초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 초기 목적은 다중입력단을 같은 Chalcogen 기반의 형광 탐지 화합물의 합성과 이를 이용한 신경세포 내 인산화 타우 단백질의 진단 시스템의 개발에 관한 것이었다. 하지만, Chalcogen 기반의 형광 물질 구조를 가지는 물질과 이를 이용한 활용에 있어 형광의 꺼짐과 Chalcogen 원소의 떨어짐 현상들에 의해 다중입력단을 같은 시스템을 구축하기는 어려운 실정이었다. 따라서 이를 이용하여 ROS, 바이오티올 등 타우 단백질과 알츠하이머 질환과 관련된 다양한 인자를 선택적으로 탐지하는 물

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 초기 목적은 다중입력단을 같은 Chalcogen 기반의 형광 탐지 화합물의 합성과 이를 이용한 신경세포 내 인산화 타우 단백질의 진단 시스템의 개발에 관한 것이었다. 하지만, Chalcogen 기반의 형광 물질 구조를 가지는 물질과 이를 이용한 활용에 있어 형광의 꺼짐과 Chalcogen 원소의 떨어짐 현상들에 의해 다중입력단을 같은 시스템을 구축하기는 어려운 실정이었다. 따라서 이를 이용하여 ROS, 바이오티올 등 타우 단백질과 알츠하이머 질환과 관련된 다양한 인자를 선택적으로 탐지하는 물질을 합성하여 정보를 얻을 수 있도록 연구 계획을 수정 및 진행하였다. 또한 현재 MRI 조형제를 포함한 알츠하이머 질병 및 이를 이용한 탐지 연구는 지속적으로 연구 진행 중에 있다.

□ 연구결과
알츠하이머 질환 연구에 있어서 핵심단백질인 타우 단백질은 신경세포 내에서, 질환이 진행됨에 따라 과인산화가 나타나는 것으로 알려져 있다. 단백질 인산화 사이트를 확인하기 위한 기존의 방법들에는 생물학적 항체를 이용하는 방법이 있다. 이는 지나치게 높은 민감도와 제조 비용이 높다는 단점들이 존재하기 때문에 단백질의 인산화를 정량화하기에는 부적합하다고 판단하여 화학 합성에 의한 형광 센싱을 기반으로 한 탐지를 목표로 설정하였다. 생체를 이용하는 항체와는 달리 화학적인 방법으로 인산화된 단백질을 탐지하는 연구는 윤리적인 논란을 피할 수 있고, 경제적인 방법으로 대량생산체계를 설립할 수 있으므로, 알츠하이머 질환을 저렴한 비용으로 진단할 수 있는 방법을 연구하였다.
본 연구실은 인산화된 타우단백질의 탐지 분자를 개발하기에 앞서 조금 더 기본적인 원인 물질들을 타겟으로 설정하였다. 신경퇴행성 질환의 여러 원인 중 유력한 원인으로는 단백질의 응집현상, 금속 이온, 그리고 활성산소종이 있는데, 산화 스트레스를 유발하는 활성산소종과 산화 스트레스를 방어하는 기작인 글루타티온, 뇌의 활성과 크게 관련된 것으로 알려져 있는 구리 이온 등을 목표 물질로 하여 연구를 수행하였다. 현재 chalcogen을 포함한 BODIPY와 Coumarin 형광체를 이용하여 위와 같은 목표 물질을 선택적으로 탐지할 수 있는 프로브들을 다수 개발했다. 형광체에서 chalcogen은 형광시그널을 OFF 시켜주고, 목표 물질과 결합하게 되면 형광시그널을 ON 시킴으로 써 육안으로 쉽고 빠르게 센싱할 수 있게 만든다. 이러한 원리를 이용해서 Hypochlorous acid, Glutathione, 구리이온 등을 선택적으로 검출할 수 있게 되었다. 이를 바탕으로 기존에 연구 중이던 타우 단백질에 선택적으로 반응하는 형광물질이 합성 중에 있으며 생물학적 연구를 위해 공동연구를 추진중이다. Gd3+을 이용한 MRI 조영제 합성에도 연구가 이루어지고 있다. 연구기간 동안 신경퇴행성 질환 검출에 기본이 될 수 있는 기술 개발에 주요 착안점을 두고 연구했으며, 이와 같은 목표 물질의 탐지는 계속 연구 중에 있다.

□ 연구결과의 활용계획
- 타우 단백질의 인산화를 탐지하여, 알츠하이머 질환의 진행 상황 모니터링
- 타우 인산화 단백질의 생체 내 역할 규명을 위한 수단 제공
- 타우 인산화 단백질과 ROS의 연관관계에 대한 정보 제공
- 다른 신경퇴행성 질환 인산화 단백질 탐지 연구 확대를 위한 정보 제공
- 신경퇴행성 질환 연구 및 치료에 보조적 정보 제공
- Porphyrin 보다 큰 규모의 공명 구조를 갖는 고리화합물의 광화학적, 광물리학적 성질에 대한 정보 제공
- Porphyrin 보다 큰 규모의 공명 구조를 갖는 고리화합물과 전이금속이온과의 상호작용에 대한 광화학적 광물리학적 특성 규명
- 두 개의 이상의 형광체 사이의 FRET 메커니즘에 대한 특성 규명
- 인산화 단백질에 대한 MRI 활용 기술 확보

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
This research involves synthesis of multi-input Chalcogen-containing luminescent molecules for phosphorylated tau protein in human neuronal cells. These probes have chelation capacity for phosphate groups such as those found on tau protein; high affinity will be tuned in by se

□ Purpose& contents
This research involves synthesis of multi-input Chalcogen-containing luminescent molecules for phosphorylated tau protein in human neuronal cells. These probes have chelation capacity for phosphate groups such as those found on tau protein; high affinity will be tuned in by sequence specific binding using engineered probes. More specifically, i) sapphyrin, ii) hexaphyrin or zinc-ligand complex connected with T1 type Gd³⁺ MRI contrast can be used for high affinity chelation. Also, in parallel multi-input probing will be studied and optimized for the detection of ROS, transition metals, and Fenton chemistry products in neuronal cells. This chemical sensor can give us vital information about the relationship between phosphorylated tau protein and small molecule concentration, thus allowing for stronger correlations to be made regarding conjectures of Alzheimer’s disease progression.

□ Result
Tau protein is the core for the revealing of the Alzhimer’s disease. Tau protein which exists in neuron cells is phosphoylated in the process of the disease. Previously, to check the process of the disease an antigen-antibody reaction have been exploited. However, the reaction undergoes with harsh, too sensitive and expensive. To solve these problems, herein, we have suggested three strategies; I) synthesis of sapphyrin derivatives and study of the optimum system. II) synthesis of fluorescent hexaphyrin derivatives and suudy of the optimum system. III) synthesis of the complex compound connected with zinc-ligand and T1 type of the Gd MRI contrast. Each compounds is needed to separated strategies. After optimizing the phosphoylation of amino acid and protein, it is possible to sense the phosphoylated tau protein. The chemical sensor for the detection of phosphoylation of tau protein has not been developed all around world. Therefore, the study of phosphorylated tau protein would help the aspect of Alzhimer’s disease.
Up to now, the molecule which tentatively showed the interaction with MRI contrast have been synthesized by introducing BODIPY dye. Synthesized molecule is under the confirmation procedure with spectroscopic and spectrometri methods. The small amount of the molecule have been sent to co-worker to check its properties. Additionally, a sensor for the detection of monomer of amino acid and glutathione have been reported. We believed that those molecules would help to reveal the mechanism of tau protein and relation between tau and diseases.

□ Expected Contribution
- Detection of tau protein and monitoring the process of diseases.
- To reveal of the role of tau protein in vivo.
- Providing the relationship between ROS and tau protein.
- Expanding and revealing the role of tau protein for other disease.
- Providing the information of huger aromatic system than Porphyrin.
- Developing the MRI technic of phosphate protein.

(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 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 10
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 12
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 13
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 13
• 8. 참고문헌 ... 14
• 9. 연구성과 ... 15
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 28
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 28
• 12. 기타사항 ... 28
• [별첨1] 대표적 연구실적 요약문 ... 29
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 44
• 끝페이지 ... 69