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- 정은지 교수, 치매·자폐증 환자 ‘촉각 장애’ 치료 가능성 열어
- 정은지 연세대 교수 · 이창준 IBS 단장 공동 연구팀 뇌질환자 촉각 무뎌지는 증상… ‘별세포’에 실마리 별세포가 분비하는 물질, 촉감 지각 능력에 영향 국내 연구진이 치매, 자폐증 등 뇌질환의 증상 중 하나인 촉각 장애의 원인을 밝히고 치료 가능성을 열었다. 이창준 기초과학연구원(IBS) 단장과 정은지 연세대 교수 등이 참여한 공동 연구팀은 뇌의 별세포(astrocyte)가 촉감을 구분해 반응하는 촉감 지각 능력을 조절한다는 것을 발견했다고 9일 밝혔다. 연구성과는 국제 학술지 뉴런(Neuron)에 이날 게재됐다. 촉각은 날카롭거나 뜨거운 물체와 같은 외부의 위험을 피하기 위해 중요한 감각이다. 뇌질환을 앓는 경우 촉각이 무뎌지는 증상이 생길 수 있다. 아직 촉각이 어떻게 전달되고 그 민감도가 조절되는지 정확히 밝혀지지 않아 치료법도 나오지 못한 상황이다. 연구팀은 감각 신호를 받아들이는 신경세포가 아닌 별세포에 주목했다. 별세포는 별 모양을 하고 있는 뇌 세포의 한 종류로, ‘가바(GABA)’라는 물질을 분비한다. 가바가 정상적으로 분비되지 않으면 촉각이 뇌까지 제대로 전달되지 못해 촉각 장애가 발생한다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 쥐를 대상으로 가바 분비량을 조절해가며 촉각 능력의 변화를 알아봤다. 가바 분비를 억제한 쥐와 정상 쥐에게 여러 단계의 거칠기를 가진 사포지에 접촉시켰다. 사포지는 가장 부드러운 것(80)부터 가장 거친 것(400)까지 사전에 수치화했다. 실험결과 가바 분비를 억제한 쥐는 정상 쥐(180)보다 미세한 거칠기를 구분하지 못했다. 실험 쥐의 가바 분비량을 늘렸더니 이번에는 80 수준의 거칠기까지 구분해내는 모습을 보였다. 연구팀은 "별세포의 가바 분비량을 조절해 촉각 능력을 조절할 수 있음을 밝힌 것"이라고 설명했다. 별세포의 가바 분비를 늘려 뇌질환자의 촉각 장애를 극복할 수 있는 가능성이 생긴 것이다. 이 단장은 "신경세포뿐만 아니라 별세포도 인지 기능에 중추적 역할을 한다는 걸 보여줬다"며 "다양한 뇌질환 치료에 획기적인 돌파구를 열 것"이라고 말했다.
- 생명공학과 2020.09.09
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- 연세대 반용선 교수팀,곰팡이 감염증 조절 탈인산화효소 대량 발굴
- - 새로운 항진균 타깃 발굴을 통한 항진균제 개발가능 - 24일 네이처커뮤니케이션즈 게재 연세대학교 반용선 교수(생명공학과) 연구팀은 농림식품기술기획평가원(원장 오병석, 이하 ‘농기평’)의 농식품 R&D 과제 지원을 통해 ‘곰팡이 감염증 조절 탈인산화효소의 대량 발굴’에 성공하였다고 밝혔다. 탈인산화효소는 다양한 단백질의 번역 후 변형, 신호전달 등 많은 생체 기능을 조절하는 것으로 알려졌으며, 많은 연구에서 약물 타깃으로 이용되고 있는 인산화효소와 짝을 이루어 인산화기를 떼어내는 조절방식을 갖는 신호전달 인자이다. 세포의 생장과 스트레스 반응 등에 관여하는 주요 신호전달과정에 관여한다고 알려져 있음에도 불구하고 병원성 곰팡이에서의 게놈수준의 탈인산화효소 연구는 부족한 상황이다. 이에 농림축산식품부와 농기평은 포스트게놈 다부처 유전체사업을 통해 2018년부터 ‘농·식품 유용 미생물의 다중오믹스 기반 유용 유전자원 발굴 및 가치제고화 기술 개발’에 대한 연구를 지원하였다. 이번 연구를 주관한 연세대학교 반용선 교수 연구팀은 “뇌수막염 유발 병원성 곰팡이인 크립토코쿠스 네오포만스(Cryptococcus neoformans)를 모델 시스템으로 활용하여 병원성 곰팡이 내의 탈인산화효소 유전자 114개를 게놈 수준에서 발굴하고, 이들에 대한 통합적 기능분석과 대용량 동물실험을 통하여 곰팡이성 뇌수막염을 일으키는데 중요한 탈인산화효소 31개를 대량 발굴하는데 성공하였다. 연구팀은 “탈인산화효소는 최근 항진균 타깃으로 각광받는 인산화효소와는 반대로 인산화기를 제거하는 방식으로 단백질 작용을 조절하는데, 약 30퍼센트 정도의 단백질이 인산화/탈인산화에 의해 조절되는 것으로 알려져 있어, 역시 중요한 약물개발 타깃으로 인정받고 있다. 대표적인 탈인산화효소 저해제 중 하나인 FK506 (Tacrolimus)는 현재 임상적으로 가장 많이 사용하고 있는 면역억제제 중 하나다.”라고 이번 연구의 중요성을 설명했다. 연구팀은 이 곰팡이 병원성을 조절하는 31개의 탈인산화효소에 대한 연구를 통해 이들 중 탈인산화효소들이 코립토코쿠스의 온도저항성, 병독성인자인 멜라닌과 캡슐 생성, 다양한 스트레스 조건에 대한 반응 등에 관여하는 것을 밝혔으며, 이 중 Xpp1, Ssu72, Siw14 및 Sit4 탈인산화효소가 크립토코쿠스의 뇌감염 과정에서 중요한 뇌-혈관장벽 부착과 통과에 관여함을 밝혔다. 연세대 반용선 교수 연구팀은 “이번 연구와 더불어 본 연구팀에서 선행연구로 진행된 인산화효소와 전사인자와의 데이터베이스를 통합하였고, 이를 통해 주요 신호전달에 관여하는 유전자 기능분석연구를 통합적으로 진행할 수 있게 되었다. 병원성 곰팡이의 감염증 발병과 관계된 신호전달체계에 대한 통합적인 이해는 감염증 발생에 관여하는 유전자의 기능을 명확하게 밝힐 뿐만 아니라, 이러한 유전자를 타깃으로 하는 새로운 항진균제를 개발하여, 전 세계적으로 연 15조원 규모의 항진균제 시장에 국내 기술로 진입할 수 있는 원천기술을 제공할 것으로 기대한다. 현재 본 연구 결과와 관련된 특허를 다수 출원하여 원천기술 확보를 추진하고 있다”라고 말했다. 농기평 오병석 원장은 “감염성 질환에 대한 관심이 증가하고 있는 상황에서 이번 연구를 통해 곰팡이가 병원성을 나타내는 메커니즘을 이해하고 이를 바탕으로 병원성 곰팡이를 효과적으로 저해할 수 있는 새로운 약물 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 이번 연구는 농림축산식품 미생물유전체전략연구사업단과 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구사업(개인연구) 및 선도연구센터지원사업의 지원을 받았으며, 다학제적 과학 분야의 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)*에 2020년 8월 24일 게재되었다. 출처 : 교수신문(http://www.kyosu.net)
- 생명공학과 2020.08.26
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- 조승우 교수 연구팀, 진화적으로 보존된 단백질서열 분석을 통한 혈관 재생 기능성 생체재료 개발
- 연세대학교 생명공학과 조승우 교수 연구팀은 미국 Clemson 대학의생명공학과 Ying Mei 교수 연구팀과 국제 공동연구를 통하여 진화적으로 보존된 세포외기질 단백질서열 분석을 실시하고 조직 재생 효능을 가지는 기능성 생체재료를 발굴하는 플랫폼 기술을 개발하였다. 본 연구 논문에서 공동 연구팀은 혈관 네트워크 형성을 촉진하는데 중요한 역할을 한다고 알려진 라미닌 (laminin) 단백질의 서열을 분석하여 다양한 종에서 진화적으로 가장 잘 보존된 RGD 펩타이드 도메인을 찾아 이를 천연 고분자인 알긴산에 수식함으로써 혈관 재생용 하이드로젤을 개발하였다. 개발된 생체소재에서 혈관세포를 배양하였을 때 혈관 생성을 위해 대표적으로 사용하는 생체재료인 매트리젤보다 더욱효율적으로 혈관 형성을 유도할 수 있다는 것을 확인하였고, 마우스 하지허혈 모델에 개발된 하이드로젤을근육 주사하였을 때 임상적으로 사용되고 있는 생체소재 보다도 뛰어난 혈류량 개선 효과를 보이는 것을 확인하였다.이러한 결과를 통해 진화 과정 동안 보존된 세포외기질 서열 모티브 분석을 통한 신규 생체재료 발굴 플랫폼의 유효성이 성공적으로 검증되었다. 따라서, 개발된 하이드로젤 신소재는 혈관 재생이 필수적인 재생의학및 조직공학 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 국제 최상위 학술지인 Science Advances (2019년 Impact factor: 13.116)저널에 7월 8일 게재되었고, 전은제 대학원생이 주저자로 참여하였다 (논문 제목: Evolutionarily conserved sequence motif analysis guidesdevelopment of chemically defined hydrogels for therapeutic vascularization
- 생명공학과 2020.07.22