초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
운동신경세포(MN) 발달을 관장하는 전사인자인 Isl1, Lhx3 그리고 NLI로 이루어진 복합체인 ‘MN-hexamer’의 표적유전자로 발견한 JAZF1, STAM1, ARHGAP36의 운동신경세포에서의 기능을 규명하고자 함. 생쥐와 유정란 배아의 발생 단계별 각 유전자의 발현패턴을 분석하고자 함. 또한 GOF 및 LOF 방법을 이용하여 운동신경세포 정체성 결정, motor column specification 및 motor axon guidance등 운동신경세포 특징 결정에서 이들 유전자의 기능을

□ 연구의 목적 및 내용
운동신경세포(MN) 발달을 관장하는 전사인자인 Isl1, Lhx3 그리고 NLI로 이루어진 복합체인 ‘MN-hexamer’의 표적유전자로 발견한 JAZF1, STAM1, ARHGAP36의 운동신경세포에서의 기능을 규명하고자 함. 생쥐와 유정란 배아의 발생 단계별 각 유전자의 발현패턴을 분석하고자 함. 또한 GOF 및 LOF 방법을 이용하여 운동신경세포 정체성 결정, motor column specification 및 motor axon guidance등 운동신경세포 특징 결정에서 이들 유전자의 기능을 규명하고자 함.

□ 연구결과
■ MN-hexamer ChIP-seq peaks 검증하고 각 유전자의 MN-특이적 enhancer가 MN-hexamer에 의해 활성화되는 결과는 이들 각 유전자가 MN-hexamer에 의해 직접적으로 조절됨을 증명하였음.
■ 배아 척수의 여러 발달 단계에서 JAZF1, STAM1, ARHGAP36, SCP3가 운동신경 특이적으로 발현됨을 확인하였음.
■ ARHGAP36, SCP3 유전자의 유전자 적중 생쥐모델을 구축함.
■ GOF 및 LOF 실험을 통하여 STAM1은 GPCR인 CXCR4에 대한 endocytosis 및 lysosomal degradation을 통해 척수운동신경세포의 축삭이 ventral exiting하도록 해주는 인자임을 규명하였음.
■ ARHGAP36는 Shh 신호전달체계의 주요 mediator로 작용하고 PKA를 억제함으로 Gli의 전사활성을 높이고 또한 운동신경 중에서 LMC column 분화에 중요한 인자임을 규명하였음.
■ SCP3는 bHLH 전사인자의 인산화 정도를 조절하여 운동신경세포가 관련된 세포타입인 oligodendrocyte로 분화되는 것을 억제한다는 발견하였음.

□ 연구결과의 활용계획
1) 학문적으로 동 연구는 독창적이고 전혀 새로운 패러다임을 제시하는 중요한 연구임.
- JAZF1/SCD1 : 지질대사가 신경세포 발달 및 축삭 trajectory 결정에 어떻게 기여하는지에 대한 전례 없는 핵심 정보가 기대됨.
- STAM1 : Endocytosis와 신경세포 발달 및 축삭 trajectory 결정 과정이 어떻게 연동되는지 밝힐 수 있는 독특한 과제임.
- ARHGAP36 : Shh이 ARHGAP36를 통해 운동신경세포 분화를 “직접적으로도” 조절한다는 가능성을 제시하는 독창적인 과제
- SCP3 : 운동신경세포가 관련된 세포타입인 oligodendrocyte로 분화되는 것이 어떻게 제어되는지에 대한 핵심 정보 제공.
2) 중개연구 측면에서도 동 연구는 운동신경세포 질환자 및 사고 환우에 대한 세포치료의 효율을 현격히 높이는데 크게 기여할 것으로 기대됨.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
We will define the function of JAZF1, STAM1, and ARHGAP36, three critical targets of the MN-hexamer, as well as SCP3, a phosphatase. First, we will examine the expression pattern of each genes in developing motor neurons of mouse and chick embryos. Second, we will investigate

□ Purpose& contents
We will define the function of JAZF1, STAM1, and ARHGAP36, three critical targets of the MN-hexamer, as well as SCP3, a phosphatase. First, we will examine the expression pattern of each genes in developing motor neurons of mouse and chick embryos. Second, we will investigate whether those MN-hexamer target genes affect the motor neuronal cell fate determination, motor column specification and motor axon guidance using GOF and LOF studies.

□ Result
■ We validate the MN-hexamer ChIP-seq peaks and found that those MN-specific enhancers are activated by MN-hexamer, suggesting that those genes are directly regulated by MN-hexamer.
■ We found that JAZF1, STAM1, ARHGAP36, SCP3 are expressed specifically in motor neurons of embryonic spinal cord at different development stages.
■ We established mouse knock-out models for ARHGAP36, SCP3.
■ We reported that STAM1 regulates CXCR4 endocytosis and lysosomal degradation which is critical step in motor axon ventral exiting from the spinal cord using GOF and LOF studies.
■ We are studying that ARHGAP36 plays a critical role in LMC columnar specification as a mediator of Shh signaling pathway by repressing the activity of PKA, which results in Gli activation.
■ We are currently investigating whether SCP3 dephosphorylates bHLH transcription factors and regulate or inhibit the fate conversion from motor neurons to the related cell fate, oligodendrocytes.

□ Expected Contribution
1) These studies will provide the scientific insight and new paradigm regarding the molecular mechanism of embryonic motor neuron generation.
- JAZF1/SCD1: will provide the important information how the lipid metabolism affect neuronal development and axon trajectory.
- STAM1 : will give the novel mechanism how endocytosis is correlated with neuronal development and axon trajectory
- ARHGAP36 : a new possibility that Shh regulates MN differentiation by directly regulating Arhgap36 activity
- SCP3 : a new pathway showing how oligodendrocytes differentiation is suppressed in MN area after the motor neuron maturation
2) By defining the molecular mechanism of motor neuron specification, we will have better ideas how to approach to cure the patients with motor neuron diseases.

(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 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 15
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 16
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 17
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 17
• 8. 참고문헌 ... 18
• 9. 연구성과 ... 19
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 21
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 21
• 12. 기타사항 ... 22
• 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 23
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 35
• 끝페이지 ... 42