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Molecular mechanism of circadian clock

(생체시계 분자 기전)

Crosstalk between metabolism and circadian clock

​(대사와 생체시계의 상호작용)

Role of circadian clock in brain diseases using mouse model

(뇌질환에서 생체시계의 역할)

Circadian activity rhythm disturbance as a marker for cognitive impairment in human

(인간에서 인지기능 저하의 표지자로서 일주기리듬 교란)

Human disease modeling using Drosophila

(초파리를 이용한 인간 질병 모델링)

1.Molecular mechanism of circadian clock (생체시계 분자 기전)

지구상의 생명체는 생체시계의 작용으로 낮밤여름겨울 등의 주기적인 환경변화를 예측하고시간에 적절한 행동 및 생리작용을 나타낸다. 생체시계의 기능 저하는 노화 및 대사성 질환, 암, 치매 등 여러 질환의 위험인자로 밝혀졌다. 생체시계는 세포수준에서 작동하며, 분자 기전은 생체시계의 핵심 유전자들이  Transcriptional/Translational Feedback Loop (TTFL)에 의해 하루를 주기로 진동하는 것이다. TTFL 기전에 의해 생체시계의 작용을 받는 유전자들의 발현도 하루를 주기로 진동한다. 이 생체시계의 분자기전은 초파리를 모델로 한 일련의 연구들로 규명되었으며 세명의 초파리 유전학자들이 이 공로를 인정받아 2017년에 노벨 생리 의학상을 수상하였다. 본 연구실에서도 초파리 모델에서 유전행동학적 스크리닝을 통해  생체시계 조절 유전자들을 발굴하고, 그 기능과 역할을 규명하는 연구를 수행하고 있다

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2. Crosstalk between metabolism and circadian clock (대사와 생체시계의 상호작용)

생체시계의 작용으로 개체의 대사작용은 일주기리듬을 보이며 생체시계 작용의 결과로 나타나는 대사작용은 다시 생체시계의 작동에 영향을 미친다. 본 연구실에서는 생체시계의 핵심 단백질인 단백질의 O-GlcNAc 변형이 일주기리듬의 속도를 조절하는데 중요하다는 사실을 처음으로 규명하였다. O-GlcNAc 변형은 당대사와 밀접하게 연관되어 있는 만큼 대사에 의한 생체시계 조절에 작용하고 있을 가능성을 시사한다. 더 나아가 본 연구실에서는 대사에 의한 생체시계의 조절에 대한 신경학적 기전을 이해하기 위해 초파리를 다양한 식이 조건에 노출시켰을 때 일주기리듬 변화와 이를 매개하는 뇌신경학적 기전에 대한 연구를 수행하고 있다

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3. Role of circadian clock in brain diseases using mouse model (뇌질환에서 생체시계의 역할)

생체시계의 기능 저하가 노화 및 다양한 뇌신경질환에서 위험인자로 작용한다는 것이 잘 알려져 있다. 하지만생체시계의 기능 저하가 어떤 타겟 유전자에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서는 정확한 이해가 부족하다. 이를 위해서 본 연구실에서는 단일 뇌세포 서열분석 을 통해 세포단위의 일주기 전사체를 규명하고자 한다. 세포 및 조직 특이적으로 일주기리듬을 보이며 발현되는 유전자는 세포 및 조직의 중요한 기능의 들인 만큼 세포 수준의 일주기 전사체를 정확하게 규명하면 이를 토대로 뇌신경질환에서 생체시계에 의해 영향을 받는 타겟 유전자 및 생리활성을 규명할 수 있을 것이다. 정상 쥐와 치매 모델쥐에서 단일 뇌세포 단위의 일주기 전사체를 규명하고 비교 분석하는 연구를 수행하고 있다

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4. Circadian activity rhythm disturbance as a marker for cognitive impairment in human (인간에서 인지기능 저하의 표지자로서 일주기리듬 교란)

액티워치로부터 활동량을 지속적으로 수집한 후 다양한 분석방법을 적용하여 사람의 활동량기반 일주기리듬을 측정하는 것이 가능하다. 이 방법을 이용한 이전의 연구들에서 치매환자들이 일주기리듬이 교란되어 있으며일주기리듬 지표가 나쁜 사람의 치매발병률이 높다는 것이 알려졌는데 이는 생체시계의 활성이 인지기능과 관련이 있으며 생체시계의 기능저하가 병인 또는 위험요소로 작용했음을 말해준다. 그러나 이전에 행해진 연구들은 대부분 의 치매 환자를 대상으로 하였으며여러 인지 영역을 검사하지 않았고 생물학적인 뇌기능 분석이 없어 생체시계의 기능 및 일주기리듬의 영향을 정확하게 파악하기 어려웠다. 본 연구실에서는 아주대학교 병원의 만성뇌혈관질환 바이오뱅크를 통해와 초기 치매 환자들로부터 수집한 자료를 토대로 다양한 일주기리듬 지표를 추출하고 일주기리듬이 치매의 발병과 진행에 미치는 영향을 분석하는 연구를 수행하고 있다

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5. Human disease modeling using Drosophila (초파리를 이용한 인간 질병 모델링)

초파리는 인간에서 질병을 일으키는 유전자의 70%가 유사하게 보존되어 있다. 더욱이 초파리는유전학적인 연구가 매우 쉬운 모델 동물이며 획기적인 유전학적 방법론이 많이 개발되어 있다. 이를 활용하여 초파리에서 인간의 질병을 모델링하고 병인 기전을 규명할 수 있다. 본 연구실에서는 한국인 환아를 대상으로 GWAS 분석을 통해 발굴한 성조숙증 연관 유전자들을 초파리에서 조작한 후 초파리의 성장과 성숙에 미치는 영향을 분석함으로써 성조숙증 유발 유전자를 규명하는 연구를 수행하고 있다.

Molecular mechanism of circadian clock (생체시계 분자 기전)
대사와 생체시계
뇌질환
인지기능 저하
초파리 모델링
Publication

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