초록 ▼

연구개요
본 연구의 목표는 골격근 forkhead box O protein 1 (FOXO1)이 당과 지방대사의 조절 기능을 규명하는 것임. FOXO1는 골격근의 성장에 관여하므로 기존의 동물모델을 이용한 연구에서는 골격근의 양적변화로 인해서 FOXO1의 골격근 대사 조절 기능이 명확하지 않았음. 따라서 본 연구에서는 독시사이클린을 이용하여 성체에서 골격근 특이적으로 FOXO1 유전자가 결여되는 생쥐(Dox-mFOXO1 KO)를 제작하여 고지방식이로 비만을 유도한 후 인슐린 민감도, 지방대사, 운동능력, 마이크로 어레이를 측정

연구개요
본 연구의 목표는 골격근 forkhead box O protein 1 (FOXO1)이 당과 지방대사의 조절 기능을 규명하는 것임. FOXO1는 골격근의 성장에 관여하므로 기존의 동물모델을 이용한 연구에서는 골격근의 양적변화로 인해서 FOXO1의 골격근 대사 조절 기능이 명확하지 않았음. 따라서 본 연구에서는 독시사이클린을 이용하여 성체에서 골격근 특이적으로 FOXO1 유전자가 결여되는 생쥐(Dox-mFOXO1 KO)를 제작하여 고지방식이로 비만을 유도한 후 인슐린 민감도, 지방대사, 운동능력, 마이크로 어레이를 측정함. FOXO1의 유전적 결여가 PPARδ의 발현을 증가시켜 미토콘드리아 기능, metabolic inflexibility 및 운동 능력을 개선시킴을 규명함. 본 연구는 FOXO1이 PPARδ의 promoter에 결합하여 유전자 발현을 직접적으로 억제함을 증명한 연구임. FOXO1에 의해 조절되는 마이오카인을 규명하였으며 마이오카인의 당 및 지질대사 연구는 후속 연구가 필요함.

연구 목표대비 연구결과
1차년도: 100% 달성함
• 비만 Dox-mFOXO1 KO 생쥐에서 인슐린 저항성이 개선되고 공복 지방산이 감소하였으며 골격근의 지방양이 감소함을 확인함. 골격근 양은 변화 없었음.
• Dox-mFOXO1 KO 생쥐는 fasting 상태에서 골격근의 지방산 산화가 증가되었고, 인슐린 주입 하에서는 당 섭취가 개선되었음.
• Microarray 분석 결과 비만 Dox-mFOXO1 KO 생쥐의 골격근에서 PPAR family 및 표적 유전자의 발현이 증가되었음.
2차년도: 100% 달성함
• 비만 Dox-mFOXO1 KO 생쥐의 골격근에서 인슐린 신호전달에 관여하는 Akt, pAS160, GSK3β의 인산화가 증가되었으며 지방산 산화와 연관된 단백질의 발현이 증가되었음.
• 비만 Dox-mFOXO1 KO 생쥐의 골격근에서 미토콘드리아의 수가 증가되었고 기능이 향상되었음. Grip strength, inverted cling grip test, treadmill running으로 측정한 골격근 운동능력이 향상되었음.
• Dox-mFOXO1 KO생쥐에서 DKK3의 발현이 감소하였음, 하지만 혈장 내 DKK3 발현은 차이 없음.
3차년도:100% 달성함
• 고지방식이 생쥐의 골격근에서 DKK3가 증가하지 않음. 마이오카인 과발현 동물모델 제작하였으나 인슐린 민감도의 변화 없었음. mFOXO1 KO에 의한 인슐린 민감도 개선은 DKK3와 관련 없음.
• 비만 Dox-mFOXO1 KO 생쥐의 골격근에서 PPARδ의 발현 증가 확인. FOXO1이 PPARδ의 promoter에 결합함을 확인함. C2C12 세포에서 FOXO1 knockdown이 PPARδ의 전사를 증가시킴을 확인함.
4차년도: 100% 달성함
• 비만 Dox-mFOXO1/PPARδ double KO 생쥐에서 인슐린 저항성 개선 및 미토콘드리아 개선 효과 없음을 확인. PPARδ의 증가가 대사적 개선을 유도함을 확인함.
• C2C12 세포에서 FOXO1 knockdown에 의한 미토콘드리아 단백질 발현의 증가가 PPARδ 억제제에 의해사라짐을 확인함.
• 당뇨병 환자의 골격근에서 FOXO1 발현 증가 및 FOXO1과 PPARδ 및 미토콘드리아 호흡효소와의 역상관관계 확인.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1) 학문적 파급효과
• 골격근에서 FOXO1의 당과 지방 대사 조절 기능 규명 및 FOXO1과 PPARδ의 직접적인 상호작용을 증명
• FOXO1에 의한 골격근의 미토콘드리아 조절 기전 확립
• 당뇨병 치료제 개발 타겟으로서의 FOXO1에 대한 근거 자료 제시함
2) 사회경제적 파급효과
• 국내 및 해외 특허 출원으로 지식권 확보. 기술이전 방안 마련하여 경제적 효과 획득 가능
3) 인력양성
• 대사질환 관련 전문가 양성: 박사과정 졸업 1명, 석사과정 1명
4) 인프라 구축
• 성체에서의 골격근 특이 유전자 발현 모델 구축: 골격근에서 발현되는 유전자의 기능 규명에 활용

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 최종 연구 목표 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 3) 연구의 가설 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 연차별 연구 목표 ... 6
• 2) 연구 진행 과정 ... 6
• 3) 연구과제 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발 결과의 중요성) ... 15
• 1) 학문적 파급효과 ... 15
• 2) 사회경제적 파급효과 ... 15
• 3) 인력양성 ... 15
• 4) 인프라 구축 ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 1) 활용분야 및 방안 ... 16
• 2) 타연구의 활용 ... 16
• 3) 추가연구의 필요성 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 16
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 29