초록 ▼

□ 연구개요
최근 세포 내 분자들의 응집 현상을 설명하는 이론으로 세포 내 액상 분리 현상(LLPS, Liquid-Liquid Phase Separation)이 새롭게 대두되고 있음. 생체 내 분자의 상 분리 현상은 세포 내 모든 종류의 생리 현상과 밀접한 연관이 있으며 상 분리와 분리 소멸이 적절히 조절되지 않을 경우 퇴행성 뇌질환 등 심각한 병증을 유발하는 것으로 보고됨. 본 연구는 LLPS에 의해 생성되는 것으로 알려진 mRNP granule의 생성 기전을 이해하는 것을 목표로 mRNP granule의 한 종류인 P-bo

□ 연구개요
최근 세포 내 분자들의 응집 현상을 설명하는 이론으로 세포 내 액상 분리 현상(LLPS, Liquid-Liquid Phase Separation)이 새롭게 대두되고 있음. 생체 내 분자의 상 분리 현상은 세포 내 모든 종류의 생리 현상과 밀접한 연관이 있으며 상 분리와 분리 소멸이 적절히 조절되지 않을 경우 퇴행성 뇌질환 등 심각한 병증을 유발하는 것으로 보고됨. 본 연구는 LLPS에 의해 생성되는 것으로 알려진 mRNP granule의 생성 기전을 이해하는 것을 목표로 mRNP granule의 한 종류인 P-body의 새로운 구성 단백질로 Nst1을 동정하고 Nst1에 의한 P-body 생성 촉진 현상 기작을 규명하는 것을 목표로 연구를 진행함. 이 목표를 달성하기 위하여 본 연구는 1) Nst1과 기존에 알려진 P-body 구성 단백질 간의 연관성을 확인하고 2)Nst1의 P-body 생성 촉진 기능을 검증함. 또한 3) Nst1에 의한 P-body 생성 촉진에 기여하는 Nst1의 특이적인 sequence domain의 발굴하고 4) Nst1의 유전적 물리적 상호작용 단백질을 새로이 검출하여 Nst1의 LLPS에 의한 P-body 생성 기전을 정립하는 연구를 성공적으로 수행함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) Nst1과 기존에 알려진 P-body 구성 단백질 간의 연관성 확인
● Nst1과 P-body 구성 단백질 간의 물리적 상호작용 검증
● 스트레스 노출 시 보이는 Nst1의 P-body 특이적 localization 검증
☞ Nst1이 P-body의 새로운 구성 단백질임을 확인하였음
2) Nst1의 P-body 생성 촉진 기능을 검증
● Nst1 과발현 시 Nst1이 자체적으로 가진 LLPS property 확인
● Nst1 과발현 시 특이적으로 P-body 생성이 촉진됨을 확인
☞ Nst1 P-body 생성 촉진 단백질임을 증명하였음
3) Nst1에 의한 P-body 생성 촉진에 기여하는 특이적인 sequence domain의 발굴
● Nst1의 domain deletion mutant 제조
● P-body 생성 촉진에 직접적인 영향을 주는 domain 탐색
● Nst1의 LLPS에 직접적인 영향을 주는 domain 탐색
● P-body 생성에 있어서 Nst1의 각 domain의 생리 활성을 최종적으로 검증함.
☞ 응집 경향성이 높게 예측된 부분(Aggregation propensity region)이 Nst1 자체의 LLPS에 핵심 요인이며 N-terminal domain과 charged amino acid 부분인 CC domain이 P-body 구성 분자와의 상호작용을 직접적으로 매개하는 부분임을 검증하였음.
4) Nst1의 유전적 물리적 상호작용 단백질을 새로이 검출
● Nst1의 유전적 상호작용 단백질 검출 : PSP2, LSM12 등
● Nst1의 물리적 상호작용 단백질 검출 : Ccr4, Rnq1 등

□ 연구개발결과의 중요성
Science 저널에서 2018년 가장 혁신적인 발견 10가지에 포함된 주제인 Liquid-Liquid Phase Separation (LLPS) 기전에 관한 연구는 최근 활발히 진행되고 있으나 단백질 내에 poly Q/N domain과 IDR이 LLPS에 중요한 요인이라는 것 외에 밝혀진 것이 거의 없는, 연구 초기 단계인 주제임. P-body는 외부 자극 유무에 따라 LLPS 기전으로 생성 소멸이 조절되는, 모든 진핵 생명체에 보존된 세포내 구조물이나 그 분자적 생성기전은 알려지지 않음. 본 연구에서는 Nst1을 새로운 P-body 구성/생성 촉진 단백질로 동정하고 특이적인 amino acid sequence domain을 가지는 Nst1을 이용하여 기존에 알려진 요인 이외에 P-body 생성 촉진의 원리를 규명하였음. 이는 궁극적으로 세포내 생체 분자의 이동 원리에 대한 이해를 제공하는 중요한 예시이며 더 나아가 세포 내 상분리 조절 실패로 야기되는 병증을 이해하기 위한 실마리를 제공함. 본 연구 수행으로 앞으로 단백질의 상 분리 기전과 P-body 생성 조절 기전을 연구할 수 있는 기반과 이 과정에서의 Nst1의 기능을 연구할 수 있는 연구 기반을 확립할 수 있었음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 31