파킨슨씨병에서 형성된 세포내 응집체에 관한 연구

Abstract

세포 내 응집체인 α-synuclein은 다양한 퇴행성 신경질환의 병리학적 표식자로 보고되어져 있으며, 결합 단백질로 잘 알려져 있는 synphilin-1은 파킨슨씨병을 포함한 신경퇴행성 질환에서 관찰되는 세포 내 응집체의 중요한 구성성분이다. 그러나 이러한 질환에서 synphilin-1 단백질의 세포학적, 생화학적 메커니즘과 세포 내에서의 역할은 여전히 규명되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 synphilin-1의 기능을 알기 위해 synphilin-1과 결합하는 유전자를 yeast two-hybrid screen을 통하여 탐색한 결과, LMO7이라는 새로운 단백질을 얻을 수 있었다. LMO7은 핵과 세포질, 그리고 세포 표면과 세포연접 부위에서도 발견되는 단백질이며, 서로 다른 단백질과 단백질 사이의 결합 도매인인 PDZ와 LIM 도매인을 가진 단백질로서, 연접한 세포들끼리의 결합에 관여하여 많은 생화학적 반응에 관여하는 것으로 알려져 있다. Yeast two-hybrid screening과 mammalian cell에서의 binding assay를 통하여, synphilin-1의 ankyrin-like repeats와 coiled-coil domain이 LMO7의 LIM domain을 포함한 C-terminal에 결합한다는 것을 알았고, HEK293 세포에 synphilin-1과 LMO7을 같이 과발현한 후 이중세포염색을 통하여 두 단백질이 형성된 응집체 내에 같이 존재함을 알 수 있었다. LMO7 단백질의 발현은 α-synuclein 과 synhilin-1으로 형성된 응집체의 수의 증가를 유도하였으나, LMO7단백질의 과발현이 세포에게 toxic하게 작용하지는 않았다. 파킨슨씨병을 가진 환자의 중뇌조직에서도 synphilin-1과 LMO7이 같은 응집체 내에서 관찰되는 것을 확인함으로써, LMO7은 synphilin-1과 결합하여 퇴행성 신경질환에 관여하는 중요한 단백질일 것이라 시사되어진다. 퇴행성 신경질환에 형성되는 α-synuclein 과 synphilin-1을 비롯한 응집체의 구성성분의 분해는 유비퀴틴 (ubiquitin)을 통한 단백질 분해경로 (protein degradation pathway) 를 통해 이루어진다고 알려져 있다. 따라서 synphilin-1과 결합하여 루이소체의 응집체에서 발견되는 LMO7 단백질 또한 유비퀴틴에 의해 단백질의 분해과정과 연관이 있을 것이며, proteasome inhibitor의 처리 후 LMO7단백질을 유비퀴틴으로 확인을 한 결과, LMO7 단백질도 proteasom에 의해 분해되고 유비퀴틴화 (ubiquitination) 되는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 LMO7 단백질은 신경퇴행성 신경질환에 형성되는 응집체의 새로운 물질이며, 이 단백질의 연구는 퇴행성 신경질환의 새로운 접근 방법을 제시하였다.