| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 세포운명의 결정 및 재조정 메커니즘을 근본적으로 규명하고, 이를 통해 세포의 분화, 발달, 병리 등을 포함하는 세포운명의 조절과 제어 ○ 전체 내용 본 연구에서는 융합적·다학제적 접근 방법을 통해서 세포운명 결정과 재조정을 규명하고, 더 나아가 세포운명과 발달의 제어를 최종 연구 목표로 함. 이를 달성하기 위해 각 목표에 따라 다중 레벨에서의 목표를 가지고 아래와 같이 연구를 진행하고자 함. (1) 세포 운명 변화에 따른 시∙공간적 단일세포 멀티오믹스 분석: 단일세포 (single-cell) 기반 유전체, 후성유전체, 단백질체 통합 분석 플랫폼 개발, 세포내 분자의 동역학적, 시공간적 분석, 세포 이질성, 정량적 유전체 및 단백질체 분석, 생물정보학 및 기계학습 적용. (2) 세포 운명 결정과 재조정 원리 규명: 세포 모델을 이용한 발달신호 전달계 네트웍 분석과 확립, 전환분화/역분화/재조정 등의 세포 운명 변화의 원리 규명, 세포 운명에 따른 정량적 단백질체/단백질분해 시스템 분석, 개체 모델에서 유전자 프로그램에 따른 신경세포 계통 및 운명 분석. (3) 세포 운명 조절 기반 병리 규명과 제어: 세포 상황 (cellular context)에 기반한 암세포 모델에서 단백질체/단백질분해 시스템 분석, 암 호발 유전자 변이에 의한 성체줄기세포 자기복제 및 분화 연구, 대사질환 모델을 이용하여 세포 스트레스에 따른 췌도내 베타세포 운명 분석. 위에 기술한 연구 내용을 수행하여 세포운명 재조정에 의한 다세포 생명체의 발달과 성장 반응을 분석하며, 세포 수준에서의 운명변화가 개체 수준으로 어떻게 전달되어 개체의 발달과 성장이 이루어지는지를 통합적으로 규명하고자 함. ○ ‘21년 □ 목표 - 세포 표현형 정보와 멀티오믹스 데이터 통합 기술 개발 - 단일세포 단백체 분석 플랫폼 개발 - 통합 분석 시스템 원리증명 - 중요 전사인자 돌연변이체 분석을 통한 세포 활동 및 운명 변화연구 - 초고분해능 현미경 이용 세포 운명 결정 과정의 생체분자 시공간 변화 관측 - Keap1-Nrf2 항산화 기전의 혀줄기세포의 자기복제 및 분화에 미치는 영향 연구 - 비정상세포 운명 제어를 위한 단백질분해 효소들의 병인학적 연결고리 연구 - 세포/동물 모델 ATF4-CHOP 신호전달계를 통한 세포 운명 제어조절 기전 연구 □ 내용 - 세포 분화 및 운명 결정 관련 세포 표현형 정보와 멀티오믹스 데이터 통합 기술 개발 - 단일세포 단백체 분석 파이프라인 구축 - 통합 분석 시스템 원리증명의 예로 암세포 이질성 분석 - 중요 전사인자 돌연변이체 분석을 통한 세포 활동 및 운명 변화비교 - 초고분해능 현미경 이용 세포 운명 결정 과정의 생체분자 시공간 변화 관측 - Keap1-Nrf2 항산화 기전의 혀줄기세포의 자기복제 및 분화에 미치는 영향 규명 - 비정상세포 운명 제어를 위한 단백질분해 효소들의 병인학적 연결고리 규명 - 세포/동물 모델 ATF4-CHOP 신호전달계를 통한 세포 운명 제어조절 기전 규명 □ 연구개발성과 - 위 조직 손상 후 시간에 따른 쥐 위장 주세포의 전사체 분석 완료 - 위장 주세포의 휴지기를 조절하는 유전자(Cdkn1c)를 발굴 - 쥐 위장 상피세포의 단일세포 전사체 분석을 완료 - 나노 공정 및 SIMS 이미징 기술을 이용하여 단일세포 단백체/대사체/위치 동시 분석을 위한 플랫폼을 구축 - 생체 고분자의 dynamics를 분석하기 위한 Fluorescence Correlation Spectroscopy를 활용하여 마우스 섬유아세포 세포막의 GM1 단백질의 확산계수 결정 - UBQLN2의 액체-액체 상분리의 물리화학적 조절 메커니즘을 규명 - 탈리 지역 최외곽세포에서 발현이 증가하는 마커 유전자 및 이탈세포 특이적인 마커 유전자를 발굴 - Keap1-Nrf2 항산화 기전이 혀 줄기세포의 자기복제를 조절함을 오가노이드 및 생체 수준에서 증명 - 프로테오좀과 USP14/Ubp6의 양방향 상호작용을 통해 단백질분해와 탈유비퀴틴화 반응을 정교하게 조절할 수 있는 새로운 단백질분해 조절원리를 규명 - ATF4-CHOP 신호전달계를 통한 세포 운명 제어 조절 세포/동물 모델 구축후 표현형 관측과 관련 기전 규명 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 - 혀 줄기세포를 조절하는 기전을 규명하고 이를 바탕으로 설암 수술 등으로 인한 혀 결손 시의 재생의학적 치료법 개발에 기여 - FCS 구축으로 생체 분자 dynamics 분석에 활용 - 액체-액체 상분리의 물리화학적 조절 메커니즘을 규명함으로써 세포 운명 결정에서 상분리 역할 규명에 기여 - 단백질분해 효소 작용기전 규명과 기능적 조절을 통한 능동적 세포 운명의 제어기법 개발 가능성 증진 - ATF4-CHOP 신호전달계를 통한 세포 운명 제어 조절 관련 기전 규명은 당뇨병 관련 질환 제어에 활용 가능 (출처 : 요약문 2p) |
