초록 ▼

□ 연구개요
◎ 최근 후성유전학 (Epigenetics)에 대한 관심이 높아지면서 메틸화를 포함한 히스톤 변형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음. 하지만 대부분의 연구가 암과의 상관관계를 규명하는데 초점이 맞춰져 있고, 세포를 이용한 실험만이 한정적으로 이루어짐. 또한, 히스톤탈메틸화 효소 Knock-out 마우스 실험에서 대부분의 배아가 초기에 치사함을 통해 히스톤탈메틸화 효소가 초기 발생에 중요함을 알 수 있음. 하지만, 각 기관의 발생에 미치는 영향을 정확하게 규명되지 않음. 따라서, 본 연구에서는 제노프스 (X. la

□ 연구개요
◎ 최근 후성유전학 (Epigenetics)에 대한 관심이 높아지면서 메틸화를 포함한 히스톤 변형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음. 하지만 대부분의 연구가 암과의 상관관계를 규명하는데 초점이 맞춰져 있고, 세포를 이용한 실험만이 한정적으로 이루어짐. 또한, 히스톤탈메틸화 효소 Knock-out 마우스 실험에서 대부분의 배아가 초기에 치사함을 통해 히스톤탈메틸화 효소가 초기 발생에 중요함을 알 수 있음. 하지만, 각 기관의 발생에 미치는 영향을 정확하게 규명되지 않음. 따라서, 본 연구에서는 제노프스 (X. laevis) 배아를 실험동물로 이용해, 세포 운명지도와 미세주입 기법, 그리고 다양한 분자생물학적 실험법을 활용하여 기관 형성 과정에서 히스톤 탈메틸화 효소 (Kdm)의 역할과 전사기작을 규명하고자함. 더불어 관련 질병의 진단제와 치료제 개발에 기반이 되고자 함. 구체적인 연구 내용들은 다음과 같음.
▶히스톤 탈메틸화 효소의 유전자 확보 ▶히스톤 탈메틸화 효소의 시공간적 발현 양상 확인 ▶히스톤 탈메틸화 효소 knock-down 배아의 분자세포생물학적 검증 ▶히스톤 탈메틸화 효소의 저해로 인해 영향 받는 유전자를 전사체 분석 (Transcriptomics)를 통해 규명 ▶기관별 마커유전자 발현에 히스톤 탈메틸화 효소가 미치는 영향 확인 ▶히스톤 탈메틸화 효소와 표적 유전자와의 상관관계 규명 ▶히스톤 탈메틸화 효소의 전사활성 기작 규명

□ 연구 목표대비 연구결과
◎ 유전자의 발생학적 기작을 연구하는데 유용한 제노프스 배아를 실험동물로 이용하여 기관 형성 과정에서 히스톤 탈메틸화 효소의 역할과 전사기작을 규명하였음
▶제노프스에서 발현하는 히스톤 탈메틸화 효소의 유전자를 모두 확보함 ▶제노프스 발생과정에서 히스톤 탈메틸화 효소의 역할을 알아보기 위해서 각 발생단계별로 시공간적 발현양상을 RT-PCR과 whole mount in situ hybridization을 통해 확인하였음 ▶히스톤 탈메틸화 효소의 번역을 저해하는 Morpholinos (MOs)를 미세주입하여 Knock-down으로 야기되는 표현형을 관찰함으로써 발생학적 기능을 예측하였음 ▶히스톤 탈메틸화 효소 knock-down 배아를 Transcriptomics를 통해 분석하였고, 그 결과를 바탕으로 히스톤 탈메틸화 효소가 발생과정에서 영향을 미치는 표적 유전자들을 확인하였음 ▶또한, 해당 표적 유전자들 발현 패턴의 변화를 whole mount in situ hybridization 와 RT-PCR을 통해서 확인함 ▶히스톤 탈메틸화 효소를 과발현시킨 샘플로 ChIp-seq을 수행하였으며, Transcriptomics 결과와 비교 분석하여 히스톤 탈메틸화 효소의 타겟 유전자를 찾음 ▶히스톤 탈메틸화 효소에 의해 영향 받는 유전자 중에 전사인자를 중심으로 연구함 ▶히스톤 탈메틸화 효소의 발생학적 기능과 타겟 전사인자의 발생학적 기능을 비교하여 상관관계를 찾고 분자수준에서의 조절을 규명하였음.
◎ 이러한 연구결과는 척추동물의 배아발생동안 기관 형성에 있어서 히스톤 탈메틸화 효소의 역할을 새로이 밝히고 관련 질병을 연구하는데 기반이 될 것임.

□ 연구개발결과의 중요성
◎ 히스톤 탈메틸화효소 KO 마우스의 초기 배아 치사로 인해 확인 할 수 없었던 KDM family의 기관 형성 과정에서의 역할을 제노프스 배아를 이용하여 최초로 규명하였음.
◎ 배아발생 과정동안 히스톤 탈메틸화 효소의 역할을 규명함으로써 히스톤 탈메틸화 효소의 과발현이나 돌연변이에 의해 발생할 수 있는 기형 발생을 예상하고 이에 대한 치료제 개발에 기여할 수 있음.
◎ 본 연구과제를 통해 도출된 결과들은 세계 유수 연구실의 중요한 기술 자료로 사용될 것이며, 많은 피인용횟수를 가질 우수한 논문을 게재하였음.
◎ 본 과제는 각광 받고 있는 생물정보학 기술을 활용한 Transcriptomics과 ChIP-seq 분석을 통해서 히스톤 탈메틸화 효소의 기능을 예측하고 타겟 유전자를 발굴함. 타겟 유전자 중에서도 신호전달과 발생에 중요한 전사인자들을 확인할 수 있었으며, 또한 히스톤 탈메틸화 효소와 전사인자와의 상관관계를 밝힘으로써 복잡하고 역동적인 유전자 네트워크에 대한 정보를 제공하였음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)