파킨슨씨병 관련 알파-시뉴크린 올리고머의 지질막 파괴에 따른 세포독성 유도 및 제어책 개발 연구 = Study of Membrane Disruption Process Caused by α-Synuclein Oligomers to Control the Cytotoxicity of Parkinson's Disease

국문 초록 (Abstract)

Ⅰ. 연구목표 : 본 연구의 최종목표는 파킨슨씨병 관련 단백질인 알파-시뉴크린 올리고머에 의한 아밀로이드 생성기작인 단위조립화 현상에 따른 세포내외 지질막 구조물의 비정상적 파괴현상을 기반으로 신경세포 퇴화의 분자원인을 새롭게 규명하고 그 해결책을 제시하고자 함. 특히 알파-시뉴크린 올리고머의 물리?화학적 특성을 집중적으로 연구하며 올리고머 형성을 제어하는 다양한 방법(화학적/생물학적)을 제시함으로써 올리고머의 지질막 파괴에 따른 세포독성 원인을 제어하고 이를 기반으로 파킨슨씨병의 진단 및 치료책을 개발하고자 함.
Ⅱ. 연구내용
상기 최종목표를 달성하기 위한 세부 연구목표 및 연구내용은 다음과 같음.
세부목표 I : 지질막에 대한 단위조립화 활성형 올리고머의 특성분석
(1) 알파-시뉴크린 올리고머의 물리 및 화학적 특성 분석; (2) 지질막 조성 및 물리적 구조에 따른 올리고머 활성 조사; (3) 알파-시뉴크린 돌연변이체에 의한 올리고머의 조립화 특성 및 지질막 활성 연구
세부목표 II : 올리고머에 의한 막구조물 파괴에 대한 분자기작 연구
(1) 일반적 표면의 화학 및 물리적 성질에 따른 단백질 조립화 현상 연구; (2) 지질막 표면상 단백질 4차구조의 변형유도와 표면상 단백질 초분자구조물 조립화 현상 연구; (3) 지질막의 변형유도기작 연구; (4) 단백질 올리고머 및 초분자구조물의 세포막 상호작용 및 독성효과 분석
세부목표 III : 화학 및 생물학적 방법을 이용한 올리고머 제어책 개발
(1) 올리고머 유도 및 분해 인자 연구; (2) 올리고머 상호작용성 저분자 화합물 스크리닝 및 특성 분석; (3) 올리고머의 안정화 및 불안정화에 미치는 활성 분석; (4) 파킨슨씨병의 진단/치료책 개발로의 응용
Ⅲ. 연구개발에 따른 기대성과
a. 세포활성에 미치는 단백질 구조물의 역학적 효과 분석과 세포내 초분자 구조물 형성의 물리적 기능 연구를 통하여 현대 세포 생물학 이해의 새로운 파라다임을 제시함.
b. 노화 관련 퇴행성 신경질환의 분자병인을 이해하고, 신약 타겟을 제시함으로써 질환의 예방 및 치료책을 개발함. 이는 커다란 경제?산업적 파급효과를 기대하게 함은 물론 궁극적 복지사회 건설의 필수적 토대를 마련하게 할 것으로 기대함.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

1. Research Objective : The goal of this study is to examine solutions for the molecular factors causing the degeneration of neuron cells through the abnormal destruction phenomenon of the cell membrane structural elements, resulted from the amyloidogenic self-assembling process of α -synuclein oligomer, the protein associated with the pathogenesis of Parkinson’ s disease. In particular, intensive studies will be pursued on controlling the cytotoxicity caused by the disruption of lipid membrane by the oligomers.These studies will present a guidance to the development of diagnosis and therapy of Parkinson’ s disease.
2. Research Contents
Objective I : Analysis on the features of unit-assembly active oligomers on lipid membrane. (1)Analysis of the physico-chemical characteristics of α -synuclein oligomers (2) Oligomer activity evaluation depending on the different constituents of the lipid membrane (3) Analysis of the oligomers of α -synuclein mutant species and their effect on lipid membrane.
Objective II : Studies on the membrane destruction mechanism by the oligomers. (1) Research on the protein assembly phenomenon by the chemical and physical characteristics of the surfaces (2) Induction of change in the protein quaternary structure on the lipid membrane surface and the supramolecular structure assembly of the oligomer protein on the surface (3) Mechanisms of the deformation of the lipid membrane (4) Studies on the interaction between the oligomers and supramolecular structural and the resulting toxicity.
Objective III : Development of the oligomer control strategy using chemical and biological methods. (1) Study on oligomer induction and disruptive elements (2) Oligomer interaction and screening and analyzing the mixture of small molecules (3) Oligomer stabilization and evaluation of the factors influencing oligomer instability (4) Application and development of diagnosis and therapy techniques for Parkinson’ s disease.
3. Anticipated Research Outcomes
a. Analysis of the mechanical effect of protein structural element that affect cellular activity and presenting a new paradigm for understanding modern cell-biology through the research on physical functions of intracellular supramolecular structure formation.
b. Comprehension of the pathogenesis aspects of the aging related neurodegenerative diseases and providing a new therapeutic target for the prevention of disease and developing therapy techniques. Economical and industrial influencing results are expected as it provides necessary foundation for construction of ultimate welfare society.