□ 연구개발 목표 ■ 세포핵 단백질 lamin A의 간헐적 alternative splicing에 의해 발현되는 progerin은 나이에 비례하여 증가하며 자연적 세포 노화와 밀접한 관계가 있다. ■ 다학제적 통합 연구를 수행하여 소량의 progerin에 의해 유발되는 세포핵 변형, 핵막의 기능 약화, 세포 골격의 변화, 세포의 온전성 쇠락으로 특징되는 세포 노화의 분자적 기작을 규명한다. □ 연구개발 내용 ■ 급속한 노화를 수반하는 조로증 환자들에서는 찌그러진 세포핵을 가진 세포들이 발견되는데, 이는 lamin A 유전자의 돌연변이로 인해 생성되는 progerin 단백질이 핵막 아래 lamina 층의 정상적 물성을 변화시켜 세포핵의 구조를 제대로 지지하지 못하게 되는 결과이다. 정상인의 세포에서도 자연 노화 과정에서 비록 소량이지만 progerin이 증가하여 조로증 환자와 유사하게 세포핵의 변형 (nuclear deformation)이 일어난다. ■ 대부분의 조로증 환자가 물리적인 스트레스를 많이 받는 기관인 심혈관계의 이상으로 사망한다는 사실로부터, 세포핵의 변형이 일어나면 세포에 가해지는 외력에 대한 저항성이 취약해진 세포가 되고, 더 나아가 조직 및 기관을 불안정하게 만들어 궁극적으로 개체의 사망에 이르게 됨을 유추할 수 있다. 자연 노화된 세포 또한 이와 유사하게 세포 온전성에 결함이 생길 것으로 예상되나 그 분자적 기작을 모르고 있다. ■ 전통적으로 노화 연구는 에너지 대사와 노화의 생화학적 연관성을 밝히는 연구가 주를 이루었으나, lamina 층-핵막-세포체 사이에 물리적 상호 작용이 어떻게 세포 노화와 연관되는지에 대한 연구는 미흡하다. ■ 본 기초연구실에서는 progerin이 세포핵 구조를 변형시키는 분자적 기작을 밝히고, 세포핵 변형이 어떻게 핵막의 기능 약화와 세포 골격의 변화를 일으키며, 세포 온전성에 영향을 미치는지를 규명하고자 한다. 이를 위해 (i) 구조생물학 및 단백질 디자인, (ii) 고분해능 단백질 동역학 이미징, (iii) 계산생물학, (iv) 세포기계생물학 각각의 분야의 전문가들이 다학제적 협력 연구를 통해 다음과 같은 핵심 연구들을 수행한다. (1) 소량의 progerin이 lamina 층의 물리적 변성을 일으키는 구조적 생화학적 근거 연구 (2) 세포핵 변형과 핵공 및 유전자 발현 변화 간의 상관관계 연구 (3) 세포핵 변형과 세포 골격 간의 상호작용 변화 연구 ■ 상기한 연구를 통해 물리적인 이유로 세포핵에서 시작되는 정상적 세포 노화 과정을 분자적 수준에서 이해하고 노화를 지연시킬 수 있는 중요한 이론적 근거를 마련한다. □ 활용계획 및 기대효과 ■ 본 기초연구실이 제안하는 연구는 내용적, 방법론적 면에서 융합적인 연구로써, 세포 노화에 관한 근원적 발견을 이루고, 향후 노화를 억제하고자 하는 연구에 새로운 이론적 기반을 제공할 것이다. 나아가 기계생물학적 치료법 개발과 같은 신생 연구를 촉발할 수 있는 밑거름이 될 것이다 ■ 밝혀질 노화 기작은 심혈관계, 근골격계 및 진피 세포들의 노화의 많은 부분을 설명할 수 있을 것으로 예상하며, 궁극적으로 이와 관련된 퇴행성 질환의 진행을 지연할 수 있는 치료법의 개발을 가능하게 할 것이다. (출처 : 국문 요약문 2p)
- 연구책임자 : 오병하
- 주관연구기관 : 한국과학기술원
- 발행년도 : 20230200
- Keyword : 1. 자연 노화;핵 구조 변형;프로게린;라민;라민층 결함;링크 복합체;세포 골격;다학제적 접근; 2. Natural aging;Nuclear deformation;Progerin;Lamin;Nuclear lamina defect;LINC complex;Cytoskeleton;Multidisciplinary approach;
