알파-사이누클린 단백질의 아밀로이드형성및 발병기전에 대한 연구

국문 초록 (Abstract)

연구의 목적 및 내용 : 본 연구과제는 알츠하이머병, 파킨슨병등 퇴행성뇌질환에서 공통적으로 발견되는 독특한 단백질 중합체인 아밀로이드의 형성과정 이해, 아밀로이드의 분해과정을 촉진하는 미생물 가수분해효소의 탐색 및 개발, 생체 모방환경에서 아밀로이드의 병인으로서의 중요성에 대한 탐구를 목표로 하였다. 파킨슨병의 원인 물질인 알파-시누클린에 대한 생화학/분자생물학/세포생물학 실험들을 진행하였으며, 단백질의 활성 및 안정성연구, 구조분석, 아밀로이드의 특성분석, 동물세포배양 및 세포독성연구, 실험용쥐를 이용한 아밀로이드 독성분석에 대한 다양한 요소기술을 개발하였다.
연구개발성과
□ 아밀로이드를 분해할 수 있는 가수분해효소의 탐색 및 개발: 미생물로부터 아밀로이드를 분해할 수 있는 가수분해효소 및 에스터라제를 탐색하고 이를 이용하여 아밀로이드를 분해할 수 있는 분자적 기반을 마련하였다.
□ 아밀로이드 가수분해효소에 의한 아밀로이드 분해과정의 이해: 미생물로부터 얻어진 아밀로이드 가수분해효소의 구조 및 특성분석을 진행한다. 다양한 생화학, 분자생물학, 미생물학 방법을 이용하여 얻어진 가수분해효소 및 에스터라제가 아밀로이드 분해에 효과적임을 확인하였다.
□ 아밀로이드 형성기작에 대한 모델확립: 알파-시누클린을 중심으로 단위체, 중합체, 아밀로이드 복합체의 형성과정의 이해하고 다양한 실험적인 방법으로 알파-시누클린에 의한 아밀로이드의 형성기작에 대한 추가적인 데이터를 얻고 이에대한 모델을 확립하였다.
□ 다양한 유기화합물을 이용한 아밀로이드 형성저해 및 분해기작 연구:벤조피렌계열 및 이미다졸리움이온성액체등 화합물을 이용한 아밀로이드 형성 저해 및 분해과정 연구하여 이러한 분자들을 통한 아밀로이드의 형성저해 및 분해기작이 실제로 가능함에 대한 데이터를 확보하였다.
□ 생체모사환경에서 아밀로이드의 형성과정 이해 : 아밀로이드의 형성과 정에 대한 생리적인 조건에서의 특성분석을 위하여 생체막 존재하의 유사조건하에서 아밀로이드의 형성과정에 대한 생화학적인 방법으로 탐색하였으며 이러한 데이터를 기반으로 실제 조건에서 아밀로이드의 형성과정에 대한 지식을 습득하였다.
연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
□ 연구 성과를 통한 추가연구 및 신규분야 활성화 : 파킨슨병과 직접적으로 관련된 알파-시누클린에 의한 아밀로읻의 형성과정에 대한 연구는 추가적인 연구를 가능케하며 관련된 신규분야의 활성화 할 것이다.
□ 연구 성과 활용을 위한 데이터 베이스 구축:본 연구에서 얻어진 정보 및 연구성과는 데이터베이스의 구축을 통하여 성과활용을 할 수 있도록 체계화하고자 한다.
□ 국제 공동연구네트워크의 구성: 후속연구 및 추가정보를 위한 국제공동연구네트워크를 구성하고자 한다

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose&Contents : This research project is consist of 1) by using microbial amyloid hydrolases or esterases to degrade preformed amyloid fibrils in Parkinson’s disease (PD) 2) structural and functional characterization of amyloid degrading enzymes for possible therapeutic methods, 3) physiological roles of neurotoxic species of neurodegenerative diseases, oligosomes, will be investigated with biochemical, molecular biological, and cell biological tools. This study will provide a new paradigm for the treatment of neurodenerative diseases using protein enzyme therapy as well as giving a full understanding of structure and function of amyloid degrading hydrolase from microorganisms.
Results
○Identification and characterization of amyloid degrading hydrolase from microorganisms Identification of amyloid-degrading hydrolases from microorganisms to degrade pre-formed amyloid fibrils.
○ Characterization of amyloid-degrading process by hydrolase Analysis of the actions of amyloid-degrading hydrolase enzymes to discuss amyloid-degrading process in more detail.
○ Oligosomes formation and its regulation mechanisms Formation and regulation mechanism of oligosomes, which are cytotoxic forms of protein aggregates, from alpha-synuclein in PD was monitored and characterized.
○ Investigation of amyloid formation process and mechanism Amyloid formation mechanism was investigated
Expected Contribution
The studies of amyloid, amyloid-degrading hydrolase, oligosomes, and amyloid formation process using genome-wide screening, library construction, function and structure analysis, and development of effective therapeutics for neurodegenerative diseases are closely associated with biochemistry, molecular biology, microbiology, enzyme engineering and can be applied to various fields and interdisciplinary research.
○ Expansions of related research with interdisciplinary fields
○ Establishments of database with research information
○ International collaboration in this field