보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 Seoul National University |
연구책임자 |
이동훈
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2024-03 |
과제시작연도 |
2023 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
연구관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO202400008190 |
과제고유번호 |
1711183886 |
사업명 |
개인기초연구(과기정통부) |
DB 구축일자 |
2024-09-24
|
키워드 |
피부 노화.후성유전조절.노화.DNMT1.HDAC4.Skin aging.Epigenetic regulation.Aging.
|
초록
▼
□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 피부노화에 따른 대사와 염증, 기질 단백질의 변화에서 DNA methyltransferase 1 (DNMT1)과 Histone deacetylase 4 (HDAC4)가 조절하는 에피제네틱 핵심 유전자의 역할과 작용기전을 규명하고, 피부노화에 따른 대사와 염증, 세포노화, DNA 손상, 기질 단백질의 변화를 억제 또는 개선할 수 있는 임상 적용 가능한 제어 방법을 개발하고자 함.
□ 연구 목표대비 연구결과
목표 1. 사람 피부조직과 피부세포에서 피부 노화 및 자외선에 의하여
□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 피부노화에 따른 대사와 염증, 기질 단백질의 변화에서 DNA methyltransferase 1 (DNMT1)과 Histone deacetylase 4 (HDAC4)가 조절하는 에피제네틱 핵심 유전자의 역할과 작용기전을 규명하고, 피부노화에 따른 대사와 염증, 세포노화, DNA 손상, 기질 단백질의 변화를 억제 또는 개선할 수 있는 임상 적용 가능한 제어 방법을 개발하고자 함.
□ 연구 목표대비 연구결과
목표 1. 사람 피부조직과 피부세포에서 피부 노화 및 자외선에 의하여 유의하게 변화하는 효소인 DNMT1과 HDAC4와 직접적으로 상호작용하는 기질 단백질과 염증, 대사 유전자 타깃을 규명함. -젊은이와 노인의 피부 조직 (n=10), 광노화 조직 (n=10), 급성 자외선 조사 조직 (n=10)에서 HDAC4는 노인 피부, 광노화조직, 급성 자외선조사시 mRNA, protein 발현이 모두 유의하게 감소함. DNMT1은 급성 자외선 조직에서만 유의한 증가를 보임.-피부섬유아세포와 피부각질세포에 HDAC4와 DNMT1을 과발현과 knockdown 시킨후 염증, 세포노화 기질단백질 관련 유전자 발현을 mRNA와 protein으로 확인함.
목표 2. DNMT1과 HDAC4와 직접적으로 작용하는 핵심 타깃 유전자와 피부노화 관련 유전자들의 연관 핵심 조절 기전을 사람 피부세포에서 규명하고, 스크리닝 시스템을 개발하여 피부노화 마커들을 억제 또는 개선할 수 있는 후보물질을 발굴함. -피부 섬유아세포에 HDAC4를 과발현과 knockdown 시킨 후 RNA-sequencing 시행하고 과발현과 siRNA 샘플을 자외선 조사, 세포노화 공공 데이터와 함께 비교분석하여 후보유전자 DDIT4를 발굴함. -피부 섬유아세포에서 HDAC4 관련 후보 유전자인 DDIT4의 mRNA, protein 발현을 확인함. -DNMT1을 과발현과 knockdown 시킨후 RNA-Sequencing 시행하고 DEG, transcription factor 등을 분석하고 관련 유전자 발현을 피부 섬유아세포에서 확인함. -DNMT1을 피부 섬유아세포에 과발현과 siRNA 시킨 후 ATAC-Sequencing 수행 완료 및 분석함. -DNMT1을 과발현과 자외선 조사시, 염증, 기질단백질 이상 변화가 같은 양상을 보이므로 피부 섬유아세포에 자외선 조사 후 ChIP-Seq(Chromatin immunoprecipitation sequencing)을 시행 분석함.-사람의 피부세포에 DNMT1을 과발현, 시간별 자외선 조사후 siRNA후 RNA-, ATAC-Sequencing을 통합 분석 후 선정한 DEG의 mRNA 발현을 모두 확인함. -사람의 급성자외선 조사 피부 조직 (n=7), 시간별 (24, 48, 72h) 조직 (n=5), 자외선 조사한 사람의 피부섬유아 세포에서, 선정한 DEG의 mRNA발현이 유의하게 증가함을 확인함. DNMT1 과발현에서 증가하는 핵심유전자들인 NRIP1, OSGIN2, PRDM1을 siRNA시킨후 염증, 기질 단백질 발현감소를 확인함, -피부 섬유아세포에 NRIP1, OSGIN2, PRDM1을 siRNA시킨후 자외선 조사시 증가했던 NRIP1, OSGIN2, PRDM1, MMP1, MMP3가 감소하고, 감소했던 procollagen 증가를 확인함
목표 3. DNMT1을 조직 특이적 결손시킨 마우스를 이용하여 피부노화 유발 후 대사, 염증, 기질 단백질 관련 DNMT1의 역할을 규명함. -Fibroblast 특이적 Col1a2 Cremice 와 Dnmt1flox/flox를 교배하여 Fibroblast 특이적 Dnmt1 cKO를 만듬. -Fibroblast 특이적 Dnmt1 cKO 마우스에서 Dnmt1 넉다운을 확인하고, 자외선 조사 후 WT 마우스와 비교시 Dnmt1 cKO 마우스에서 Epidermis의 두께가 WT보다 감소하고 콜라젠의 양도 WT 보다 증가함. -ATAC-seq, RNA-seq, ChIP-seq에서 발굴한 DNMT1 특이적 핵심 유전자들인 NRIP1, PRDM1, OSGIN2등의 발현이 자외선 조사시 Fibroblast 특이적 Dnmt1 cKO 마우스에서 WT 보다 감소하고 피부노화 유발 후 대사, 염증, 기질 단백질들의 변화를 확인함.
목표 4. 확립된 핵심 유전자 활성화 또는 제어기술과 후보물질을 이용한 임상연구를 수행하여 피부노화와 관련된 대사, 염증, 기질 단백질 변화를 제어할 수 있는 방법을 개발함. -FDA drug library, 한국생명공학원, 바이오스펙트럼, 실험실 자체 peptide들의 DNMT1 inhibitory activity 억제 효과 물질 들을 발굴함.
□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
(1) DNMT1과 HDAC4 역할과 기능규명은 계속되어야 함. 이번 연구로 피부조직과 세포에서 RNA-seq, ATAC-seq등 전사체-후성유전체 분석를 통해 발굴된 DNMT1의 핵심 타겟유전자들인 (NRIP1, PRDM1, OSGIN2, CRAT)와 HDAC4 타겟유전자인 DDIT4의 연구는 지금까지 피부노화, 세포노화, 광노화의 산물인 MMP-1, 염증성 사이토카인의 증가와 Procollagen감소는 에피제네틱 조절을 이용하여 피부노화를 개선시킬 수 있음. 특히 DNMT1의 핵심 타겟유전자들인 (NRIP1, PRDM1, OSGIN2, CRAT)의 후속연구는 피부 노화 뿐만 아니라, 노화와 퇴행성 질환, 피부질환들을 개선할수 있는 아주 중요한 연구이므로 꼭 후속연구가 필요함
(2) DNMT1와 HDAC4에 의한 후성유전학 조절은 피부 노화와 세포노화 관련 유전자 발현의 중추적 역할을 할 것임- DNA 메틸화 조절과 히스톤 디아세틸화 조절은 약물에 의해 가역적으로 변화시킬 수 있으며 다양한 유전자를 통합적으로 조절할 수 있어 차후 지식재산권 확보와 기술이전이 매우 유망하며, 후성 유전체조절과 관련된 독자적인 원천기술을 확보하여 피부노화를 극복하고, 나아가 건선과 아토피피부염 같은 다른 피부 염증질환 및 다른 장기의 노화 및 퇴행성 질환과의 공통 병인을 규명하고 타 분야로 확대 적용하는데 기여할 것임.
3) 항 피부노화 관련 기능성화장품 및 기능성식품 등의 산업분야의 발전에도 도움을 줄 것임. - 본 연구과제의 성공적인 수행으로 얻은 연구결과들은 대사, 염증인자의 조절을 통해 피부노화의 마커(들)을 억제 또는 개선할 수 있음을 제시하며, 이 결과들은 피부노화를 억제시키거나 개선시킬 수 있는 방법들을 개발하는 데에 있어서 염증과 대사과정에 관여하는 인자들을 표적인자로서 활용하거나 또는 천연물과 화합물 스크리닝을 통해 얻어진 DNMT1 억제제, HDAC4 활성제, 또는 핵심 타깃 조절제가 피부노화 억제제 또는 개선제로 활용할 수 있는 가능성이 있음을 제시함. 이를 통하여 항피부노화 제품개발과 관련된 기능성화장품 및 기능성식품 등의 산업분야의 발전에도 도움을 줄 것으로 생각됨.
(출처 : 연구결과 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 4
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 9
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
- 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
- 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
- 3) 목표 달성 수준 ... 17
- 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
- 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
- 6. 자체점검표 ... 20
- 7. 참고문헌 ... 21
- 끝페이지 ... 33
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.