우리 카지노

돌연우리 카지노라 하면 부정적인 이미지를 떠올리기 쉽다. 하지만 사실 지구상 모든 생명은 이런 '작은 오타 덕분'에 지금의 모습을 갖게 됐다. 문제는 돌연우리 카지노가 얼마나 자주, 어떤 방식으로, 유전체의 어느 부위에서 일어나는지 정확히 알지 못했다는 것이다.

우리 카지노병증(Tauopathies)은 MAPT(microtubule-associated protein tau) 유전자가 인코딩하는 우리 카지노 단백질의 비정상적 응집이 특징인 신경퇴행성 질환군으로, 전두측두형 치매(FTD), 픽병(Pick’s), 알츠하이머병 등을 포함한다. 이러한 질환들은 환자와 가족에게 큰 고통을 주지만, 지금까지 정확한 병리 기전 이해와 효과적인 치료법 개발을 위한 적절한 '임상 전 모델(preclinical model)'이 부족했다. 최근 일본 RIKEN 연구팀이 개발한 혁신적인 트리플 녹인(triple knock-in) 마우스 모델이 이 한계를 극복하고 우리 카지노병증 연구에 새로운 길을 열고 있다.

인간의 MAPT 유전자는 현재 59개의 돌연변이가 보고되었다. 하지만 우리 카지노 유전자는 상대적으로 돌연변이가 많은 유전자는 결코 아니다. 가장 자주 발견된 돌연변이는 우리 카지노 MTBR(microtubule binding region)에 있는 아미노산 P301L와 P301S이다. MTBR에 또 다른 돌연변이도 알려졌다. K274Q, S305N, S320F, V337M 등이다. 그러면 가장 독성이 강한 돌연변이 유전자는 어느 변이일까? 그것이 알고 싶다.

일본 와코(Wako)에 있는 RIKEN 뇌 과학 센터의 Takaomi Saido와 Naoto Watamura가 이끄는 과학자들은 각각 3개의 FTD 관련 병원성(pathogenic) 돌연변이를 품은 새로운 인간 MAPT 'Knock In, KI' 마우스를 만들었다. 4월 21일 'Cell Reports Methods'에 보고에 의하면 이 마우스들은 이전의 KI에서 본 것보다 훨씬 빠른 6개월령만에 우리 카지노 응집을 축적했다. 새로운 MAPT 세포주와 APP 모델을 교배하면 우리 카지노 병리 현상이 더욱 강화된다.

트랜스제닉 마우스(transgenic mouse)는 일반적으로 게놈에 무작위로 삽입된 유전자를 과발현하여 내인성 유전자의 파괴 위험이 있는 반면, KI는 자연적인 조절 제어 하에 특정 위치에서 정확한 유전자 변형을 갖는다. Saido와 동료들은 이전에 세 가지 우리 카지노 유전자를 개발했다. MAPT-Int10+3은 엑손(exson) 10에 세 개의 아미노산 삽입을 포함하고, MAPT-S305N;Int10+3은 동일한 삽입에 S305N 돌연변이가 추가되었으며, MAPT-P301S;Int10+3은 삽입과 병인성 P301S 돌연변이를 모두 포함하는 우리 카지노를 발현했다.

MAPT-Int10+3과 MAPT-S305N;Int10+3 모델은 전두측두엽성 치매(FTD)를 연상시키는 몇 가지 행동적 특징을 보였다. 이들은 뇌에 과인산화된 우리 카지노를 축적하고 생후 약 15개월까지 시냅스를 잃었지만, 응집체를 형성할 수 있는 우리 카지노 올리고머는 없었다. 이러한 "시드(seed)"는 인간 우리 카지노병증의 특징이다. 저자들은 더 어린 나이에 더욱 강력한 병리학적 특징을 가진 모델이 필요하다는 것을 인지하고 새로운 트리플 녹인(triple knock-in) 모델을 개발했다.

첫 번째 저자인 Takahiro Morito와 동료들은 자발적인 우리 카지노 응집을 촉진하고 미세소관 조립을 감소시키는 S320F 돌연변이를 MAPT-S305N;Int10+3 및 MAPT-P301S;Int10+3 계통에 도입하여 MAPT-P301S;Int10+3;S320F와 MAPT-S305N;Int10+3;S320F의 두 가지 삼중 돌연변이 계통을 만들었다. S320F 돌연변이는 픽병을 유발하여 신경 세포, 주로 전두엽과 측두엽에서 3R(3-repeat) 우리 카지노 단백질 응집체의 축적을 촉진하여 신경 세포 손실과 염증을 유발한다(Rosso et al., 2002). Morito와 동료들은 또한 세 번째 계통인 MAPT-S305N;Int10+3;S320Y를 만들었다. 과학자들은 이 타이로신(tyrosine) 치환에 대해 거의 알지 못하지만, 한 논문에서는 이것이 S320F 돌연변이와 유사한 표현형을 생성할 수 있다고 시사한다(Liu and Gong, 2008).

세 가지 새로운 계통 중 MAPT-P301S;Int10+3;S320F가 두드러졌다. 생후 6개월이 되자 마우스는 인산화된 우리 카지노를 축적하고 시냅스를 잃었으며, 무관심과 반복적인 동작을 포함하여 FTD 환자에서 볼 수 있는 일부 행동 징후를 나타냈다.

특이하게도, 이 마우스의 인산화 우리 카지노는 주로 시상하부에 축적되었고, 그 다음으로 시상, 이상피질, 편도체 순으로 축적되었다(위 이미지). 일부 영역에서는 빠르면 6개월 만에 변화가 나타났다. 우리 카지노 축적은 해마와 전두측두엽성 치매(FTD) 및 색소성 치매(PID)에서 퇴화되는 피질 부위, 특히 체성 감각 및 청각 영역에서 약했다. MAPT-S305N;Int10+3;S320F 마우스에서도 이러한 양상이 유사했지만, 그 정도는 덜 두드러졌다. S320Y 치환을 가진 삼중 KI도 시상하부와 편도체에 우리 카지노를 축적했지만, 저자들은 S320F 세포주에 집중했다.

우리 카지노 병리의 정도를 조사하여, 연구진은 우리 카지노 단백질이 축적된 피질 영역의 전체 뉴런에서 인산화 우리 카지노를 확인했다. 생후 6개월 된 삼중 KI S320F 마우스의 시상하부와 피질에서 추출한 추출물은 우리 카지노 단량체 응집을 유도할 수 있었다. 뇌에서 성상세포 마커인 GFAP의 증가는 우리 카지노가 축적된 부위, 특히 시상하부에 염증이 있음을 시사했으며, 신경퇴행을 검출하는 오래된 기술인 갈리아스 은 염색은 해당 부위의 신경 세포 손실을 확인했다.

이 마우스들은 새로운 케이지에 눕혔을 때 물을 마시기를 주저하는 불안, 케이지 내 위치나 이동과 관계없이 자주 같은 구석으로 돌아가는 행동, 그리고 단 물에 대한 무관심 등 전두엽 발달 장애(FTD)와 유사한 행동을 보였다. 이러한 패턴은 S305N 삼중 KI보다 P301S 삼중 KI에서 더욱 두드러졌습니다. 또한 P301S 삼중 KI는 다른 계통에 비해 체중이 더 많이 증가했는데, 저자들은 이것이 음식 섭취 증가 또는 비정상적인 신진대사 때문일 수 있다고 추정했다.

Saito는 이 마우스에서 아밀로이드와 우리 카지노의 상호작용을 알아보기 위해 MAPT-P301S;Int10+3;S320F 마우스와 APP-NL-G-F 마우스를 교배했다. 자손 마우스의 Aβ 플라크 밀도는 NL-G-F 마우스와 거의 같았지만, 자손 마우스는 부모 마우스의 MAPT 삼중 KI보다 피질과 해마에 더 많은 우리 카지노를 축적했다. 이는 아밀로이드가 AD에서처럼 우리 카지노 병리에 영향을 미친다는 것을 시사한다(아래 이미지).

흥미롭게도, APP-NL-G-F 마우스와 교배종 마우스 간에 염증 마커가 동일했는데, 이는 우리 카지노 돌연변이가 염증을 악화시키지 않았음을 시사합니다. 플로리다 대학교 게인즈빌 캠퍼스의 Paramita Chakrabarty는 이것이 문제가 될 수 있다고 생각했다. 그녀는 Alzforum에 보낸 글에서 "아밀로이드/우리 카지노 조합 모델에서 명확한 신경염증 표현형이 없다는 것은 염증이 아밀로이드-우리 카지노 협력 연쇄 반응의 일부인지 이해하고, Aβ와 우리 카지노 모두의 맥락에서 면역 기능을 표적으로 하는 약물을 평가하는 데 어려움을 야기할 수 있다."라고 썼다. "그럼에도 불구하고, 이 모델들은 연구 분야에 귀중한 자료가 될 것이다."라고 그녀는 썼다.

저자들은 한 마리의 마우스에 세 가지 돌연변이를 결합하는 것이 "인위적"이라는 점을 인정했다. 미네소타 대학교 미니애폴리스 캠퍼스의 Michael Koob는 이 모델이 "우리 카지노 과발현 마우스 모델보다 질병과 더 관련성이 있는 것처럼 보이지만" 연구자들은 그 연관성을 신중하게 고려해야 한다는 데 동의했다. 그는 여러 병원성 변이체를 도입하면 MAPT 유전자가 변하여 생성된 단백질이 환자에게서 보이지 않는 특성을 가질 수 있다고 언급했다. 예를 들어, 이 마우스는 인간의 뇌가 4R 우리 카지노와 동일한 양으로 생성하는 3R 우리 카지노를 거의 생성하지 않는다.

Koob은 댓글에서 "이 연구에서 가장 놀라운 점은 이 그룹이 상당한 수준의 우리 카지노 병리를 자발적으로 발생시킨 마우스 계통을 찾기 전에 인간 코딩 서열에 세 가지 돌연변이를 도입해야 했다는 것이다."라고 썼다. 그는 MAPT 유전자의 병원성 돌연변이의 주요 영향이 초기 우리 카지노 병리를 유발하는 것이 아닐 수도 있다고 제안했다. "우리 분야는 여전히 우리 카지노 생물학의 여러 측면을 탐구해야 하며, 특히 환자의 우리 카지노 병리를 유발하는 추가적인 질병 관련 동인을 찾아야 한다."라고 그는 결론지었다.

"Wild Type와 S320F의 구조적 차이에 대한 분자 모델"

WT(위)는 아밀로이드 모티프(amyloid motif, 306VQIVYK311)를 둘러싼 상대적으로 붕괴된 구조를 형성하며, 여기서 반복 2(R2)와 반복 3(R3)의 말단에 있는 서열(sequence) 모티프는 306VQIVYK311을 상승적으로(synergistically) 보호한다.
S320F 돌연우리 카지노(아래)에서는 반복 3의 말단에 있는 서열 모티프가 뒤로 당겨져 S320F와 국소적인 소수성 클러스터를 형성한다. 반복 3의 서열 모티프와의 상호작용 상실은 반복 2의 서열 모티프와 306VQIVYK311의 상호작용을 불안정하게 만든다. 이는 306VQIVYK311 아밀로이드 모티프의 부분적인 노출 또는 더 높은 노출 빈도를 허용하여 응집 성향(aggregation propensity)을 증가시키고, 이는 아밀로이드 형성으로 이어진다.

이 새로운 트리플 녹인 마우스 모델은 우리 카지노병증의 병리 기전을 이해하고 잠재적 치료제를 테스트하는 데 중요한 도구가 될 것이다. S320F 돌연변이의 강력한 병리학적 효과는 특히 주목할 만하며, 이 특정 돌연변이를 표적으로 하는 치료 접근법이 우리 카지노병증에 효과적일 가능성을 시사한다. 또한 아밀로이드와 우리 카지노 병리 사이의 상호작용 메커니즘을 더 잘 이해함으로써, 알츠하이머병과 같은 복합 병리를 가진 질환에 대한 새로운 치료 전략을 개발할 수 있을 것이다. 다음 단계는 이 모델을 활용하여 다양한 치료제 후보들의 효능을 평가하고, 퇴행성 뇌질환에 적용 가능한 치료법으로 발전시키는 것이다.