초록 ▼

□ 연구개요
Dysadherin은 세포막단백질로 카드헤린-매개부착(cadherin-mediated adhesion), 세포골격 재배치(cytosk eleton rearrangement) 및 상피-간엽 이행(Epithelial-Mesenchymal Transition)을 조절하여 세포의 개별 이동을 제어하며, 다양한 신호전달 및 케모카인 조절을 통하여 세포의 집단이동을 매개함. 따라서 Dysadherin에 대한 심층기전연구를 통해 세포의 이동성 제어기전에 대한 분자생물학적 이해를 돕고, 관련 질병의 치료기술 개발에 기여하고자 함

□ 연구개요
Dysadherin은 세포막단백질로 카드헤린-매개부착(cadherin-mediated adhesion), 세포골격 재배치(cytosk eleton rearrangement) 및 상피-간엽 이행(Epithelial-Mesenchymal Transition)을 조절하여 세포의 개별 이동을 제어하며, 다양한 신호전달 및 케모카인 조절을 통하여 세포의 집단이동을 매개함. 따라서 Dysadherin에 대한 심층기전연구를 통해 세포의 이동성 제어기전에 대한 분자생물학적 이해를 돕고, 관련 질병의 치료기술 개발에 기여하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ Dysadherin의 상위조절인자 규명을 통한 관련질병에 대한 원인 이해
: Dysadherin의 발현과 기능을 조절하는 상위기전을 이해하기 위하여 관련 질병에서의 병인을 탐색하고 관련 인자들과의 상관관계를 검증하였음.
- Gene Expression Omnibus (GEO) 유전체 데이터베이스를 기반으로 Dysadherin 관련 질환을 탐색한 결과, 제2형 당뇨병 환자의 내장지방 조직, 신장 경화증 환자의 사구체, 고형암 환자의 암조직에서 Dysadherin 과발현이 관찰되었음. 특히 유방암 환자에서는 환자의 예후가 가장 나쁘다고 알려진 삼중음성 타입 특이적으로 Dysadherin의 발현이 가장 높았으며, 대장암의 경우에는 암의 발병 초기부터 Dysadherin 발현획득이 확인되었고, 전이성이 강해질수록 발현 정도가 더욱 강화되는 현상을 발견하였음.
- 삼중음성 유방암은 치료법이 없는 대표적인 난치성 질환 중 하나로, Dysadherin 발현이 높은 대표적인 질병임. 환자 유전체 프로파일링을 통해 삼중음성 유방암에서는 줄기세포성과 관련된 유전자들이 과도하게 활성화되어있으며 이들 유전자 발현에는 Wnt/Stat/Src 신호가 깊게 관여함을 확인하였음(Cancers, 2019, IF 6.126, Oncology 15.2%, JCR2019). Wnt의 전사조절인자인 LEF1과, STAT3의 전사조절인자 AP1는 Dysadherin의 프로모터부위에 결합하여 Dysadherin의 발현을 조절함을 확인하였음.
- 항암치료의 장애요소인 전이암에서 세포외기질에 의한 세포신호 활성이 과도하게 증가하여 있음을 확인하였고 이들 신호가 세포이동의 다이나믹스와 세포증식 스위치 조절을 통해 암전이를 유도함을 확인하였음 (Exp Mol Med, 2020, IF 5.418, Medicine 15.1%, JCR2019). Fibronectin, Collagen, Laminin과 같은 세포외기질을 활용하여 Dysadherin의 기능조절과의 관련성을 탐색한 결과, Fibronectin이 Dysadherin이 세포-세포간 부착과 세포기동력을 조절하는 데 필수인자임을 확인하였음.
■ Dysadherin의 하위조절인자 규명을 통한 분자생물학적 기전 이해
: 개체 항상성 조절에 필수적인 Dysadherin의 분자생물학적 기전을 이해하기 위해서 Dysadherin 녹아웃 마우스의 RNA-seq data를 기반으로 유전자 네트워크 및 경로분석을 수행하였고 Dysadherin이 관여하는 생리현상 및 이와 관련된 하위 조절유전자들을 규명하였음.
- DCLK1은 세포골격 단백질을 구성하는 미세소관에 결합하는 serine/threonin kinase로, Dysadherin이 LEF1을 통해 DCLK1의 발현을 증가시켜 세포골격 단백질의 재배치를 일으키고 세포의 기동력을 증가시켜 암전이를 유도함을 확인하였음(Clin Cancer Res, 2019, IF 10.107, Oncology 7.4%, JCR2019).
- JAK2는 Non-receptor tyrosin kinase 중 하나로, Dysadherin이 JAK2의 발현증가에 기여함으로써 Stat3의 인산화를 촉진하고, 이를 통해 암세포의 자가재생과 세포증식 조절에 대한 항상성을 파괴하여 암재발 위험성을 증가시킴을 확인하였음(J Exp Clin Cancer Res, 2019, IF 7.068, Oncology 13.5%, JCR2019).
- PTPRC는 CD45라는 pan-hematopoietic marker 단백질을 코딩하는 유전자로서, 그동안 상피세포에서의 CD45 연구는 깊게 다뤄지지 못하였음. 본 연구수행을 통해 Dysadherin이 PTPRC의 전사조절을 촉진하여 상피세포가 CD45 발현을 획득하도록 하는 현상을 최초 발견하였고, 더 나아가 CD45에 의한 세포기동력 증가와 줄기세포성 획득이 암발생과 항암치료 저항성을 유도함을 확인하였음(In Revision, Cancer Research).
■ Dysadherin에 직접 결합하는 매개인자 발굴 및 관련 질병의 병태생리 이해
: Dysadherin과 직접 결합하여 기능을 조절하는 매개인자를 발굴하고 세포이동을 조절하는 분자생물학적 작용기전에 대한 연구를 수행하였음.
- Immunoprecipitation-Mass Spectrometry (IP-MS)를 통해 Dysadherin과 결합하는 단백질 301종을 발굴하였고, 그중 Top 5인자로서, Dysadherin의 기능조절에 관여하는 Fibronectin이 Dysadherin과 직접 결합함을 확인하였음.
- Dysadherin의 N-terminal 부위가 Fibronectin과 결합함으로서 세포막 표면에 Fibronectin을 축적하고, 이로 인해 종양미세환경의 Stiffness가 변화하여 세포에 가해지는 물리적인 힘의 증가함으로써 Integrin-Fak-Src 신호활성이 일어나는 것을 확인하였음. Dysadherin-Integrin 신호축에 의하여 세포골격단백질의 재배치가 일어나고 세포-세포간 부착능력이 감소함으로써, 세포의 개별이동과 집단이동이 모두 증가하는 것을 확인하였음. 이와 더불어 Dysadherin-Integrin 신호축은 세포의 이상증식과 세포사멸 저항성을 유도함으로써 세포의 항상성을 무너뜨려 암화기전에 기여함을 증명하였음.(In revision, Cell Stem Cell).

□ 연구개발결과의 중요성
■ 본 연구를 수행하면서 새롭게 규명된 Dysadherin의 상위/하위/매개인자들을 통해 세포이동 조절 원리를 보다 포괄적이고 조직적으로 이해하는 것이 가능해졌으며, 이는 향후 관련 분야 기초학문 발전에 이바지할 것으로 기대됨.
■ Dysadherin을 중심으로 일어나는 세포이동 조절 기전을 통해 관련 질환에 대한 병태생리를 이해할 수 있을 뿐만 아니라 관련 질환 제어기술 개발에 대한 이정표를 제시할 수 있을 것으로 기대됨.
■ 본 연구를 수행하면서 구축한 세포이동 조절기전 연구 인프라를 활용함으로써 Dysadherin의 중요성을 입증하고 관련연구의 방향성을 제시하는 선도연구 그룹이 될 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• □ 연구개발의 목표 ... 4
• □ 연구개발의 목표 ... 4
• □ 연구가설 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• □ Dysadherin의 발현을 조절하는 전사조절인자 발굴 ... 5
• □ Dysadherin의 기능을 제어하는 활성조절인자 발굴 ... 6
• □ Dysadherin의 항상성을 유지하는 분해조절인자 발굴 ... 7
• □ Dysadherin 녹아웃 마우스의 유전체분석을 통한 하위조절유전자 발굴 ... 8
• □ 복합적 유전체분석을 통한 Dysadherin 특이적 신호체계 및 관련 유전자 선별 ... 9
• □ Dysadherin에 직접 결합하는 매개인자 발굴 ... 13
• □ Dysadherin에 결합하는 매개인자의 기능 연구 ... 14
• □ 상피-간엽계 세포부착 및 이동성 다이나믹스의 병태생리 및 제어기술 개발 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• □ Dysahderin연구를 통한 관련 생리 현상 이해의 필요성 ... 18
• □ 암전이 제어기술개발의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 30