KR101356469B1 - Pharmaceutical composition for prevention or treatment of a disease caused by motorneuronal cell death - Google Patents

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김은경
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고려대학교 산학협력단
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    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy

Abstract

본 발명은 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 SMN 단백질의 분해에 관여하는 다유비퀴틴화를 억제하여 SMN 단백질을 안정화시키므로, 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료에 효과를 가진다.The present invention relates to a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by motor neuron death. The pharmaceutical composition for preventing or treating diseases caused by motor neuronal cell death according to the present invention stabilizes the SMN protein by inhibiting polyubiquitination involved in the degradation of SMN protein, thereby preventing disease caused by motor neuronal cell death. Or has an effect on treatment.

Description

운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 {PHARMACEUTICAL COMPOSITION FOR PREVENTION OR TREATMENT OF A DISEASE CAUSED BY MOTORNEURONAL CELL DEATH}Pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by motor neuron death {PHARMACEUTICAL COMPOSITION FOR PREVENTION OR TREATMENT OF A DISEASE CAUSED BY MOTORNEURONAL CELL DEATH}

본 발명은 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by motor neuron death.

사람의 SMN (survival motor neuron) 유전자는 상염색체 5q13의 말단소립 (telomere)와 중심체 (centromere) 쪽에 각각 SMN1과 SMN2 두 종류로 구성되어 있다.
Human survival motor neuron (SMN) genes are composed of two types, SMN1 and SMN2, on the telomere and centromere of autosomal 5q13.

SMN 유전자의 결핍으로 인하여 SMN 단백질 농도가 감소되면 운동성신경세포가 사멸하게 되어 여러가지 질병이 초래될 수 있다. 따라서, 세포내에서 SMN 단백질의 양을 인위적으로 증가시키려는 연구가 수행되어 왔다 (비특허문헌 1 및 2 참조).
Decreased SMN protein concentration due to deficiency of the SMN gene can cause the death of motor neurons and various diseases. Therefore, studies have been conducted to artificially increase the amount of SMN protein in cells (see Non-Patent Documents 1 and 2).

그러나 세포내 SMN 단백질을 인위적으로 증가시키더라도 SMN 단백질이 다유비퀴틴화 (polyubiquitination)을 통한 프로테오좀에 의하여 분해되는 것은 피할 수 없으므로, SMN 단백질을 증가시키기 위한 약물의 지속시간이 짧아지는 등, 그 효과에 한계가 있다. However, even if artificially increasing the intracellular SMN protein, it is inevitable that the SMN protein is degraded by the proteosome through polyubiquitination, which shortens the duration of the drug for increasing the SMN protein. There is a limit to the effect.

또한, SMN을 인위적으로 증가시키는 과정에서 화학적 조성물을 사용하게 되므로, 여러 가지 부작용을 야기시킬 수 있다.
In addition, since the chemical composition is used in the process of artificially increasing the SMN, it may cause various side effects.

본 발명에서는 상기와 같은 한계를 극복하기 위하여 SMN 단백질의 다유비퀴틴화에 의한 분해를 저해할 수 있는 물질에 대해 주목하였다.
In the present invention, in order to overcome such limitations, attention has been paid to substances capable of inhibiting the degradation by polyubiquitination of SMN proteins.

본 발명에서 신규한 기능이 밝혀진, ASK1 단백질에 대한 선행 연구에서는, 활성 산소에 의한 스트레스, TNF-α 같은 염증반응을 촉진하는 사이토카인 (cytokine), NGF와 같은 신경성장인자의 결핍에 의한 아폽토시스 (apoptosis)성 세포사멸에 관여하는 것에 집중되어 왔다.
In a previous study on the ASK1 protein, a novel function was revealed in the present invention, apoptosis due to stress caused by free radicals, cytokines that promote inflammatory reactions such as TNF-α, and deficiency of nerve growth factors such as NGF ( apoptosis has been concentrated on involvement in apoptosis.

그러나, 본 발명자들은 ASK1 단백질의 새로운 기능으로서, SMN 단백질과의 결합을 통하여 SMN 단백질의 분해에 관여하는 다유비퀴틴화 (polyubiquitination)를 억제함으로써 SMN 단백질을 안정화시킨다는 사실을 최초로 발견하여 본 발명을 완성하였다.
However, the present inventors completed the present invention for the first time by discovering that a new function of the ASK1 protein stabilizes the SMN protein by inhibiting polyubiquitination, which is involved in the degradation of the SMN protein through binding to the SMN protein. .

Le TT at al., 2005 Hum. Mol. Genet., 14: 845-857 Le TT at al., 2005 Hum. Mol. Genet., 14: 845-857 Jarecki et al., 2005 Hum. Mol. Genet., 14: 2003-2018;  Jarecki et al., 2005 Hum. Mol. Genet., 14: 2003-2018;

본 발명의 목적은 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by motor neuron death.

본 발명의 다른 목적은 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 진단용 키트를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a kit for diagnosing a disease caused by motor neuron death.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the object of the present invention,

본 발명은 ASK1 (apoptosis signal-regulating kinase 1) 단백질 또는 그 단편,The present invention provides ASK1 (apoptosis signal-regulating kinase 1) protein or fragment thereof,

ASK1 단백질 또는 그 단편의 유전자, 및 The gene of the ASK1 protein or fragment thereof, and

ASK1 단백질 과발현 벡터로As ASK1 Protein Overexpression Vector

이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 유효성분으로 포함하는, 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
It provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by motor neuron death, comprising one or more selected from the group consisting of.

또한 본 발명은, ASK1 단백질에 대한 siRNA (small-interfering RNA) 및 SMN 단백질에 대한 siRNA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 siRNA를 포함하는 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 진단용 키트를 제공한다.
The present invention also provides a kit for diagnosing a disease caused by motor neuron cell death comprising at least one siRNA selected from the group consisting of siRNA (small-interfering RNA) for ASK1 protein and siRNA for SMN protein.

본 발명에 따른 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 SMN 단백질의 분해에 관여하는 다유비퀴틴화를 억제하여 SMN 단백질을 안정화시키므로, 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료에 효과를 가진다.
The pharmaceutical composition for preventing or treating diseases caused by motor neuronal cell death according to the present invention stabilizes the SMN protein by inhibiting polyubiquitination involved in the degradation of SMN protein, thereby preventing disease caused by motor neuronal cell death. Or has an effect on treatment.

도 1은 293T 세포에 과발현시킨 ASK1 단백질과 SMN 단백질 간의 상호 결합을 면역침강법에 이은 웨스턴 블랏을 통해 분석한 도이다.
도 2는 HeLa 세포에서 세포 수준의 농도로 존재하고 있는 ASK1 단백질과 SMN의 상호 결합을 면역침강법에 이은 웨스턴 블랏을 통해 분석한 도이다.
도 3은 293T 세포에 과발현시킨 ASK1 단백질 및 ASK1(K709R) 단백질과 SMN 단백질 간의 상호 결합을 면역침강법에 이은 웨스턴 블랏을 통해 분석한 도이다.
도 4는 ASK1 단백질의 단편과 SMN 단백질의 결합여부에 관한 도이다.
도 5는 ASK1 단백질 또는 ASK1(K709R)의 농도와 SMN 단백질의 농도와의 관계를 나타내는 도이다.
도 6은 ASK1 단백질의 감소가 SMN 단백질 및 그 mRNA 농도 변화에 미치는 영향을 나타내는 도이다.
도 7은 ASK1 단백질이 SMN 단백질의 세포 내 농도의 조절에 미치는 영향을 나타내는 도이다.
도 8은 인간 SMN1 및 SMN2 유전자에서 만들어진 SMN1 및 SMN2 단백질에 대한 ASK1 단백질의 영향을 나타내는 도이다.
도 9는 ASK1 단백질의 감소에 따른 SMN 단백질 및 mRNA양의 변화를 나타내는 도이다.
도 10은 ASK1 단백질의 농도와 SMN 단백질의 안정성과의 관계를 나타내는 도이다.
도 11은 ASK1 단백질의 감소와 SMN 단백질의 다유비퀴틴화와의 상호관계에 관한 도이다.
도 12는 ASK1 단백질의 카이네이즈 (kinase)활성과 SMN 단백질의 다유비퀴틴화와의 상호관계에 관한 도이다.
도 13은 ASK1 단백질과 SMN 단백질의 양적인 상관관계 및 두 단백질이 신경분절 분화에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 14는 도 13에서 신경분절을 가진 세포와 신경분절의 길이를 비교하여 그래프로 나타낸 도이다.
도 15는 ASK1 단백질과 SMN 단백질의 감소와 신경분절 분화의 지표인 β-Actin의 양과의 관계를 나타낸 도이다.
FIG. 1 is a diagram analyzing the mutual binding between ASK1 protein and SMN protein overexpressed in 293T cells by immunoprecipitation followed by Western blot.
Figure 2 is a diagram of the analysis of the interaction between the ASK1 protein and SMN present in HeLa cells at the cellular level through immunoprecipitation followed by Western blot.
Figure 3 is an analysis of the cross-linking between ASK1 protein and ASK1 (K709R) protein and SMN protein overexpressed in 293T cells via immunoprecipitation followed by Western blot.
Figure 4 is a diagram showing the binding of the ASK1 protein fragments and SMN protein.
5 is a diagram showing a relationship between the concentration of ASK1 protein or ASK1 (K709R) and the concentration of SMN protein.
6 is a diagram showing the effect of reducing the ASK1 protein on the SMN protein and its mRNA concentration change.
7 is a diagram showing the effect of ASK1 protein on the regulation of intracellular concentration of SMN protein.
8 is a diagram showing the effect of ASK1 protein on SMN1 and SMN2 proteins made from human SMN1 and SMN2 genes.
9 is a diagram showing changes in the amount of SMN protein and mRNA according to the reduction of ASK1 protein.
Fig. 10 shows the relationship between the concentration of ASK1 protein and the stability of SMN protein.
Figure 11 is a diagram of the correlation between the reduction of ASK1 protein and polyubiquitination of SMN protein.
12 is a diagram showing the correlation between kinase activity of ASK1 protein and polyubiquitination of SMN protein.
Figure 13 is a diagram showing the quantitative correlation between the ASK1 protein and SMN protein and the effect of the two proteins on neuronal differentiation.
FIG. 14 is a graph illustrating the length of cells having nerve segments and nerve segments in FIG. 13.
15 is a graph showing the relationship between the decrease of ASK1 protein and SMN protein and the amount of β-Actin, which is an indicator of neuronal segment differentiation.

이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은, According to the present invention,

ASK1 (apoptosis signal-regulating kinase 1) 단백질 또는 그 단편,ASK1 (apoptosis signal-regulating kinase 1) protein or fragment thereof,

ASK1 단백질 또는 그 단편의 유전자, 및 The gene of the ASK1 protein or fragment thereof, and

ASK1 단백질 과발현 벡터로As ASK1 Protein Overexpression Vector

이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 유효성분으로 포함하는, 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
It provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diseases caused by motor neuron death, comprising one or more selected from the group consisting of.

본 발명의 ASK1 단백질은 미토겐-활성화 단백질 카이네이즈 (mitogen-activated protein kinase, MAPK) 신호전달 경로의 상위 MAPK 카이네이즈 카이네이즈 (MAPKKKs) 중의 하나로, 캐스캐이드 (cascade) 방식으로 SEK1/MKK7, MKK3/MKK6와 같은 하위 MAPK 카이네이즈 (MAPKKs)를 통하여 최종적으로 JNK, p38과 같은 MAPK을 활성화시키는 단백질이다. The ASK1 protein of the present invention is one of the upper MAPK kinase kinase (MAPKKKs) of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway, and is a cascade method of SEK1 / MKK7, MKK3 / MKK6 It is a protein that finally activates MAPK such as JNK, p38 through lower MAPK kinase (MAPKKs).

본 발명의 ASK1 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 1로 표현되며, ASK1 단백질 유전자의 뉴클레오티드 서열은 서열번호 3으로 표현된다.
The amino acid sequence of the ASK1 protein of the present invention is represented by SEQ ID NO: 1, the nucleotide sequence of the ASK1 protein gene is represented by SEQ ID NO: 3.

본 발명에 따른 한 구현예에 따르면, ASK1 단백질은 SMN 단백질과 결합하는 데 (도 1, 도 2 및 도 3 참조), 이때 ASK1 단백질의 SMN 단백질과의 결합은 특히 일정 부위에서 강하게 일어났다 (도 4 참조). According to one embodiment according to the invention, the ASK1 protein binds to the SMN protein (see FIGS. 1, 2 and 3), wherein the binding of the ASK1 protein to the SMN protein occurs particularly strongly at certain sites (FIG. 4). Reference).

ASK1 단백질의 일부 단편 만으로도 SMN 단백질과 결합하므로, 본 발명에 따른 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 및 치료에는 ASK1 단백질의 일부 단편이 이용될 수도 있다.
Since only some fragments of the ASK1 protein bind to the SMN protein, some fragments of the ASK1 protein may be used for the prevention and treatment of diseases caused by motor neuronal cell death according to the present invention.

본 발명에 따른 ASK1 단백질의 단편은 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 것이 바람직하며, ASK1 단백질의 단편의 유전자는 서열번호 4의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것이 바람직하다.
A fragment of the ASK1 protein according to the present invention preferably has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, the gene of the fragment of the ASK1 protein preferably has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4.

또한, 본 발명의 ASK1 단백질 과발현 벡터란, ASK1 단백질을 세포 내에서 과발현 (overexpression) 시킬 수 있는 재조합 벡터를 말한다.In addition, the ASK1 protein overexpression vector of the present invention refers to a recombinant vector capable of overexpressing ASK1 protein in a cell.

상기 벡터는 세포의 형질전환, 형질도입 또는 형질감염을 위해 당업계에서 사용되는 어떠한 벡터도 사용될 수 있으나, 바람직하게는 재조합된 플라스미드 벡터, 더 바람직하게는, 서열번호 5의 뉴클레오티드 서열을 가지는 벡터가 좋다.
The vector may be any vector used in the art for transformation, transduction or transfection of cells, but preferably a recombinant plasmid vector, more preferably a vector having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 good.

본 발명에 따른 한 구현예에 따르면, ASK1 단백질은 SMN 단백질과 결합하는 것을 알 수 있다 (도 1, 도 2 및 도 3 참조). According to one embodiment according to the invention, it can be seen that the ASK1 protein binds to the SMN protein (see FIGS. 1, 2 and 3).

본 발명에 따른 다른 한 구현예에 따르면, SMN 단백질은 ASK1 단백질의 농도의존적으로 세포 내 농도가 유지되었다 (도 5 및 도 9 참조). 즉, ASK1 단백질에 의해서 SMN 단백질의 농도를 조절할 수 있었다. 상기 SMN 단백질의 조절은 mRNA 단계가 아닌 단백질 단계에서 조절되었다 (도 6 및 도 9 참조). According to another embodiment according to the present invention, SMN protein was maintained in the intracellular concentration dependent on the concentration of ASK1 protein (see FIGS. 5 and 9). That is, the concentration of SMN protein could be controlled by ASK1 protein. Regulation of the SMN protein was regulated at the protein level, not at the mRNA level (see FIGS. 6 and 9).

본 발명에 따른 ASK1 단백질이 SMN 단백질의 다유비퀴틴화를 억제하여 SMN 단백질을 안정화 시키기 때문임이 증명되었다 (도 11 및 12 참조).It was proved that the ASK1 protein according to the present invention stabilizes the SMN protein by inhibiting polyubiquitination of the SMN protein (see FIGS. 11 and 12).

본 발명에 따른 또 다른 한 구현예에 따르면, ASK1 단백질의 감소는 신경분절에 분화에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다 (도 13, 도 14 및 도 15 참조). According to another embodiment according to the present invention, it was confirmed that the reduction of ASK1 protein affects the differentiation of nerve segments (see FIGS. 13, 14 and 15).

이를 종합해보면, ASK1 단백질은 SMN 단백질의 안정화에 도움을 주므로, 신경분절 분화에 도움을 줄 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있다.
Taken together, it can be easily seen that the ASK1 protein helps to stabilize the SMN protein and thus can help to differentiate the neuronal segment.

특히, ASK1 단백질이 감소할 경우, SMN 양과 함께 신경분절 분화의 지표인 β-Actin의 양도 동반하여 감소하는 것을 볼 때, 본 발명에 따른 약학 조성물은 척수성 근위축증 (SMA) 뿐만 아니라, 파킨슨병 (Parkinson's disease), 알츠하이머병 (Alzheimer's disease) 및 근위축성 축삭 경화증 (ALS)에 효과적일 것이 명백하다.
In particular, when the ASK1 protein decreases, the amount of β-Actin, which is an indicator of neuronal differentiation, decreases with the amount of SMN, the pharmaceutical composition according to the present invention is not only for spinal muscular atrophy (SMA) but also for Parkinson's disease ( It is evident that it will be effective against Parkinson's disease, Alzheimer's disease and atrophic axon sclerosis (ALS).

본 발명에서 의미하는 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병이란, 세포 내 SMN 단백질의 결핍으로 인하여 발생되는 질환을 의미하며, 바람직하게는, 척수성 근위축증 (SMA), 파킨슨병 (Parkinson's disease), 알츠하이머병 (Alzheimer's disease) 및 근위축성 축삭 경화증 (ALS)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 말한다.
Disease caused by motor neuron cell death in the present invention means a disease caused by the deficiency of the SMN protein in the cell, preferably, spinal muscular atrophy (SMA), Parkinson's disease (Parkinson's disease), Alzheimer's disease (Alzheimer's disease) and amyotrophic axonal sclerosis (ALS).

본 발명에 따른 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 SMN 단백질의 분해에 관여하는 다유비퀴틴화 (polyubiquitination)를 억제하여 SMN 단백질을 안정화시키므로, 세포 내 SMN 단백질이 감소되지 않도록 하여 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병을 예방 또는 치료할 수 있다.The pharmaceutical composition for preventing or treating diseases caused by motor neuronal cell death according to the present invention stabilizes the SMN protein by inhibiting polyubiquitination, which is involved in the degradation of the SMN protein, so that the SMN protein in the cell is not reduced. It can prevent or treat diseases caused by motor neuron death.

본 발명에 따른 한 구현예에 따르면, ASK1 단백질이 감소된 세포의 경우, SMN 단백질의 다유비퀴틴화가 진행되었고 (도 11 참조), 이는 ASK1 단백질의 종래 기능으로 알려진 카이네이즈 활성과는 관계가 없었다 (도 12 참조).
According to one embodiment according to the invention, for cells with reduced ASK1 protein, polyubiquitination of the SMN protein proceeded (see FIG. 11), which was not related to the kinase activity known as the conventional function of the ASK1 protein (FIG. 11). 12).

또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,

ASK1 단백질에 대한 siRNA (small-interfering RNA) 및 SMN 단백질에 대한 siRNA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 siRNA를 포함하는 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병의 진단용 키트를 제공한다.
Provided is a kit for diagnosing a disease resulting from motor neuron cell death comprising at least one siRNA selected from the group consisting of siRNA (small-interfering RNA) for ASK1 protein and siRNA for SMN protein.

본 발명에 따른 ASK1 단백질에 대한 siRNA는 서열번호 6 또는 서열번호 7의 올리고뉴클레오티드 서열을 갖는 것이 바람직하고, SMN 단백질에 대한 siRNA는 서열번호 8의 올리고뉴클레오티드 서열을 갖는 것이 바람직하다.
The siRNA for the ASK1 protein according to the present invention preferably has an oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7, and the siRNA for an SMN protein preferably has an oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 8.

본 발명에 따른 진단용 키트에서 진단할 수 있는 운동성신경세포 사멸에 기인하는 질병이란, 척수성 근위축증 (SMA), 파킨슨병 (Parkinson's disease), 알츠하이머병 (Alzheimer's disease) 및 근위축성 축삭 경화증 (ALS)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 의미한다.
Diseases caused by motor neuronal cell death that can be diagnosed in the diagnostic kit according to the present invention include spinal muscular atrophy (SMA), Parkinson's disease, Alzheimer's disease and atrophic axonal sclerosis (ALS). It means one or more selected from the group consisting of.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1-ASK1 단백질과 SMN 단백질의 상호 결합 분석Example 1 Cross-linking Analysis of ASK1 Protein and SMN Protein

본 발명자들은 ASK1 단백질과 SMN 단백질이 세포 내에서 서로 결합할 수 있는 지를 확인하기 위하여 사람 신장 세포주인 293T에 ASK1-Flag과 SMN1-Myc을 형질감염 (transfection) 시켰다. 48시간 뒤에 이 형질감염 된 세포들을 PBS (phosphate-buffered saline) 용액으로 세척한 후, 단백질 분해효소 저해제가 들어 있는 NETN 완충용액 (0.5% Nonidet P-40 (NP-40), 1 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 120 mM NaCl, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), 2 μg/ml leupeptine, 2μg/ml aprotinin, 2 mM Na3VO4)을 넣어 세포를 용혈시킨 후, 12,000 g로 4℃에서 15분 동안 원심분리하였다. 원심분리 후 침전물을 제거하고 얻은 라이세이트 (lysate)에 항-Flag 항체를 넣어 면역침강 (immunoprecipitation)을 수행하였다. 상기 반응액에 단백질-G 세파로스 (Protein-G sepharose)를 넣어 4?에서 1시간 동안 혼합하였다. 이로부터 얻은 면역복합체 (immunecomplex)를 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동 (SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)을 수행하여 항-Myc 항체를 사용하여 웨스턴 블랏 (western blot)을 실시하였다. 그 결과, 세포 내에서 ASK1 단백질과 SMN 단백질이 서로 결합하고 있음을 알 수 있었다 (도 1 참조).
The present inventors transfected ASK1-Flag and SMN1-Myc into human kidney cell line 293T to confirm whether ASK1 protein and SMN protein can bind to each other in cells. After 48 hours, the transfected cells were washed with PBS (phosphate-buffered saline) solution, and then NETN buffer solution containing protease inhibitors (0.5% Nonidet P-40 (NP-40), 1 mM EDTA, 50). Cells were hemolysed with mM Tris-HCl (pH 7.5), 120 mM NaCl, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), 2 μg / ml leupeptine, 2 μg / ml aprotinin, 2 mM Na 3 VO 4 ), and then to 12,000 g. Centrifuge at 4 ° C. for 15 minutes. After centrifugation, the precipitate was removed and an anti-Flag antibody was added to the obtained lysate to perform immunoprecipitation. Protein-G sepharose was added to the reaction solution and mixed at 4 ° for 1 hour. The immunocomplex obtained therefrom was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis to perform western blot using anti-Myc antibody. As a result, it was found that the ASK1 protein and the SMN protein bind to each other in the cell (see FIG. 1).

본 발명자들은 처음에 사람 HeLa cDNA 라이브러리 (library)를 이용하여 효모 2-혼성 스크리닝 (yeast 2-hybrid screening)을 수행한 결과 ASK1 단백질이 SMN 단백질과 결합한다는 것을 발견하였기 때문에 HeLa 세포에서 세포 수준의 농도로 존재하고 있는 두 단백질간의 결합을 293T 세포에서와 같이 면역침강법을 이용하여 분석하였다. 그 결과 두 단백질이 세포 수준의 농도에서도 상호 결합함을 알 수 있었다 (도 2).
We first found yeast 2-hybrid screening using the human HeLa cDNA library and found that ASK1 protein binds to SMN protein, so that cellular level concentrations in HeLa cells The binding between the two proteins present in the cells was analyzed using immunoprecipitation as in 293T cells. As a result, it was found that the two proteins are mutually bound even at the cellular level (FIG. 2).

이러한 ASK1 단백질과 SMN 단백질의 결합이 ASK1 단백질의 카이네이즈 활성에 의해 영향을 받는 지를 조사하기 위하여 카이네이즈 활성을 가지고 있는 ASK1-Flag과 카이네이즈 활성이 없는 ASK1(K709R)-Flag을 SMN1-Myc과 함께 293T 세포에 형질감염 시킨 후 <도 1>에 기술한 바와 같은 방법으로 면역침강과 웨스턴 블랏을 수행하였다. 그 결과 ASK1 단백질과 SMN 단백질의 상호 결합에 ASK1 단백질의 카이네이즈 활성이 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다 (도 3 참조). ASK1(K709R) 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 9에 나타내었다.
In order to investigate whether the binding of ASK1 protein and SMN protein is affected by the kinase activity of ASK1 protein, ASK1-Flag with kinase activity and ASK1 (K709R) -Flag without kinase activity together with SMN1-Myc 293T cells After transfection, immunoprecipitation and Western blot were performed by the method as described in FIG. 1. As a result, it was found that the kinase activity of the ASK1 protein did not affect the mutual binding of the ASK1 protein and the SMN protein (see FIG. 3). The amino acid sequence of the ASK1 (K709R) protein is shown in SEQ ID NO: 9.

본 발명자들은 ASK1 단백질의 어느 부위에 SMN 단백질이 결합하는지를 조사하기 위하여 ASK1 단백질 결실 돌연변이체 (deletion mutant)를 제작하였다. 구체적으로, ASK1 단백질 N-말단 1번에서 936번 아미노산을 포함하는 ASK1 단백질-△C, ASK1 단백질 N-말단 649번부터 C-말단 1375번까지의 아미노산을 포함하는 ASK1 단백질-△N, ASK1 단백질 N-말단 1번에서 656번까지의 아미노산을 포함하는 ASK1 단백질-NT를 코딩하는 ASK1 단백질의 염기서열 부위를 PCR로 증폭한 후 pcDNA3-HA 벡터에 삽입하였다. 상기 제작된 ASK1 단백질 단편 (fragment)을 <도 4, 위>에 도식적으로 나타내었다 (도 4, 위).
The inventors constructed an ASK1 protein deletion mutant to investigate where the SMN protein binds to the ASK1 protein. Specifically, the ASK1 protein N-terminus 1 to amino acid ASK1 protein containing amino acids 936-ΔC, the ASK1 protein N-terminal ASK1 protein-ΔN, ASK1 protein comprising amino acids from 649 to C- terminal 1375 The nucleotide sequence region of the ASK1 protein encoding the ASK1 protein-NT containing amino acids N-terminals 1 to 656 was inserted into the pcDNA3-HA vector. The ASK1 protein fragment prepared above is shown schematically in FIG. 4, above (FIG. 4, above).

HA-ASK1 단백질, HA-ASK1 단백질-△C, HA-ASK1 단백질-△N, HA-ASK1 단백질-NT와 SMN1-Myc을 293T에 형질감염 시킨 후, 상기 <도 1>에서와 마찬가지로 항-Myc 항체를 이용하여 면역침강을 수행하고, 항-HA 항체를 이용하여 웨스턴 블랏을 실시하였다. 그 결과 ASK1 단백질의 모든 단편과 SMN1이 상호 결합함을 알 수 있었다. 특히, ASK1 단백질의 카이네이즈 활성을 저해하는 것으로 알려진 ASK1 단백질의 N-말단부위가 제거된 HA-ASK1 단백질-△N이 ASK1 단백질의 다른 결실 돌연변이체보다 SMN 단백질과 강한 결합을 보였으며, 항-Myc 항체를 이용한 웨스턴 블랏에서 보는 바와 같이 HA-ASK1 단백질-△N의 발현만으로도 SMN 단백질의 세포 내 농도를 증가시킬 수 있다는 사실을 알 수 있었다 (도 4, 중간).
HA-ASK1 protein, HA-ASK1 protein-ΔC, HA-ASK1 protein-ΔN, HA-ASK1 protein-NT and SMN1-Myc were transfected with 293T, and then anti-Myc as in <Fig. 1>. Immunoprecipitation was carried out using antibodies and Western blots were performed using anti-HA antibodies. As a result, it was found that all fragments of ASK1 protein and SMN1 were mutually bound. In particular, HA-ASK1 protein-ΔN from which the N-terminus of ASK1 protein, which is known to inhibit kinase activity of ASK1 protein, was removed, showed stronger binding with SMN protein than other deletion mutants of ASK1 protein, and anti-Myc. As can be seen from the Western blot using the antibody, the expression of HA-ASK1 protein-ΔN alone can increase the intracellular concentration of SMN protein (FIG. 4, middle).

ASK1 단백질과 SMN 단백질이 직접적으로 결합할 수 있는 지를 결정하기 위하여 in vitro 결합 (binding) 실험을 수행하였다. HA-ASK1 단백질, HA-ASK1 단백질-△C, HA-ASK1 단백질-△N, HA-ASK1 단백질-NT를 TNT 레티큘로싸이트 라이세이트 시스템 (TNT reticulocyte lysate system, Promega)과 35S-메싸이오닌 (35S-methionine)을 이용하여 in vitro에서 전사 (transcription)와 번역 (translation)이 일어나게하여 35S-메싸이오닌 (35S-methionine)이 표지된 ASK1 단백질과 ASK1 단백질 결실 돌연변이체를 얻었다 (도 4, 아래-오른쪽). 이 35S-메싸이오닌 표지된 ASK1 단백질과 ASK1 단백질 단편들을 GST-SMN1과 대조군으로 GST를 완충용액 A (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 1 mM dithiothreitol, 0.1% NP-40, 5 mg/ml BSA)에 넣어 4?에서 1시간동안 반응시켰다. 여기에 글루타치온-아가로스 비드 (glutathione-agarose bead)를 넣어 GST와 GST-SMN1 단백질이 결합하도록 한 후, 완충용액 B (50 mM Hepes (pH 7.5), 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1 mM dithiothreitol, 0.1% Tween 20)로 3번 씻어 준 후 GST-SMN1 결합된 35S-메싸이오닌 (35S-methionine)이 표지된 ASK1 단백질과 ASK1 단백질 결실 돌연변이체를 용출하여 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동 (SDS-polyacrylamide gel electrophoresis)을 수행한 후 BAS 2500 (Fuji)에서 오토레디오그램 (autoradiogram)을 분석하였다. 그 결과 <도 4, 중간>의 면역침강법에서와 마찬가지로 ASK1 단백질의 모든 단편들과 SMN1 단백질이 직접적으로 결합함을 알 수 있었다. 특히, ASK1 단백질 아미노산서열 649번에서 1375번 부위를 포함하는 ASK1 단백질-△N이 SMN과 직접적으로 강하게 결합함을 알 수 있었다 (도 4, 아래).
In vitro binding experiments were performed to determine whether ASK1 protein and SMN protein can be directly bound. HA-ASK1 protein, HA-ASK1 protein-ΔC, HA-ASK1 protein-ΔN, HA-ASK1 protein-NT were converted into TNT reticulocyte lysate system (Promega) and 35 S-mesay methionine (35 S-methionine) using transferred from the in vitro (transcription) and translated (translation) occurs by the 35 S- methoxy Im methionine (35 S-methionine) labeling the protein with the ASK1 was obtained ASK1 protein deletion mutants (Figure 4, down-right). The 35 S-methionine labeled ASK1 protein and ASK1 protein fragments were treated with GST-SMN1 and GST-buffered buffer A (50 mM Tris-HCl, pH 7.5), 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 1 mM dithiothreitol, 0.1% NP-40, 5 mg / ml BSA) and reacted at 4 ° for 1 hour. Glutathione-agarose beads were added to allow GST and GST-SMN1 protein to bind, followed by buffer B (50 mM Hepes (pH 7.5), 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1 mM dithiothreitol). , 0.1% Tween 20) three times, washed with GST-SMN1 combined 35 S- methionine methoxy Im (by 35 S-methionine) is a labeled ASK1 protein eluted ASK1 protein deletion mutants SDS- polyacrylamide gel electrophoresis After electrophoresis (SDS-polyacrylamide gel electrophoresis), autoradiograms were analyzed on BAS 2500 (Fuji). As a result, as in the immunoprecipitation method of <Fig. 4, middle>, all fragments of the ASK1 protein and the SMN1 protein can be seen to directly bind. In particular, it was found that ASK1 protein-ΔN including the ASK1 protein amino acid sequence 649 to 1375 site directly binds to SMN (FIG. 4, bottom).

실시예 2-ASK1 단백질이 SMN 단백질의 농도를 증가시키는 효과가 RNA 수준 또는 단백질 수준에서 작용하는 지 여부Example 2- Whether the Effect of ASK1 Proteins on Increasing the Concentration of SMN Proteins Acts at RNA Level or Protein Level

본 발명자들은 <도 1>의 항-Myc 항체를 사용하여 수행한 웨스턴 블랏에서 보는 바와 같이 ASK1-Flag과 SMN1-Myc을 동시에 발현시켰을 때 SMN1-Myc의 단백질 양이 SMN1-Myc만을 발현한 경우에 비해 현격히 증가하는 현상을 발견하였다.The inventors of the present invention, when the expression of ASK1-Flag and SMN1-Myc at the same time as shown in the Western blot performed using the anti-Myc antibody of Figure 1 when the protein amount of SMN1-Myc express only SMN1-Myc The phenomenon was found to increase significantly.

따라서 이러한 ASK1-Flag이 SMN1-Myc의 세포 내 농도를 증가 시키는 효과가 세포 내에서 발현되는 ASK1-Flag 또는 카이네이즈 활성이 없는 ASK1(K709R)-Flag의 농도에 비례하는 지를 결정하기 위하여 293T 세포에 일정량의 SMN1-Myc과 ASK1-Flag 또는 ASK1(K709R)-Flag의 농도를 순차적으로 증가시켜 발현한 경우 ASK1-Flag, ASK1(K709R)-Flag의 농도 증가와 비례하여 SMN1-Myc의 세포 내 농도도 함께 증가함을 알 수 있었다 (도 5 참조).
Therefore, in order to determine whether the effect of increasing the intracellular concentration of ASK1-Flag in SMN1-Myc is proportional to the concentration of ASK1-Flag expressed in the cell or ASK1 (K709R) -Flag without kinase activity, In the case of sequentially increasing the concentrations of SMN1-Myc and ASK1-Flag or ASK1 (K709R) -Flag, the intracellular concentrations of SMN1-Myc were also proportional to the concentration of ASK1-Flag and ASK1 (K709R) -Flag. It was found to increase (see FIG. 5).

ASK1 단백질에 의한 SMN 단백질의 안정화 효과를 검정하기 위하여 ASK1 단백질 mRNA에 특이적으로 결합하여 ASK1 단백질 mRNA를 분해함으로써 세포 내 ASK1 단백질의 농도를 줄이는 ASK1 단백질-siRNA를 제작한 후 대조군 siRNA (control-siRNA)와 병행하여 293T 세포에 형질감염시켰다. In order to test the stabilizing effect of SMN protein by ASK1 protein, ASK1 protein-siRNA was prepared by specifically binding to ASK1 protein mRNA and degrading ASK1 protein mRNA to reduce the concentration of ASK1 protein in the cell, and then the control siRNA (control-siRNA). 293T cells were transfected in parallel.

<도 6>의 래인 (lane) 1 과 2에서 보는 바와 같이 ASK1 단백질-siRNA에 의해 세포 내 ASK1 단백질의 농도가 감소한 경우 SMN 단백질의 양도 함께 감소한다는 사실을 확인 할 수 있었다. As shown in lanes 1 and 2 of FIG. 6, when the concentration of ASK1 protein in cells was decreased by ASK1 protein-siRNA, the amount of SMN protein also decreased.

그 다음으로, 새로운 단백질의 합성을 억제하는 억제제인 cycloheximide (CHX, 100 μM)를 처리한 후 이미 존재하고 있던 SMN 단백질의 안정성에 ASK1 단백질이 미치는 영향을 조사해 본 결과 <도 6>의 래인 3 과 4에서 보는 바와 같이 ASK1 단백질에 의해 SMN mRNA의 농도는 영향을 받지 않은 반면 (도 6 아래, RT-PCR 결과), ASK1 단백질의 세포 내 농도를 siRNA를 이용하여 감소시킨 경우 (293T/ASK1 단백질-siRNA) SMN 단백질의 안정성이 감소됨을 알 수 있었다 (도 6 위, 웨스턴 블랏 결과 참조).
Next, after treating cycloheximide (CHX, 100 μM), an inhibitor that inhibits the synthesis of new proteins, the effect of ASK1 protein on the stability of the existing SMN protein was examined. As shown in Fig. 4, the concentration of SMN mRNA was not affected by ASK1 protein (under FIG. 6, RT-PCR results), whereas the intracellular concentration of ASK1 protein was reduced by siRNA (293T / ASK1 protein-). siRNA) It was found that the stability of the SMN protein was reduced (see FIG. 6, Western blot results).

ASK1 단백질이 SMN 단백질의 세포 내 농도의 조절에 직접적인 영향을 미친다는 것을 입증하기 위하여 ASK1 단백질-siRNA를 이용하여 세포 내 ASK1 단백질의 양을 인위적으로 줄인 293T 세포 (293T/ASK1 단백질-siRNA)에 ASK1-Flag 또는 ASK1(K709R)-Flag을 형질감염 시켰다. <도 7>의 항-SMN 항체를 이용한 웨스턴 블랏의 결과에서 보는 바와 같이 ASK1 단백질의 도입에 의해 세포 내 SMN 단백질의 양이 증가함을 알 수 있었다 (도 7 참조).
To demonstrate that ASK1 protein directly affects the regulation of intracellular concentrations of SMN proteins, ASK1 is used in 293T cells (293T / ASK1 protein-siRNA) that artificially reduced the amount of intracellular ASK1 protein using ASK1 protein-siRNA. -Flag or ASK1 (K709R) -Flag was transfected. As shown in the results of the Western blot using the anti-SMN antibody of FIG. 7, the amount of SMN protein in the cells was increased by the introduction of the ASK1 protein (see FIG. 7).

이러한 ASK1 단백질이 SMN 단백질을 안정화시키는 효과는 SMN1과 SMN2 (또는 SMN△7 이라고도 함) 단백질 모두에 있음을 알 수 있었다 (도 8 참조).
The effect of stabilizing the ASK1 protein SMN protein was found in both SMN1 and SMN2 (or SMNΔ7) protein (see Fig. 8).

실시예 3-ASK1 단백질이 SMN 단백질을 안정화시키는 메커니즘 규명Example 3 A mechanism for ASK1 protein stabilization of SMN protein

운동성 신경세포에서 ASK1 단백질의 SMN 단백질 안정화 효과를 조사하기 위하여 쥐의 운동성 신경 세포주인 NSC34 세포에 ASK1 단백질-siRNA를 이용하여 ASK1 단백질의 세포 내 농도를 인위적으로 감소시켰다. 이렇게 제작한 NSC34 세포를 NSC34/ASK1 단백질-siRNA로 명명하고, 대조군 si-RNA로 제작한 경우는 NSC34/Control1-siRNA로 명명하였다. In order to investigate the SMN protein stabilization effect of ASK1 protein in motor neurons, the intracellular concentration of ASK1 protein was artificially reduced by using ASK1 protein-siRNA in NSC34 cells. The NSC34 cells thus prepared were named NSC34 / ASK1 protein-siRNA, and when produced as control si-RNA, NSC34 / Control1-siRNA was named.

이 경우 상위에서 기술한 293T 세포에서의 결과와 마찬가지로, ASK1 단백질의 양이 감소함에 따라 SMN 단백질의 양이 또한 감소함을 보였다 (도 9 위, 웨스턴 블랏 결과 참조). In this case, similar to the results in 293T cells described above, the amount of SMN protein also decreased as the amount of ASK1 protein decreased (see FIG. 9, Western blot results).

반면, SMN mRNA의 양은 ASK1 단백질의 농도 변화에 영향을 받지 않았다 (도 9 아래, RT-PCR 결과 참조). NSC34/ASK1 단백질-siRNA 세포의 SMN 단백질의 안정성을 cycloheximide (CHX, 100 μM) 를 1 시간, 2 시간, 4 시간동안 각각 처리한 후, NSC34/Control1-siRNA 세포에 CHX를 처리한 결과와 비교하였다. In contrast, the amount of SMN mRNA was not affected by changes in the concentration of ASK1 protein (see Figure 9 below, RT-PCR results). The stability of SMN protein in NSC34 / ASK1 protein-siRNA cells was compared with the results of treatment with cycloheximide (CHX, 100 μM) for 1 hour, 2 hours, and 4 hours, respectively, and then to NSC34 / Control1-siRNA cells. .

<도 10>의 아래 항-SMN 항체를 이용한 웨스턴 블랏 결과를 보면 운동성 신경세포 내에서 ASK1 단백질의 세포 내 농도가 감소된 경우 NSC34/Control1-siRNA 세포에 비해 SMN 단백질의 안정성이 현저하게 감소함을 알 수 있었다. 이러한 웨스턴 블랏 상의 단백질 밴드 (band)의 밀도를 정량하여 <도 10>의 위에 나타낸 바와 같이 그래프(graph)로 나타내었다 (도 10 참조).
Western blot results using the anti-SMN antibody shown in FIG. 10 show that, when the intracellular concentration of ASK1 protein is reduced in motility neurons, the stability of SMN protein is significantly reduced compared to NSC34 / Control1-siRNA cells. Could know. The density of the protein band on the western blot was quantified and shown as a graph as shown above in FIG. 10 (see FIG. 10).

SMN 단백질은 유비퀴틴/프로테아좀 (ubiquitin/proteasome) 경로를 통해 분해되는 것으로 알려져 있다. 프로테아좀을 통해 분해되는 단백질들의 특징중의 하나는 다유비퀴틴화가 선행되는 것이다. SMN proteins are known to be degraded through the ubiquitin / proteasome pathway. One of the characteristics of proteins that are degraded through proteasomes is preceded by polyubiquitination.

따라서, NSC34/ASK1 단백질-siRNA 세포와 NSC34/Control1-siRNA 세포에서 SMN 단백질의 다유비퀴틴화 정도를 비교해 보았다. 두 세포의 라이세이트 (lysate)를 상기 <실시예 1>에서 기술한 바와 같이 수득한 후, 항-SMN 항체로 면역침강 (immunoprecipitation)을 실시하고 항-ubiquitin (Ub) 항체로 웨스턴 블랏을 수행하였다. Therefore, we compared the degree of polyubiquitination of SMN protein in NSC34 / ASK1 protein-siRNA cells and NSC34 / Control1-siRNA cells. Lysates of two cells were obtained as described in Example 1 above, followed by immunoprecipitation with anti-SMN antibody and Western blot with anti-ubiquitin (Ub) antibody. .

그 결과 세포 내 ASK1 단백질의 양이 감소되어 있는 경우 SMN 단백질의 다유비퀴틴화가 대조군 세포에 비해 현격히 증가되어 있음을 관찰 할 수 있었다 (도 11 참조). As a result, it was observed that polyubiquitination of SMN protein was significantly increased compared to control cells when the amount of ASK1 protein in cells was reduced (see FIG. 11).

따라서, 운동성 신경세포 내에서 ASK1 단백질은 SMN 단백질의 다유비퀴틴화의 억제, 그 결과 프로테아좀을 통한 SMN 단백질의 분해를 억제함으로써 SMN 단백질을 안정화시키는 효과가 있음을 알 수 있었다.
Therefore, it was found that ASK1 protein has an effect of stabilizing SMN protein by inhibiting polyubiquitination of SMN protein and consequently, degradation of SMN protein through proteasome.

이러한 ASK1 단백질의 SMN 단백질에 대한 다유비퀴틴화 억제가 ASK1 단백질의 카이네이즈 활성에 의해 영향을 받는 지를 조사하기 위하여 293T 세포에 SMN1-Myc, HA-Ub, ASK1-Flag 또는 ASK1(K709R)-Flag을 형질감염시킨 후, SMN1-Myc의 다유비퀴틴화에 ASK1-Flag 또는 ASK1(K709R)-Flag이 미치는 영향을 분석하였다. 인간 ASK(K709R) 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 9와 같았다.
To investigate whether the inhibition of polyubiquitination of the ASK1 protein against SMN protein is affected by the kinase activity of ASK1 protein, 293T cells were transfected with SMN1-Myc, HA-Ub, ASK1-Flag or ASK1 (K709R) -Flag. After infection, the effect of ASK1-Flag or ASK1 (K709R) -Flag on polyubiquitination of SMN1-Myc was analyzed. The amino acid sequence of the human ASK (K709R) protein was as SEQ ID NO: 9.

SMN1-Myc의 다유비퀴틴화를 관찰하기 위하여 형질감염 된 세포를 용혈시키기 전에 프로테아좀 억제제인 MG132 (10 μM)를 6시간 동안 처리하였다. In order to observe polyubiquitination of SMN1-Myc, proteasome inhibitor MG132 (10 μM) was treated for 6 hours before hemolysis of the transfected cells.

이와 같이 형질감염 된 세포를 PBS로 세척한 후 완충용액 (1% Nonidet P-40 (NP-40), 20 mM Tris-HCl, pH 7.4, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, 10 mM Na2P2O7, 10 mM NaF, 2 mM Na3VO4, 1 mM PMSF, 2 μg/ml leupeptin, 2 μg/ml aprotinin)으로 세포를 용혈시킨 후, 12,000 g로 4℃에서 15분 동안 원심분리하였다. The transfected cells were washed with PBS and buffered (1% Nonidet P-40 (NP-40), 20 mM Tris-HCl, pH 7.4, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, 10 mM Na 2 P 2). Cells were hemolyzed with O 7 , 10 mM NaF, 2 mM Na 3 VO 4 , 1 mM PMSF, 2 μg / ml leupeptin, 2 μg / ml aprotinin), and then centrifuged at 12,000 g for 15 minutes at 4 ° C.

원심분리 후 침전물을 제거하고 얻은 라이세이트 (lysate)에 항-Myc 항체를 넣어 면역침강 (immunoprecipitation)을 수행 후 항-HA 항체로 웨스턴 블랏을 수행하였다. After centrifugation, the precipitate was removed, an anti-Myc antibody was added to the obtained lysate, and immunoprecipitation was performed, followed by Western blot with an anti-HA antibody.

그 결과 ASK1 단백질은 그 카이네이즈 활성에 관계없이 SMN의 다유비퀴틴화를 억제 하였다 (도 12 참조).
As a result, ASK1 protein inhibited polyubiquitination of SMN regardless of its kinase activity (see FIG. 12).

<실시예 4> 운동성 신경세포에서 ASK1 단백질과 SMN 단백질 감소가 신경분절 분화에 미치는 영향Example 4 Effects of ASK1 and SMN Protein Reduction on Neuronal Differentiation in Motor Neurons

본 발명의 상기 실시예들에서는 첫째로, ASK1 단백질과 SMN 단백질을 동시에 과발현한 경우에 ASK1-Flag이 SMN-Myc의 세포 내 농도를 증가시키는 효과가 있음을 보였고, 둘째로, 사람의 신장세포주 293T와 쥐의 운동성 신경세포주 NSC34에서 ASK1 단백질-siRNA를 이용하여 세포 내 ASK1 단백질의 농도를 인위적으로 감소시켰을 때 세포 내 SMN 단백질의 농도가 ASK1 단백질 농도에 비례해서 감소하는 양상을 보였다. 그렇다면 ASK1-Flag과 ASK1(K709R)-Flag을 과발현시키면 세포 내에 존재하는 SMN 단백질의 양을 증가 시킬 수 있는 지를 또한 조사하였다. In the above embodiments of the present invention, first, when ASK1 protein and SMN protein were overexpressed at the same time, ASK1-Flag was shown to increase the intracellular concentration of SMN-Myc, and secondly, human kidney cell line 293T. In human motility neuronal cell line NSC34, when ASK1 protein-siRNA was used to artificially decrease the concentration of ASK1 protein in cells, the concentration of SMN protein in cells decreased in proportion to ASK1 protein concentration. We then investigated whether overexpressing ASK1-Flag and ASK1 (K709R) -Flag could increase the amount of SMN protein present in cells.

<도 13, A>에서 보는 바와 같이 ASK1-Flag과 ASK1(K709R)-Flag을 과발현시키면 SMN 단백질의 농도가 증가함을 보여 주었다. As shown in FIG. 13, A, overexpression of ASK1-Flag and ASK1 (K709R) -Flag showed that the concentration of SMN protein was increased.

ASK1 단백질과 SMN 단백질 간의 상호 결합이 운동성 신경세포의 분화에 밀접한 연관성이 있음을 <도 13, B 및 C> 실험을 통하여 입증하였다.
13, B and C showed that the mutual binding between the ASK1 protein and the SMN protein is closely related to the differentiation of motor neurons.

NSC34 세포에 ASK1 단백질-siRNA를 형질감염 시킨 것 (NSC34/ASK1 단백질-siRNA) 과 SMN-siRNA를 형질감염 시킨 것 (NSC34/SMN-siRNA)을 대조군 siRNA를 형질감염 시킨 것과 병행하여 분화유도배지 (DMEM/F-12[1:1], 1% FBS, 비필수 아미노산 [nonessential amino acid])에서 신경분절 분화 (neurite outgrowth)를 유도하였다. Differentiation-induced media was obtained by transfecting NSC34 cells with ASK1 protein-siRNA (NSC34 / ASK1 protein-siRNA) and SMN-siRNA (NSC34 / SMN-siRNA) with control siRNA. Neuronal outgrowth was induced in DMEM / F-12 [1: 1], 1% FBS, and nonessential amino acid.

여기서 대조군 siRNA를 형질감염 시킨 NSC34/Conrol1-siRNA와 NSC34/Conrol2-siRNA는 녹색형광단백질 (green fluorescent protein, GFP)의 일부 서열을 코드하는 이중 나선 올리고뉴클레오타이드 (double-stranded oligonucleotide)를 ASK1 단백질-siRNA가 삽입되어 있는 것과 동일한 벡터인 pSuper retro 벡터 (Oligoengine)와 SMN-siRNA가 삽입되어 있는 것과 동일한 벡터인 pSilencer 4.1-CMV 벡터 (Ambion)에 각각 삽입 한 것이다.
Here, the NSC34 / Conrol1-siRNA and NSC34 / Conrol2-siRNA transfected with the control siRNA are double-stranded oligonucleotides encoding partial sequences of the green fluorescent protein (GFP). PSuper retro vector (Oligoengine), which is the same vector as is inserted, and pSilencer 4.1-CMV vector (Ambion), which is the same vector where SMN-siRNA is inserted.

분화유도배지는 2일마다 배지를 갈아 주면서 6일 동안 신경분절 분화를 유도하였다. 신경분절 분화의 마커 (marker)로써 β-Actin을 염색하기 위하여, 상기 세포들을 3.7% 파라포름알데하이드 (paraformaldehyde)로 1시간 동안 고정 한 후, 0.5% Triton X-100으로 5분 동안 세포를 천공 (permeabilization) 시켰다. Differentiation-inducing medium induced nerve segment differentiation for 6 days by changing the medium every two days. To stain β-Actin as a marker of neural segment differentiation, the cells were fixed with 3.7% paraformaldehyde for 1 hour and then perforated for 5 minutes with 0.5% Triton X-100. permeabilization).

3% BSA (bovine serum albumin)로 30 분 동안 블로킹 (blocking) 하고, 로다민-팔로이딘 (rhodamine-phalloidin)으로 β-Actin을 염색한 후 Zeiss Axioplan 2 현미경 (Carl Zeiss Inc.)으로 관찰하였다 (도 13, B 및 C). Blocking with 3% bovine serum albumin (BSA) for 30 minutes, staining β-Actin with rhodamine-phalloidin and observed with Zeiss Axioplan 2 microscope (Carl Zeiss Inc.) 13, B and C).

신경분절 (Neurite)의 길이를 200 배 배율로 12 군데 이상을 측정하여 Metamorph 이미지 분석 프로그램 (Universal Imaging)을 이용하여 분석하였다. 이 때 신경분절의 길이가 20 μm 이하인 것은 배제하였다. The length of the nerve segment (Neurite) was measured at 200 times magnification 12 or more using the Metamorph image analysis program (Universal Imaging). At this time, the length of the nerve segment was excluded 20μm or less.

상기 운동성 신경세포들의 신경세포 분화 유도 후 신경분절을 가진 세포 (Neurite-bearing cells)와 신경분절의 길이 (neurite length)를 비교 측정하여 <도 14>에 그래프 (graph)로 나타내었다. 뿐만 아니라, 상기 운동성 신경세포들의 신경분절 분화 유도기간인 6일 동안 ASK1 단백질, SMN 단백질, β-Actin 단백질의 변화를 각각 항-ASK1 단백질, 항-SMN, 항-Actin 항체와 GAPDH를 대조군 단백질로 이용하여 웨스턴 블랏을 수행하여 조사하였다. After inducing neuronal differentiation of the motility neurons, neuron-bearing cells and neuron lengths were compared and measured, and the graphs are shown in FIG. 14. In addition, the changes of ASK1 protein, SMN protein, and β-Actin protein were changed to anti-ASK1 protein, anti-SMN, anti-Actin antibody and GAPDH, respectively, during the 6 days of induction of neuronal differentiation. Western blot was used to investigate.

그 결과 NSC34/ASK1 단백질-siRNA 와 NSC34/SMN-siRNA 세포에서 β-Actin의 현격한 감소를 보였으며 신경분절의 분화가 대조군에 비해 상당히 손상되었음을 알 수 있었다 (도 15 참조).
As a result, it was found that β-Actin was markedly reduced in NSC34 / ASK1 protein-siRNA and NSC34 / SMN-siRNA cells, and that neuronal differentiation was significantly impaired compared to the control group (see FIG. 15).

상기 실시예를 종합해보면, ASK1 단백질은 SMN 단백질과 결합하는 신규한 기능을 가진 단백질이며, ASK1 단백질이 SMN 단백질과 상호결합을 통하여 그 카이네이즈 활성에 무관하게 SMN 단백질의 분해에 관여하는 다유비퀴틴화를 억제함으로써 SMN 단백질을 안정화시키는 기능이 있다는 것을 알 수 있다. In summary, the ASK1 protein is a protein having a novel function of binding to the SMN protein, and the ASK1 protein undergoes polyubiquitination, which is involved in the degradation of the SMN protein, regardless of its kinase activity through the interaction with the SMN protein. It can be seen that there is a function to stabilize the SMN protein by inhibiting.

또한, ASK1 단백질이 감소할 경우, SMN 단백질의 양과 함께 신경분절 분화의 지표인 β-Actin의 양도 동반하여 감소하는 것을 볼 때, 본 발명에 따른 약학 조성물은 척수성 근위축증 (SMA) 뿐만 아니라, 파킨슨병 (Parkinson's disease), 알츠하이머병 (Alzheimer's disease) 및 근위축성 축삭 경화증 (ALS)에 효과적일 것임이 명백하다.In addition, when the ASK1 protein decreases, the amount of β-Actin, which is an indicator of neuronal differentiation, decreases along with the amount of SMN protein. It is evident that it will be effective for Parkinson's disease, Alzheimer's disease and atrophic axon sclerosis (ALS).

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Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 서열번호 6 또는 서열번호 7로 표현되는 ASK1 단백질에 대한 siRNA (small-interfering RNA) 및 서열번호 8로 표현되는 SMN 단백질에 대한 siRNA로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 siRNA를 포함하는 척수성 근위축증(SMA)의 진단용 키트.Spinal muscular atrophy (SMA) comprising at least one siRNA selected from the group consisting of siRNA (small-interfering RNA) for ASK1 protein represented by SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7 and siRNA for SMN protein represented by SEQ ID NO: 8 ) Diagnostic kit. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010111464A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Merck Sharp & Dohme Corp. RNA INTERFERENCE MEDIATED INHIBITION OF APOPTOSIS SIGNAL-REGULATING KINASE 1 (ASK1) GENE EXPRESSION USING SHORT INTERFERING NUCLEIC ACID (siNA)

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