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보고서 초록
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 11
제1절 연구개발의 목적 11
제2절 연구개발의 필요성 11
1. 기술적 측면 11
2. 경제·산업적 측면 11
3. 사회·문화적 측면 12
제3절 연구개발의 범위 12
제2장 국내외 기술개발 현황 13
제1절 국내외 연구동향 13
1. 신경계 형성 및 분화 13
2. 초파리 신경외배엽의 중추신경계 발생 14
3. 초파리 신경외배엽의 신경교세포 형성 16
4. 신경과 신경교세포 정체성 확립과 분화 관여 유전자들의 기능 17
5. 신경교세포의 신경계에서의 면역작용 18
6. 초파리의 혈구세포의 발생과 기능 21
제2절 연구결과가 국내외 연구현황에 미치는 영향 24
1. 선행연구업적 및 연구체계의 독창성 24
2. 현 기술상태의 취약성 28
3. 앞으로의 전망 29
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 30
제1절 연구내용 30
1. 1차년도 : 신경계 발생, 분화 및 면역작용에 영향을 미치는 5종의 교세포 돌연변이 유전자들의 계통관계 및 기능 분류 30
2. 2차년도 : 신규 교세포 유전자들이 신경계 형성, 분화와 면역작용에 미치는 영향의 상세한 이해 35
3. 3차년도 : 신경계 결함 모델 초파리를 이용하여 교세포가 신경계 발생과 분화, 보호 및 세포손상 작용 메커니즘 이해 38
4. 돌연변이 대량 검색을 통한 새로운 신경교세포 발생 및 분화 관여 및 손상 저해물질의 유전학적 검색과 분리 41
제2절 연구결과 43
1. 1차년도 43
2. 2차년도 51
3. 3차년도 64
4. 4차년도 78
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 85
1. 1차년도 85
2. 2차년도 86
3. 3차년도 87
4. 4차년도 88
제5장 연구개발결과의 활용계획 89
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 90
제7장 참고문헌 105
Table 1. Average number of MM-CBG per segment 50
Table 1. spin 대립 형질 66
Table 1. Transgenic fly models of human ND; expression of human disease genes using the UAS-GAL4 system 93
Table 2. Effects of molecular chaperones on polyQ aggregation and toxicity in vivo 102
Table 3. HSP70 diminishes polyglutamine protein toxicity in the nervous system 103
Figure 1. 신경외배엽의 전후 및 등.복면 방향에서의 세포 정체성 확립 13
Figure 2. 초파리 가슴과 몸통 부위 신경선구세포 계통도.... 15
Figure 3. 초파리 중추신경 발생... 15
Figure 4. 신경교세포 분열 및 분화 양상... 16
Figure 5. 초파리 신경세세포의 발생과 분포 17
Figure 6. 측면과 중앙선 신경교세포 형성 및 분화 관여 유전자 17
Figure 7. 미세교세포의 발생단계에 따른 기능 19
Figure 8. 혈구세포가 신경계 성장, 보호와 손상에 미치는 영향 20
Figure 9. hemocyte의 4 가지 형태인 분비세포(secretory cell), 형질세포(plasmatocyte), 평판세포 결정세포(crystal cell)가 줄기세포인 선구혈구세포로부터 분화된다. 21
Figure 10. hemocyte의 저장 장소인 림프샘(Iymph gland)가 유충의 등쪽관을 따라(lamellocyte), 놓여 있다 21
Figure 11. VEGF에 의한 혈구세포 이동 22
Figure 12. Ubx, abd-A, and Abd-B의 발현 양상.... 25
Figure 13. 야생형에서의 repo의 발현 양상.... 25
Figure 14. Ubx 돌연변이에서 repo의 발현 양상.... 25
Figure 15. 중앙선 교세포 사멸에 의한 신경축색 경로 이상 유발 26
Figure 16. otd 발현을 통해 검색된 돌연변이주의 gcm 발현 27
Figure 17. 호메오틱 유전자의 발현.... 32
Figure 18. Repo 발현을 통한 근접 신경교세포 발생.... 32
Figure 19. balancer를 이용한 염색체 구별하기.... 33
Figure 20. Abd-B의 발현.... 34
Figure 21. ES 세포로부터 신경세포로의 분화 과정과 이 과정에서 발현되는 marker 유전자들 38
Figure 22. 포유류 체계에서 초파리에서 발견된 포유류 동족체의 분석 과정. 38
Figure 1. P 전이인자 삽입 돌연변이에서의 범측면 교세포 표지체 gcm 발현 양상 44
Figure 2. 야생형과 돌연변이 주에서의 분화 교세포 표지체 Repo 발현 44
Figure 3. P 전이인자 삽입 돌연변이에서의 분화 신경표지체 Elav, 축삭 표지체 FasII, BP102 발현 양상.... 45
Figure 4. 혈구선구세포 표지체 srp 발현 양상 47
Figure 5. 두부에서의 혈구면역세포 표지체 gcm 발현 양상 47
Fieure 6. 분화된 대식면역세포 표지체 pxn 발현 양상 47
Figure 7. 호메오틱 유전자 Ubx (A), abd-A (B)와 Abd-B(C)의 배아에서의 발현 양상 49
Figure 8. 호메오틱 유전자 돌연변이에서 Repo 표지체를 이용한 MM-CBG 교세포 수 변화 양상.... 49
Figure 9. 호메오틱 유전자를 신경외배엽에서 과량발현 시 Repo 표지체를 이용한 MM-CBG 교세포 수 변화 양상.... 50
Figure 10. 체절 정체성 확립 관여 호메오틱 유전자가 MM-CBG 교세포 정체성 확립에 미치는 영향 모식도 50
Figure 11. 야생형과 교세포 돌연변이 주에서 세로축 교세포 표지체 pnt 발현 52
Figure 12. 야생형과 교세포 돌연변이 주에서 세로축 교세포 표지체 CG5453 발현 52
Figure 13. 야생형과 교세포 돌연변이 주에서의 세로축 교세포 표지체 Prospero 발현 52
Figure 14. 10948(spinster)이탈 돌연변이 대립형질의 교세포 표지체 Repo 발현 양상 54
Figure 15. 신경계에서의 spinster 발현 양상 54
Figure 16. sca-Gal4 와 UAS-spin 초파리를 교배하여 spinster 유전자를 배면에서 과량 발현한 배아에서 교세포 분포양상 54
Figure 17. 혈구선구세포 표지체 srp 발현양상 56
Figure 18. 두부에서의 혈구면역세포 표지체 ush 발현양상 56
Figure 19. 두부에서의 혈구면역세포 표지체 gcm 발현양상 56
Figure 20. 분화된 대식 면역세포 표지체 pxn 발현 양상 58
Figure 21. 분화된 대식세포 표지체 viking 발현 58
Figure 22. 결정세포 표지체, Bc 발현 59
Figure 23. 새로운 교세포 들연변이와 혈구세포 발생관여 유전자의 상하관계 모식도 59
Figure 24. 쥐 배아 발생에서의 발현 양상 조사 63
Figure 25. 배아줄기세포로부터 신경세포로의 분화과정에서의 유전자 발현양상 조사 63
Figure 26. P 전이인자 삽인 돌연변이에서 교세포 분열 이상 분석 65
Figure 27. P 전이인자 삽인 돌연변이에서 신경외배엽의 EGFR 신호전달의 이상 조사 65
Figure 28. spin의 유전자 지도 69
Figure 29. spin의 보존 영역 69
Figure 30. spinster 돌연변이에서 교세포와 신경 축색 양상... 70
Figure 31. 야생형에서 세포분열 표지체인 인산화 히스톤 H3에 의한 교세포 분열 조사.... 70
Figure 32. spinster 돌연변이 주에서 세포분열 표지체인 인산화 히스톤 pH3에 의한 교세포 분열 이상 조사.... 71
Figure 33. TUNEL 방법을 통한 spin 돌연변이에서의 세포 죽음 확인 71
Figure 34. TUNEL 방법을 통한 spinster 과량 발현 배아에서 과도한 세포죽음의 확인 71
Figure 35. spin 돌연변이에서 활성화 MAPK에 의한 EGPR 신호전달의 이상 조사. 72
Figure 36. Spin 과량발현에서 교세포 형성의 이상 조사.... 73
Figure 37. Spin 과량발현에서 신경계의 이상조사.... 73
Figure 38. Srp-GFP를 이용한 초파리 발생 단계에 따른 혈구세포의 이동 및 분화... 75
Figure 39. 초파리 유충과 성체 단계의 혈구세포 분포.... 76
Figure 40. 혈구세포 돌연변이 expanded와 spinster에서 혈구세포 표지체 Srp-GFP와 축색다발 표지체 BP102 발현 양상 변화.... 76
Figure 41. 혈구세포 돌연변이에서 혈구세포 표지체 Srp-GFP와 축색다발 표지체 BP102 발현 양상 변화.... 77
Figure 42. 야생형과 SCA3 퇴행성 신경질환 초파리의 상승운동 비교.... 80
Figure 43. 야생형과 SCA3 퇴행성 신경질환 초파리의 수명 비교.... 80
Figure 44. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 뇌 단면에서 혈구면역 표지체 Srp-GFP(초록색)과 신경 표지체 Elav(붉은색) 발현.... 81
Figure 45. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 신경축에서 혈구면역 표지체 Srp-GFP(초록색)과 신경 표지체 Elav(붉은색) 발현.... 81
Figure 46. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 뇌 옆면에서 혈구면역 표지체 Srp-GFP(초록색)과 교세포 표지체 Repo(붉은색) 발현.... 82
Figure 47. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 신경축에서 혈구면역 표지체 Srp-GFP(초록색)과 교세포 표지체 Repo(붉은색) 발현.... 82
Figure 48. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 신경축에서 혈구면역 표지체 Srp-GFP(초록색)과 전체 축색다발 표지체 BP102(붉은색) 발현.... 83
Figure 49. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 신경축에서 혈구면역 표지체 Srp-GFP(초록색)과 선도 축색다발 표지체 FasII(붉은색) 발현.... 83
Figure 50. SCA3 퇴행성 질환 초파리 모델의 신경축에서 Glu 운반체 EAAT1 발현.... 84
Figure 1. Schematic diagam of utility of Drosophila model of neurodegenerative diseases. 90
Figure 2. The ubiquitin-proteasome system(UPS) and Pathogenesis of Neurodegeneration.... 91
Figure 3. Reactive microgliosis drives progressive neurotoxicity.... 92
Figure 4. Development of Drosophila transgenic models.... 93
Figure 5. Model for HD Cellular Pathogenesis Huntingtin is normally predominantly cytoplasmic.... 94
Figure 6. A potenital role for protein acetlyation in the cellular pathology of polyglutamine disease and Histone deacetylase inhibitors.... 94
Figure 7. In vivo consequences of altered acetyltransferase function.... 95
Figure 8. Diagrammatic representation of the EP overexpression screen.... 96
Figure 9. Strong(ataxin-1 82Q) and weak(ataxin-1 30Q) eye phenotypes produced by SCA1 overexpression.... 97
Figure 10. Modifiers of ataxin-1 82Q neurodegeneration in the protein folding/ heat-shock response and ubiqutin proteolytic pathways.... 97
Figure 11. Suppressors and enhancers of ataxin-1 82Q neurodegeneration in new pathways.... 98
Figure 12. Suppressor design and inhibition of aggregation in cell culture.... 99
Figure 13. Suppressors decrease aggregation and co-localize with expanded polyQ proteins.... 99
Figure 14. Expression of suppressor rescues neurodegeneration of photoreceptors.... 100
Figure 15. Suppressor peptide suppresses and delays polyQ aggregate formation in the central nervous system.... 100
Figure 16. Aggregation in the developing Drosophila eye imaginal disc is delayed and inhibitied by suppressor peptide.... 101
Figure 17. Hypothetical model for the pathway of polyQ aggregation and its modulation by molecular chaperones.... 101
Figure 18. Drosophila HSP70 localizes to nuclear inclusions.... 102
Figure 19. HSP70 suppresses polyglutamine-induced neurodegeneration in vovo.... 103
Figure 20. HSP70 slows progressive degeneration of the nervous system.... 103
Figure 21. NI formation if flies expressing polyglutamine protein and HSPAIL.... 104