초록 ▼

□ 연구개요
인간 유전자의 95% 이상이 alternative pre-mRNA splicing (AS) 조절에 영향을 받는다. AS의 조절 이상은 매우 다양한 인간의 질병을 유발하는 것으로 알려져 있으나 이러한 AS의 조절 메커니즘에 대한 이해는 매우 미진한 상태이다. 본 연구는 전 세계적으로 전혀 시도되지 않았던 후성유전학적 요소 (epigenetic factor)인 특정 히스톤 단백질과 RNA 결합 단백질 사이의 상호작용을 통한 crosstalk 조절 메커니즘을 도입하여 명확한 AS의 조절 메커니즘을 탐구하고 정립하고자 한

□ 연구개요
인간 유전자의 95% 이상이 alternative pre-mRNA splicing (AS) 조절에 영향을 받는다. AS의 조절 이상은 매우 다양한 인간의 질병을 유발하는 것으로 알려져 있으나 이러한 AS의 조절 메커니즘에 대한 이해는 매우 미진한 상태이다. 본 연구는 전 세계적으로 전혀 시도되지 않았던 후성유전학적 요소 (epigenetic factor)인 특정 히스톤 단백질과 RNA 결합 단백질 사이의 상호작용을 통한 crosstalk 조절 메커니즘을 도입하여 명확한 AS의 조절 메커니즘을 탐구하고 정립하고자 한다. 따라서 본 연구를 통해 nucleosome과 RNA 결합 단백질의 네트워크 규명, nucleosome과 RNA 결합 단백질 복합체의 AS 조절 메커니즘에 있어서의 기능 규명 및 분자생물학적 역할을 규명하였다. 본 연구 결과를 통해 AS의 조절 이상으로 야기되는 다양한 인간 질병의 이해에 도움이 될 것으로 기대된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
Nucleosome과 RNA 결합단백질의 네트워크를 규명하기 위하여 modified histone peptide array를 이용하여 AS를 조절하는 것으로 알려진 RNA 결합 단백질 SFPQ, NONO, Rbfox2가 특정 히스톤 단백질 변형 부위를 인식하여 결합함으써 두 단백질 사이에 상호작용이 일어남을 확인하였다. 또한 히스톤 단백질의 메틸화를 억제시키는 histone methyl transferase inhibitor를 처리하여 히스톤 단백질의 메틸화와 AS의 연관성을 확인함으로써 특정하게 변형된 히스톤 단백질을 RNA 결합단백질이 인식하여 결합함으로써 특정 유전자의 AS를 조절한다는 결론을 도출 하였다.
RNA-seq을 통한 RNA 결합 단백질 (SFPQ, SAM68, FUS, Rbfox2)에 의해 조절되는 AS를 확인하고, ChIP-seq을 통해 각각의 RNA 결합 단백질이 결합하는 chromosomal alternative exon locus를 확인하였다. 따라서 특정 잔기가 변형된 히스톤 단백질 ((H3K4me1, H3K4me2, H3K4me3, H4K20me1)과 결합하고 있는 RNA 결합 단백질 (Rbfox2, SFPQ)에 의해 조절 받는 chromosomal alternative exon (AE) locus를 확인함으로써 AS 조절을 위한 Nucleosome과 RNA 결합 단백질 복합체의 기능을 규명하였다.
선별한 chromosomal AE locus에 Rbfox2의 단백질 농도가 증가되어 있는지를 immunoprecipitation 과 immunoblot을 통하여 히스톤 단백질의 메틸화 변형에 따른 chromosomal AE 부위에서 RNA 결합 단백질의 국소 농도 변화를 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 RNA 결합 단백질과 특정 histone modification 사이의 crosstalk 조절 메커니즘을 통한 AS의 조절 기작을 규명하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
현재까지 RNA 결합 단백질에 의한 AS 조절 메커니즘의 이해는 RNA 결합 단백질을 포함한 기능복합체를 규명할 수 있는 실험적 방법의 기술적 한계 때문에 부족한 실정이지만, 본 연구는 disuccinimidyl suberate (DSS)를 이용한 in vivo clrsslinking 기술을 이용하여 히스톤 단백질과 RNA 결합 단백질간의 상호작용을 효과적으로 확인할 수 있는 방법론을 제시하였다. 본 연구는 최신의 기술을 사용하여 crosstalk 조절 메커니즘을 통해 DNA code인 histone modification (epigenetics)이 RNA code인 AS 조절 메커니즘의 조절에 관여할 수 있다는 유전자 발현의 조절에 있어서의 새로운 패러다임을 탄생시켰다. 따라서 본 연구 결과로부터 AS 조절 메커니즘은 기초적인 생물학적 과정을 이해하는데 쉽게 적용될 수 있을 뿐만 아니라 암, 치매, 근육 질환을 포함한 다양한 인간 질병의 이해 및 치료법 개발에 있어서 매우 중요한 초석으로 이용될 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구 개발의 필요성 ... 4
• (2) 최종목표 및 연구 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) Nucleosome과 RNA 결합 단백질 복합체의 네트워크 규명 ... 6
• (2) Nucleosome과 RNA 결합 단백질 복합체의 AS 조절메커니즘 규명 ... 8
• (3) AS 조절 메커니즘에 있어 RNA 결합 단백질과 nucleosome 복합체의 crosstalk 조절 메커니즘의 분자생물학적 역할규명 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• (1) 새로운 alternative splicing 조절 메커니즘 제시 ... 11
• (2) 단백질간의 상호작용 연구를 위한 in vivo crosslinking 기술 활용 ... 12
• (3) 연구 결과의 활용 및 기대효과 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 33