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제목
권호정 교수팀, 소아 뇌 퇴행성 질환(NPC1) 치료제 발굴 및 기전 규명
작성일
2022.04.13
작성자
생명공학과
게시글 내용

[연구 프론티어] 권호정 교수팀, 소아 뇌 퇴행성 질환(NPC1) 치료제 발굴 및 기전 규명


권호정 교수팀, 소아 뇌 퇴행성 질환(NPC1) 치료제 발굴 및 기전 규명

서울대 강경선 교수팀과 협력 연구로 NPC1 질환 치료제 발굴 및 기전 규명

HDAC 저해제 처리에 따른 SNAP25 증가에 의한 오토파지 활성 및 NPC1 질병 행동장애 완화


[사진. (왼쪽부터) 권호정 교수, 강경선 교수, 정유주 연구원, 이승은 연구원]


생명시스템대학 생명공학과 권호정 교수 연구진은 서울대 강경선 교수 연구진과 협력 연구를 통해 소아 뇌 퇴행성 질환 C1형 니만-피크(Niemann-Pick type C1; NPC1)에 대한 치료 후보 화합물로 히스톤 디아세틸라제(Histone Deacetylase: HDAC) 저해제인 SAHA와 HNHA를 제시하고, 두 화합물의 NPC1 질환 개선 활성의 새로운 표적 단백질 동정 및 기전을 제시했다.


NPC1 질병은 소아 뇌 퇴행성 질환으로 콜레스테롤 수송 단백질인 NPC1 유전자의 돌연변이에 의해 발병하며, 많은 양의 콜레스테롤과 지질이 리소좀 내 축적돼 신생아기, 10대 또는 성인기에 나타나는 희귀 난치성 질환이다. NPC1 질병의 또 다른 대표적 증상으로 SNARE 복합체 이상으로 인해 발생하는 오토파지 기능 저하 및 뉴런 세포로의 분화 기능 저하가 알려져 있다. 현재까지 NPC1 질병에 대한 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 약물 및 치료법이 제시돼 있지 않으며, HDAC 저해제인 SAHA와 다른 HDAC 저해제들이 NPC1 질병 치료제로서 제시됐지만 자세한 작용 기전은 규명되지 않았다.


공동 연구진은 세포 내 콜레스테롤만을 특이적으로 염색하는 형광 면역 염색방법을 이용한 세포 기반 스크리닝을 활용해 HDAC 저해제인 SAHA 및 HNHA를 선별했으며, 차세대 염기 서열 분석(NGS, Next Generation Sequencing) 방법으로 SNAP25가 두 HDAC 저해제에 의해 공통적으로 증가하는 것을 발견했다. 또한 증가한 SNAP25가 NPC1 질병에서 결핍돼 있는 STX17-SNAP29-Vamp8 복합체의 기능을 대체할 수 있는 STX17-SNAP25-Vamp8 복합체를 새로이 형성해 오토파지 순환을 정상화시켜 NPC1 질환 현상을 완화시킨다는 결과를 도출했다. 그뿐만 아니라 HDAC 저해제에 의해 증가한 SNAP25가 뉴런 세포로의 분화를 촉진시킴을 확인함으로써 NPC1 질병에서 SNAP25의 기능을 최초로 규명했다. 해당 연구 결과는 NPC1 질병뿐 아니라 다른 뇌 퇴행성 질환 치료 및 SNAP25 관련 상기 제시한 기전을 조절할 수 있는 약물 개발연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.


[그림. C형 니만-피크 질환(NPC1) 모델에서 HDAC 저해제 SAHA, HNHA의 SNAP25를 통한 오토파지 순환 정상화 및 뉴런 분화 촉진 효능 기전 모식도]


이번 연구성과는 과학기술정보통신부-한국연구재단이 지원하는 리더연구자지원사업, 서울대 수의과대학 BK21 FOUR 미래수의학선도교육연구단의 지원으로 수행됐으며, 4월 12일 SCI 국제 학술지 ‘Clinical and Translational Medicine(IF 11.492)’에 게재됐다. 본 학술지는 와일리(Wiley)지가 발행하는 국제 학술지로 분야 Q1의 최우수 학술지이다.


논문정보

● 논문제목: Upregulation of SNAP25 by HDAC inhibition ameliorates Niemann-Pick Type C disease phenotypes via autophagy induction

● 저자: 권호정 교수(교신저자, 연세대), 강경선 교수(교신저자, 서울대), 정유주(제1저자, 연세대), 이승은(제1저자, 서울대), 조성민(공저자, 연세대), 강인성(공저자, 서울대) 

● 논문주소: https://doi.org/10.1002/ctm2.776


용어설명

● Histone deacetylase (HDAC) 저해제: Histone deacetylase를 저해하는 화합물. 기분 안정제 및 항간질제로 사용돼 왔으며, 최근 암이나 염증성 질환의 치료제로서 많이 연구되고 있다. HDAC 저해제인 SAHA (Vorinostat)는 림프종(2006년), 백혈병(2007년) 치료제로 FDA 승인을 받은 화합물이다.

● 오토파지(Autophagy): 세포 내 구성요소의 파괴와 재활용에 질서를 제공하는 세포 구성 성분을 자연적으로 분해하는 파괴 기전. 세포 내 영양분이 부족하거나 외부에서 미생물이 침입했을 때와 같은 스트레스 상황에서 세포 스스로 생존을 위해 내부 단백질을 재활용해 항상성을 유지하는 자가 방어 기전.

● Synaptosomal-Associated Protein 25 (SNAP25): 신경 세포의 신경 전달 물질(Neurotransmitter) 방출에 사용되는 SNARE 단백질의 하나로 생체막 융합 현상에 관여한다. 

● Niemann-Pick Type C1 (NPC1): 상염색체 열성 유전병(Autosomal recessive disease)이며, 뇌 퇴행성 및 간비대 증상을 동반하는 희귀질환 중 하나로 ‘소아성 알츠하이머’로 알려져 있다. 콜레스테롤 수송에 관여하는 NPC1과 NPC2 단백질의 돌연변이로 인해 리소좀 내부에 콜레스테롤 및 다양한 지질이 비정상적으로 축적돼 발병하는 질환이다.

첨부
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