서는 중요한 항산화 조절자인 Nrf2의 활성이 감소하면서 항산화효소의 발현이 따라서 감소하게 되고, 이로 인해 산화스트레스가 더 가중되며 악순환이 지속되는 것을 확인하였다.
이어서 신트로핀 발현량에 따른 근육감소증의 특성을 조사한 결과 신트로핀 발현이 감소한 근육세포는 분화 과정에서 근육감소증 증상을 나타냈으며, 신트로핀을 과발현시킨 근육세포의 경우 인위적으로 근육감소증을 유도하여도 저항성을 나타내었다. 앞서 규명한 산화스트레스와 근육감소증의 연관성 및 본 연구팀이 선행 연구를 통해 파악한 산화-환원 항상성 유지에 관여하는 신트로핀 기능을 바탕으로 신트로핀 발현 감소에 따른 근육감소증은 세포 내 단백질의 산화적 손상으로부터 야기되는 것으로 추정하였다.
근육세포의 분화 과정 동안 내·외부적 요인으로 인해 발생한 산화스트레스는 세포의 ER stress를 야기한다. ER stress가 생기면 세포 내 단백질 합성은 감소하고 단백질 분해는 증가하게 되는데, 이러한 단백질 항상성 상실은 결과적으로 근육감소증으로 이어지는 것을 확인하였다. 신트로핀은 이 과정에서 일종의 산화스트레스에 대한 stress-activated chaperone으로 작용하여, 전반적인 protein interaction을 증가시킴으로써 세포 내 단백질들을 산화적 손상으로부터 안정화시키고 ER stress를 억제할 수 있음을 확인하였다. 또한 신트로핀은 근육세포 분화 과정 동안에 단백질 합성을 촉진하며, 단백질들의 안정성을 증가시킴으로써 단백질 항상성 유지에 기여함을 밝혀냈다.
이상의 연구결과를 통하여 본 연구가 목표로 하였던 근육감소증의 발병과 진행을 억제하는 새로운 기전으로 단백질 항상성 조절자로서의 신트로핀의 기능을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
근육감소증은 일상생활에서의 활동 장애 및 당뇨, 비만, 심혈관계 질환, 골다공증과 같은 이차적인 노인성 질환을 유발함으로써 건강 수명을 단축시키는 가장 큰 원인이라고 할 수 있다. 본 연구는 근육세포의 노화 과정에 관여하는 신호전달물질로서의 신트로핀의 기능을 최초로 규명하고, 노화에 따른 근육 소실 과정에서 신트로핀의 억제 작용을 밝혀냄으로써 근육감소증의 발병과 진행 기전에 대한 새로운 이해와 시각을 제공하여 증상의 완화뿐만 아니라 예방 및 치료법 개발에도 응용할 수 있을 것이다. 나아가 건강 수명의 연장을 통해 고령인구의 경제 활동 참가를 증진시킴으로써 고령화 사회의 의료비용 증가 및 경제 생산성 감소 문제를 해결하는 데 도움이 될 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 근육감소증과 산화스트레스의 상호 연관성 규명 ... 4
• 2) 신트로핀 발현량과 근육감소증의 연관성 규명 ... 8
• 3) 신트로핀의 근육세포 내 단백질 항상성 유지 기능 연구 ... 12
• 4) 연구 내용 요약 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 1) 근육세포의 노화를 조절하는 신트로핀 기능 규명 ... 16
• 2) 근육감소증의 예방 및 증상 완화를 위한 새로운 표적단백질로서의 가능성 제시 ... 17
• 3) 건강 수명 연장을 통한 고령 인구의 삶의 질 개선 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 26