358회 제 1형 당뇨모델인 NOD 마우스에서의 Genomics 및 Proteomics 연구

358회

연사 :  고 인 영, 유한양행 중앙연구소

제목: 제1형 당뇨모델인 NOD 마우스에서의 Genomics 및 Proteomics 연구

Abstract

 최근 인간게놈프로젝트(HGP)가 성공적으로 진행됨에 따라 당뇨병을 비롯하여 제반 질병의 유전적인 원인을 찾으려는 연구가 급격한 변화를 가져오게 되었으며, 유전자 분석을 통한 genomics 연구와 함께, 서열이 밝혀진 유전자의 생체내 기능을 밝히려는 functional genomics (기능 유전체학) 및 proteomics (단백질 유전체학) 분야도 많은 발전하고 있다.  본 연구에서는 DNA chip 및 2-D PAGE 분석 기술을 사용하여 type 1 당뇨병 동물모델인 NOD mouse의 유전자 발현 및 단백질 발현 양상을 분석하였다.

  Mouse cDNA chip을 사용하여 4주령부터 20주령의 NOD mouse 와 ICR mouse 췌장 조직의 유전자 발현을 비교 분석하였다.  cDNA chip 분석 결과 NOD mouse 췌장 조직에서 발현이 증가한 유전자들은 8주령과 10주령에서 주로 cytokine signalling pathway에 관련된 유전자가 검색되었으며, 15주령 이후에는 주로 세포 방어 기작에 관련된 유전자가 특이적으로 증가하였다. 특히, 활성산소인 nitric oxide (NO)를 생성하는 iNOS 유전자가 10주령 NOD mouse에서 발현이 증가하는 것으로 관찰되었다.  이러한 연구결과를 종합하면 NOD mouse 췌장 베타 세포에서는 8주령 이전에 ER-stress가 유발되기 시작하고 10주령 이후에는 ER stress response pathway (Unfolded Protein Response ; UPR)가 작동하여 결국 apoptosis pathway signal 활성화가 일어나며 15주령 이후에는 세포 방어 기작에 관련된 chaperon 유전자 발현이 증가함으로서 베타 세포의 파괴가 지속적으로 일어나 20주령 이후에 당뇨 발증 현상이 나타나는 것으로 추정할 수가 있었다.

   NOD mouse의 췌장 조직, 혈액 및 뇨에서의 단백질 발현양상을 5주령부터 35주령까지 2-D PAGE 분석 방법으로 조사하였다.   췌장 조직의 단백질 발현 분석에서는 당뇨 발증 전(5주령)에 비해 당뇨 발증 후(23주령)에 급격하게 발현량이 증가하는 두 종류의 단백질을 검색하여 MALDI-TOF로 단백질을 동정한 결과 heat shock protein 60 (HSP60)과 protein disulfide isomerase (PDI)로 확인되었다.  또한, NOD mouse 혈액의 경우 pI 5~5.6, MW 42~45kDa 부근에서 양적인 감소를 나타내는 3개의 spot이 검색되었으며 MALDI-TOF 및 MS/MS 분석을 통해서 분석한 결과  transthyretin(Ttr) 단백질로 밝혀졌다. 췌장 및 혈액에서 특이적으로 발현된 단백질 중에서 transthyretin은 NOD mouse 췌장 조직의 유전자 발현 분석해서도 15주령 이후에 mRNA 발현이 감소하는 것으로 관찰되어 유전자 분석 및 단백질 발현 분석간에 유의성이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한,  HSP60 및 PDI의 경우에서도 genome 분석 및 proteome 분석결과가 일치하는 결과를 보여주었다.

   결론적으로 세포 및 조직에서의 전반적인 단백질 발현양상에 대한 단백질체 연구는 유전체 연구와 함께 당뇨병의 진단 및 치료제 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대할 수 있다.