Regulation of NeuroD/BETA2 by cAMP Dependent Protein Kinase A Signaling pathway
type: CreativeWork
description: 세포의 운명을 결정하고 그 기능을 조절하는 것은 세포 특이적 유전자의 발현과 이를 통제하는 전사인자들의 역할에 달려있다. 신경 전사인자인 NeuroD는 대뇌피질, 소뇌, 해마, 망막 신경세포의 분화뿐만 아니라, 췌장의 베타세포 발생 및 인슐린 대사조절에 핵심 역할을 담당한다. 또한 최근 의 연구보고들을 통해 기억/학습, 난청, 당뇨, 소뇌 운동장애와 같은 NeuroD 조절 이상에 의한 여러 질병들과의 연관성이 구체적으로 드러나고 있다. 특히, NeruoD가 다양한 세포들의 고유환경에 의존하여, 세포 특이적으로 기능을 조절 받는다는 사실이 확인되면서, NeuroD의 전사적 조절과정과 번역 후 조절 과정에 대한 관심이 고조되고 있다. 하나의 전사인자 (NeuroD)가 다양한 조직에서 세포 특이적 조절과정을 통해, 서로 다른 표적 유전자를 통제하고, 나아가 세포분화 및 세포기능에 미치는 영향이 다르게 나타난다는 사실은 NeuroD의 세포 특이적 반응을 설명해 줄 수 있는 조절기전이 매우 정교하게 일어나고 있다는 사실을 의미하기 때문이다. 이에 본 연구의 Part 1 에서는 NeuroD와cAMP-PKA경로가 신경세포에서 담당하는 역할의 중요성에 주목하였고, 그 결과 PKA에 의한 NeuroD의 인산화 과정을 최초로 확인하였다. PKA에 의한 NeuroD인산화의 정확한 위치 (T91, S137)를 규명하였고, PKA 매개 NeuroD 인산화가 가지는 세포 생리학적 의미와 그 분자 기전을 제시하였다. PKA에 의한 NeuroD의 인산화 위치는 정제된 NeuroD의 in vitro kinase assay와 Mass spectrometric peptide mapping analysis 방법으로 찾아내었다. 또한 인산화 위치로 알려진 각 아미노산을 돌연변이 시킴으로써 이를 wild type과 비교하여 세포내 기능적 차이를 확인하였다. 그 결과, PKA에 의한 NeuroD S137의 인산화는 NeuroD S274의 ERK매개 인산화를 통해 나타나는Ubiquitination과정을 억제함으로써NeuroD 단백질의 안정성을 증가시키고 그 기능을 장시간 보존시킨다는 사실을 증명하였다. 인산화를 통한 NeuroD 안정화가 가지는 생리학적 중요성을 탐구하기 위해 pS137만을 특이적으로 인지하는 항체를 제작, 순수 분리하였고, 실제 생체내 (in vivo) 에서의 발현 양상을 분석함으로써 해마 신경세포의 발생 및 성숙과정에서 NeuroD의 인산화 과정이 중요하다는 사실을 확인하였다. 나아가 시냅스의 효율이 증가하는 신경세포의 전형적인 특징인 장기기억증강 (LTP, Long-Term Potentiation) 현상의 알려진 또 다른 전사인자 CREB (cAMP response element binding protein)과의 발현패턴을 시간대별로 비교/분석함으로써, NeuroD S137의 인산화가 LTP 현상을 설명할 수 있는 학습과 기억모델의 새로운 세포/분자기전이 될 수 있음을 제시하였다. 본 연구를 통해, 궁극적으로 세포 내 NeuroD의 기능이 보존/유지되는 분자기전을 이해함으로써 NeuroD에 의한 발생학적 질병들을 통제하고 치료하는데 보다 정교하고 예측 가능한 대안을 제시할 수 있을 것으로 전망된다. Part 2 에서는 베타세포의 발생과 인슐린 발현조절에 기여함이 잘 알려진 NeuroD의 역할을 주목함으로써, cAMP에 의한 일련의 신호전달계가 NeuroD의 활성에 미치는 중요한 영향을 조사하였다. 실제로 NeuroD의 프로모터 서열을 분석하여, cAMP response element (CRE)로 알려진 전사조절 서열 (TGACGTCA)을 확인하였다. NeuroD의 프로모터를 이용한 Luciferase assay 결과, cAMP를 만드는 Adenylyl cyclase의 활성자인 Forskolin에 의해 NeuroD의 발현이 HIT cell 특이적으로 억제되었다. cAMP에 의한 전사억제의 원인은 잘 알려진 CRE 억제인자인 ICER의 발현에 의한 것으로 보이며, 실제로 ICER 의 과발현이 NeuroD의 전사활성을 감소시켰다. 또한 IC…
abstract: 세포의 운명을 결정하고 그 기능을 조절하는 것은 세포 특이적 유전자의 발현과 이를 통제하는 전사인자들의 역할에 달려있다. 신경 전사인자인 NeuroD는 대뇌피질, 소뇌, 해마, 망막 신경세포의 분화뿐만 아니라, 췌장의 베타세포 발생 및 인슐린 대사조절에 핵심 역할을 담당한다. 또한 최근 의 연구보고들을 통해 기억/학습, 난청, 당뇨, 소뇌 운동장애와 같은 NeuroD 조절 이상에 의한 여러 질병들과의 연관성이 구체적으로 드러나고 있다. 특히, NeruoD가 다양한 세포들의 고유환경에 의존하여, 세포 특이적으로 기능을 조절 받는다는 사실이 확인되면서, NeuroD의 전사적 조절과정과 번역 후 조절 과정에 대한 관심이 고조되고 있다. 하나의 전사인자 (NeuroD)가 다양한 조직에서 세포 특이적 조절과정을 통해, 서로 다른 표적 유전자를 통제하고, 나아가 세포분화 및 세포기능에 미치는 영향이 다르게 나타난다는 사실은 NeuroD의 세포 특이적 반응을 설명해 줄 수 있는 조절기전이 매우 정교하게 일어나고 있다는 사실을 의미하기 때문이다. 이에 본 연구의 Part 1 에서는 NeuroD와cAMP-PKA경로가 신경세포에서 담당하는 역할의 중요성에 주목하였고, 그 결과 PKA에 의한 NeuroD의 인산화 과정을 최초로 확인하였다. PKA에 의한 NeuroD인산화의 정확한 위치 (T91, S137)를 규명하였고, PKA 매개 NeuroD 인산화가 가지는 세포 생리학적 의미와 그 분자 기전을 제시하였다. PKA에 의한 NeuroD의 인산화 위치는 정제된 NeuroD의 in vitro kinase assay와 Mass spectrometric peptide mapping analysis 방법으로 찾아내었다. 또한 인산화 위치로 알려진 각 아미노산을 돌연변이 시킴으로써 이를 wild type과 비교하여 세포내 기능적 차이를 확인하였다. 그 결과, PKA에 의한 NeuroD S137의 인산화는 NeuroD S274의 ERK매개 인산화를 통해 나타나는Ubiquitination과정을 억제함으로써NeuroD 단백질의 안정성을 증가시키고 그 기능을 장시간 보존시킨다는 사실을 증명하였다. 인산화를 통한 NeuroD 안정화가 가지는 생리학적 중요성을 탐구하기 위해 pS137만을 특이적으로 인지하는 항체를 제작, 순수 분리하였고, 실제 생체내 (in vivo) 에서의 발현 양상을 분석함으로써 해마 신경세포의 발생 및 성숙과정에서 NeuroD의 인산화 과정이 중요하다는 사실을 확인하였다. 나아가 시냅스의 효율이 증가하는 신경세포의 전형적인 특징인 장기기억증강 (LTP, Long-Term Potentiation) 현상의 알려진 또 다른 전사인자 CREB (cAMP response element binding protein)과의 발현패턴을 시간대별로 비교/분석함으로써, NeuroD S137의 인산화가 LTP 현상을 설명할 수 있는 학습과 기억모델의 새로운 세포/분자기전이 될 수 있음을 제시하였다. 본 연구를 통해, 궁극적으로 세포 내 NeuroD의 기능이 보존/유지되는 분자기전을 이해함으로써 NeuroD에 의한 발생학적 질병들을 통제하고 치료하는데 보다 정교하고 예측 가능한 대안을 제시할 수 있을 것으로 전망된다. Part 2 에서는 베타세포의 발생과 인슐린 발현조절에 기여함이 잘 알려진 NeuroD의 역할을 주목함으로써, cAMP에 의한 일련의 신호전달계가 NeuroD의 활성에 미치는 중요한 영향을 조사하였다. 실제로 NeuroD의 프로모터 서열을 분석하여, cAMP response element (CRE)로 알려진 전사조절 서열 (TGACGTCA)을 확인하였다. NeuroD의 프로모터를 이용한 Luciferase assay 결과, cAMP를 만드는 Adenylyl cyclase의 활성자인 Forskolin에 의해 NeuroD의 발현이 HIT cell 특이적으로 억제되었다. cAMP에 의한 전사억제의 원인은 잘 알려진 CRE 억제인자인 ICER의 발현에 의한 것으로 보이며, 실제로 ICER 의 과발현이 NeuroD의 전사활성을 감소시켰다. 또한 IC…
author: 조, 인수
language: en
keywords: NeuroD/BETA2, cAMP의존성 단백질 인산화 효소 A, CREB, ICER, 단백질 탈인산화 효소, 당독성, 신경병증, 인산화, 유비퀴틴화반응, 신경발생
date published: 2012-10-26T04:16:39Z
date modified: 2026-07-24T00:51:39Z
provider: Ajou University
publisher: Networked Digital Library of Theses and Dissertations
type: WebPage
source organization: Ajou University