| 초록 |
연구개요 최근 들어 병원성 진균(곰팡이)의 인체 감염 사례가 급격하게 증가하고 있으나 관련 기전에 대한 연구나 신규 항진균제에 대한 개발은 미미한 실정임. 병원성 진균과 숙주(Host)의 상호작용에 있어서 철분은 큰 역할을 담당하고 있음. 숙주는 필수 영양분인 철분을 제한하는 Nutritional immunity 기전을 이용하여 병원성 진균의 성장을 억제 시키고, 병원성 진균은 이에 대항하여 숙주로부터 철분을 획득하려는 다양한 기전을 가지고 있음. 따라서 병원성 진균의 철분 수송 및 항상성 유지 기전의 이해는 진균의 병원성 기전 연구 및 항진균제 개발에 기여할 것임. 세포 소기관인 미토콘드리아, 액포, 소포체(ER) 등은 다양한 모델 생체에서 철분의 수송 및 항상성 유지에 관여하고 있음이 알려져 있지만 병원성 진균에서의 관련 역할은 거의 알려진 바 없음. 본 연구에서는 대표적인 모델 인체 병원성 진균인 Cryptococcus neoformans를 이용하여 철분의 수송 및 항상성에 대한 세포 소기관의 역할 및 병원성 관련기전을 밝히고자 함. 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 모델병원성 진균인 C. neoformans를 대상으로 하여 병원성 진균에서의 철분획득, 수송, 대사, 항상성 유지에 대한 세포소기관의 역할을 분자유전학, 기능유전체학적 방법을 이용하여 연구하고자 함. 연구의 세부 내용으로는 1) 철분 흡수 및 항상성 조절에 관여하는 미토콘드리아, 액포, 소포체(ER) 유전자 발굴 및 기능 연구, 2) 철분 흡수 및 항상성 조절에 관여하는 미토콘드리아 단백질들에 대한 발현 조절 기전 규명, 3) 미토콘드리아의 철분 흡수 및 항상성 조절 기능이 진균의 병원성 및 항진균제 감수성에 미치는 영향 연구를 진행하고자 하였으며, 각 연구 기간 별 목표 대비 결과는 다음과 같음. [1차 년도] ▷ 모델 병원성 진균인 C. neoformans의 미토콘드리아에서 철분을 흡수 및 방출하는 유전자 발굴: 미토콘드리아에서 철분을 흡수 및 방출하는 유전자 (ATM1) 발굴하고 Knock-out 균주를 제조하여 기능을 파악함 ▷ 미토콘드리아 단백질이 세포 소기관의 철분 대사 기능에 미치는 영향 연구: 미토콘드리아 단백질인 Atm1이 세포 소기관의 철분 대사 기능에 미치는 영향을 분석함 [2차 년도] ▷ 철분 흡수 및 항상성 조절에 관여하는 미토콘드리아 단백질들에 대한 발현 조절 기전 규명하기 위하여 미토콘드리아 철분 수송 및 대사 관련 유전자 발현 분석: 다양한 철분 농도에서 철분 조절 전사 인자인 Cir1와 HapX의 발현 분석, 다양한 철분 농도에서 CIR1, HAPX knock-out 균주에서의 미토콘드리아 철분 수송 단백질의 발현 분석, Cir1, HapX에 대한 Transcriptome 분석을 통해서 Co-regulation 되는 미토콘드리아 유전자군(Regulon) 파악 ▷ 병원성 진균에서 철분 흡수 및 항상성 관련 미토콘드리아 단백질들에 대한 전사 조절 네트워크 구축: 확보된 조절 대상 유전자에 대하여 Chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-Seq) 방법을 이용한 Cir1, HapX의 Binding target cis-element 규명, 확보된 cis-element 및 Binding target 유전자를 이용한 전사조절 네트워크 구축. [3차 년도] ▷ 미토콘드리아 철분 수송 및 대사 관련 단백질이 병원성 인자 발현에 미치는 영향 연구: 미토콘드리아에서 철분을 수송할 것으로 예상되는 수송단백질인 Mrs3/4를 발굴하고, Knock-out 균주 제조, 발현 분석, 생화학적 분석등을 수행하여 미토콘드리아의 철분 수송 및 대사 관련 기능을 파악함. 단백질이 항진균제 표적 단백질의 발현 및 표적 대사과정에 미치는 영향 분석 연구개발결과의 중요성 대표적인 모델 병원성 진균인 C. neoformans를 대상으로 한 본 연구의 결과는 학문적으로, 필수금속인 철분의 수송 및 조절이 병원성 진균의 숙주환경에서의 생존, 병원성인자 발현, Host-fungal pathogen interaction 및 숙주의 Nutritional immunity를 극복하는 병원성 진균의 전략에 대한 이해에 상당한 기여를 할 것으로 예상됨. 또한, 본 연구의 결과는 날로 늘어나는 항진균제 시장에서 신규 약제의 개발을 위한 이론적인 기반을 제시하는 데에 상당한 기여를 할 것으로 예상되며, 특히 병원성 진균의 철분 수송 및 대사를 차단하는 Iron chelation 방법에 대한 새로운 표적을 제시해 줄 수 있을 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 3p) |
