| 초록 |
□ 연구개요 ● 생체 내 항상성 유지를 위해서 세포 대사 변화를 아미노산을 통해서 인식한 후, 분비되어 면역 시스템을 활성화하는 새로운 “아미노산을 통한 항상성 변화 알림 시스템” 발굴 및 기전 연구를 위해 이번 과제를 통해서 다음과 같은 가설을 세우고 예비 실험을 진행함. ● 가설 : 암세포에서 생성된 과도한 reactive oxygen stress (ROS)에 의한 세포 내 cysteine 결핍 시, 선천면역 활성 단백질인 cysteinyl-tRNA synthetase (CARS1)가 직접 cysteine 결핍을 인식하여 분비되고 면역 활성을 통한 항암 효능을 나타냄> □ 연구 목표대비 연구결과 ● 단년 과제로 가설을 증명하기 위한 연구목표는 1, Cysteine 결핍에 의한 세포사멸 (ferroptosis) 시에 CARS1 분비 확인, 2. CARS1의 cysteine 인식을 통한 분비 기전 확인, 3. CARS1에 의한 항암 면역 시스템 확인으로 본 과제를 통해서 모든 목표를 증명할 수 있는 연구결과를 확인하였음. ● 목표 1인 Cysteine 결핍에 의한 세포사멸 (ferroptosis) 시에 CARS1 분비를 확인하기 위해서 cell line을 이용하여 cystine deprivation 시 ferroptosis가 발생함을 확인하였으며, cystine deprivation에 의한 세포사멸 시, CARS1이 secretion 됨을 TCA precipitation을 통한 WB과 CARS1 ELISA를 통해서 확인하였음. 또한, exosome 내에 CARS1이 존재함도 확인하였음. ● 목표 2인 CARS1의 cysteine 인식을 통한 분비 기전 확인하기 위한 연구를 위해 먼저 구조가 밝혀진 E. coli CARS1을 통해서 cysteine 인식에 중요한 single amino acid를 확인하고, homo sapiens CARS1과 sequence alignment를 통해서 human CARS1에서 cysteine 인식에 중요한 conserved sequence를 찾아냄. 이를 이용하여 point mutation을 통해서 cysteine non-binding CARS1 mutant를 만들고 mutant가 WT 보다 세포 밖 분비가 증가함을 확인함으로써 cysteine 결합과 CARS1 secretion의 연관 관계를 확인. ● 목표 3인 CARS1에 의한 항암 면역 시스템 확인 연구를 위해 syngeneic mouse model과 CARS1 단백질을 정제, CARS1 stale cell line을 제작하였음. 이를 통해 CARS1 단백질의 IP injection을 통한 항암효과와 CARS1 stable cell line을 이용하여 세포로부터 분비되는 과량의 CARS1이 충분한 항암효과를 보여줌으로써 CARS1을 통한 항암효과를 확인하였음. 추가로 면역 활성 물질인 CARS1에 의한 항암 효능이 암세포에 대한 innate immunity와 adaptive immunity 활성화를 통해서 이루어짐을 면역학적 분석으로 확인하였음. 이를 통해서 암세포로부터 분비되는 CARS1은 암세포를 억제하기 위한 충분한 항암 면역 활성을 일으킬 수 있음을 확인함. ● 본 연구결과를 통해서 가설로 제시한 암세포 발생 시, cysteine 결핍을 인식하여 CARS1이 세포 밖으로 분비되고 면역 활성을 통해 암 발생을 억제할 수 있다는 가능성을 확인하였으며, 연구책임자가 현재 진행하고 있는 우수신진연구과제를 통해서 연구를 이어가고자 함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 본 연구는 생명체 항상성 유지를 위한 대사와 면역계의 상호 작용을 매개하는 새로운 신호전달 체계에 관한 연구로, 항상성 변화를 대사물질의 재료인 아미노산의 변화를 통해서 인식하고 항상성을 유지하기 위해 면역계와 상호작용하는 새로운 단백질 family에 관한 연구로 창의적인 융합 연구과제임. 기본 과제 연구를 통해서 본 가설의 핵심적인 부분을 증명하였고, 이어서 진행하고 있는 우수신진연구 과제를 통해서 가설을 완벽히 증명하기 위한 연구를 진행코자 함. ● 본 연구를 통해 아미노산과 aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs)으로 이루어진 새로운 신호전달체계에 대한 힌트는 이후 질병의 새로운 원인을 파악하고 약물로 개발하기 위한 새로운 약물 타겟군을 제공할 것으로 기대됨. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
