KR100794706B1 - Probes or primers for diagnosing obesity or diabetes derived from genes coding deubiquitinating enzymes and methods for diagnosing obesity or diabetes using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 인슐린을 처리한 지방 전구세포 및 비처리한 지방 전구세포에서의 탈유비퀴틴화 효소의 발현량을 역전사 중합효소 연쇄 반응으로 측정한 결과를 나타낸다.Figure 1 shows the results of measuring the expression level of deubiquitase in the insulin-treated adipocytes and untreated adipocytes by reverse transcriptase polymerase chain reaction.
도 2는 인슐린을 처리한 지방 전구세포 및 비처리한 지방 전구세포에서의 탈유비퀴틴화 효소의 상대적인 발현량을 실시간 중합효소 연쇄 반응으로 측정한 결과를 나타낸다.Figure 2 shows the result of measuring the relative expression of deubiquitination enzyme in insulin-treated adipocytes and untreated adipocytes by real-time polymerase chain reaction.
본 발명은 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브 및 프라이머에 관한 것이며, 또한, 이를 이용한 비만 또는 당뇨병의 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a probe and primer for diagnosing obesity or diabetes, and also to a method for diagnosing obesity or diabetes using the same.
인슐린은 췌장에서 분비되는 호르몬으로 당이나 지방 대사와 같은 에너지 기 능을 조절한다. 근육, 지방세포, 간과 같은 인슐린 민감성 조직에 있는 인슐린 수용체와 인슐린이 결합하게 되면 인슐린 수용체의 타이로신기가 인산화된다. 이 인산화된 인슐린 수용체는 세포 안에 있는 인슐린 수용체 기질(IRS) 과 같은 표적 단백질들의 인산화를 유도하게 된다. 인슐린 수용체 기질은 포스파티딜 이노시톨 3 카이네이즈를 유도하게 되는데, 포스파티딜 이노시톨 3 카이네이즈는 PtdIns(3,4)P2를 인산화시켜 PtdIns (3,4,5)P3를 생성한다. 이 포스파티딜 카이네이즈는 인슐린 신호전달과정에서 주요한 신호전달과정이다. 또 다른 주요한 신호전달과정은 MAPK 경로(mitogen activated protein kinase pathway)이다. 인슐린 수용체 기질은 또한 GRB2, SHP2 와 같은 PTP(protein-tyrosine phosphatases) containing SH2 domains와 상호 작용한다. GRB2는 guanine nucleotide exchange factor mSOS, Ras, Raf, MEK과 상호작용하게 되고 이러한 물질들은 MAPK 과정을 활성화시키게 된다. 인슐린은 간, 근육, 지방세포에서 높게 발현되며, 지방세포의 분화에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 지방세포는 전체 몸의 대사와 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 하며, 특히 지방 항상성 또한 인슐린 저항성에도 중요한 역할을 한다.Insulin is a hormone secreted by the pancreas that regulates energy functions such as sugar and fat metabolism. Tyrosine groups in the insulin receptor are phosphorylated when insulin binds to insulin receptors in insulin-sensitive tissues such as muscle, fat cells, and liver. This phosphorylated insulin receptor induces phosphorylation of target proteins such as the insulin receptor substrate (IRS) in the cell. Insulin receptor substrates induce
지방세포에 저장된 지방은 체내의 중요한 에너지원으로 사용된다. 그러나, 비만이 진행됨에 따라서 지방세포는 수적 증가가 일어날 뿐만 아니라 과다한 지방세포의 분화에 의한 다량의 트리글리세라이드 합성은 지방세포의 크기증가를 포함한 형태적 변화와 여러 유전자 발현의 변화를 동반한다. 지방세포 분화는 인슐린이나 인슐린 성장인자-1 (insulin like growth factor-1), 성장호르몬 등의 자극에 의하여 촉진되며 이 과정에 CCAAT enhancer-binding protein (C/EBP) family, peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) gamma 등의 전사인자들의 증가가 관찰된다. 이들, 전사인자들은 지방세포 조절인자와 더불어 지방세포의 분화를 촉진시키며 지방산 결합단백질인 aP2 나 지방산 생합성효소 (fatty acid synthase)과 같은 효소들의 발현량이 증가한다. 한편, 비만이 진행되어 당뇨로 진행되는 제 2 형 당뇨병의 경우에 있어서 중성지방인 팔미테이트들이 점진적으로 인슐린 저항성을 유발하며 궁극적으로 췌장의 베타 세포를 파괴하여 당뇨를 유도한다는 결과들이 알려지고 있다 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 2498 ∼ 2502 (1998)]. 한편, 지방간의 진행에도 과다한 중성지방의 축적이 관여되고 있음이 보고되고 있다 [J. Clin. Invest., 98, 1575 ∼ 1584 (1996)].Fat stored in fat cells is used as an important energy source in the body. However, as obesity progresses, not only does the adipocytes increase in number, but the synthesis of a large amount of triglycerides by the differentiation of excessive adipocytes is accompanied by morphological changes including the size of the adipocytes and changes in various gene expressions. Adipocyte differentiation is promoted by stimulation of insulin, insulin like growth factor-1, growth hormone, and the like, and in the process, CCAAT enhancer-binding protein (C / EBP) family, peroxisome proliferator-activated receptor ( PPAR) gamma and other transcription factors are observed to increase. These transcription factors, along with adipocyte regulators, promote the differentiation of adipocytes and increase the expression levels of enzymes such as fatty acid binding proteins aP2 and fatty acid synthase. On the other hand, in the case of
한편, 생물체에서 일어나는 수많은 신진대사는 유비퀴틴화와 탈유비퀴틴화에 의해 조절된다. 상기 유비퀴틴(Ubiquitin, Ub)은 76개의 아미노산으로 구성되어 있고, 분자량이 8,565 달톤인 비교적 작은 단백질로서 모든 진핵세포에 존재하며, 단백질의 선택적인 분해 및 세포 분열의 조절 등 수많은 세포 내의 기능에 관여한다(Annu. Rev. Nutr. 15, 161-189 (1995); Annu. Rev. Biochem. 61, 761-807 (1992); Annu. Rev. Genet. 26, 179-207 (1992); Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88, 4606-4601 (1991); Nature 349, 132-138 (1991); Annu. Rev. Cell Biol. 3, 1-30 (1987); J. Mol. Cell. Biol. 6, 4602-4610 (1986)). 유비퀴틴에 의해 매개되는 단백질 분해과정은 표적 단백질들에 유비퀴틴이 결합함으로써 시작된다. 이러한 과정에는 ubiquitin activating enzyme (E1), ubiquitin carrier proteins (E2), ubiquitin ligase (E3), ubiquitin factors (E4) 등이 관여하게 된다. 유비퀴틴화된 단백질들은 26S 프로테아좀에 의해 인식되게 되고, ATP 의존적으로 반응이 진행되게 된다. 이렇게 유비퀴틴화된 단백질들은 탈유비퀴틴화 됨으로써 단백질의 분해를 막을 수 있다. 이러한 탈유비퀴틴화는 탈유비퀴틴화 효소에 의해 진행되는데, 유비퀴틴이 결합되어 있는 단백질에서 유비퀴틴을 자르는 역할을 하며, 잘려진 유비퀴틴은 다시 다른 단백질과 결합할 수 있게 된다. 탈유비퀴틴화 효소는 C-terminal hydrolases (UCH), the ubiquitin specific processing proteases (UBP or USP), Jab1/Pad1/MPN domain-containing metallo enzymes (JAMM), Otu-domain ubiquitin-aldehyde-binding proteins (Otubain), Ataxin-3/Josephin 등으로 나눌 수 있다. On the other hand, numerous metabolisms in organisms are regulated by ubiquitination and deubiquitination. The ubiquitin (Ub) is composed of 76 amino acids, a relatively small molecular weight of 8,565 Daltons present in all eukaryotic cells, and is involved in numerous cell functions such as selective degradation of proteins and regulation of cell division. (Annu. Rev. Nutr. 15, 161-189 (1995); Annu. Rev. Biochem. 61, 761-807 (1992); Annu. Rev. Genet. 26, 179-207 (1992); Proc. Natl. Acad.Sci. USA.88, 4606-4601 (1991); Nature 349, 132-138 (1991); Annu. Rev. Cell Biol. 3, 1-30 (1987); J. Mol. Cell. Biol. 6 4602-4610 (1986). Ubiquitin-mediated proteolysis begins by binding ubiquitin to target proteins. This process involves ubiquitin activating enzyme (E1), ubiquitin carrier proteins (E2), ubiquitin ligase (E3), and ubiquitin factors (E4). Ubiquitinylated proteins are recognized by the 26S proteasome and the reaction proceeds ATP dependent. These ubiquitinated proteins can be deubiquitinated to prevent protein degradation. This deubiquitination is carried out by a deubiquitination enzyme, which serves to cut ubiquitin from a protein to which ubiquitin is bound, and the ubiquitin that is cut can be combined with another protein. Deubiquitination enzymes include C-terminal hydrolases (UCH), the ubiquitin specific processing proteases (UBP or USP), Jab1 / Pad1 / MPN domain-containing metallo enzymes (JAMM), Otu-domain ubiquitin-aldehyde-binding proteins (Otubain) , Ataxin-3 / Josephin, and the like.
최근, 인슐린 신호전달에 관련된 물질 중 유비퀴틴에 의해 분해가 진행된다고 알려진 것들이 있다. 그 예로는 IRS, peroxisome proliferator activated receptor α (PPARα), forkhead transcription factor (FOXO1), sterol regulatory element binding proteins (SREBP)가 있다 (Diabetes. 48, 1359-1364 (1999); J. Biol. Chem. 277, 37254-37259 (2002); Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100, 11285-11290 (2003); Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100, 13833-13838 (2003)). 그러나, 유비퀴틴에 의한 분해가 어떠한 기전에 의해서 이루어지는지에 대한 분자 또는 유전자 수준에서의 연구는 아직 이루어진 바 없다.Recently, some of the substances involved in insulin signaling are known to be degraded by ubiquitin. Examples include IRS, peroxisome proliferator activated receptor α (PPARα), forkhead transcription factor (FOXO1), sterol regulatory element binding proteins (SREBP) (Diabetes. 48, 1359-1364 (1999); J. Biol. Chem. 277 37254-37259 (2002); Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100, 11285-11290 (2003); Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100, 13833-13838 (2003)). However, no research has been done at the molecular or genetic level as to how the degradation by ubiquitin occurs.
따라서, 인슐린 신호전달에 관련되는 물질의 분해가 어떠한 분자를 매개로 이루어지는지 밝혀내는 것이 당업계에 요구되며, 해당 분자 또는 이를 코딩하는 유 전자를 밝혀낼 경우 인슐린 신호전달과 관련된 질환, 예를 들어 비만 또는 당뇨병을 진단하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. Therefore, there is a need in the art to identify which molecules are mediated by the degradation of substances involved in insulin signaling, and when identifying the molecule or gene encoding it, diseases associated with insulin signaling, e.g. It is expected to be useful for diagnosing obesity or diabetes.
본 발명자들은 인슐린 신호전달에 관련되는 물질의 분해가 어떠한 분자를 매개로 이루어지는지 밝혀내기 위한 연구를 수행하던 중, 놀랍게도 지방 전구세포를 인슐린으로 처리하였을 때 특정한 탈유비퀴틴화 효소의 유전자 발현량이 유의성 있게 감소한다는 것을 발견하였다.The inventors of the present invention have been researching to find out which molecules are mediated by the decomposition of substances involved in insulin signaling. Surprisingly, the amount of gene expression of a specific deubiquitase is significantly increased when adipose progenitor cells are treated with insulin. It was found to decrease.
따라서, 본 발명은 특정한 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자로부터 유래되는 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브 또는 이를 포함한 마이크로어레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a probe for diagnosing obesity or diabetes or a microarray including the same, which is derived from a gene encoding a specific deubiquitination enzyme.
또한, 본 발명은 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자로부터 유래되는 비만 또는 당뇨병 진단을 위한 증폭용 프라이머쌍을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an amplification primer pair for diagnosing obesity or diabetes, which is derived from a gene encoding the deubiquitination enzyme.
또한, 본 발명은 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량을 측정하는 단계를 포함하는 비만 또는 당뇨병의 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for diagnosing obesity or diabetes, comprising measuring the expression level of the gene encoding the deubiquitination enzyme.
본 발명의 일 태양에 따라, 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자로부터 선택된 10 ∼ 100 개의 연속 뉴클레오티드 또는 상보적 뉴클레오티드로 이루어진, 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a diagnostic probe for obesity or diabetes, consisting of 10 to 100 consecutive nucleotides or complementary nucleotides selected from genes encoding deubiquitination enzymes selected from the group consisting of polynucleotides of SEQ ID NOs: 1-16 Is provided.
본 발명의 다른 태양에 따라, 상기 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브를 포함하는 마이크로어레이가 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a microarray comprising the probe for diagnosing obesity or diabetes.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자로부터 선택된 10 ∼ 100 개의 연속 뉴클레오티드 및 상보적 뉴클레오티드로 이루어진, 비만 또는 당뇨병 진단을 위한 증폭용 프라이머쌍이 제공된다.According to another aspect of the present invention, diagnosing obesity or diabetes, consisting of 10 to 100 consecutive nucleotides and complementary nucleotides selected from genes encoding deubiquitination enzymes selected from the group consisting of polynucleotides of SEQ ID NOs: 1-16 Primer pairs for amplification are provided.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 정상인 및 피험자로부터 분리된 지방세포로부터 각각 핵산 시료를 얻는 단계; 얻어진 각각의 핵산 시료 중, 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량을 측정하는 단계; 및 피험자의 지방세포로부터 얻은 핵산 시료 중의 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량이 정상인의 지방세포로부터 얻은 핵산 시료 중의 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량보다 적은 경우, 비만 또는 당뇨병으로 판정하는 단계를 포함하는 비만 또는 당뇨병의 진단 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a nucleic acid sample from adipocytes isolated from a normal person and a subject, respectively; Measuring the expression level of a gene encoding at least one deubiquitination enzyme selected from the group consisting of polynucleotides of SEQ ID NOs: 1 to 16 in each of the obtained nucleic acid samples; And obesity or diabetes when the expression amount of the gene encoding the deubiquitase enzyme in the nucleic acid sample obtained from the adipocytes of the subject is less than the expression amount of the gene encoding the deubiquitase enzyme in the nucleic acid sample obtained from the adipocytes of normal persons. There is provided a method for diagnosing obesity or diabetes, comprising the step of determining.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명자들은 인슐린 신호전달에 관련되는 물질의 분해가 어떠한 분자를 매개로 이루어지는지 밝혀내기 위한 연구를 수행하던 중, 탈유비퀴틴화 효소에 주목하였으며, 지방 전구세포를 인슐린으로 처리하였을 때 특정한 탈유비퀴틴화 효소의 유전자 발현량이 유의성 있게 감소한다는 것을 발견하였다. 즉, 지방 전구세포에서 인슐린 처리에 의해 탈유비퀴틴화 효소 유전자의 발현 차이를 측정한 결과, 놀랍게 도 55개의 탈유비퀴틴화 효소 유전자 중 16개의 탈유비퀴틴화 효소 유전자의 발현량이 유의성 있게 감소하는 것을 발견하였다. 따라서, 상기 16개의 탈유비퀴틴화 효소의 발현량을 측정할 경우, 비만 또는 당뇨병을 진단할 수 있다.The present inventors focused on deubiquitination enzymes while conducting studies to determine which molecules are mediated by the degradation of substances involved in insulin signaling, and specific deubiquitination was observed when adipocytes were treated with insulin. It was found that the amount of gene expression of the enzyme decreased significantly. In other words, as a result of measuring the difference in the expression of the deubiquitase enzyme gene by insulin treatment in adipose progenitor cells, it was surprisingly found that the expression level of 16 deubiquitase enzyme genes among 55 deubiquitase enzyme genes significantly decreased. . Therefore, when the expression level of the 16 deubiquitination enzymes is measured, obesity or diabetes can be diagnosed.
지방 전구세포에 인슐린을 처리하였을 때 유의성 있게 감소한 발현량을 나타내는 탈유비퀴틴화 효소는 다음 표 1과 같다.Deubiquitination enzymes exhibiting a significantly decreased expression level when treated with adipose progenitor cells are shown in Table 1 below.
따라서, 본 발명은 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자로부터 선택된 10 ∼ 100 개의 연속 뉴클레오티드 또는 상보적 뉴클레오티드로 이루어진, 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a probe for diagnosing obesity or diabetes, consisting of 10 to 100 consecutive nucleotides or complementary nucleotides selected from genes encoding deubiquitination enzymes selected from the group consisting of polynucleotides of SEQ ID NOs: 1-16.
상기 프로브는 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자, 즉 서열번호 1 내지 16의 유전자 서열을 기초로, 당업계의 통상적인 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 프로브 서열의 길이는 10 ∼ 100 개, 바람직하게는 10 ∼ 50 개, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 개일 수 있다. The probe may be prepared using a conventional method in the art, based on the gene encoding the deubiquitination enzyme, ie, the gene sequence of SEQ ID NOs: 1 to 16, the probe sequence may have a length of 10 to 100, Preferably it is 10-50 pieces, More preferably, it may be 10-30 pieces.
또한 상기 뉴클레오티드 또는 상보적 뉴클레오티드는 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자를 검출할 수 있는 서열로서, 서열번호 17 내지 48로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 이 중, 서열번호 17, 18, 21, 22, 27, 28, 35 또는 36의 서열이 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브로서 바람직하게 사용될 수 있다.In addition, the nucleotide or the complementary nucleotide is a sequence capable of detecting the gene encoding the deubiquitination enzyme, may be selected from the group consisting of SEQ ID NO: 17 to 48, wherein SEQ ID NO: 17, 18, 21, The sequences of 22, 27, 28, 35 or 36 can be preferably used as a probe for diagnosing obesity or diabetes.
본 발명은 상기 비만 또는 당뇨병 진단용 프로브를 포함하는 마이크로어레이를 포함한다. 상기 마이크로어레이는 본 발명에 따른 프로브를 사용하여 당업계의 통상적인 방법으로 제조될 수 있다.The present invention includes a microarray comprising the probe for diagnosing obesity or diabetes. The microarrays can be prepared by conventional methods in the art using the probes according to the invention.
본 발명은 또한 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드로 이루어진 군으로부터 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자로부터 선택된 10 ∼ 100 개의 연속 뉴클레오티드 및 상보적 뉴클레오티드로 이루어진, 비만 또는 당뇨병 진단을 위한 증폭용 프라이머쌍을 포함한다.The present invention also provides amplification primer pairs for diagnosing obesity or diabetes, consisting of 10 to 100 contiguous nucleotides and complementary nucleotides selected from genes encoding deubiquitination enzymes selected from the group consisting of polynucleotides of SEQ ID NOs: 1-16. It includes.
여기서 "프라이머(primer)"란 적절한 버퍼 중의 적절한 조건 (예를 들면, 4개의 다른 뉴클레오시드 트리포스페이트(ATP, GTP, CTP, TTP) 및 DNA 폴리머라제) 및 적당한 온도 하에서 주형-지시 DNA 합성의 시작점으로서 작용할 수 있는 단일가닥 올리고뉴클레오티드를 말한다. 상기 프라이머의 적절한 길이는 사용 목적에 따라 달라질 수 있으나, 10 ∼ 100, 바람직하게는 10 ∼ 50, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 뉴클레오티드이다. 짧은 프라이머 분자는 일반적으로 주형과 안정한 혼성체를 형성하기 위해서는 더 낮은 온도를 필요로 한다. 프라이머 서열은 주형과 완전하게 상보적일 필요는 없으나, 주형과 혼성화 할 정도로 충분히 상보적이어야 한다. 상기 프라이머는 표적 DNA 즉 상기 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드로부터 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자에 혼성화하고, 상기 프라이머가 완전한 상동성을 보이는 대립형질 형태의 DNA에서 증폭을 개시한다. 이 프라이머는 반대편에 혼성화하는 제2 프라이머와 쌍을 이루어 사용된다. 증폭에 의하여 두 개의 프라이머로부터 산물이 증폭되고, 증폭된 산물만을 특이적으로 염색하여 시각화한다. 이는 특정 대립형질 형태가 존재한다는 것을 의미한다. 여기서 사용되는 대립형질 특이적 폴리뉴클레오티드들이 다른 변성화 과정을 거치게 되면, InfiniumTM Assay 뿐만 아니라 다른 방법들에 의해서도 사용될 수 있다. “Primer” herein refers to the synthesis of template-directed DNA synthesis under appropriate conditions in suitable buffers (eg, four different nucleoside triphosphates (ATP, GTP, CTP, TTP) and DNA polymerase) and at appropriate temperatures. It refers to a single stranded oligonucleotide that can act as a starting point. The appropriate length of the primer may vary depending on the purpose of use, but is 10 to 100, preferably 10 to 50, more preferably 10 to 30 nucleotides. Short primer molecules generally require lower temperatures to form stable hybrids with the template. The primer sequence need not be completely complementary to the template, but should be sufficiently complementary to hybridize with the template. The primer hybridizes to a target DNA, ie, a gene encoding a deubiquitination enzyme selected from the polynucleotides of SEQ ID NOS: 1-16, and initiates amplification in an allelic form of DNA in which the primer exhibits complete homology. This primer is used in pairs with a second primer that hybridizes to the other side. The product is amplified from two primers by amplification, and only the amplified product is specifically stained and visualized. This means that certain allelic forms exist. If the allele-specific polynucleotides used herein undergo different denaturation processes, they may be used by other methods as well as Infinium ™ Assay.
상기 프라이머쌍은 서열번호 17 및 18; 서열번호 19 및 20; 서열번호 21 및 22; 서열번호 23 및 24; 서열번호 25 및 26; 서열번호 27 및 28; 서열번호 29 및 30; 서열번호 31 및 32; 서열번호 33 및 34; 서열번호 35 및 36; 서열번호 37 및 38; 서열번호 39 및 40; 서열번호 41 및 42; 서열번호 43 및 44; 서열번호 45 및 46; 및 서열번호 47 및 48로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 서열번호 17 및 18; 서열번호 21 및 22; 서열번호 27 및 28; 및 서열번호 35 및 36으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. The primer pair is SEQ ID NOs: 17 and 18; SEQ ID NOs: 19 and 20; SEQ ID NOs: 21 and 22; SEQ ID NOs: 23 and 24; SEQ ID NOs: 25 and 26; SEQ ID NOs: 27 and 28; SEQ ID NOs: 29 and 30; SEQ ID NOs: 31 and 32; SEQ ID NOs: 33 and 34; SEQ ID NOs: 35 and 36; SEQ ID NOs: 37 and 38; SEQ ID NOs: 39 and 40; SEQ ID NOs: 41 and 42; SEQ ID NOs: 43 and 44; SEQ ID NOs: 45 and 46; And SEQ ID NOs: 47 and 48, more preferably SEQ ID NOs: 17 and 18; SEQ ID NOs: 21 and 22; SEQ ID NOs: 27 and 28; And SEQ ID NOs: 35 and 36.
상기 프로브 및 프라이머로서 바람직하게 사용될 수 있는 서열번호 17 내지 48의 서열은 다음 표 2와 같다.Sequences of SEQ ID NOs: 17 to 48 that can be preferably used as the probes and primers are shown in Table 2 below.
본 발명은 또한 정상인 및 피험자로부터 분리된 지방세포로부터 각각 핵산 시료를 얻는 단계; 얻어진 각각의 핵산 시료 중, 서열번호 1 내지 16의 폴리뉴클레오티드 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량을 측정하는 단계; 및 피험자의 지방세포로부터 얻은 핵산 시료 중의 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량이 정상인의 지방세포로부터 얻은 핵산 시료 중의 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량보다 적은 경우, 비만 또는 당뇨병으로 판정하는 단계를 포함하는 비만 또는 당뇨병의 진단 방법을 포함한다.The present invention also comprises the steps of obtaining a nucleic acid sample from adipocytes isolated from normal and subject, respectively; Measuring the expression level of a gene encoding at least one deubiquitination enzyme selected from the group consisting of polynucleotides of SEQ ID NOs: 1 to 16 in each of the obtained nucleic acid samples; And obesity or diabetes when the expression amount of the gene encoding the deubiquitase enzyme in the nucleic acid sample obtained from the adipocytes of the subject is less than the expression amount of the gene encoding the deubiquitase enzyme in the nucleic acid sample obtained from the adipocytes of normal persons. It includes a method of diagnosing obesity or diabetes comprising the step of determining.
정상인 및 피험자로부터 지방세포를 분리하는 방법은 의료기관에서 각종 검사를 위해 채취하는 혈액으로부터 얻을 수 있거나, 지방제거 시술에 따라 버려지는 지방조직으로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 국제특허공개 제WO2000/53795호 및 제WO2005/042730호에 개시된 바와 같이, 지방조직(adipose tissue)으로부터 지방흡인(liposuction) 및 침강, 콜라게나제(collagenase) 등의 효소처리, 원심분리에 의한 적혈구 등의 부유 세포 제거 등의 과정을 통하여 지방세포를 분리할 수 있다. The method for separating fat cells from normal persons and subjects may be obtained from blood collected for various tests in a medical institution, or may be obtained from adipose tissue discarded by a fat removal procedure. For example, as disclosed in WO2000 / 53795 and WO2005 / 042730, liposuction and sedimentation from adipose tissue, enzyme treatment such as collagenase, and centrifugation Adipose cells can be separated through a process such as removing floating cells such as red blood cells by separation.
상기 핵산 시료 중 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량을 측정하는 단계는 서열번호 1, 3, 6, 또는 10 의 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량을 측정하는 것이 더욱 바람직하다.In the step of measuring the expression level of the gene encoding the deubiquitination enzyme in the nucleic acid sample, it is more preferable to measure the expression level of the gene encoding the deubiquitination enzyme of SEQ ID NO: 1, 3, 6, or 10.
또한, 상기 탈유비퀴틴화 효소를 코딩하는 유전자의 발현량을 측정하는 단계는 서열번호 17 및 18; 서열번호 19 및 20; 서열번호 21 및 22; 서열번호 23 및 24; 서열번호 25 및 26; 서열번호 27 및 28; 서열번호 29 및 30; 서열번호 31 및 32; 서열번호 33 및 34; 서열번호 35 및 36; 서열번호 37 및 38; 서열번호 39 및 40; 서열번호 41 및 42; 서열번호 43 및 44; 서열번호 45 및 46; 및 서열번호 47 및 48로 이루어진 군으로부터 선택된 프라이머쌍을 사용하여 역전사 중합효소 연쇄 반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction) 또는 실시간 중합효소 연쇄 반응(real time-polymerase chain reaction)을 수행하여 이루어질 수 있다.In addition, the step of measuring the expression level of the gene encoding the deubiquitination enzyme is SEQ ID NO: 17 and 18; SEQ ID NOs: 19 and 20; SEQ ID NOs: 21 and 22; SEQ ID NOs: 23 and 24; SEQ ID NOs: 25 and 26; SEQ ID NOs: 27 and 28; SEQ ID NOs: 29 and 30; SEQ ID NOs: 31 and 32; SEQ ID NOs: 33 and 34; SEQ ID NOs: 35 and 36; SEQ ID NOs: 37 and 38; SEQ ID NOs: 39 and 40; SEQ ID NOs: 41 and 42; SEQ ID NOs: 43 and 44; SEQ ID NOs: 45 and 46; And a reverse transcriptase-polymerase chain reaction or a real time-polymerase chain reaction using a primer pair selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 47 and 48.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예Example 1. 세포 배양 및 지방세포로의 분화 1. Cell Culture and Differentiation into Adipocytes
마우스 지방 전구세포 (3T3-L1 preadipocyte)를 10% 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS), 100 U/mL 페니실린, 0.1 mg/mL 스트렙토마이신 설페이트가 포함된 DMEM 배양액에서 배양하였다. 지방전구세포에서 지방세포로 분화시키기 위하여, 지방전구세포가 배양접시 위에서 꽉차게 자란 이틀 후에 10% FBS, 1 μM 덱사메타손, 0.5 mM 메틸이소부틸산틴(methylisobutylxanthine), 1 μM 인슐린이 첨가된 DMEM 배양액에서 2일 동안 배양한 후, 10% FBS, 1 μM 인슐린이 첨가된 DMEM 배양액으로 2일 마다 갈아주었다. 분화 시작 후 약 8일 정도 후에 90% 이상의 세포가 지방 축적이 되면 분화가 종료된 것으로 간주하였다.Mouse adipocytes (3T3-L1 preadipocytes) were cultured in DMEM culture containing 10% fetal bovine serum (FBS), 100 U / mL penicillin, 0.1 mg / mL streptomycin sulfate. In order to differentiate from adipocytes to adipocytes, two days after the adipocytes were grown on the culture plate, in DMEM cultures containing 10% FBS, 1 μM dexamethasone, 0.5 mM methylisobutylxanthine, and 1 μM insulin After incubation for 2 days, DMEM culture medium was added every 10 days with 10% FBS, 1 μM insulin. After about 8 days after the start of differentiation, if more than 90% of the cells accumulate fat, the differentiation was considered to be over.
실시예Example 2. 지방전구세포에의 인슐린 처리 및 2. Treatment of insulin with fat precursor cells and RNARNA 분리 detach
지방 전구세포를 100Φ 배양접시에 1 X 105 cells/mL로 접종한 후 2일 동안 배양하였다. 그 후 100 μM의 인슐린을 배양 배지에 첨가한 배양액을 교체한 후 12시간 동안 배양하였다. 인슐린을 처리한 지방 전구세포와 인슐린을 처리하지 않은 지방 전구세포의 총 세포내 RNA는 TRIzolTM 시약(Invitrogen사, 미국)을 이용하여 분리하였다. 분리된 RNA는 50 μL의 DEPC가 처리된 물로 녹였으며 UV 260nm에서 그 농도를 측정하였다. 2 μg의 RNA를 SuperscriptTM II (Invitrogen사, 미국)를 가지고 제조업체의 지시에 따라 최초 cDNA를 합성하였다. 이러한 cDNA들을 역전사 중합효소 연쇄반응과 실시간 중합효소 연쇄반응을 위한 주형가닥으로 사용하였다.Adipose progenitor cells were inoculated at 1 × 10 5 cells / mL in a 100Φ culture dish and incubated for 2 days. Thereafter, the culture solution in which 100 μM of insulin was added to the culture medium was replaced, and then cultured for 12 hours. Total intracellular RNA of insulin-treated adipocytes and non-insulin-treated adipocytes was isolated using TRIzol ™ reagent (Invitrogen, USA). The isolated RNA was dissolved in 50 μL of DEPC treated water and its concentration was measured at UV 260 nm. Initial cDNA was synthesized with 2 μg of RNA with Superscript ™ II (Invitrogen, USA) according to the manufacturer's instructions. These cDNAs were used as template strands for reverse transcription polymerase chain reaction and real time polymerase chain reaction.
실시예Example 3. 3. 탈유비퀴틴화Deubiquitination 효소 유전자에 특이적인 Specific for enzyme genes 프라이머primer 세트의 제작 Making of sets
모든 탈유비퀴틴화 효소의 유전자들은 길이에 상관없이 UCH라고 하는 부위를 공통적으로 가지고 있어, 해당 부위를 제외하고 각각의 탈유비퀴틴화 효소의 유전자에 특이적인 부위에서 PCR 생성물 길이가 약 350 bp 이하가 되도록 프라이머 세트를 제작하였다. 각각의 유전자 및 NCBI GenBank 등록번호는 표 3a 및 3b와 같다. 또한, 각각의 유전자에 대한 제작된 프라이머 세트는 하기 표 4a 내지 표 3d 와 같다.All genes of deubiquitase have a common site called UCH, regardless of length, so that the PCR product length is less than about 350 bp at the site specific to the gene of each deubiquitase except that site. Primer sets were prepared. Each gene and NCBI GenBank accession numbers are shown in Tables 3a and 3b. In addition, the primer sets produced for each gene are shown in Tables 4A to 3D.
*CYLD: cylindromatosis* CYLD: cylindromatosis
실시예Example 4. 4. 역전사Reverse transcription 중합효소 연쇄 반응 Polymerase chain reaction
실시예 2에 따라 분리된 인슐린을 처리하여 mRNA 및 실시예 3에서 제작한 프라이머 세트를 사용하여 역전사 중합효소 연쇄 반응을 수행하였다. 중합효소 연쇄반응 조건은 핫 스타트를 위해 97 ℃에서 5분 진행하였고 이후 94 ℃에서 40초, 46 ℃에서 40초, 72 ℃에서 40초로 30 사이클을 진행하고, 이후 72 ℃에서 5분간 연장과정을 거쳤다. 증폭된 중합효소 연쇄반응 생성물은 0.8% 아가로즈 젤에서 분리하였고, 에티디움 브라마이드(ethidium bromide)로 염색하였다.Insulin isolated from Example 2 was treated to reverse transcriptase polymerase chain reaction using mRNA and primer set prepared in Example 3. The polymerase chain reaction was performed for 5 minutes at 97 ° C. for hot start, and then 30 cycles were performed for 40 seconds at 94 ° C., 40 seconds at 46 ° C., and 40 seconds at 72 ° C., and then extended for 5 minutes at 72 ° C. Rough The amplified polymerase chain reaction product was isolated on 0.8% agarose gel and stained with ethidium bromide.
역전사 중합효소 연쇄 반응을 수행한 결과는 도 1과 같다. 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, USP7(NM_001003918), USP10(NM_009462), USP11(NM_145628), USP16(NM_024258), USP18(NM_011909), USP20(NM_028846), USP22(NM_001004143), USP25(NM_013918), USP28(BC088733), USP36(XM_126772), USP38(NM_027554), USP39(NM_138592), USP46(NM_177561), USP47(NM_133758), USP53(NM_133857), 및 USP54(AK047620)의 탈유비퀴틴화 효소의 발현이 유의성 있게 감소하였다.The result of the reverse transcription polymerase chain reaction is shown in FIG. 1. As can be seen in FIG. 1, USP7 (NM_001003918), USP10 (NM_009462), USP11 (NM_145628), USP16 (NM_024258), USP18 (NM_011909), USP20 (NM_028846), USP22 (NM_001004143), USP25 (NM_013918) (BC088733), USP36 (XM_126772), USP38 (NM_027554), USP39 (NM_138592), USP46 (NM_177561), USP47 (NM_133758), USP53 (NM_133857), and USP54 (AK047620) expression of significantly reduced deubiquitination enzymes It was.
실시예Example 5. 실시간 중합효소 연쇄 반응 5. Real Time Polymerase Chain Reaction
실시예 4에서 얻어진 역전사 중합효소 연쇄 반응 분석 결과를 양적으로 정량하기 위하여 실시간 중합효소 연쇄 반응을 수행하였다. 실시예 4에서 얻은 총 16개의 발현의 차이를 보이는 탈유비퀴틴화 효소의 프라이머를 사용하여 실시간 중합효소 연쇄 반응을 실시하였다. 실시간 중합효소 연쇄반응은 94 ℃에서 40초, 51 ℃에서 40초, 72 ℃에서 40초씩 총 40 사이클을 수행하였다 실시간 중합효소 연쇄반응 후에는 생성물의 특이성을 melting curve 분석으로 조사하였으며, 유전자들의 발현량의 표준화를 위해 β-액틴(β-actin) (정방향 프라이머 5'-CTCTAGACTTCGAGCAGGAG-3', 역방향 프라이머 5'-TAGGAGCCAGAGCAGTAATC-3')를 사용하였다.Real-time polymerase chain reaction was performed to quantitatively quantify the results of reverse transcription polymerase chain reaction analysis obtained in Example 4. Real time polymerase chain reaction was carried out using primers of deubiquitination enzyme showing a total of 16 expression differences obtained in Example 4. The real-time polymerase chain reaction was performed for 40 cycles of 40 seconds at 94 ° C, 40 seconds at 51 ° C, and 40 seconds at 72 ° C. After real-time polymerase chain reaction, the specificity of the product was examined by melting curve analysis. Β-actin (
실시간 중합효소 연쇄 반응 결과는 도 2와 같다. 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 탈유비퀴틴화 효소 즉 USP53은 인슐린 처리에 의해 지방전구세포에서 상대적인 발현량이 인슐린 처리하지 않은 지방전구세포에서의 발현량보다 약 10% 정도 감소하였으며, USP22, 25, 28, 38, 39, 47, 및 54는 인슐린 처리에 의해 발현량이 약 30% 정도 감소하였다. 또한 USP10, 16, 18, 46은 인슐린 처리에 의해 발현 량이 약 40% 정도 감소하였다. 특히, USP7, 11, 20, 36은 인슐린을 처리한 지방 전구세포에서 발현 량이 2배 이상 감소하였음을 알 수 있다.Real time polymerase chain reaction results are shown in FIG. As can be seen in Figure 2, the de-ubiquitination enzyme, that is, USP53, the relative expression level in the fat precursor cells by insulin treatment was reduced by about 10% than that in the non-insulin-treated fat precursor cells, USP22, 25, 28, 38, 39, 47, and 54 decreased the expression level by about 30% by insulin treatment. In addition, USP10, 16, 18, 46 reduced the expression level by about 40% by insulin treatment. In particular, USP7, 11, 20, 36 can be seen that the expression level in insulin-treated adipocytes more than doubled.
서열번호 1 내지 16의 탈유비퀴틴화 효소 유전자의 발현 차이를 측정할 경우, 비만 또는 당뇨병을 진단할 수 있다. 따라서, 서열번호 1 내지 16의 탈유비퀴틴화 효소 유전자로부터 얻어지는 프로브 및 프라이머들은 비만 또는 당뇨병을 진단하는데 유용하게 사용될 수 있다.Obesity or diabetes can be diagnosed by measuring the difference in expression of the deubiquitase enzyme genes of SEQ ID NOS: 1-16. Thus, probes and primers obtained from the deubiquitase enzyme genes of SEQ ID NOS: 1-16 can be usefully used to diagnose obesity or diabetes.
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