Ⅰ. 제목 : 비만세포 분화에서 Ahnak단백질의 새로운 기능과 신약타겟으로써의 검증
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
비만 치료제 시장은 음식물 섭취의 증가와 서구화된 식습관의 글로벌화, 운동 부족의 생활환경 등으로 크게 증가하고 있는 추세이나 치료제 개발은 식욕억제제에 집중되어 있음. 비만과 관련된 일차적이고도 직접적인 원인인 지방세포의 증식을 조절하는 신호체계의 이해는 우리에게 새로운 비만 치료제 개발을 가능하게 해줄 수 있음. 따라서 본 연구팀은 adipocyte 분화를 조절할 수 있는 TGFβ family의 신호전달을 조절하는 Ahnak의 새로운 기능을 이해함으로써 새로운 비만치료제의 타겟으로 검증하고자 함.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1) Ahnak에 의한 TGFβ 계열의 신호전달체계 분석 및 확립
2) Ahnak에 의한 ADSC의 지방세포 분화 조절 기전 분석
3) Ahnak KO 마우스의 비만억제 기전을 이해함으로써 신약타겟으로써의 Ahnak의 기능검중
Ⅳ. 연구개발결과
• Yeast two hybrid, 면역침강 방법, competitive fluorescence anisotropy binding 분석방법 등을 이용하여 Ahnak 의 4CRUs (AA 4106-4633) 가 R-Smad(Smad1/2/3), co-Smad(Smad4), I-Smad(Smad7)의 MH2 domain 을 통하여 결합을 하고 이는 R-Smad(Smad1/2/3)의 인산화와 활성화를 유도함.
• Ahnak 단백질은 TGFβ 자극에 의한 Smad3 의 nuclear translocation 증가, Smad-binding element (SBE)에 결합하여 SBE의 발현의 증가를 유도하고 Smad 단백질이 관여하는 유전자의 발현을 조절하는 것을 확인함.
• 생화학적 세포생물학적 결과는 Ahnak 단백질이 Smad 단백질과의 결합을 통하여 TGFβ/BMP계열의 신호를 조절하는데 중요한 역할을 한다는 것을 보여주는 것임.
•지방세포분화조건에서 Ahnak KO mice에서 유래된 ADSC가 지방세포로 분화가 억제됨을 확인함. ADSC의 adipocyte분화에 중요한 BMP2를 처리한 결과 Ahnak이 있을 때 정상적인 adipocyte분화형태가 Ahnak이 결핍되면 분화가 현저히 억제됨을 확인함.
•WT ADSC에서는 BMP2에 자극에 의하여 Smad1 인산화가 매우 빠르게 진행이 되는 반면 Ahnak KO ADSC에서는 그 인산화 정도가 WT보다 작았음. 이는 Ahnak 단백질이 Smad1의 신호를 증폭하여 adipocyte의 분화를 증가시키는 것으로 판단됨.
•WT과 Ahnak KO의 ADSC의 분화 조건에서 지방세포 분화와 지방 및 에너지대사관련 유전자의 발현을 분석하였음. Ahnak KO에서 fatty acid translocase, leptin, UCP1, ACS, FABP1, FABP4, FASN, LPL의 유전자 발현이 현저히 감소함을 확인하였음. Ahnak KO mice의 ADSC에서 UCP1 발현의 증가는 에너지 소비에 큰 기여를 함.
• High fat diet (60% fat)를 두 개의 개체군 (WT 및 Ahnak KO mice)에 12주간 적용한 결과 Ahnak KO mice에서 weight gain이 현저히 줄어들고, adipose tissue의 양도 줄었음. Food intake의 양, respiration exchange rate, 운동량, 에너지 소비율은 두 개의 개체군 (WT 및 Ahnak KO mice)에서 큰 차이가 없음. 이는 Ahnak 단백질이 결핍에서 오는 효과가 adipocyte의 분화 및 지방의 축적에 큰 역할을 한다는 것을 의미함.
•Ahnak KO 마우스 지방 조직에서 PPARγ뿐 아니라 지방에 생성하는 adipocytokine인 adiponectin, 지방합성관련 유전자인 FAS, aP2등 모든 유전자의 발현이 KO 마우스에서 유의미하게 감소함. 반면 지방분화 저해 인자인 pref-1, sox-9 유전자의 발현은 크게 증가함. Ahnak KO 마우스의 비만 유도기전을 확인하기 위하여 BAT조직에서의 지방산화, 지방합성에 관련된 유전자의 발현량을 확인하여 본 결과, 지방산화와 관련된 UCP3, ACOX-1, LCAD등의 유전자 발현이 Ahnak KO 마우스에서 증가됨을 확인하였음.
•Ahnak 단백질의 single chain antibody를 개발함으로써 세포내에서 Ahnak단백질에 의한 Smad3인산화 억제에 성공함. 이러한 단백질 항체는 향후 비만치료제로 개발될 가능성이 있음
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
1) 본 연구를 통하여 Ahnak 단백질에 의한 비만억제 기전 (TGFβ자극에 의한 R-Smad의 인산화 및 활성화)을 확립함.
2) 본 연구를 통하여 Ahnak 단백질에 의한 비만세포 분화 및 생성 기전을 확립함.
3) 본 연구를 통하여 Ahnak 단백질에 특이적으로 결합하는 single chain antibody를 개발하여 이 항체가 세포내에서 Ahnak에 의한 신호전달체계를 조절함을 보여 주었음. 이는 향후 이러한 단백질 항체가 비만 치료제로 개발될 가능성을 열어놓은 것임.
4) 상기의 연구 결과를 통하여 본 연구팀은 제약희사와 기술이전에 대한 논의를 시도하려 함.