초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
BAP1 deubiquitinase 효소는 다양한 암 (중피종, 멜라노마, 백혈암, 간암 등)에서 돌연변이가 빈번히 발견되고, 몇몇 기질 (HCF-1, histone H2A)이 알려져 있으나 생리적 수준에서 BAP1의 조절, BAP1-기질의 상관성에 대한 연구는 미미함. 본 연구에서는 유전자적중 마우스 (KO mice)를 이용하여 BAP1의 생화학적, 생리적 작용기전을 규명하고자 함. 이를 위해 BAP1의 당화(O-GlcNAc 변형), 배아섬유아세포의 증식 조절, 배아줄기세포에서의 역할, 암 억제 효능

□ 연구의 목적 및 내용
BAP1 deubiquitinase 효소는 다양한 암 (중피종, 멜라노마, 백혈암, 간암 등)에서 돌연변이가 빈번히 발견되고, 몇몇 기질 (HCF-1, histone H2A)이 알려져 있으나 생리적 수준에서 BAP1의 조절, BAP1-기질의 상관성에 대한 연구는 미미함. 본 연구에서는 유전자적중 마우스 (KO mice)를 이용하여 BAP1의 생화학적, 생리적 작용기전을 규명하고자 함. 이를 위해 BAP1의 당화(O-GlcNAc 변형), 배아섬유아세포의 증식 조절, 배아줄기세포에서의 역할, 암 억제 효능 (pRb, p53과 연계)을 분석하고 기전을 규명함.

□ 연구결과
(1) BAP1의 당화(O-GlcNAc 변형) 분석:
OGT에 의한 BAP1의 당화 확인, 배아줄기세포의 분화과정에서 RA의 활성에 미치는 영향 분석 (BBRC, 492:89-95, 2017; 한국분자세포생물학회/포스터상, 2017)
(2) 배아섬유아세포의 증식에서 역할 규명:
BAP1의 기질로 FOXK1/K2를 발굴하고 Bap1 KO mice에서 분리한 배아섬유아세포를 이용한 생화학적/유전학적 실험을 통해 세포노화에서 이들의 상관성을 규명 (Deubiquitinase Bap1 stabilizes Foxk family of which down-regulation causes cellular senescence의 제목으로 논문 준비 중; EMBO 학회, 2015; 관련 사사논문 Sci Rep, 7:5198, 2017)
(3) 배아줄기세포에서의 역할 규명:
4OHT-inducible Bap1 KO mice에서 배아줄기세포를 분리하고 4-OHT로 Bap1 depletion을 확인, 배아줄기세포의 자가재생 및 전분화능을 분석, DNA microarray를 통해 각종 유전자를 발굴하고 RT-qPCR와 ChIP 등으로 검증함, 세포자연사 및 유전체 안정성 측면에서 p53과의 상관성을 밝힘 (Role of Bap1 in surveillance of pluripotency and genome integrity of embryonic stem cells의 제목으로 논문 준비 중; 한국분자세포생물학회 2건, 2016).
(4) 암 억제 효능 (pRb, p53과 연계) 분석:
Conditional Bap1 KO mice에서 암 발생을 관찰하지 못하여 연구내용을 변경함. 암세포에서 pRb와 결합하여 E2F의 전사활성억제에 관여, p53의 경우 deubiquitinase 활성으로 p53을 안정화시켜 암을 억제한다는 사실을 규명함 (논문 준비 중, 관련 논문 Oncogene 35:3742-3752, 2016; Cancer Lett. 403:144-151, 2017; Oncogene, 37:352-362, 2018).

□ 연구결과의 활용계획
• 새로운 BAP1의 기질 발굴 및 당화기전 규명: 관련 연구 분야에서 세계적 수준의 기술적,학문적 우위를 확보, 우수 해외학술지에 발표.
• DNA microarray, 생물정보학, 후성유전체학, ChIP, knockout mice 제작, 배아줄기 및 섬유아세포 분리: 첨단 연구 분야로 학부 및 대학원생 교육에 활용.
• 제작되는 마우스모델 (유전자결손 마우스)로 파생되는 각종 배아줄기줄기 및 섬유아세포는 타 연구자의 세포 및 암 연구에 제공되어 국내 관련분야 연구 활성화에 기여.
• 암의 발생 및 줄기세포에 대한 원천기술을 확보함으로써 이 분야 국가위상 제고, 특허 등을 통한 지적재산권 확보 (BAP1-p53), 국내외 산업체에 관련 기술을 이전.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Gene mutations of BAP1 deubiquitinase enzyme have frequently been identified in a variety of tumors (mesothelioma, uveal and cutaneous melanoma, leukemia, renal cell carcinoma, etc) and its substrates (HCF-1 and histone H2A) were reported. Here, we propose to elucidate the bioc

□ Purpose&contents
Gene mutations of BAP1 deubiquitinase enzyme have frequently been identified in a variety of tumors (mesothelioma, uveal and cutaneous melanoma, leukemia, renal cell carcinoma, etc) and its substrates (HCF-1 and histone H2A) were reported. Here, we propose to elucidate the biochemical and physiological function of BAP1 using Bap1 knockout mice. For these purposes, we analyzed and elucidated BAP1 O-GlcNAcylation,its role in proliferation of embryonic fibroblasts and stem cells, anti-cancer effect (associated with pRb or p53).

□ Result
(1) Analysis of BAP1 O-GlcNAcylation:
Confirmed O-GlcNAcylation of BAP1 by OGT and analyzed its effect on RA-induced differentiation of embryonic stem cells (ESC). (BBRC, 492:89-95, 2017; KSMCB/poster award, 2017)
(2) Role of BAP1 in proliferation of embryonic fibroblasts:
Identified FOXK1/K2 as substrate of BAP1 and elucidated their roles in cellular senescence through biochemical/genetic experiments using embryonic fibroblasts derived from Bap1 KO mice (Deubiquitinase Bap1 stabilizes Foxk family of which down-regulation causes cellular senescence, in-preparation; EMBO conference, 2015; related paper, Sci Rep, 7:5198, 2017)
(3) Role of BAP1 in maintenance and genome stability of ESC:
Confirmed Bap1 depletion in ESCs derived from 4OHT-inducible Bap1 KO mice, analyzed its role in self-renewal and pluripotency, performed genome-wide analysis using DNA microarray and verified by RT-qPCR and ChIP, and elucidated its association withp53 at the levels of cell death and genome stability (Role of Bap1 in surveillanceof pluripotency and genome integrity of embryonic stem cells, in-preparation; 2 KSMCB posters, 2016).
(4) Analysis of anti-cancer effect (association with pRb, p53):
Modified research plan because no tumors were formed in conditional Bap1 KO mice.
Elucidated that BAP1 inhibits E2F-mediated transcription activation by associating with pRb and stabilizes p53 by deubiquitination in cancer cells (related papers Oncogene 35:3742-3752, 2016; Cancer Lett, 403:144-151, 2017; Oncogene, 37:352-362, 2018).

□ Expected Contribution
• Novel findings of Bap1 substrate and glycosylation: lead world-level science & technology, publish in leading journals and patent.
• DNA microarray, Bioinformatics, Epigenomics, KO mice, ESC/MEF isolation: provide state-of-art eduction for under and graduate students.
• Mouse models (KO mice) and derived ESC/MEF: provide to other researchers for research activation in this field.
• Acquirement of generic technology: Enhancing national phase, securing intellectual property through patents (BAP1-p53) and technology transfer to company.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 35
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 36
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 36
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 37
• 8. 참고문헌 ... 38
• 9. 연구성과 ... 39
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 43
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 43
• 12. 기타사항 ... 44
• 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 44
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 60
• 끝페이지 ... 60