DNA로 초소형 판 모양(板状)제작 성공

취급하기 쉽고 입체 구조 가능

DNA를 사용하여 가로 세로 1만 분의 1mm 이하 조각으로 이뤄지는 초소형 판 모양(板状)제작에 성공했다.

판 모양 DNA는 성질이 안정되어 있어 취급하기 쉬운데다 접을 수도 있어 입체 구조로도 만들 수 있다. 나아가 생물의 세포내에서 활동하고 있는 분자를 포착할 수 있어 고성능 DNA 해석 장치에의 응용이 기대된다.

일본 쿄토대 스기야마 히로시박사가 주도한 연구진은 6일 DNA가 결정된 염기끼리 부착되는 성질을 이용, 이같은 결과를 얻었다고 밝혔다.

연구진은 대장균등이 가지고 있는 환상(環状) DNA에, 인공 합성한 226개의 DNA 단편을 붙이게 되면 환상 DNA가 작게 접어져 판 모양 분자가 되었다고 설명했다.

이 판 모양 분자는 세로 60 나노미터, 가로 90 나노미터로 DNA 단편 염기 배열을 바꾸는 것만으로 디자인 가능한데다 가장자리 부분에 요철을 만들게 되면 퍼즐조각처럼 마음대로 조합해 늘어놓을 수도 있다.

연구진은 조각 표면에 세포 분자를 1개씩 결합시켜 ‘D' 'N' 'A'라고 글자를 써 3개 조각을 나란히 맞추는 실험도 성공했다.

[헬스코리아뉴스] 주민우 기자,  2010년 01월 07일 (목) 08:55:49
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


사용자 삽입 이미지
미국의 케이스 웨스턴 리저브 대학 의대 (Case Western Reserve University School of Medicine)의 신경과학 및 생리학/생명물리학 교수인 벤 스트로우브리지 (Ben W Strowbridge) 박사와 박사과정 연구원인 필립 라리머 (Phillip Larimer) 박사는 처음으로 실험실에서 뇌의 신경회로에서 자극과 연관된 특정한 활동패턴을 유지할 수 있는 방법을 개발했다. 이번 연구는 <Nature Neuroscience>지에 발표되었다 < Larimer et al, Nature Neuroscience, 2009; DOI: 10.1038/nn.2458>.

신경과학자들은 가끔 인간의 기억을 세 가지 형태로 분류한다: 사실을 저장하거나 특정한 사건을 기억하는 서술적 기억 (declarative memory); 전화번호를 기억하는 것과 같이 단기저장의 형태인 작업기억 (working memory); 그리고 피아노를 치는 방법을 학습하거나 농구공을 가지고 운동하는 학습과 같은 절차기억 (procedural memory)이다. 이번 연구에서 스트로우브리지와 라리머는 작업기억과 연관될 수 있는 특정한 회로를 찾아내는 것이다. 실험쥐의 뇌조직의 일부분을 분리하여 라리머는 실험관에서 작업기억 형태를 재현하는 방법을 발견했다. 이들은 간질환자들에게 손상을 일으키는 해마상융기 (hippocampus)의 일부분인 이끼세포 (mossy cells)라 불리는 뇌 뉴런의 특정한 형태를 연구했다.

라리머는 “많은 간질환자들이 겪고 있는 기억손실을 보면서 우리는 혹시 해마상융기 이끼세포와 기억회로 사이의 근본적인 연결이 존재하지 않을까라는 문제를 제기했다”고 말했다. 이끼세포는 뇌를 얇게 썰어놓은 상태에서도 살아남아 정상적인 활동을 유지하는 이상한 특징을 가지고 있다. 라리머와 스트라우브리지가 이끼세포에서 이 자발적인 전기활동은 이 뇌부분에서 기억의 흔적을 발견할 수 있는 중요한 단서가 된다는 사실을 발견했다. 자극이 가능한 전극을 해마상융기 뇌의 얇은 조각에 연결하면 이끼세포는 이 전극이 활성화된 것을 기억한다. 실험관에서의 기억은 약 10초 정도 유지되었으며 이것은 사람에게서 작업기억의 형태로 유지되는 기억과 같다. 스트라우브리지는 “이것은 처음으로 포유류 뇌조직의 자발적인 활동성 조각에서 정보가 저장되는 것을 발견한 것이다. 이것은 이 해마상융기에서 기억효과를 보여줄 수 있는 것은 우연의 일치가 아닐 것이다. 이 뇌부분은 인간의 기억과 연관된다”고 말했다.

과학자들은 해마상융기가 기억을 유지하는지 여부를 결정하기 위해 이끼세포에 대한 시냅스 입력 파장을 측정했다. 스트로우브리지는 “기억은 한 세포에서는 분명하지 않지만 세포군에서는 분명하다”고 말했다. 지난 11월 <Journal of Neuroscience>지에 스트라우브리지와 함께 발표한 논문에서 라리머는 네 가지 뇌세포 안에서 동시에 전기적인 신호를 기록하는 실험에 대한 결과를 발표했으며 <Larimer P and Strowbridge B.W. Journal of Neuroscience, 28 (47): 12212-12223)> 다중세포/뉴런에서 기록하는 방법을 잘 알고 있다. 스트라우브리지는 “우리의 기억처럼 기억은 고립된 뇌의 얇은 조각에서 창조되는 기억은 많은 다른 뉴런과 세포에서 저장되며 그로 인해 우리는 몇 가지 다른 세포가 정보를 저장하는 것을 볼 수 있었다”고 말했다.

라리머와 스트라우브리지는 또한 해마상융기가 기억할 수 있도록 하는 뇌 회로가 어떤 투입경로가 활성화되는가를 발견했다. 기억효과는 반월과립모양세포 (semilunar granule cells)라고 불리는 뇌의 희귀한 형태로 인해 일어난다는 사실은 신경과학자의 아버지라고 하는 라몬 이 카할 (Ramon y Cajal)이 1893년에 밝혀낸 바 있다. 이 반월과립형세포는 활동을 유지하는 특이한 형태로 기억을 유지하고 이끼세포와 연결시킨다. 이것은 이번 논문의 기본 요지이다. 반월과립형세포는 지난 100년 동안 모호한 형태로 남아있었지만 2007년 스트라우브리지의 연구팀이 이를 재발견함으로써 밝혀졌다. 반월과립형세포는 뇌세포의 세 번째 형태로 스트라우브리지의 연구팀이 발견했다. 2006년에 스트라우브리지의 여구팀은 <Neuron>지에 발표한 논문에서 블란스 세포 (Blanes Cells)에 대해서 연구했다. 이 연구는 알츠하이머 질환과 같이 후각인지의 변화를 일으키는 질병에서의 기억손실을 이해하는데 새로운 접근법을 열게 되었다. 스트라우브라지의 연구팀은 현재 얼마나 많은 정보가 해마상융기에 저장되는가를 알아보고 있다. 라리머는 “지난 4년 동안 우리는 약 10초 정도 두 조각 정도의 정보를 저장할 수 있게 하였다. 우리의 발견은 실제로 기억을 유지하는 뇌 회로를 발견하는 발전에 기여할 것으로 생각한다”고 말했다. 이번 연구는 국립보건연구원의 지원을 받아 이루어졌다.

그림설명: 기억이 저장되는 뇌의 해마상융기
출처: <Science Daily> 2009년 12월 28일
참고자료:
Larimer et al. Representing information in cell assemblies: persistent activity mediated by semilunar granule cells. Nature Neuroscience, 2009; DOI: 10.1038/nn.2458
Larimer P and Strowbridge B.W. Nonrandom local circuits in the dentate gyrus, Journal of Neuroscience, 28 (47): 12212-12223
Pressler, R.T. and Strowbridge, B.W. Blane cells mediate persistent feedforward inhibition onto granule cells in the olfactory bulb, Neuron 49 (6): 889-904


출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091227212312.htm
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


비알레르기성 가려움증의 원인 발견

가려움증에 대한 연구는 통증에 대한 연구에 비해 뒤떨어진 편인 데다가, 지금까지 발표된 가려움증 연구는 주로 알레르기와 관련된 가려움증에 관한 것이 주종을 이루고 있다. 그러나 알레르기성 가려움증(allergic itch)은 히스타민(histamine)을 매개로 한 것으로, 전체 가려움증의 1/3을 차지하고 있을 뿐이다. 따라서 알레르기성 가려움증은 항히스타민제(antihistamines)로 치료될 수 있지만, 대부분의 가려움증은 그렇지 못하다. 이와 관련하여 존스홉킨스대학의 연구진은 Cell 12월 24일호에 기고한 논문에서, 비알레르기성 가려움증(nonallergic itch)에 대한 분자수준의 근거를 발견하였다고 발표하였다. 연구진에 의하면 극소수 신경세포에서 발견되는 Mrgprs라는 단백질群이 비알레르기성 가려움증에 대한 수용체로 기능한다고 한다.

마우스와 인간은 일차감각뉴런(primary sensory neurons)이라는 신경세포를 통하여 외부의 자극을 탐지하는데, 이 신경세포들은 척추의 후근신경절(DRG: dorsal root ganglia)을 따라 무리지어 분포하고 있다. 그런데 "특정 감각을 전달하는 신경세포가 별도로 존재하는가?"라는 문제에 대하여 과학자들은 일치된 결론을 내리지 못하고 있다. 어떤 과학자들은 통증이나 쾌감을 느끼는 수용체와 별개로 가려움증을 느끼는 특별한 신경세포가 존재한다고 믿고 있다. 이에 반하여 어떤 과학자들은 동일한 신경세포라도 상이한 발화패턴(firing patterns)을 통하여 상이한 감각을 전달하는 것이 가능하다고 주장한다.

연구진은 비알레르기성 가려움증의 근원을 찾기 위해, 먼저 유전자조작을 통하여 Mrgprs 유전자군에 속하는 12개 유전자가 결핍된 마우스를 만들어내었다. [Mrgprs는 말초 감각뉴런에만 발현되는 「G단백질 연결수용체」(GPCR: G protein-coupled receptors)로서 가려움증의 수용체로 기능하는 것으로 알려져 있다.] 그리고는 「Mrgpr 결핍 마우스」들을 대조군 마우스와 비교해 가며 열자극, 기계적 자극, 화학적 자극에 대한 행동반응을 분석하였다. 분석 결과 Mrgpr 결핍마우스와 대조군(야생형)마우스들은 모두 동일한 반응을 보이는 것으로 나타나, 연구진은 Mrgpr 유전자가 급성 통증자극(acute painful stimuli)을 탐지하는 데 중요한 역할을 하지 않는다는 결론을 내리게 되었다.

연구진은 다음으로, 마우스들에게 히스타민을 주입하여 가려움증을 유발하여 보았다. 그 결과 모든 Mrgpr 결핍마우스들과 대조군마우스들은 유사한 빈도로(30분 동안 5분 간격으로) 동일한 장소를 긁적거리는 것으로 나타났다. 연구진은 마지막으로, 마우스들에게 클로로퀸을 주입해 보고는 깜짝 놀랐다. 대조군 마우스들은 뒷발의 발톱을 이용하여 목을 30분 동안 270번 긁은 데 반하여, Mrgpr 유전자가 결핍된 마우스들은 같은 곳을 100번 긁은 것으로 나타났기 때문이다. 이는 Mrgpr 결핍 마우스가 클로로퀸으로 인한 非히스타민성 가려움증에 특이적으로 반응한다는 것을 의미한다. (클로로퀸은 널리 사용되는 말라리아 치료제로서 그 대표적인 부작용은 가려움증이다.) 연구진은 Mrgpr 단백질은 DRG에만 발현된다는 사실에 근거하여, Mrgpr 유전자의 결핍이 DRG뉴런에 발생했을 것이라고 추정하였다.

연구진은 한 걸음 더 나아가, 가려움증 반응을 촉진하는 것이 실제로 Mrgpr 단백질인지를 알아내기 위하여 DRG 뉴런을 집중적으로 분석하였다. 연구진은 먼저 마우스들의 DRG 뉴런에 클로로퀸을 직접 투여하여 보았다. 그 결과 대조군뉴런의 4%는 반응을 보였으나 Mrgpr 결핍뉴런은 전혀 반응을 나타내지 않았다. 연구진은 다음으로 뉴런에서 클로로퀸으로 인한 전기활성(electrical activity)을 측정한 결과 대조군뉴런에서는 전기활성이 감지된 반면, Mrgpr 결핍뉴런에서는 전기활성이 감지되지 않았다.

연구진은 후속연구에서 12개의 Mrgpr 중에서 어느 것이 클로로퀸에 대한 가려움증을 제어하는지를 구체적으로 알아내기 위하여 개별 Mrgpr들을 모두 테스트한 결과, 오직 MrgprA3만이 클로로퀸에 유의하게 반응하는 것으로 나타났다. 따라서 연구진은 MrgprA3가 클로로퀸에 대한 가려움증을 느끼게 하는 주요 수용체라는 결론을 내렸다. "우리가 이번 연구결과에 대해 흥분하는 것은 Mrgpr 유전자가 DRG의 1차감각뉴런 상에만 위치하기 때문이다. 따라서 우리가 DRG상의 일부 뉴런을 표적으로 하는 약물을 개발할 수 있다면 부작용 없이 가려움증을 치료할 수 있을 것으로 보인다."고 연구진은 말했다.

갑자기 찾아오는 가려움증은 당사자들은 난처하게 하며, 지긋지긋한 만성 가려움증은 환자의 삶의 질을 감소시킨다. 가려움증은 피부의 1차감각뉴런 말단이 흥분함으로써 발생하지만, 그 구체적인 원인을 한 마디로 잘라 말하기는 어렵다. 일부 가려움증은 항히스타민제로 치료될 수 있지만, 대부분의 가려움증은 히스타민과 무관하며 항히스타민제로 치료될 수 없다. 이번 연구가 모든 히스타민 비의존성 가려움증(histamine-independent itch)을 해결할 수 있으리라고는 생각되지 않지만, 이번 연구는 가려움증을 감지하는 특정 수용체를 제시함으로써, 이제껏 논란에 휩싸여 왔던 감각, 즉 비알레르기성 가려움증의 근원을 찾아내고 그 해결책을 제시하는 데 있어서 의미있는 걸음을 내디딘 것으로 평가된다.

Reference: Sensory Neuron-Specific GPCR Mrgprs Are Itch Receptors Mediating Chloroquine-Induced Pruritus. Cell, December 24, 2009; DOI: 10.1016/j.cell.2009.11.034


출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091222105320.htm

크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


스위스 연방공과대학(ETH Zurich) 분자시스템 생물학 연구소(Institute of Molecular Systems Biology)의 연구진은 Nature 12월호에 기고한 논문에서, 운동부족과 비만에 관련된 중요한 분자 메커니즘을 발견하였다고 발표하였다. 연구진의 논문을 쉽게 풀어쓰면, "아침 식사는 왕처럼, 점심은 왕자처럼, 저녁은 거지처럼 먹어라. 그리고 식간에는 - 스낵이나 단 것, 심지어 건강에 이로운 식품일지라도 - 일체의 군것질을 삼가라."로 요약될 수 있다. 연구진이 발견한 분자 메커니즘에서 핵심적 역할을 하는 것은 Foxa2(forkhead box A2)라는 전사인자이다. (Foxa2는 간에서 지방의 연소에 영향을 미치지만, 시상하부에 존재하는 두 개의 주요 뉴런그룹에서도 발견된다. 그리고 간과 시상하부에서 Foxa2의 활성을 제어하는 인자는 공히 인슐린이다. 인간이나 동물이 음식을 섭취하면, 췌장의 베타세포가 인슐린을 분비하고, 인슐린은 Foxa2를 차단한다. 그러나 공복 시에는 인슐린이 부족하여 Foxa2가 활성화된다.)

뇌의 시상하부 외측(lateral hypothalamic area)은 고전적인 섭식중추(feeding center)로 간주되어 왔으며, 오렉신(orexin)과 MCH(melanin-concentrating hormone)를 통하여 음식섭취, 각성, 동기유발적 행동(motivated behaviour)을 조절하는 것으로 알려져 왔다. [MCH와 오렉신은 뇌에 존재하는 메신저 물질로서 음식물의 섭취(intake of food)와 자발적 운동(spontaneous movement)이라는 상이한 행동패턴을 촉발시킨다. 인간/동물은 굶주리면 오렉신과 MCH의 작용에 의해 음식물이나 사냥감을 찾기 위해서 정신활동이 활발해지고 신체활동이 기민해진다. 이는 우리가 고양이나 개에게 먹이를 주기 전에 그들이 어떤 반응을 보이는지를 생각해 본다면 쉽게 이해될 수 있다.] MCH와 오렉신의 분비는 음식섭취와 관련된 신호(feeding-related signals)에 의해 억제되고 공복(fasting) 중에는 증가하지만, 이러한 신호들을 조절하고 통합하는 분자적 메커니즘은 이제껏 알려져 있지 않았다. ETH 취리히의 연구진은 이번 연구에서, 시상하부 외측에 존재하는 Foxa2가 두 개의 신경단백질(neuropeptides), 즉 MCH와 오렉신의 생성을 돕는다는 사실을 발견하였다.

구체적으로, 공복 상태에서 Foxa2는 MCH와 오렉신의 프로모터(promotor)에 결합하여 이들의 발현을 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 이에 반하여 고인슐린혈증에 걸린 비만마우스나 먹이를 먹은 마우스의 경우, 인슐린이 Foxa2를 차단하여 MCH와 오렉신의 발현이 감소되는 것으로 나타났다. 그런데 연구진은 비만 마우스에게서 한 가지 이상한 점을 발견하였다. 즉 이 마우스들의 경우 공복상태나 배가 부른 상태를 막론하고 Foxa2가 항상 불활성화되어 있는 것으로 나타났다. 연구진은 이것이 이제까지 잘 알려져 있지만 해명되지 않은 사실, 즉 "비만한 사람/동물은 운동(활동성)이 부족하다."는 사실을 설명해 주는 단서가 될 수 있을 것이라고 추론하고 연구를 계속하였다.

연구진은 이러한 추론을 입증하기 위하여, 마우스의 유전자를 조작하여 마우스의 뇌에서 - 공복이나 배가 부른 상태를 불문하고 - Foxa2가 항상 활성화되도록 만들었다. 그 결과 이 마우스들은 MCH와 오렉신을 정상 마우스보다 5배나 많이 생성하는 것으로 나타났다. 또한 유전자조작 마우스들은 지방조직이 감소하고 근육의 양이 증가하였으며, 당대사 및 지방대사가 활발해지고 혈액검사 수치가 개선되었다. 이 마우스들은 배가 부른 상태에서도 자발적 운동이 증가하여, 마치 배고픈 쥐처럼 보였다. 이상의 연구 결과는 "Foxa2가 시상하부 외측에서 대사센서(metabolic sensor)로 작용하여, 대사신호를 받아들여 생리적 반응과 적응적 행동(adaptive behavior)을 유발한다."는 것을 의미한다. 연구진은 이 결과를 토대로 하여 "우리의 몸이 건강한 상태를 유지하려면 Foxa2를 활성화시켜야 하며, 이를 위해서는 공복기간이 필요하다."는 결론을 내렸다.

이번 연구는 Foxa2를 비만 치료의 표적으로 제시할 뿐만 아니라 건강을 유지하기 위한 식생활 방식을 제안하고 있는데, 그것은 "조금씩 여러 번 먹는 것보다는, 식사 횟수를 줄이고 식사량을 늘리는 동시에, 식사 시간 사이에 공복기간을 두어 배고픔을 느끼도록 하는 것이 좋다."는 것이다. 왜냐하면 식사를 자주 한다면 매 식사때마다 인슐린이 분비되어 Foxa2를 억제하고, 이로 인하여 운동욕구가 감소하고 당 및 지방의 연소활동이 감소하여 비만을 초래할 수 있기 때문이다.

Reference: Regulation of adaptive behaviour during fasting by hypothalamic Foxa2. Nature, 2009; 462 (7273): 646 DOI: 10.1038/nature08589

출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091206184138.htm
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


포유동물은 독창적인 창조물이다. 독창성의 예로 뼈 리모델링을 조절할 수 있는 능력이 있다는 것을 들 수 있다. 소위 RANK 단백질과 이것과 결합하는 분자인 RANK 리간드(RANKL)는 뼈 리모델링에 있어 주요 조절자이다. 뼈는 칼슘을 젖을 주는 엄마에게 제공하고, 엄마는 우유를 통해 아기들에게 칼슘을 건넨다. 연구팀은 이 시스템이 열 뿐만 아니라 여성의 체온도 조절할 수 있다는 것을 발견했다. 연구 결과는 네이처(Nature) 지에 소개되었다.

오스트리아 과학자 Josef Penninger가 이끄는 연구팀은 RANK와 RANKL 복합체 형성에 대해 연구에 초점을 맞추고 있다고 말했다. 10년 전, Penninger 박사는 RANK/RANKL 시스템이 RANKL 유전자가 결핍된 쥐의 뼈 손실을 좌우하는 ‘마스터 조절자’임을 보였다. 이 연구는 1999년에, 주로 여성들에게 나타나는 골다공증을 치료하기 위한 새롭고 견고한 유전적인 증거를 제시했다. RANKL 인간 항체를 이용한 임상 시험이 보고되었으며, 전문가들은 이 항체가 나이와 관련된 뼈 질환을 치료할 수 있을 것이라고 믿고 있다.

Penninger의 최근 연구는 RANK와 RANKL이 어떻게 기능을 할 수 있는지에 대한 통찰을 제공해 준다. 지금까지 연구자들은 뇌 속에서 이들 복합체가 어떻게 수행이 되는지 알지 못했다.

Reiko Hanada 박사는 잠재적인 부작용이 있는지 확인하기 위해 RANKL을 마우스와 쥐에 주입한 후, 어떤 행동 변화가 있는지를 조사했다. ‘대체로, 이물질의 주입은 동물의 지능이나 기능 또는 우리가 감지하지 못하는 미세한 행동 변화를 일으킬 수 있다. 그런데, 우리는 운이 좋았다. 결과는 매우 극적이었으며 분명했다. 동물들은 움직임을 멈췄고 매우 높은 열이 났다.’고 연구팀은 설명한다.

연구팀에 의하면, 단백질은 기존 연구에서 체온을 조절하는 곳에서 제한적으로 발견되었다. 또한 연구 결과는 RANKL의 주입으로 열 반응과 연관된 뇌의 영역이 바뀌었다고 말해 주고 있다. 포유동물들은 감염과 싸우기 위해 체온을 높인다. 일반 마우스가 반응하는 것과는 정반대로, 뇌에 RANK 가 부족한 마우스는 체온을 높여서 감염에 반응하지 않았으며, 이들은 정상인 것처럼 보였다. 이것은 RANK 단백질과 이것의 리간드가 감염과 싸우도록 체온을 조절하는데 중요한 역할을 하고 있음을 보여주는 것이다.

여성의 체온과 관련해서는, 연구팀은 임신 중, RANK와 RANKL이 수유(lactation)을 조절하기 때문에 체온에 영향을 줄 수 있다고 추측했다. Penninger 박사팀은 뇌에 RANK가 부족한 암컷 마우스가 대조군 보다 체온이 상당히 올라가는 것을 발견했다. 이 연구 결과 역시, 뼈 대사와 감염 중 온도 조절을 연결시켜주는 것이라고 연구팀은 말했다.

원문정보: Hanada, R., et al. (2009) Central control of fever and female body temperature by RANKL/RANK. Nature, published online 26 November. DOI: 10.1038/nature08596.

출처 : http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=EN_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=31610
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


실시간으로 밝혀진 전이암의 형성과정

암 환자의 25%는 원발성 종양을 성공적으로 치료한 후에도 뇌종양으로 발전하며, 이 경우 예후가 매우 불량하다. 그러나 암이 뇌로 전이하는 메커니즘은 오랫동안 베일에 감춰져 있었다. 이와 관련하여 독일 뮌헨소재 루드비히 막시밀리안 대학(LMU: Ludwig Maximilian University of Munich)의 연구진은 Nature Medicine 12월 20일호에 기고한 논문에서, 암이 뇌로 전이하는 전과정을 실시간으로 확인하였다고 발표하였다. 연구진은 나아가, 항암제 아바스틴(Avastin)이 혈과신생을 차단함으로써 암의 전이를 억제할 수 있다는 사실을 밝혀내었다.

항암요법의 발전은 많은 환자들의 생존기간을 연장시켰지만, 역설적으로 많은 환자들로 하여금 전이성 종양의 공포에 시달리게 하는 결과를 초래하였다. 왜냐하면 대부분의 암환자를 죽음으로 몰아넣는 것은 원발성 종양이 아니라 그로부터 유래하는 전이성 종양(2차 종양)이기 때문이다. 2차 종양은 폐암, 유방암, 피부암 환자들에게 종종 나타나는데, 특히 뇌로 전이된 종양은 예후가 매우 불량하다. 2차 종양은 치료하기가 매우 까다로우며, 기존의 요법들은 2차 종양의 진행을 단지 지연시킬 수 있을 뿐이다. 더욱이 뇌의 2차 종양은 두통이나 오심(nausea)과 같은 증상은 물론 불구나 언어능력 상실과 같은 심각한 신경학적 증상을 유발하기 때문에, 환자의 삶의 질을 극도로 저하시킨다.

LMU의 연구진은 2광자현미경(two-photon microscopy)을 이용하여 장시간에 걸쳐 단일 암세포의 운명을 실시간으로 추적한결과, 마침내 뇌에 전이성 종양이 형성하는 전과정을 세계 최초로 포착하는 데 성공하였다. "2광자현미경은 전통적인 형광현미경이 파악할 수 없는 조직의 깊숙한 곳, 즉 살아있는 뇌의 표면으로부터 수백 마이크로미터 떨어져있는 뇌조직을 고해상도로 들여다볼 수 있게 해 준다. 우리는 이 장비를 이용하여 전이성 종양이 형성되는 모든 과정을 생방송을 하듯 모니터링하였다."고 연구진은 말했다.

연구진은 마우스의 뇌에 종양세포를 주입한 다음 혈관과 종양을 각각 녹색과 적색의 형광으로 달리 표지하고 수주일 동안 관찰한 결과, 전이성 종양이 다음과 같은 4개의 단계를 경유하여 형성된다는 것을 확인하였다. ① 혈류를 따라 순환하는 종양세포가 혈관망의 분기점에서 포획된다(arrest at vascular branch points). ② 종양세포가 혈관 내피세포 사이의 좁은 틈을 통과하여 주변의 조직으로 유출(extravasation)된다. ③ 종양세포가 혈관의 외벽(outer surface)에 달라붙어 4~15개의 세포로 이루어진 미세전이암(micrometastases)으로 성장한다. ④ 인접한 미세전이암들이 융합하여 덩어리를 형성하고, 새로운 혈관이 이 덩어리를 향하여 가지를 뻗는데, 이를 혈관신생(angiogenesis)이라고 한다. 종양이 걷잡을 수 없이 증식하려면 혈관을 통하여 지속적으로 영양소를 공급받는 것이 필요하므로, 혈관신생은 종양의 전이과정에서 결정적인 단계라고 할 수 있다.

연구진은 많은 암세포들이 오랜 기간 동안 휴지상태(resting state)에 머물러 있다가 갑자기 다음 단계로 이행하는 것을 관찰하였다. 연구진에 의하면 원발성 종양이 성공적으로 치료된 지 수년 후에 전이성 종양이 나타나는 것은 바로 이 때문이라고 한다. 연구진은 또한 휴지기의 종양세포가 생존하려면 반드시 혈관과 직접 접촉해야 한다는 사실도 발견하였다. 한편 연구진은 이번 연구 과정에서 암세포가 전이성 종양을 형성하기 위하여 극복해야 하는 장애물이 무엇인지도 파악할 수 있었다. 연구진에 의하면, 전이성 종양이 형성되는 4개의 단계가 모두 실패로 돌아갈 수 있다고 한다. 즉, 암세포가 혈류로부터 주변 조직으로 탈출하지 못하거나, 혈관의 외벽에 달라붙지 못하거나, 혈관신생에 실패할 수도 있다는 것이다. 특히 혈관신생에 실패할 경우 혈관 외벽에 달라붙어 활발하게 증식한 암세포라 할지라도 궁극적으로 전이암을 형성하지 못하고 사멸할 수 있다고 한다.

이번 연구의 의의는 단일 암세포가 뇌로 전이하는 과정을 in vivo에서 실시간으로 포착하고, 그 단계를 구체적으로 설정하였다는 데 있다. 또한 암의 전이를 저해하는 요인은 암의 전이를 억제하는 치료법으로 응용될 수 있다. 따라서 연구진이 이번 연구에서 밝혀낸 사실들은 암의 전이과정에서 특정 단계를 표적으로 하는 새로운 항암요법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 한편 연구진은 VEGF-A(Vascular endothelial growth factor-A) 저해제인 아바스틴이 전이의 마지막 단계인 혈관신생 단계를 차단함으로써, 미세전이암이 전이암으로 성장하는 것을 억제하여 오랫동안 휴지상태(dormancy)에 머물게 할 수 있다는 것을 확인하였다. 연구진은 그밖에 기존의 다른 항암제들이 전이의 다른 단계를 차단할 수 있는지를 테스트 중이다.

Reference: Real-time imaging reveals the single steps of brain metastasis formation, Nature Medicine, Published online: 20 December 2009.

출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091220143919.htm
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


히스톤 암호를 밝혀내기 위한 한 걸음

미국 에모리 대학교(Emory University) 의과대 연구자들이, 세포 내에서 DNA를 코일처럼 감싸고 있는 히스톤 단백질을 커스터마이즈(customize)하는 두 개의 효소 구조를 결정했다. 이번에 보고된 구조는 DNA 패킹(packing)이 어떻게 DNA 자체 내에 있는 정보만큼 중요하고 복잡하며, 어떻게 이들 효소들이 순서대로 패킹이 되어있는지를 확인하는 검사 시스템의 역할을 하는지에 대한 통찰을 제공해 주고 있다. 연구결과는 학술지 Nature Structural and Molecular Biology 온라인 판에 게재되었다.

Xiaodong Chen 박사팀은 PHF8와 KIAA1718이라는 두 효소의 구조를 밝히기 위해 X-선 회절 결정 방법을 이용했다. PHF8 효소를 인코딩하는(encoding) 유전자에 변형이 생기면 유전적으로 정신 지체의 한 형태의 원인이 된다. 따라서 어떻게 PHF8가 작동하는지 이해하게 되면 의사들이 정신 지체를 예방하거나 보다 더 잘 이해할 수 있게 된다. 많은 생물학자들은 히스톤에 변형이 생기는 것은 유전자 코드 같은 암호라고 믿어왔다. 히스톤 구조에 따라, 핵에서 DNA로의 접근이 제한되거나 상대적으로 쉬워질 수 있다.

미국립보건원의 일반 의학부에서 신호전달 관련 연구비를 관할하는 Paula Flicker 박사는 “이번 연구는 어떻게 demethylase들이 히스톤에 여러 종류의 신호를 다루는지에 대한 분자적인 기초를 밝혀내는 한 걸음이다”라고 평가했다. 또한, “이렇게 복잡한 신호에 대한 지식은 유전자 활동의 패턴을 좌우하며, 이를 통해 어떻게 세포가 발달하는 동안에 자신의 정체성을 결정하는지 이해할 수 있게 해준다.”고 덧붙였다.

Chen 박사는 세포 내의 히스톤 demehylases의 역할을 이해하기 위해서는 세포를 수천 권을 책이 있는 도서관으로 생각하면 된다고 말한다. “도서관에서 특별한 책을 찾기 위해서는 어떻게 책이 정리되어 있는지를 알 필요가 있다.”

히스톤은 DNA을 감싸고 있는 코드와 유연한 코드로 이루어져 있다. 히스톤에 메틸기가 어디에 있느냐에 따라 다른 의미를 가지고 있으며, 더욱이, 세포에 따라 변형은 아주 다양하다. 뇌의 경우를 예로 들면, 특별한 유전자에 생긴 변형은 이 유전자는 자주 읽혀져야 한다고 해석될 수 있으며, 근육에 생긴 경우 변형의 경우는 조용히 하라고 말할 수 있다. 이들 효소들이 하는 일은 모든 신호가 서로 일치하느냐는 것을 확인하는 것이라고 Cheng 박사는 말한다. 만일 신호가 다르면, 효소는 그것을 제거한다고 박사는 덧붙였다.

PHF8와 KIAA1718은 각각 두 개의 모듈이 붙어 있다. PHD라고 불리는 하나의 모듈은 메틸 작용기로 히스톤의 꼬리 부분을 잡지만, 다른 모듈(Jmuonji)은 꼬리의 다른 부분에 있는 메틸 작용기를 제거한다. 예전에 과학자들은 메틸-결합 모듈과 메틸-제거 모듈이 따로 분리되어 있다고 알고 있었다. 하지만 이번 연구의 새로운 점은 모듈이 서로 어떻게 연결되어 있으며, 한 부분이 다른 부분을 어떻게 조절하느냐를 보게 된 것이라고 Cheng 박사는 말한다.

참고문헌: Enzymatic and Structural Insights for Substrate Specificity of a family of Jumonji Histone Lysine Demethylases. J.R. Horton, A.K. Upadhyay, H.H. Qi, X. Zhang, Y. Shi and X. Cheng. Nature Struct. Mol. Bio. 17 (2009).

출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-12/eu-sta121809.php

크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


신체적 고통을 경감시켜주는 것으로 알려진 진통제 ‘타이레놀’이 정신적 고통과 거부반응도 완화시켜 준다는 주장이 나왔다.

미국 켄터키대학 나탄 디웰박사가 이끄는 연구진은 다음달 발행될 ‘심리과학 저널’에 게재한 논문을 통해 이같이 주장했다.

연구진은 62명의 건강한 사람들을 두 그룹으로 나눠 실시한 연구에서 A 그룹은 1000mg의 타이레놀을 매일 복용케 하고 B 그룹은 위약을 주고 마음의 상처를 측정했다.  그 결과, A그룹 사람들은 사회적 고통과 마음의 상처를 덜 느끼는 것으로 나타났으나 B그룹은 아무런 변화도 없었다.

연구진은 2000명을 대상으로 사회적 반응을 컴퓨터로 실시한 모의실험에서도 유사한 결과가 나왔다고 주장했다.

나탄 디웰박사는 “사회적 고통이 무디어 지면 육체적 고통도 무디어진다”며 사회적 고통을 느끼면 육체적 고통도 유사하게 되려는 성향이 있는 것으로 추측했다.

주민우 기자/2009년 12월 25일 (금) 17:27:14
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


단백질 합성의 온-오프 스위치를 개발

사용자 삽입 이미지
일본의 독립행정법인 과학기술진흥기구 (JST)의 목적 기초 연구사업의 일환으로 교토대학 대학원 생활과학 연구과의 이노우에 (井上 丹) 교수의 연구팀이 특수한 성질을 가진 세포 내에서 표적 유전자의 발현을 자유롭게 제어할 수 있는 "인공 단백질 번역 제어 시스템"을 개발했다고 2009년 12월 14일자 보도를 통해서 발표했다.

최근 들어 인간을 비롯한 다양한 생물종에서 mRNA의 정보를 단백질로 변환하는 단계, 즉 단백질의 번역 단계에서 유전자 발현의 제어가 암화하는 것을 억제하거나 신경의 형성 및 세포 분화의 제어 등에서 중요한 역할을 하고 있다는 사실이 밝혀지고 있다. 따라서, 단백질의 번역 단계에서 인위적으로 통제함으로써 질병을 치료하는 것을 목표로 하는 다양한 연구들이 전세계적으로 진행되고 있는 실정이다. 현재까지 RNAi (RNA interference; RNA 간섭법)이나 항생물질 등의 저분자 물질을 이용하는 번역 제어 시스템이 고안되어 왔으나, 이것은 표적이 아닌 세포에도 작용하기 때문에 세포에 대한 독성이 매우 큰 문제로 제시되고 있으며, 이와 같은 부작용이 없는 새로운 번역 제어 시스템의 개발이 필요한 실정이다.

위 연구팀은 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 번역 제어 시스템을 개발하여 특정 단백질의 발현량에 따라 표적으로 하는 다른 유전자의 번역을 선택적으로 제어할 수 있는 “인공 RNP 스위치 (L7Ae?kink-turn RNP switch)"의 개발에 세계 최초로 성공했다. 이 시스템은 “L7Ae”라고 불리는 고세균의 리보솜 단백질과 이에 결합하는 RNA 모티프를 이용한 방법으로 표적 유전자의 번역을 억제 (off; 꺼짐) 또는 활성화 (on; 켬)하는 것이다. 이 시스템은 정밀하게 제어가 가능하며, 2 개의 서로 다른 표적 유전자의 한쪽을 억제하고 다른 한쪽을 활성화시킬 수도 있다. 또한, L7Ae 단백질을 "분자 표지"로 이용하여 세포의 특정한 단백질과 L7Ae를 융합시킴으로써 표적 단백질의 발현을 융합단백질의 발현에 상응하여 자유롭게 제어할 수도 있다고 한다. 또한, 이번에 개발한 억제 스위치는 인간 세포 내에서도 RNAi에 필적하는 높은 번역 억제 효과를 발휘함은 물론 특정 세포에서만 작동한다는 사실을 발견하였다. 더불어, 위 연구팀은 세포 내에서 만들어지는 특정 단백질의 발현량에 상응하여 표적 단백질의 생산량을 정량적으로 조절할 수 있는 시스템도 개발했다고 한다.

위 연구성과는 표적 세포에 특이적으로 유전자의 발현을 제어할 수 있는 기술을 제공하는 것으로 암세포만을 특이적으로 사멸시킴으로써 부작용이 적은 암 치료은 물론 암세포에서만 발현되는 마커 단백질의 발현을 감지하는 암 진단법, 심지어는 정량적으로 단백질 생산 수준의 조절이 가능하다는 점을 이용해서, ES 세포와 iPS 세포 등의 세포 분화 제어에도 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

위 연구성과는 영국의 과학잡지 "Nature Chemical Biology"의 온라인 속보판을 통해 2009 년 12 월 14 일자로 (한국 시간) 공개되었다 (유료).

그림. 인공 RNP 스위치의 모식도
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


사용자 삽입 이미지
미국 인디애나 대학 (Indiana University)의 Reuben Kapur가 이끄는 연구진은 ROCK1이 PTEN의 인산화와 안정화를 통해 호중성 백혈구와 대식세포의 이동을 억제하는 것을 밝혀냈다.

Rho kinase는 serine/threonine kinase은 일종으로 세포의 이동, 증식, 자멸에 중요한 조절자로 세포의 수축과 부착을 조절한다. 그러나 Rho kinase가 염증에 반응하는 세포들의 부착과 이동에 어떠한 역할을 하는지는 많이 연구되지 않았다. 연구진은 ROCK1의 결핍이 대식세포 (macrophage)와 호중성 백혈구 (neutrophil)의 부착과 이동을 증가시키는 것을 시험관 실험과 체내 실험을 통해 확인하였다.

대식세포와 호중성 백혈구는 선천면역 (innate immunity)을 일으키는 대표적인 세포들로 감염이 일어난 부위에 많은 수의 세포들이 모이게 된다. 염증반응에 대해 호중성 백혈구와 대식세포는 혈류로 부터 이동하여 다양한 조직의 감염 부위로 이동하여 침입한 박테리아와 병원균들을 파괴시킨다. 이러한 일련의 과정들에 화학주성 (chemokine), 사이토카인, 세포외기질 단백질, 그리고 인테그린 등이 종합적으로 작용하는 것으로 알려져 있다. M-CSF (macrophage colony stimulating factor), MCP-1 (monocyte chemotactic protein), 그리고 베타1 인테그린 등은 대식세포와 호중성 백혈구의 부착과 이동을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것이 밝혀진 반면 이러한 과정들을 종합하는 신호전달의 아랫단계의 기작에 대해서는 거의 알려지지 않았었다.

ROCK1과 ROCK2은 Rho GTPase의 아랫단계의 중요한 효과자로 비조혈세포에서 세포 뼈대의 기능을 통제하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 ROCK1의 결핍으로 인한 염증세포 이동성의 향상은 ROCK2의 정상적인 발현과 전체적인 ROCK의 활성의 감소에도 불구하고 일어난다는 것을 알 수 있었다. 더욱이 ROCK1은 수용체의 활성화에 반응하여 PTEN (phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10)과 직접적으로 결합하고 PTEN의 인산화와 안정성 유지에 필수적이었다.

PTEN은 종양 억제 유전자중의 하나로 수많은 종양 세포들에서 변형을 일으킨다. PTEN은 PIP3가 PIP2로의 탈인산화 과정을 통해 PI3Kinase을 불활성화시킨다. PTEN의 삭제나 변형이 종양 형성에 관여한다는 것이 널리 알려져 있음에도 불구하고 PTEN의 발현의 정도의 조절 또한 종양형성에 관여한다는 것이 최근에 밝혀졌다. 따라서 유방암에서는 PTEN 단백질의 발현의 감소가 관찰되었다. 호중성 백혈구에서는 PTEN의 세포내 국소화와 활성이 화학주성제에 의해 조절된다. 화학주성 동안에 PI3Kinase의 활성은 이동하는 세포의 전반부에 집중되게 되고 PTEN은 세포의 말단에 모이게 된다. 염증 반응하에서 세포의 이동을 조절하는 PTEN과 PI3Kinase의 직접적인 연관이 존재하는 반면, PTEN의 활성이 호중성 백혈구와 대식세포의 이동을 어떻게 조절하는지는 알려지지 않았다.

연구진은 ROCK1의 결핍시에는 PTEN의 인산화, 안정성, 그리고 활성도가 현저히 감소하는 것을 밝혀냈다. 결과적으로 PIP3 (phosphatidyl-inositol 3,4,5-triphosphate), AKT, GSK-3beta, cyclin D1을 포함하는 PTEN의 아랫단계의 표적들의 활성도가 증가하였다. 종합적으로 이 연구를 통해 ROCK1이 PTEN의 생리학적인 조절자로서 급성 염증반응하에서 대식세포와 호중성백혈구의 과도한 부착을 방지하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다.

이 연구는 12월 11일자 Blood 저널 온라인판에 발표되었다 (“ ROCK1 functions as a suppressor of inflammatory cell migration by regulating PTEN phosphorylation and stability”, Blood, doi 10.1182/blood-2009-08-237222).

[그림] Rho kinase ROCK1과 관련된 선천 면역세포의 신호 전달 모델 (원문의 그림 8에서 인용).
크리에이티브 커먼즈 라이센스
Creative Commons License

Posted by 네오


« Previous : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : ... 8 : Next »

블로그 이미지

그간 컴퓨터와의 얄팍한 관계 속에서 느낀바 있어 이제 진짜 블로거로써도 한번 살아보고 싶은 네오 하지만 딱히 글쓰는 재주는 없고 그렇다고 박학다식하지도 않으며, 또 주관이 뚜렷한 것도 아니라서 줄 곧 불펌 나르기만 해왔기에.. 할 줄 아는 거라곤 그나마 전공이지 않을까 전공으로 뭐 하나 해 볼 순 없을까 결국 얄팍한 지식의 깊이도 들어나겠지만.. 한번 건들여 봐?

- 네오

Tag Cloud

Calendar

«   2019/06   »
            1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30            

Bookmarks

Site Stats

Total hits:
684468
Today:
90
Yesterday:
187