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[연구] 줄기세포 이식 생착률 높이는 단백질 발견

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-08-16 11:26  | 수정 : 2019-08-16 11:26

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BICD1 조절이 줄기세포 허혈적응과 이식치료효과에 미치는 영향
자료=한국연구재단

 

[헬스앤라이프 김성화 기자] 줄기세포 이식시 산소공급이 원활하지 않아 발생하는 산화적 스트레스에 저항하는 단백질이 국내 연구진에 의해 규명했다.

 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 한호재 서울대학교 수의학과 교수팀이 세포허혈적응 반응을 유도하고 혈소판에서 분비되는 세포재생 유도 물질과 유사한 지질대사체(cP1P)에 의해 조절되는 미세소관 운송단백질의 역할을 규명했다고 16일 밝혔다.

 

심근병증, 뇌졸중, 만성 신장병, 만성 퇴행성 관절염 등과 같은 질환에서 줄기세포 이식이 활용되지만 이식 시 세포 내에서 발생할 수 있는 허혈성 손상은 이식 생착률을 저해하는 주된 요인이었다.

 

허혈유도인자(HIF1α)가 유전정보가 들어있는 핵 안으로 이동해 당 대사 조절이나 활성 산소종 축적 억제에 관여하는 유전자들을 깨우면서 손상에 저항하게 되는데 어떻게 허혈유도인자가 세포핵 안으로 이동하는 지는 알려지지 않았다.

 

연구팀은 세포 내 물질 수송을 담당하는 생체트럭의 주요한 부품인 미세소관 운송단백질(BICD1)이 산소 공급 등이 원활하지 않은 환경에서 허혈유도인자가 핵으로 이동하도록 돕는 것을 알아냈다. 또한 이러한 미세소관 운송단백질의 활성을 연구진이 개발한 지질대사체(cP1P)로 조절할 수 있음을 알아냈다.

 

한호재 서울대학교 수의학과 교수
사진=한국연구재단

실제 허혈을 유도한 생쥐모델에서 생체트럭 부품을 결손시킨 줄기세포를 이식했을 때 치료효과가 감소하는 것을 확인했으며, 반대로 지질대사체(cP1P)를 병용 투여했을 때 줄기세포의 이식 생착률을 크게 향상시킬 수 있음을 확인했다.

 

한호재 교수는 “이번에 규명된 BICD1의 생리학적 역할은 줄기세포의 허혈적응을 향상시키기 위한 치료제 개발에 응용될 수 있을 것이며 세포대사 조절효과가 확인된 cP1P는 새로운 줄기세포 치료 효능향상 물질로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

 

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행됐으며, 네이처(Nature) 자매지 <셀 데스 & 디지즈(Cell Death & Disease)>에  5일 게재됐다.

 

 

******아래는 논문 원본 일부 발췌본 (Downloaded from Cell Death & Disease)

 

O-cyclic phytosphingosine-1-phosphate stimulates HIF1α-dependent glycolytic reprogramming to enhance the therapeutic potential of mesenchymal stem cells

 

Hyun Jik Lee, Young Hyun Jung, Gee Euhn Choi, Jun Sung Kim, Chang Woo Chae, Jae Ryong Lim, Seo Yihl Kim, Joo Eun Lee, Min Chul Park, Jee Hyeon Yoon, Myeong Jun Choi, Kye-Seong Kim & Ho Jae Han 
 

 

Abstract

O-cyclic phytosphingosine-1-phosphate (cP1P) is a novel chemically synthesized sphingosine metabolite derived from phytosphingosine-1-phosphate. Although structurally similar to sphingosine-1-phosphate (S1P), its biological properties in stem cells remain to be reported. We investigated the effect of cP1P on the therapeutic potential of mesenchymal stem cells (MSCs) and their regulatory mechanism. We found that, under hypoxia, cP1P suppressed MSC mitochondrial dysfunction and apoptosis. Metabolic data revealed that cP1P stimulated glycolysis via the upregulation of glycolysis-related genes. cP1P-induced hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF1α) plays a key role for MSC glycolytic reprogramming and transplantation efficacy. The intracellular calcium-dependent PKCα/mammalian target of the rapamycin (mTOR) signaling pathway triggered by cP1P regulated HIF1α translation via S6K1, which is critical for HIF1 activation. Furthermore, the cP1P-activated mTOR pathway induced bicaudal D homolog 1 expression, leading to HIF1α nuclear translocation. In conclusion, cP1P enhances the therapeutic potential of MSC through mTOR-dependent HIF1α translation and nuclear translocation.

 

※출처  Cell Death & Disease


ksh2@healthi.kr

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