초록 ▼

□ 연구개요
일산화질소 (nitric oxide, NO)는 생체 내에서 생리활성물질로서 다양한 역할을 한다고 알려져 있음. 그러나 세포 내에서 수 초 안에 분해되기 때문에 실제 세포에서 그 역할을 하기 위해서는 생성되는 NO주위에 NO의 acceptors 혹은 target molecules이 물리적으로 가깝게 존재하여야 할 것임.
현재까지 NO의 생체 내 기능에 대한 대부분의 연구는 세포 배양액에서 쉽게 release되는 NO donor를 여러 종류의 세포에 처리하여 관찰한 내용임. 본 연구는 내피세포 (endotheli

□ 연구개요
일산화질소 (nitric oxide, NO)는 생체 내에서 생리활성물질로서 다양한 역할을 한다고 알려져 있음. 그러나 세포 내에서 수 초 안에 분해되기 때문에 실제 세포에서 그 역할을 하기 위해서는 생성되는 NO주위에 NO의 acceptors 혹은 target molecules이 물리적으로 가깝게 존재하여야 할 것임.
현재까지 NO의 생체 내 기능에 대한 대부분의 연구는 세포 배양액에서 쉽게 release되는 NO donor를 여러 종류의 세포에 처리하여 관찰한 내용임. 본 연구는 내피세포 (endothelial cells, EC)에서 NO 생성효소로 알려진 endothelial NO synthase (eNOS)가 핵 내에 존재한다는 몇 논문들과 본 연구자의 선행연구 결과를 바탕으로 1) 핵 내에 specific하게 NO를 발생시키기 위해 세포막을 직접 통과하는
nuclear targeting NO donor를 제작함, 2) 핵 내 발생된 NO에 의해 EC의 주기 (cell cycle), 증식 (growth), 혈관신생 (angiogenesis) 등을 관찰함, 3) 핵 내 발생된 NO에 의해 변화되는 핵 내 유전자를 동정하고 유전자의 변화와 세포주기, 증식, 신생 등의 변화와의 연관성을 탐색하여 핵 내에서 발생하는 NO의 효과와 기전을 밝히는 연구 목표를 가짐.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 핵내로 표적화된 일산화질소 전달 물질 개발
합성한 펩타이드와 일산화질소를 결합한 Nu-No (핵 타깃 일산화질소 전달체)의 질량을 측정하여 확인하였음.
2. 일산화질소 전달체의 일산화질소 생성 변화 분석
기존에 알려진 GSNO 혹은 DETA NO의 시간에 따른 일산화질소 생성량의 변화와 본 과제에서 개발한 Nu-NO의 생성량 변화를 관찰하였음. 결과에서 보듯이 GSNO는 1mM을 처리하면 대략 1/1000의 수준으로 천천히 발생되고 DETA NO는 100 μM을 처리하면 아주 빠른 시간내에 모두 생성되는 특징을 가지고 있었고 Nu-NO는 100 μM을 처리하면 1/10 수준으로 발생되는 것을 측정하였음.
3. Nu-NO에서 발생하는 NO의 세포내 위치 분석
Nu-NO를 MDA-MB-231 유방암 세포에 처리하고 nitric oxide를 염색하는 4-Amino-5-Methylamino-2',7'-Difluorofluorescein Diacetate (DAF-FM diacetate)를 이용하여 세포내의 위치를 확인하였음.
4. Nu-NO에서 발생하는 NO의 세포 성장 효과 분석
핵으로 타깃하는 Nu-NO의 세포내 기능을 분석하기 위해 유방암세포주인 MDA-MB-231 세포에 다양한 농도로 처리하고 24시간 후에 세포 증식능을 BrdU incorporation assay를 사용하여 확인하였음. 40 µM 이상 처리하게 되면 암세포 증식을 현저하게 억제하는 것을 알 수 있었음.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 학문적 중요성
● 세포에서 NO의 역할을 연구하기 위해 기존에 사용된 NO donor는 세포 내 작용점으로 생각되는 핵에 도달하기 전에 분해되거나 원하지 않게 세포막과 세포질에 존재하는 단백질과 결합하여 실제 NO의 중요한 역할을 측정하기가 어려웠음. 이는 기존의 ROS 연구처럼 ROS가 세포의 신호전달 단백질로 작용하는 양은 ROS에 의한 독성을 나타내는 양과 비교하여 매우 소량으로 NO 가스 역시 세포에서 활성을 나타내기 위해 사용되는 핵에서의 NO양은 소량일 것으로 추정됨. 따라서 기존 연구에서 흔히 사용되어 온 0.1-1 mM의 NO donor의 양은 실제 생리적인 활성을 보이는 NO양과는 큰 차이를 보일 것으로 예상됨.
● 본 연구자는 미량의 NO가스를 세포핵에 직접 delivery 함으로써 NO의 생리학적 역할을 보다 상세하고 명확하게 규명하고, 본 과제를 통해 합성되어 사용하는 핵 타깃 NO donor는 chromatin remodeling과 같은 세포 핵내 중요한 작용을 할 수 있을 것이라 생각됨.
2. 기술적 중요성
● 세포핵으로 delivery 되는 peptide에 NO가스를 붙이는 일은 3년 여 시행착오를 거쳐 본 연구자가 최근 완성한 것임 (특허출원 참고). 본 연구에서 제안하는 미토콘드리아와 같은 다양한 세포소기관으로 NO를 직접 이동시킬 수 있는 소재의 개발로 기술의 확장성을 제공함.
● NO 가스뿐 아니라, 세포에서 중요한 신호전달물질로 알려진 CO, H2S 가스 등도 본 설계개념을 적용하여 세포 핵에 직접 전달해 사용할 수 있다면 세포 핵 표적 신호전달가스 효과를 규명하는 Platform 기술을 제공할 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• 가-1. 핵내로 표적화된 일산화질소 전달 물질 개발 ... 3
• 가-2. Nu-NO에서 발생하는 NO의 세포내 위치 분석 ... 4
• 가-3. Nu-NO에서 발생하는 NO의 세포 성장 효과 분석 ... 4
• 가-4. 일산화질소 전달체의 일산화질소 생성 변화 분석 ... 5
• 가-5. 핵내로 표적화된 일산화질소 전달 물질의 줄기 세포 분화 변화 분석 ... 6
• 가-6. 핵내로 표적화된 일산화질소 전달 물질에 의한 유전자 발현 변화 분석 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 가. 학문적 중요성 ... 7
• 나. 기술적 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 1. 특허출원 2건 ... 8
• 1. SCI 개제 1건 ... 10
• 끝페이지 ... 10