초록 ▼

□ 연구개요
사람의 유전자는 세포 핵 내부에 조밀한 크로마틴 형태로 존재하며, 그 기본 단위체는 뉴클레오솜이다. 크로마틴 구조는 세포주기 및 외부자극에 따라 유동적으로 변화한다. 이러한 크로마틴 동역학은 유전자 보존, 세포 분화, 유전자의 발현과 밀접한 관련이 있으며, 노화 및 암과 같은 질병과도 연관되어 있다. 크로마틴 동역학을 조절하는 핵심 요소들은 뉴클레오솜을 형성하고 분해하는 히스톤 chaperone, 크로마틴 remodeler, 그리고 히스톤 tail modification이다. 본 연구에서는 이러한 히스톤 chape

□ 연구개요
사람의 유전자는 세포 핵 내부에 조밀한 크로마틴 형태로 존재하며, 그 기본 단위체는 뉴클레오솜이다. 크로마틴 구조는 세포주기 및 외부자극에 따라 유동적으로 변화한다. 이러한 크로마틴 동역학은 유전자 보존, 세포 분화, 유전자의 발현과 밀접한 관련이 있으며, 노화 및 암과 같은 질병과도 연관되어 있다. 크로마틴 동역학을 조절하는 핵심 요소들은 뉴클레오솜을 형성하고 분해하는 히스톤 chaperone, 크로마틴 remodeler, 그리고 히스톤 tail modification이다. 본 연구에서는 이러한 히스톤 chaperone 및 크로마틴 remodeler들의 기능 및 상호작용을 연구하고 히스톤 tail의 modification의 효과를 연구하였다. 특히, 최근에 브로모 도메인(bromo-domain)을 가진 AAA+ ATPase인 S. cerevisiae의 Abo1과 S. pombe의 Yta7의 크로마틴 remodeler 및 히스톤 chaperone으로서의 역할과 기능을 단분자 융합 이미징 기술인 DNA 커튼을 이용하여 규명하였다. 나아가 Abo1 혹은 Yta7과 기존의 히스톤 chaperone인 CAF-1 및 FACT와의 상호작용을 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제의 연구 목표는 ‘히스톤 chaperone, 크로마틴 remodeler, 및 히스톤 tail modification이 어떻게 뉴클레오솜과 상호작용하여 크로마틴의 전반적인 다이나믹스를 조절하는가’ 규명하는 것이다. 이 목표를 달성하기 위해서 Xenopus laevis의 canonical 히스톤(H2A, H2B, H3, H4)을 모두 정제하여 in vitro에서 뉴클레오솜을 형성하였으며, 화학적 ligation 방식을 이용하여 히스톤 tail의 특정 아미노산을 아세틸화(acetylation) 하여 그 영향을 관찰하였다. 그리고 브로모 도메인을 가진 Abo1과 Yta7의 기능과 역할을 DNA 커튼으로 규명하였다. Abo1은 ATP 가수분해를 통해서 H3-H4를 DNA에 로딩시켜주는 것을 확인하였으며, CAF-1과는 달리 tetrasome을 형성하지 않는다는 것을 확인하혔다. 한편, Yta7은 그 construct에 따라서 기능이 반대로 작용한다는 것을 밝혔다. Yta7의 아미노 끝단(N-terminus)이 없을 경우는 H3-H4를 뉴클레오솜에서 떼어주고, full-length의 경우는 H3-H4를 로딩하여 tetrasome을 형성한다는 것을 밝혔다. 나아가 Yta7의 이러한 히스톤 로딩 및 제거 과정이 ATP 가수분해와 관련 없이 진행된다는 것을 관찰하였다. 그리고 Abo1 및 Yta7과 같은 크로마틴 remodeler들과 히스톤 chaperone이 CAF-1 및 FACT와의 상호작용을 관찰하였다. 특히 Abo1은 H2A-H2B를 tetrasome에 결합시켜 뉴클레오솜을 만드는 FACT와 상호작용하여, FACT를 tetrasome으로부터 제거해 주는 새로운 기능을 처음으로 밝혔다. 위 결과처럼 본 과제에서 처음에 계획한 모든 목표를 성공적으로 달성하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 과제에서는 크로마틴 다이나믹스의 핵심 인자들(히스톤 chaperone, 크로마틴 remodeler, 히스톤 tail modification)이 크로마틴을 어떻게 변형시키고, 그 기저에 있는 메커니즘이 무엇인지를 규명하였다. 크로마틴 다이나믹스는 가장 근원적인 생체 반응인 DNA 대사작용(DNA의 복제와 재조합, 및 손상복구)과 밀접한 관련이 있으므로, 본 연구를 통하여 이러한 DNA 대사과정과 관련된 질병 들을 깊게 이해할 수 있다. 나아가 후생유전학(epigenetics)의 분자생물학적인 기작을 밝히는 기반을 제공할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구결과를 바탕으로 줄기세포의 분화 조절을 통한 줄기세포 치료제의 개발, 면역세포의 활동성 조절 및 다양한 질병들의 치료제 개발에 기여할 수 있을 것으로 생각한다. 특히, 본 과제의 연구주제인 브로모 도메인을 가진 AAA+ ATPase는 폐암, 자궁암 등과 같은 여러 암과 밀접한 관련이 있으며 그 예후가 좋지 않다고 알려져 있다. 따라서 본 과제의 연구결과를 바탕으로 브로모 도메인을 가진 AAA+ ATPase와 관련된 암의 원인 및 그 치료제 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2-1. 실험적인 접근 방법 ... 4
• 2-2. 연도별 과제 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 17
• 7. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32