KR101572322B1 - Screening methods for therapeutic agents of obesity or metabolic diseases - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DNMT1을 이용한 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법에 관한 것으로서, 세포를 배양하는 단계; 상기 세포에 후보 물질을 처리하는 단계; 상기 세포에서 아디포넥틴 프로모터의 메틸화를 측정하는 단계; 및 상기 아디포넥틴 프로모터의 메틸화가 대조군에 비해 감소된 것을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다. 또한, DNMT1 활성억제제를 포함하는 비만 또는 대사성 질환 치료제를 제공한다. The present invention relates to a method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases using DNMT1, comprising the steps of: culturing cells; Treating the cell with a candidate substance; Measuring methylation of the adiponectin promoter in the cell; And confirming that the methylation of the adiponectin promoter is reduced as compared with the control. In addition, there is provided a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases comprising a DNMT1 activity inhibitor.

Description

비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법 {Screening methods for therapeutic agents of obesity or metabolic diseases}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to screening methods for treating obesity or metabolic diseases,

본 발명은 DNMT1을 이용한 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases using DNMT1.

DNA 메틸화와 히스톤 변형을 포함하는 후성 유전적 조절은 진핵세포의 유전자 발현 조절에서 중요한 메커니즘 중 하나이다 [1, 2]. 축적된 증거들을 보면 후성유전적 변형은 환경적인 변화에 적응하기 위한 중요한 부분인 것으로 보인다. 예를 들어, 영양상태는 간세포 핵인자 4α(HNF4α), 췌장 및 십이지장 호메오박스 1(PDX1), 그리고 퍼옥시좀 증식-활성화 수용체 α(PPARα)와 같은 유전자들의 DNA 메틸화를 조절한다 [3-5]. 또한, 메틸/폴레이트의 결핍은 DNA 메틸화를 저해시키는 반면, 메틸 공여자의 보충은 DNA 메틸화를 증가시킨다 [6, 7]. 또한, 고지방 식이(HFD)는 인슐린 감수성과 관련된 다양한 유전자의 발현을 변화시키고, 다음 세대에 유전되어 대사의 불균형을 야기한다 [8, 9]. Epigenetic regulation, including DNA methylation and histone modification, is an important mechanism in the regulation of gene expression in eukaryotic cells [1, 2]. Accumulated evidence suggests that epigenetic modification is an important part of adapting to environmental changes. For example, nutritional status regulates DNA methylation of genes such as hepatocyte nuclear factor 4α (HNF4α), pancreatic and duodenal homeobox 1 (PDX1), and peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα) [3- 5]. In addition, deficiency of methyl / folate inhibits DNA methylation, whereas replacement of methyl donor increases DNA methylation [6, 7]. In addition, high-fat diets (HFD) alter the expression of various genes associated with insulin sensitivity and inherit metabolic imbalances inherited in the next generation [8, 9].

아디포넥틴은 지방세포에서 특이적으로 발현되는 유전자로서, 포도당과 지질 대사와 같은 전신 에너지 항상성을 조절한다 [10, 11]. 대사 조직에서 아디포넥틴은 포도당의 이용, 지방산의 산화 및 인슐린 감수성을 향상시킨다 [11, 12]. 또한, 아디포넥틴은 비만으로 유도된 면역반응을 억제하고, 항-죽종 형성(atherogenic) 효과를 가진다 [13-15]. 흥미롭게도, 아디포넥틴 발현과 그 혈청 수준은 비만과 인슐린 저항성, 제 2형 당뇨병 및 심혈관 질병과 같은 비만과 관련된 대사 질환에서 감소되었다 [16-20]. 반대로, 아디포넥틴의 보충은 비만 동물 모델에서 인슐린 감수성과 물질대사 표지인자들을 향상시켰다 [21]. 그러나, 아직까지 아디포넥틴 유전자 발현이 어떻게 대사 질환에서 감소되는지는 불확실하다. Adiponectin is a gene specifically expressed in adipocytes and regulates systemic energy homeostasis such as glucose and lipid metabolism [10, 11]. In metabolic tissues, adiponectin improves glucose utilization, fatty acid oxidation and insulin sensitivity [11, 12]. In addition, adiponectin inhibits obesity-induced immune responses and has anti-atherogenic effects [13-15]. Interestingly, adiponectin expression and its serum levels have been reduced in obesity-associated metabolic diseases such as obesity and insulin resistance, type 2 diabetes and cardiovascular disease [16-20]. In contrast, supplementation of adiponectin improved insulin sensitivity and metabolic markers in obese animal models [21]. However, it remains unclear how adiponectin gene expression is reduced in metabolic diseases.

지방세포에서, 다양한 인자들이 아디포넥틴 유전자 발현의 조절에 관여한다. 예를 들어 티아졸리디네디온(TZDs)과 같은 퍼옥시좀 증식-활성된 수용체γ (PPARγ) 리간드는 아디포넥틴 유전자 발현을 향상시키고, 이어 향상된 인슐린 민감성을 증가시킨다 [22-24]. 그러나, 지방세포의 크기 증가, 염증 반응 및 산화 스트레스는 아디포넥틴 발현을 위한 억제인자로서 작용한다 [20, 25-28]. 다양한 조절 단계 중에서, 전사 조절은 혈청 아디포넥틴 수준의 주요한 결정자이다. 지금까지 알려진 아디포넥틴의 전사 조절은 전사인자가 아디포넥틴 프로모터에 있는 시스-조절 인자에 결합함으로써 이루어진다. 예를 들어, PPARγ는 아디포넥틴 프로모터에 있는 PPAR 반응요소(PPRE)에 결합하고, 아디포넥틴 프로모터 활성과 아디포넥틴 mRNA를 증가시킨다 [22, 29]. 또한, 마우스와 인간 아디포넥틴 프로모터에는 스테롤 조절요소 결합단백질 1c(SREBP1c)에 대한 두 개의 결합 부위가 있고, 이 부위에 SREBP1c가 붙어 아디포넥틴 유전자의 프로모터 활성을 촉진시킨다 [29]. 또 다른 주요 아디포제닉 전사 인자인 CCAAT/인핸서 결합단백질 α(C/EBPα)는 아디포넥틴 프로모터에 있는 C/EBPα 반응 요소에 결합함으로써 아디포넥틴 유전자 발현을 증가시킨다 [30-32]. 이와 같이 기존 연구는 아디포넥틴 발현을 조절하는 전사인자를 발견하는 데에 집중되어있으며, DNA 메틸화와 히스톤 변형과 같은 후성 유전적 변화가 비만인 상황에서 아디포넥틴 발현 조절에 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 연구는 이루어지지 않았다.In adipocytes, a variety of factors are involved in the regulation of adiponectin gene expression. For example, peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARy) ligands such as thiazolidinediones (TZDs) enhance adiponectin gene expression and subsequent enhanced insulin sensitivity [22-24]. However, increased adipocyte size, inflammatory response and oxidative stress act as inhibitors of adiponectin expression [20, 25-28]. Among the various regulatory steps, transcriptional regulation is a major determinant of serum adiponectin levels. Previously known transcriptional regulation of adiponectin is achieved by the binding of transcription factors to cis -regulatory factors in the adiponectin promoter. For example, PPARγ binds to the PPAR response element (PPRE) in the adiponectin promoter and increases adiponectin promoter activity and adiponectin mRNA [22, 29]. In addition, mouse and human adiponectin promoters have two binding sites for sterol regulatory element binding protein 1c (SREBP1c), and SREBP1c is attached to this region to promote the promoter activity of adiponectin gene [29]. Another major adipogenic transcription factor, CCAAT / enhancer binding protein α (C / EBPα), increases adiponectin gene expression by binding to the C / EBPα response element in the adiponectin promoter [30-32]. Thus, previous studies have focused on finding transcription factors that regulate adiponectin expression, and studies have examined how epigenetic changes such as DNA methylation and histone modification affect adiponectin expression in obese conditions I did.

본 발명자들은 아디포넥틴 유전자 발현에서 DNA 메틸화의 역할을 조사하였고, 아디포넥틴 프로모터의 과메틸화는 아디포넥틴 전사를 억제하고 이는 염색사 리모델링을 이끈다는 것을 밝혔다. 또한, 아디포넥틴 프로모터에서 DNA 메틸화는 주로 DNA 메틸트랜스퍼라제 1 (DNMT1)에 의하여 중재되었고, DNMT1 발현은 비만 동물의 지방세포에서 향상된 것을 확인하였다. 더욱이, DNMT1 억제에 의한 아디포넥틴 발현의 촉진은 염증 반응을 감소시켰고, 인슐린 감수성을 증가시켰다. 이러한 DNA 메틸화를 억제하는 물질에 의한 아디포넥틴 유전자 발현을 통하여 비만 또는 대사 질환 치료제를 스크리닝할 수 있는 방법을 제공하고 본 발명을 완성하였다.
We examined the role of DNA methylation in the expression of adiponectin gene and found that hypermethylation of the adiponectin promoter inhibits adiponectin transcription and leads to chromatin remodeling. Also, DNA methylation in the adiponectin promoter was mainly mediated by DNA methyltransferase 1 (DNMT1), and DNMT1 expression was improved in adipocytes of obese animals. Moreover, the promotion of adiponectin expression by DNMT1 inhibition reduced the inflammatory response and increased insulin sensitivity. The present invention provides a method for screening for a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases through the expression of adiponectin gene by a substance that inhibits DNA methylation.

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[23] J. G. Yu, S. Javorschi, A. L. Hevener, Y. T. Kruszynska, R. A. Norman, M. Sinha, et al ., "The effect of thiazolidinediones on plasma adiponectin levels in normal, obese, and type 2 diabetic subjects," Diabetes , vol. 51, pp. 2968-74, Oct 2002. [23] JG Yu, S. Javorschi, AL Hevener, YT Kruszynska, RA Norman, M. Sinha , et al . , "The effect of thiazolidinediones on plasma adiponectin levels in normal, obese, and type 2 diabetic subjects," Diabetes , vol. 51, pp. 2968-74, Oct 2002.

[24] Y. Kanatani, I. Usui, K. Ishizuka, A. Bukhari, S. Fujisaka, M. Urakaze, et al ., "Effects of pioglitazone on suppressor of cytokine signaling 3 expression: potential mechanisms for its effects on insulin sensitivity and adiponectin expression," Diabetes , vol. 56, pp. 795-803, Mar 2007. [24] Y. Kanatani, I. Usui, K. Ishizuka, A. Bukhari, S. Fujisaka, M. Urakaze , et al . , "Effects of pioglitazone on suppressor of cytokine signaling 3 expression: potential mechanisms for its effects on insulin sensitivity and adiponectin expression," Diabetes , vol. 56, pp. 795-803, Mar 2007.

[25] T. Pischon, C. J. Girman, G. S. Hotamisligil, N. Rifai, F. B. Hu, and E. B. Rimm, "Plasma adiponectin levels and risk of myocardial infarction in men," JAMA , vol. 291, pp. 1730-7, Apr 14 2004. [25] T. Pischon, CJ Girman, GS Hotamisligil, N. Rifai, FB Hu, and EB Rimm, "Plasma adiponectin levels and risk of myocardial infarction in men," JAMA , vol. 291, pp. 1730-7, Apr 14 2004.

[26] N. Ouchi, M. Ohishi, S. Kihara, T. Funahashi, T. Nakamura, H. Nagaretani, et al ., "Association of hypoadiponectinemia with impaired vasoreactivity," Hypertension , vol. 42, pp. 231-4, Sep 2003. [26] N. Ouchi, M. Ohishi, S. Kihara, T. Funahashi, T. Nakamura, H. Nagaretani , et al . , "Association of hypoadiponectinemia with impaired vasoreactivity," Hypertension , vol. 42, pp. 231-4, Sep 2003.

[27] M. Adamczak, A. Wiecek, T. Funahashi, J. Chudek, F. Kokot, and Y. Matsuzawa, "Decreased plasma adiponectin concentration in patients with essential hypertension," Am J Hypertens , vol. 16, pp. 72-5, Jan 2003. [27] M. Adamczak, A. Wiecek, T. Funahashi, J. Chudek, F. Kokot, and Y. Matsuzawa, "Decreased plasma adiponectin concentration in patients with essential hypertension," Am J Hypertens , vol. 16, pp. 72-5, Jan 2003.

[28] S. Furukawa, T. Fujita, M. Shimabukuro, M. Iwaki, Y. Yamada, Y. Nakajima, et al ., "Increased oxidative stress in obesity and its impact on metabolic syndrome," J Clin Invest , vol. 114, pp. 1752-61, Dec 2004.[28] S. Furukawa, T. Fujita, M. Shimabukuro, M. Iwaki, Y. Yamada, Y. Nakajima , et al . , "Increased oxidative stress in obesity and its impact on metabolic syndrome," J Clin Invest , vol. 114, pp. 1752-61, Dec 2004.

[29] J. B. Seo, H. M. Moon, M. J. Noh, Y. S. Lee, H. W. Jeong, E. J. Yoo, et al ., "Adipocyte determination- and differentiation-dependent factor 1/sterol regulatory element-binding protein 1c regulates mouse adiponectin expression," J Biol Chem , vol. 279, pp. 22108-17, May 21 2004. [29] JB Seo, HM Moon, MJ Noh, YS Lee, HW Jeong, EJ Yoo , et al . , "Adipocyte determination- and differentiation-dependent factor 1 / sterol regulatory element-binding protein 1c regulates mouse adiponectin expression," J Biol Chem . , Vol. 279, pp. 22108-17, May 21 2004.

[30] S. K. Park, S. Y. Oh, M. Y. Lee, S. Yoon, K. S. Kim, and J. W. Kim, "CCAAT/enhancer binding protein and nuclear factor-Y regulate adiponectin gene expression in adipose tissue," Diabetes , vol. 53, pp. 2757-66, Nov 2004. [30] SK Park, SY Oh, MY Lee, S. Yoon, KS Kim, and JW Kim, "CCAAT / enhancer binding protein and nuclear factor-Y regulate adiponectin gene expression in adipose tissue," Diabetes , vol. 53, pp. 2757-66, Nov 2004.

[31] L. Qiao, P. S. Maclean, J. Schaack, D. J. Orlicky, C. Darimont, M. Pagliassotti, et al ., "C/EBPalpha regulates human adiponectin gene transcription through an intronic enhancer," Diabetes , vol. 54, pp. 1744-54, Jun 2005.
[31] L. Qiao, PS Maclean, J. Schaack, DJ Orlicky, C. Darimont, M. Pagliassotti , et al . , "C / EBPalpha regulates human adiponectin gene transcription through an intronic enhancer," Diabetes , vol. 54, pp. 1744-54, Jun 2005.

미국 특허출원번호 11/566441호에서는 DNMT1과 DNMT3b2와 같은 DNA 메틸트랜스퍼라아제의 억제와 관련된 것이다. 본 발명에서는 DNMT1과 DNMT3b2를 억제하기 위한 화합물 및 방법을 제시하고 있다.U.S. Patent Application No. 11/566441 relates to the inhibition of DNA methyltransferases such as DNMT1 and DNMT3b2. The present invention suggests a compound and a method for inhibiting DNMT1 and DNMT3b2. 미국 특허출원번호 11/791834호에서는 본 발명은 히스톤 아세틸기 제거 효소의 억제제 또는 DNA 메틸트랜스퍼라제 효소 (DNMT)의 억제제를 투여함으로써, 허혈성 손상, 재관류 손상 및 심근 경색을 개선하거나 감소시키는 방법을 제공하고 있다.In U.S. Patent Application No. 11/791834, the present invention provides a method for improving or reducing ischemic injury, reperfusion injury, and myocardial infarction by administering an inhibitor of histone acetylase removal enzyme or an inhibitor of DNA methyltransferase enzyme (DNMT) .

Gerda Egger 등은 특이적인 DNA 메틸트랜스퍼라제 및 히스톤 디아세틸라제와 같은, 후성 유전적인 조작을 조절하는 여러 효소의 억제제들은 어떤 악성종양에 대한 종양 형성을 막을 수 있음을 제시하고 있다 (Nature 429, pp457-463, May 27, 2004).Gerda Egger et al. Suggest that inhibitors of various enzymes, such as specific DNA methyltransferases and histone deacetylases, that regulate posterior genetic manipulation can prevent tumor formation for certain malignant tumors (Nature 429, pp 457 -463, May 27, 2004). Giovanni L Gravina 등은 DNA 메틸트랜스퍼라제(DNMT)는 후성 유전적 조절자로서 제시되고 있다. DNMT 억제제의 사용은 DNA-단백질 복합체를 타겟으로 하는 세포독성이나 방사선에 대한 향상된 접근을 제공한다. 전임상의 암 모델에서는 DNMT 억제제가 다른 종류의 암들의 치료에서 효과가 있을 수 있음을 증명하고 있다 (Mol Cancer. 2010 Nov 25;9:305).Giovanni L. Gravina et al. Have proposed DNA methyltransferase (DNMT) as a progeny genetic modulator. The use of DNMT inhibitors provides an improved approach to cytotoxicity or radiation targeting DNA-protein complexes. Preclinical cancer models have demonstrated that DNMT inhibitors can be effective in the treatment of other types of cancer (Mol Cancer. 2010 Nov 25; 9: 305).

본 발명의 목적은 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases.

본 발명의 또 다른 목적은 DNMT1 활성억제제를 포함하는 비만 또는 대사성 질환 치료제를 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases comprising a DNMT1 activity inhibitor.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 의 형태는 세포를 배양하는 단계; 상기 세포에 후보 물질을 처리하는 단계; 상기 세포에서 아디포넥틴 프로모터의 메틸화를 측정하는 단계; 및 상기 아디포넥틴 프로모터의 메틸화가 대조군에 비해 감소된 것을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a method for culturing a cell, comprising: culturing a cell; Treating the cell with a candidate substance; Measuring methylation of the adiponectin promoter in the cell; And confirming that the methylation of the adiponectin promoter is reduced as compared with the control.

상기 메틸화 분석은 면역화학적 방법, 방사선 동위원소 물질을 이용하는 방법, 전기영동에 따른 분자량 차이에 기초하는 방법, 형광염색물질 또는 바이설파이트 시퀀싱을 이용하여 확인하는 방법으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 방법인 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다. The methylation analysis may be performed using any one or more selected from the group consisting of an immunochemical method, a method using a radioisotope material, a method based on a difference in molecular weight due to electrophoresis, a method using a fluorescent dye or a bisulfite sequencing method A method for screening a therapeutic agent for obesity or a metabolic disease.

보다 구체적으로는, 상기 아디포넥틴 발현량이 증가하는 것을 확인하는 단계를 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다. More specifically, the present invention further provides a method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases, which further comprises confirming that the adiponectin expression level is increased.

보다 구체적으로는, 상기 DNMT1의 발현량이 감소하는 것을 확인하는 단계를 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법을 제공한다.
More specifically, the present invention further provides a method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases, which further comprises confirming that the expression amount of DNMT1 is decreased.

본 발명의 제 2 의 형태는 DNMT1 활성억제제를 포함하는 비만 또는 대사성 질환 치료제를 제공한다. 보다 구체적으로는, 상기 DNMT1 활성억제제는 DNMT1의 유전자 발현을 감소시키거나, DNMT1의 단백질 발현을 감소시키거나, DNMT1의 단백질 수명을 단축시키는 물질인 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제를 제공한다. 보다 구체적으로는, 상기 DNMT1 활성억제제는 RG108 또는 5-azacytidine을 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제를 제공한다.
A second aspect of the present invention provides a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases comprising a DNMT1 activity inhibitor. More specifically, the DNMT1 activity inhibitor is a substance that reduces gene expression of DNMT1, decreases protein expression of DNMT1, or shortens the protein lifetime of DNMT1, and provides a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases. More specifically, the DNMT1 activity inhibitor comprises RG108 or 5-azacytidine.

비만 또는 대사성 질환과 관련이 있는 아디포넥틴의 발현량을 조절하여 비만 또는 대사성 질환 치료제의 스크리닝에 활용할 수 있다. The amount of adiponectin that is associated with obesity or metabolic disease can be regulated to be used for the screening of therapeutic agents for obesity or metabolic diseases.

DNMT1이 아디포넥틴 프로모터의 메틸화를 관련되므로, DNMT1의 활성억제제를 통해 비만 또는 대사성 질환 치료제로 사용할 수 있다. Since DNMT1 is involved in the methylation of the adiponectin promoter, it can be used as a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases through the inhibitor of DNMT1 activity.

도 1은 정상 식이(Normal Chow Diet, NCD)와 고지방 식이(High Fat Diet, HFD)를 한 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴, PPARγ2, C/EBPα, TNFα의 mRNA 양을 측정한 것이다.
도 2는 아디포넥틴 프로모터에 존재하는 CpG 디뉴클레오타이드를 나타낸다.
도 3은 정상 식이 혹은 고지방 식이를 한 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 바이설파이트 시퀀싱 결과를 나타낸다. 검은색 원은 메틸화된 시티딘(cytidine, 이하 'C')를 나타내고, 흰색 원은 메틸화되지 않은 C이다.
도 4는 도 3의 결과를 정량화한 것이다.
도 5는 R2 부위의 메틸화 정도와 아디포넥틴 발현량 (mRNA 수준)과의 상관관계를 보여 준다.
도 6은 정상 식이 혹은 고지방 식이를 한 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴 프로모터 R1 부위의 바이설파이트 시퀀싱 결과를 나타낸다.
도 7은 도 6의 결과를 정량화한 것이다.
도 8은 R1 부위의 메틸화 정도와 아디포넥틴 발현량 (mRNA 수준)과의 상관관계를 보여 준다.
도 9는 정상 쥐(wild type, WT)와 db/db 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴, PPARγ2, TNFα, MCP-1의 mRNA 양을 측정한 것이다.
도 10은 정상 혹은 db/db 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 바이설파이트 시퀀싱 결과를 나타낸다.
도 11은 도 10의 결과를 정량화한 것이다.
도 12는 R2 부위의 메틸화 정도와 아디포넥틴 발현량(mRNA 수준)과의 상관관계를 보여 준다.
도 13은 정상 혹은 db/db 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴 프로모터 R1 부위의 바이설파이트 시퀀싱 결과를 나타낸다.
도 14는 도 13의 결과를 정량화한 것이다.
도 15는 R1 부위의 메틸화 정도와 아디포넥틴 발현량 (mRNA 수준)과의 상관관계를 보여 준다.
도 16은 쥐 지방조직의 지방세포(ADs) 및 SVCs에서의 DNMT1과 아디포넥틴의 발현량을 나타낸다.
도 17은 지방전구세포 (Pre) 및 지방세포 (ADs)에서 의 DNMT1, 아디포넥틴, PPARγ의 mRNA 양을 측정한 것이다.
도 18은 지방전구세포 (Pre) 및 지방세포 (ADs)에서 의 DNMT1, 아디포넥틴, PPARγ, β-actin의 단백질 양을 측정한 것이다.
도 19는 정상 식이(NCD)와 고지방 식이(HFD)를 한 쥐의 지방세포 혹은 정상 쥐(WT)와 db/db 쥐의 지방세포에서의 DNMT1과 아디포넥틴의 발현량을 측정한 것이다.
도 20은 SVCs에 siRNA를 이용하여 DNMT1의 발현을 저해한 뒤 아디포넥틴의 발현 양상을 분석한 것을 나타낸다.
도 21은 3T3-L1 지방세포주에 siRNA를 이용하여 DNMT1의 발현을 저해한 뒤 아디포넥틴의 발현 양상을 분석한 것을 나타낸다.
도 22는 단백질 수준에서 아디포넥틴의 변화를 보여 준다. 도 23은 3T3-L1 지방세포주에 DNMT의 발현을 저해한 경우 아디포넥틴 프로모터 상의 메틸화 변화를 바이설파이트 시퀀싱으로 관찰한 결과를 보여준다.
도 24는 도 23의 결과를 정량화한 것이다.
도 25는 3T3-L1 지방세포주에 DNMT1을 과발현시킨 뒤 아디포넥틴의 발현 양상을 분석한 것이다.
도 26은 단백질 수준에서 아디포넥틴의 변화를 보여 준다.
도 27은 3T3-L1 지방세포주에 DNMT1을 과발현한 경우 아디포넥틴 프로모터 상의 메틸화 변화를 바이설파이트 시퀀싱으로 관찰하였다.
도 28은 도 27의 결과를 정량화한 것이다.
도 29는 지방세포로 분화한 3T3-L1세포에 10 ng/ml의 TNFα를 24시간 동안 처리한 후, 아디포넥틴, DNMT1, MCP1, iNOS의 발현량에 대한 변화를 측정하였다.
도 30은 TNFα에 의한 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 DNA 메틸화 변화를 바이설파이트 시퀀싱으로 관찰하였다.
도 31은 도 30의 결과를 정량화한 것이다.
도 32는 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 체중 변화를 나타낸 것이다.
도 33은 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 체중 증가량을 나타낸 것이다.
도 34는 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 주요 장기 무게를 측정한 것이다.
도 35는 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 공복 혈당량을 측정한 것이다.
도 36은 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 공복 인슐린량을 측정한 것이다.
도 37은 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 혈청의 트리글리세라이드(TG)를 측정한 것이다.
도 38은 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 혈청의 유리 지방산(FFA)를 측정한 것이다.
도 39는 Vehicle(Veh), RG108, 5-aza-CR, 로지글리타손을 db/db 쥐의 복강에 한달간 매일 주입한 후, 혈청의 AST를 측정한 것이다.
도 40은 포도당 부하 검사를 한 결과를 나타낸다.
도 41은 포도당 부하 검사의 그래프 아래 면적을 나타낸다.
도 42는 혈청의 아디포넥틴에 대한 양을 측정한 것이다.
도 43은 지방세포에서의 아디포넥틴 프로모터 R2부위의 DNA 메틸화 변화를 바이설파이트 시퀀싱으로 관찰하였다.
도 44는 도 43의 결과를 정량화한 것이다.
도 45는 사람의 아디포넥틴 프로모터 R2 부위 및 CpG 디뉴클레오타이드 위치를 보여준다.
도 46은 사람의 지방조직에서 SVCs 및 지방세포(ADs)에서의 아디포넥틴 프로모터 R2 부위 바이설파이트 시퀀싱의 결과를 나타낸다.
도 47은 도 45의 결과를 정량화한 것이다.
도 48은 R2 부위의 메틸화 정도와 BMI와의 상관관계를 나타낸다.
FIG. 1 shows mRNA levels of adiponectin, PPARγ2, C / EBPα, and TNFα in adipocytes from normal chow diets (NCD) and high fat diets (HFD).
Figure 2 shows the CpG dinucleotide present in the adiponectin promoter.
Figure 3 shows the results of bisulfite sequencing of the adiponectin promoter R2 region in adipocytes of normal or high fat diabetic rats. The black circle represents methylated cytidine (hereinafter, 'C'), and the white circle represents C that is not methylated.
Figure 4 is a quantification of the results of Figure 3.
Figure 5 shows the correlation between the degree of methylation of the R2 region and the amount of adiponectin expression (mRNA level).
Figure 6 shows the results of bisulfite sequencing of the adiponectin promoter R1 region in adipocytes of normal or high fat diabetic rats.
Figure 7 is a quantification of the results of Figure 6.
Fig. 8 shows the correlation between the degree of methylation of the R1 region and the amount of adiponectin expression (mRNA level).
FIG. 9 shows mRNA levels of adiponectin, PPARγ2, TNFα and MCP-1 in adipocytes of wild type (WT) and db / db rats.
Figure 10 shows the results of bisulfite sequencing of the adiponectin promoter R2 region in normal or db / db rat adipocytes.
Fig. 11 shows the results of Fig. 10 quantified.
Figure 12 shows the correlation between the degree of methylation of the R2 region and the amount of adiponectin expression (mRNA level).
Figure 13 shows the results of bisulfite sequencing of the adiponectin promoter R1 region in normal or db / db rat adipocytes.
FIG. 14 shows the result of FIG. 13 quantified.
Fig. 15 shows the correlation between the degree of methylation of the R1 region and the amount of adiponectin expression (mRNA level).
Figure 16 shows the expression levels of DNMT1 and adiponectin in adipocytes (ADs) and SVCs of adipose tissue.
FIG. 17 is a graph showing the amount of mRNA of DNMT1, adiponectin and PPARγ in lipid precursor cells (Pre) and adipocytes (ADs).
18 is a measurement of the amount of protein of DNMT1, adiponectin, PPARγ, and β-actin in adipose precursor cells (Pre) and adipocytes (ADs).
FIG. 19 shows the expression levels of DNMT1 and adiponectin in adipocytes of normal (NCD) and high fat diets (HFD) in adipocytes or adipocytes of normal (WT) and db / db rats.
20 shows the expression pattern of adiponectin after inhibiting DNMT1 expression using siRNA in SVCs.
21 shows the expression pattern of adiponectin after inhibiting DNMT1 expression using siRNA in 3T3-L1 adipose cell line.
Figure 22 shows changes in adiponectin at the protein level. 23 shows the results of observing the methylation change on the adiponectin promoter by bisulfite sequencing when inhibiting the expression of DNMT in the 3T3-L1 adipose cell line.
Fig. 24 is a result of quantifying the results of Fig. 23. Fig.
25 shows the expression pattern of adiponectin after overexpressing DNMT1 in a 3T3-L1 adipocyte cell line.
Figure 26 shows changes in adiponectin at the protein level.
Figure 27 shows methylation changes on the adiponectin promoter observed with bisulfite sequencing when DNT1 overexpression in 3T3-L1 adipose cell line.
Fig. 28 shows the results of Fig. 27 quantified.
FIG. 29 shows changes in expression levels of adiponectin, DNMT1, MCP1, and iNOS after treatment with 10 ng / ml of TNF? For 24 hours in 3T3-L1 cells differentiated into adipocytes.
FIG. 30 shows DNA methylation changes of the adiponectin promoter R2 region by TNF? By bisulfite sequencing.
Fig. 31 shows the results of Fig. 30 quantified.
Figure 32 shows changes in body weight after daily injections of Vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone in abdominal cavity of db / db rats for one month.
FIG. 33 shows the weight gain after daily injections of Vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone into abdominal cavity of db / db rats for one month.
Fig. 34 shows the results of measuring the major organ weights after daily injections of Vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone in abdominal cavity of db / db rats for one month.
FIG. 35 shows fasting blood glucose levels after daily injections of vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone in abdominal cavity of db / db mice for one month.
FIG. 36 shows the results of vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR and rogiglitazone injected daily for one month in abdominal cavity of db / db rats and then measuring fasting insulin levels.
FIG. 37 shows triglyceride (TG) of serum after Vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone were injected into abdominal cavity of db / db rats for one month each month.
FIG. 38 shows serum free fatty acid (FFA) levels measured after daily injections of Vehicle (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone in abdominal cavity of db / db rats for one month.
FIG. 39 shows AST of serum (Veh), RG108, 5-aza-CR, and rogiglitazone after intraperitoneal injection of db / db rats for one month.
Figure 40 shows the result of glucose tolerance test.
41 shows the area under the graph of the glucose load test.
Figure 42 shows the amount of serum added to adiponectin.
Figure 43 shows DNA methylation changes of the adiponectin promoter R2 region in adipocytes by bisulfite sequencing.
FIG. 44 shows the result of FIG. 43 quantified.
Figure 45 shows human adiponectin promoter R2 region and CpG dinucleotide position.
Figure 46 shows the results of the bisphosphite sequencing of the adiponectin promoter R2 region in SVCs and adipocytes (ADs) in adipose tissue of humans.
FIG. 47 shows the results of FIG. 45 quantified.
Figure 48 shows the correlation between the degree of methylation of the R2 region and BMI.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기술한다. 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 요지를 통하여 다양한 응용을 할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하의 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항을 기초로 하여 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 종래 기술을 이용하여 용이하게 치환 또는 변경하는 것이 자명한 부분에까지 미친다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The scope of rights of the present invention extends to those parts of the technical field of the present invention which are obvious to those skilled in the art to easily substitute or change by using the prior art based on the matters described in the claims.

실시예Example 1. 세포배양. 1. Cell culture.

3T3-L1 세포주를 10% bovine calf serum (BCS) 이 첨가된 Dulbecco Modified Eagle medium (DMEM)에서 세보배양하였다. 지방세포로 분화를 유도하기 위해서 3T3-L1세포를 가득하게(100% confluency) 키운 다음, 이틀 뒤에 10% 소태아혈청 (fetal bovine serum, 이하 'FBS'), 0.5 mM 3-아이소부틸-1-메틸잔틴(IBMX), 1 μM 덱사메타손, 그리고 1 ㎍/ml 인슐린을 함유한 DMEM 배지에서 2일간 키웠다. 그 다음 10% FBS와 1 ㎍/ml 인슐린을 함유한 DMEM 배지에서 2일간 더 키우고, 그 다음으로는 이틀마다 10% FBS가 함유된 DMEM 배지로 갈아주었다. 기질혈관 세포 (Stromal vascular cells, 이하 'SVCs')은 추출 후 10% FBS가 함유된 DMEM 배지에서 이틀간 배양했다. 지방세포로 분화를 유도하기 위해서 SVCs를 10% FBS, 0.5 mM 3-아이소부틸-1-메틸잔틴, 1 μM 덱사메타손, 850 nM 인슐린, 125 nM 인도메타신, 1nM 트리아이오도티로닌(T3) 그리고 1 μM 로지글리타손을 함유한 DMEM 배지에서 2일간 키웠다. 그런 다음 10% FBS, 850 nM 인슐린, 1 nM T3, 그리고 1 μM 로지글리타손을 함유한 DMEM 배지에서 2일간 더 키웠다.
3T3-L1 cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) supplemented with 10% bovine calf serum (BCS). 3T3-L1 cells were grown in 100% confluency to induce differentiation into adipocytes. Ten days later, 10% fetal bovine serum (FBS), 0.5 mM 3-isobutyl-1- Methylxanthine (IBMX), 1 [mu] M dexamethasone, and 1 [mu] g / ml insulin for 2 days. The cells were then grown in DMEM medium supplemented with 10% FBS and 1 μg / ml insulin for 2 days, followed by DMEM medium supplemented with 10% FBS every other day. Stromal vascular cells (SVCs) were cultured for two days in DMEM medium supplemented with 10% FBS. To induce differentiation into adipocytes, SVCs were incubated with 10% FBS, 0.5 mM 3-isobutyl-1-methylxanthine, 1 μM dexamethasone, 850 nM insulin, 125 nM indomethacin, 1 nM triiodothyronine (T3) lt; RTI ID = 0.0 > uM < / RTI > They were then grown for 2 more days in DMEM medium containing 10% FBS, 850 nM insulin, 1 nM T3, and 1 μM rogglitaxin.

실시예Example 2. 일시적 형질도입( 2. Transient transduction ( TransientTransient transfectiontransfection ).).

각각의 siRNA (20 μM), pcDNA3.1-myc-His, 그리고 pcDNA3.1-DNMT1을 마이크로포레이터를 이용하여 SVCs 혹은 3T3-L1 세포에 전달하였다.
Each siRNA (20 μM), pcDNA3.1-myc-His, and pcDNA3.1-DNMT1 were transferred to SVCs or 3T3-L1 cells using a microporator.

실시예Example 3.  3. RNARNA 분리 및 정량적  Separation and quantitative 리얼타임Real time -- PCRPCR ..

전체 RNA를 Iso-RNA 용해 시약으로 추출하였으며, RevertAid M-MuLV 역전사효소로 cDNA를 합성하였다. 상대적인 mRNA의 양은 CFX96TM 리얼-타임 시스템을 이용하여 측정하였으며, 싸이클로필린의 mRNA 양으로 보정한 뒤 계산하였다.
Total RNA was extracted with Iso-RNA lysis reagent and cDNA was synthesized with RevertAid M-MuLV reverse transcriptase. The amount of relative mRNA CFX96 TM Real-time system was used and calibrated with the amount of cyclophilin mRNA and calculated.

실시예Example 4.  4. 지노믹Genomic DNADNA 추출과  Extraction 바이설파이트Bisulfite 시퀀싱. Sequencing.

DNA는 페놀-클로로포름 추출 방법으로 추출하였다. 세포를 용해 버퍼(50mM 트리스-Cl (pH 8.0), 50mM EDTA (pH 8.0), 100mM 염화나트륨, 2% SDS, 20 ㎍/ml RNase)로 37℃에서 한 시간 동안 용해시킨다. 그 다음 10 ㎍/ml 프로틴아제 K로 50℃에서 세 시간 동안 반응시킨다. 그런 다음 페놀과 클로로포름을 이용하여 DNA외 다른 세포질 물질들을 제거하고, 에탄올을 이용하여 DNA를 침전시킨다. 바이설파이트 전환은 EpiTect 바이설파이트 키트를 이용하여 수행하였다. 변환된 DNA로 아디포넥틴 프로모터 부분을 메티프라이머 소프트웨어(www.urogene.org/methprimer/index1.html)에서 디자인한 프라이머를 이용하여 PCR을 통해 증폭시켰다. PCR 조건은 다음과 같다. 95℃에서 7분간 반응시킨 뒤, 95℃ 1분, 55℃ 30초, 그리고 72℃ 1 분의 사이클을 35회 반복시키고, 72℃에서 10분간 추가적인 반응을 더 시켰다. PCR 결과물은 TOPO TA 클로닝 키트를 이용하여 박테리아에 넣었다. 클론들은 시퀀싱 서비스를 이용하여 염기서열을 분석하였다.
DNA was extracted with phenol-chloroform extraction method. Cells are lysed with lysis buffer (50 mM Tris-Cl (pH 8.0), 50 mM EDTA (pH 8.0), 100 mM sodium chloride, 2% SDS, 20 ug / ml RNase) for one hour at 37 ° C. And then reacted with 10 占 퐂 / ml proteinase K at 50 占 폚 for three hours. Then, phenol and chloroform are used to remove other cytoplasmic substances, and ethanol is used to precipitate the DNA. Bisulfite conversion was performed using an EpiTect bisulfite kit. The adiponectin promoter portion was amplified by PCR using the primers designed by Meti Primer Software (www.urogene.org/methprimer/index1.html) with the converted DNA. The PCR conditions were as follows. After a reaction at 95 ° C for 7 minutes, a cycle of 95 ° C for 1 minute, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 1 minute was repeated 35 times, and an additional reaction was added at 72 ° C for 10 minutes. The PCR products were put into bacteria using a TOPO TA cloning kit. The clones were sequenced using the sequencing service.

실시예Example 5.  5. 웨스턴Western 블랏팅Blasting ..

세포들을 TGN 버퍼(150 mmol/l 염화나트륨; 50 mmol/l 트리스, pH 7.5; 0.2% Nonidet P40; 1 mmol/l 페닐메틸설포닐 플로라이드; 100 mmol/l 플루오린화나트륨; 1 mmol/l 오르도바나데이트 나트륨(Na3VO4); 10 ㎍/ml 어프로티닌; 2 ㎍/ml 펩스타틴 A; 그리고 10 ㎍/ml 류펩틴)로 용해시킨다. 단백질들은 도데실 황산 나트륨-폴리아크릴아마이드 젤(SDS-PAGE)로 분리시킨 뒤 폴리비닐리덴 디플루오라이드 막(PVDF)으로 옮긴다. 막(Membrane)은 5% 무지방 우유로 블로킹한 뒤 일차 항체를 붙인다. 그 다음 겨자무과산화효소(horseradish peroxidase)가 결합된 이차 항체와 화학발광(chemiluminescence)를 이용하여 단백질을 시각화하였다.
Cells were resuspended in TGN buffer (150 mmol / l sodium chloride, 50 mmol / l Tris, pH 7.5, 0.2% Nonidet P40; 1 mmol / l phenylmethylsulfonyl fluoride; 100 mmol / l sodium fluoride; 1 mmol / l Ordovana (Na 3 VO 4 ; 10 μg / ml aprotinin; 2 μg / ml pepstatin A; and 10 μg / ml leupeptin). Proteins are separated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel (SDS-PAGE) and transferred to polyvinylidene difluoride membrane (PVDF). Membrane is blocked with 5% nonfat milk and attached with primary antibody. Next, proteins were visualized using a secondary antibody coupled with horseradish peroxidase and chemiluminescence.

실시예Example 6. 동물 실험. 6. Animal experiment.

모든 동물 실험은 서울대학교 동물실험윤리위원회의 승인을 받았다. 6주령 혹은 8주령의 C57BLKS/J-Lepr db / Lepr db (db/db) 수컷, C57BLKS/J-m+ 수컷, 그리고 8주령의 C57BL/6J 수컷 쥐를 구입하였다. 모든 동물은 집단 우리에서 12 밝음, 12 어둠 주기로 키워졌다. RG108, 5-aza-CR 그리고 로지글리타손은 DMSO에 녹였다. 각각의 약은 100분의 1로 PBS에 희석시킨 뒤 쥐에 주입하였다. 최종적으로 쥐에는 1% DMSO (veh, 대조군), 5.69 mg/kg/day의 RG108, 0.08 mg/kg/day 5-aza-CR. 5 mg/kg/day 로지글리타손이 주입되었다. 약은 매일 한 달간 복강에 주입하였다. 공복 혈당과 공복 인슐린을 알아보기 위해서 쥐를 16시간 동안 굶긴 뒤 혈당과 인슐린을 측정하였다. 포도당 견딤 검사는 db/db 쥐와 정상 쥐 (m+/m+) 를 각각 16시간, 6시간 굶긴 뒤 1 g/kg, 3 g/kg의 포도당을 먹인 뒤 수행하였다. 간 독성을 검사하기 위해 혈청의 AST를 측정하였으며, 지방대사 개선효과를 보기 위해 혈청의 트리글리세라이드, 유리 지방산을 측정하였다.
All animal experiments were approved by Seoul National University Animal Experimental Ethics Committee. 6-week-old or 8-week-old C57BLKS / J- Lepr db / Lepr db (db / db) male, C57BLKS / J-m + male, and 8 weeks old C57BL / 6J male rats were purchased. All animals were raised in a group of 12 light and 12 dark cycles. RG108, 5-aza-CR and rosiglitazone dissolved in DMSO. Each drug was diluted in PBS to 1: 100 and injected into rats. Finally, rats received 1% DMSO (vehicle, control), 5.69 mg / kg / day of RG108, and 0.08 mg / kg / day of 5-aza-CR. 5 mg / kg / day of rosiglitazone was injected. The drug was injected into the abdominal cavity for one month each day. To determine fasting glucose and fasting insulin, the rats were starved for 16 hours and their blood glucose and insulin levels were measured. Glucose tolerance test was performed after starving db / db rats and normal rats (m + / m +) for 16 hours and 6 hours, respectively, after feeding 1 g / kg and 3 g / kg of glucose. Serum triglyceride and free fatty acid were measured to evaluate liver toxicity.

실시예Example 7. 지방조직분류. 7. Classification of adipose tissue.

쥐로부터 정소상체의 지방조직을 적출하고 PBS로 행군 뒤, 2% 소혈청알부민(BSA)와 type I 콜라겐아제 (1.75 mg/ml)를 함유한 Krebs-Ringer 인산 버퍼(pH 7.4) 로 다지고 반응시킨다. 효소로 반응시킨 조직은 250 μm 나이론 메쉬로 한번 거른 다음 3000 rpm에서 5분간 원심분리한다. 상층으로 뜬 지방세포 부위와 바닥에 가라앉은 SVCs를 PBS로 몇 회 씻어준다.
The adipose tissue of the testis was removed from the rats and plated in PBS and stained with Krebs-Ringer phosphate buffer (pH 7.4) containing 2% bovine serum albumin (BSA) and type I collagenase (1.75 mg / ml) . The tissue reacted with the enzyme is filtered once with 250 μm nylon mesh and then centrifuged at 3000 rpm for 5 minutes. Wash the upper part of the adipocyte with SVCs submerged in the bottom several times with PBS.

실시예Example 8. 사람의 지방조직 샘플. 8. Sample of human fat tissue.

사람의 지방조직(3명의 비만 혹은 과체중 환자, 1명의 정상 사람)은 King Saud University의 비만 연구센터(Obesity Research Center)로부터 얻었다. 지방세포 분리 후에 바이설파이트 시퀀싱을 통해서 아디포넥틴 R2 부위의 메틸화 정도를 분석하였다. 모든 실험 과정은 King Saud University의 College of Medicine Ethics Committee의 심의을 거쳤다.
Human fat tissue (three obesity or overweight patients, one normal person) was obtained from King's Saud University Obesity Research Center. After adipocyte separation, the degree of methylation of the adiponectin R2 region was analyzed by bisulfite sequencing. All experiments were reviewed by King's Saud University's College of Medicine Ethics Committee.

실시예Example 9. 통계 분석. 9. Statistical analysis.

모든 결과는 평균±표준편차로 나타냈다. 통계적 유의미성은 양측 Student's t-test 혹은 Paired t-test를 이용하였다. 차이는 통계적 유의미성이 P < 0.05 일때만 고려하였다.
All results were expressed as mean ± standard deviation. Statistical significance was assessed using either Student's t- test or Paired t- test. Differences were considered only when statistical significance was P < 0.05.

실시예Example 10. 비만인 쥐의 지방세포에서  10. Fat cells in obese rats 아디포넥틴의Adiponectin 특정 프로모터 부위의 메틸화 증가. Increased methylation of specific promoter regions.

기존 보고와 일관적으로, 고지방 식이를 한 비만 쥐의 지방세포에서 아디포넥틴의 mRNA 발현 정도가 감소되어 있었다 (도 1). 하지만 아디포넥틴의 발현을 조절하는 주요 전사인자인 PPARγ2 또는 C/EBPα의 mRNA 정도는 변화가 없었다 (도 1). 이는 비만에서 감소하는 아디포넥틴의 mRNA는 다른 조절 기전을 통해 이루어질 수 있다는 가능성을 제시한다. 후성유전학적 조절은 중요한 전사 조절 기전 중 하나로 전사 담당 인자들이 표적 위치로의 접근성을 담당한다. 크로마틴 구조는 히스톤 변형, DNA 메틸화와 같은 후성유전학적 조절에 의해서 다양하게 변화된다. Consistent with previous reports, adiponectin mRNA expression was reduced in adipocytes from high fat diabetic obese mice (Fig. 1). However, there was no change in the degree of mRNA of PPARγ2 or C / EBPα, a major transcription factor that regulates the expression of adiponectin (FIG. 1). This suggests that the mRNA of adiponectin, which decreases in obesity, can be achieved through other regulatory mechanisms. Epigenetic regulation is one of the important transcriptional control mechanisms, and transcription factors are responsible for accessing the target site. The chromatin structure is varied by epigenetic regulation, such as histone modification and DNA methylation.

후성학적 변화가 비만에 의한 아디포넥틴 발현 감소에 기여하는지를 알아보기 위해서, 정상 식이 혹은 고지방 식이를 한 쥐의 지방세포를 적출한 뒤 아디포넥틴 프로모터에서의 DNA 메틸화 정도를 살펴보았다. 쥐의 아데포넥틴 프로모터 1.2 kb 상위부위 안에 6개의 CpG 디뉴클레오타이드가 존재한다 (도 2). 아디포넥틴 프로모터의 DNA 메틸화 정도를 두 부위 (Region 1 과 Region 2)로 관찰하였다. Region 1 (R1)은 상대적으로 전사 시작 부위가 가까우며, Region 2 (R2)는 전사 시작 부위로부터 약 1kb 상위에 존재한다 (도 2). 도 3와 4에서 보다시피, 아디포넥틴 프로모터 R2 부위가 정상 식이에 대비하여 고지방 식이를 한 비만 쥐의 지방세포에서 과메틸화 되어 있음을 알 수 있다. 흥미롭게도 R2 부위의 메틸화 정도는 아디포넥틴의 mRNA 발현량과 음의 상관관계를 가졌다 (도 5). 반면에, R1 부위의 두 CpG 디뉴클레오타이드에서의 DNA 메틸화는 두 그룹간에 큰 차이가 없었다 (도 6 내지 8). To investigate whether postmenopausal changes contribute to decreased adiponectin expression by obesity, we examined the degree of DNA methylation in the adiponectin promoter after extracting adipocytes from normal or high fat diets. There are six CpG dinucleotides in the 1.2 kb upstream of the mouse adeponectin promoter (Figure 2). DNA methylation degree of adiponectin promoter was observed in two regions (Region 1 and Region 2). Region 1 (R1) is relatively close to the transcription start site, and Region 2 (R2) is about 1 kb upstream from the transcription start site (FIG. 2). As shown in FIGS. 3 and 4, it can be seen that adiponectin promoter R2 region is hypermethylated in adipocytes of obese rats fed a high-fat diet as compared to a normal diet. Interestingly, the degree of methylation of the R2 region was negatively correlated with the mRNA expression level of adiponectin (Fig. 5). On the other hand, DNA methylation in the two CpG dinucleotides at the R1 site was not significantly different between the two groups (Figures 6 to 8).

다음으로 고지방 식이로 비만을 유도한 쥐 뿐만 아니라 유전적으로 비만인 db/db 쥐에서도 위와 같은 현상이 일어나는지를 알아보았다. 고지방 식이의 결과와 마찬가지로 아디포넥틴의 발현양이 db/db 쥐에서 감소되어 있었으며 (도 9), 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 DNA 메틸화가 WT 쥐보다 증가되어 있음을 관찰하였다 (도 10 내지 12). 반면 R1 부위의 DNA 메틸화는 변화가 없었다 (도 13 내지 15). Next, we investigated whether the above phenomenon occurs in obese or obese db / db rats as well as in obese mice. Similar to the results of the high fat diet, adiponectin expression was reduced in db / db mice (Fig. 9) and DNA methylation of the R2 region of the adiponectin promoter was observed to be higher than in WT rats (Figs. 10-12). Whereas DNA methylation of the R1 region was unchanged (Figures 13-15).

이상의 결과는 아디포넥틴 프로모터 상의 특정 부위 (R2)의 DNA 과메틸화가 비만인 상황에서 아디포넥틴의 발현 감소를 유도하는 주요 원인으로 작용할 수 있음을 시사해 준다.
These results suggest that DNA methylation of a specific region (R2) on the adiponectin promoter may be a major cause of decreased expression of adiponectin in obese conditions.

실시예Example 11.  11. DNMT1DNMT1 에 의한 On by 아디포넥틴Adiponectin 프로모터 메틸화의 조절. Regulation of promoter methylation.

DNA 메틸화는 DNA 메틸트랜스퍼라제 (이하, 'DNMT') 효소에 의해 이루어진다. 포유류에서는 3가지 DNMT(DNMT1, DNMT3a, DNMT3b)가 존재한다. 어떤 DNMT가 아디포넥틴 프로모터 상의 DNA 메틸화를 조절하는지 알아보기 위해 먼저 DNMT의 발현량을 조사하였다. 3가지 DNMT 중 DNMT1이 지방조직에서 SVCs와 대비하여 지방세포에서 발현이 감소되어 있었으며, 지방 전구 세포 대비 분화된 지방세포에서 발현이 현저하게 낮았다 (도 16 내지 18). 뿐만 아니라 고지방 식이를 한 쥐, db/db 쥐의 지방세포에서 모두 DNMT1의 발현량이 증가되어 있음을 관찰하였다 (도 19). 위의 결과는 비만인 상황에서 증가된 DNMT1이 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 DNA 과메틸화를 유도할 수 있음을 말해준다. DNA methylation is carried out by DNA methyltransferase (hereinafter referred to as 'DNMT') enzyme. There are three DNMTs (DNMT1, DNMT3a, DNMT3b) in mammals. To investigate which DNMT regulates DNA methylation on the adiponectin promoter, we first examined the expression level of DNMT. Among the three DNMTs, the expression of DNMT1 in adipose tissue was decreased in adipocytes compared to SVCs, and the expression was significantly lower in differentiated adipocytes compared to adipocyte precursors (Figs. 16 to 18). In addition, it was observed that the expression level of DNMT1 was increased in adipose cells of db / db rats fed with high fat diet (Fig. 19). The above results suggest that increased DNMT1 in the obese condition can induce DNA methylation of the adiponectin promoter R2 region.

다음으로 DNMT1이 아디포넥틴의 발현량을 조절할 수 있는지를 알아보았다. 지방전구세포를 가지고 있는 SVCs와 지방전구세포주인 3T3-L1세포에 siRNA를 이용하여 DNMT1의 발현을 억제한 경우, 아디포넥틴의 mRNA, 단백질 모두 증가하였다 (도 20 내지 22). 뿐만 아니라 R2 부위의 DNA 메틸화는 현저하게 감소하였다 (도 23와 24). 반대로 DNMT1을 3T3-L1 세포에 과발현시킨 경우, 아디포넥틴의 발현량이 현저하게 감소하였다 (도 25와 26). 이러한 DNMT1 과발현에 의한 아디포넥틴 발현 감소는 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 DNA 메틸화 증가를 동반하였다 (도 27와 28). Next, we examined whether DNMT1 can regulate the expression level of adiponectin. When siRNAs were used to inhibit the expression of DNMT1 in SVCs having lipid precursor cells and 3T3-L1 cells as lipid precursor cells, both mRNA and protein of adiponectin were increased (Figs. 20 to 22). In addition, the DNA methylation of the R2 region was significantly reduced (Figures 23 and 24). Conversely, when DNMT1 was overexpressed in 3T3-L1 cells, the expression level of adiponectin was markedly decreased (FIGS. 25 and 26). This reduction in adiponectin expression by DNMTl overexpression was accompanied by an increase in DNA methylation of the adiponectin promoter R2 region (Figures 27 and 28).

이상의 결과는 DNMT1이 아디포넥틴 R2 부위의 DNA 메틸화를 조절함으로써 아디포넥틴의 발현에 관여함을 말해준다. 뿐만 아니라 비만 개체의 지방세포에서 증가한 DNMT1은 아디포넥틴의 특정 부위 DNA 메틸화를 유도함으로써 아디포넥틴의 발현감소의 주요 원인이 될 것으로 생각된다.
These results indicate that DNMT1 is involved in the expression of adiponectin by regulating DNA methylation of the adiponectin R2 region. In addition, DNMT1, which is increased in adipocytes of obese individuals, may be a major cause of decreased adiponectin expression by inducing DNA methylation of specific regions of adiponectin.

실시예Example 12.  12. TNFTNF α에 의한 by 아디포넥틴의Adiponectin 프로모터에 대한  For the promoter DNADNA 메틸화의 유도. Induction of methylation.

비만이 되면 지방조직은 낮은 만성 염증반응을 동반한다. 이러한 염증 반응은 지방조직에서 염증성 사이토카인의 분비 증가를 유도하고, 대표적인 염증성 사이토카인인 TNFα는 아디포넥틴의 발현을 감소시키는 물질로 잘 알려져 있다. 하지만 TNFα에 의한 아디포넥틴의 발현 감소에 대한 분자적 기전에 대해서는 정확하게 규명되어 있지 않다. 염증성 사이토카인의 증가가 아디포넥틴 프로모터 상의 DNA 메틸화를 통해서 아디포넥틴의 발현을 저해하는지 알아보기 위해, 지방세포로 분화된 3T3-L1 세포에 TNFα를 처리한 뒤 아디포넥틴 발현량 및 DNA 메틸화 정도를 비교하였다. 도 29 내지 31에서와 같이 TNFα를 처리한 경우 DNMT1 발현이 증가하였으며, 아디포넥틴 프로모터 R2 부위에서의 DNA 메틸화 역시 증가하였다. 이상의 결과는 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 과메틸화는 TNFα와 같은 염증성 사이토카인에 의한 아디포넥틴 발현 감소의 원인이 될 수 있음을 말해 준다.
In obesity, adipose tissue is accompanied by a low chronic inflammatory response. This inflammatory response induces an increase in the secretion of inflammatory cytokines in adipose tissue, and TNFα, a typical inflammatory cytokine, is known to decrease adiponectin expression. However, the molecular mechanism for the reduction of TNFα-induced adiponectin expression has not been clearly elucidated. To investigate whether the increase of inflammatory cytokines inhibits the expression of adiponectin through DNA methylation on the adiponectin promoter, 3T3-L1 cells differentiated into adipocytes were treated with TNFα and compared with the level of adiponectin expression and the degree of DNA methylation. As shown in FIGS. 29 to 31, DNMT1 expression was increased when treated with TNFα, and DNA methylation was also increased at the R2 region of the adiponectin promoter. These results suggest that hypermethylation of the R2 region of the adiponectin promoter may be a cause of decreased adiponectin expression by inflammatory cytokines such as TNF [alpha].

실시예Example 13.  13. DNMTDNMT 저해제의  Inhibitor 아디포넥틴Adiponectin 발현 증가를 통해 대사성 질환 개선 효과. Improvement of metabolic disease through increased expression.

개체 수준에서 DNA 메틸화를 억제한 경우 아디포넥틴의 발현 감소의 회복과 동시에 대사 질환의 개선 효과가 있는지를 알아보기 위해 db/db 쥐에 DNMT 저해제인 RG108과 메틸화가 되지 않는 시티딘인 5-아자시티딘(5-azacytidine, 이하 '5-aza-CR')을 쥐에 주입하였다. RG108과 5-aza-CR을 주입한 쥐 그룹에서 모두 대조군 대비 몸무게 변화에는 차이가 보이지 않았지만 (도 32 내지 34), 공복 혈당, 공복 인슐린이 감소하였으며 (도 35와 36), 혈중 트리글리세라이드, 유리 지방산도 감소하였다 (도 37과 38). 뿐만 아니라 포도당 부하 검사(glucose tolerance test)를 수행한 결과, 두 그룹에서 모두 대조군 대비 포도당 불내성(glucose intolerance)이 개선되었음을 관찰하였다 (도 40과 41). 반면 독성은 나타나지 않았다 (도 39). 이상의 결과들은 DNMT의 활성을 저해하거나 DNA 메틸화를 방해하였을 경우, 대사성 질환의 개선 효과가 나타남을 보여준다. In order to investigate the effect of inhibition of DNA methylation at the individual level on the recovery of adiponectin expression and the improvement of metabolic diseases, db / db mice were treated with DNMT inhibitor RG108 and methylated non-methylated 5-azacytidine (5-azacytidine, hereinafter referred to as '5-aza-CR'). In the groups of rats injected with RG108 and 5-aza-CR, there was no difference in the body weight change compared to the control group (Figures 32 to 34), but fasting blood glucose and fasting insulin were decreased (Figures 35 and 36), blood triglyceride Fatty acids also decreased (Figs. 37 and 38). In addition, glucose tolerance test showed that glucose intolerance was improved in both groups compared to the control group (FIGS. 40 and 41). While toxicity did not appear (Fig. 39). These results suggest that the inhibition of DNMT activity or the inhibition of DNA methylation may improve metabolic diseases.

다음으로 이러한 개선 효과가 아디포넥틴 프로모터 상의 DNA 메틸화 감소 및 아디포넥틴의 발현 증가로 인한 것인지 알아보았다. 도 42에서 보듯이, RG108과 5-aza-CR 모두 혈중 아디포넥틴의 양을 증가시켰다. 뿐만 아니라 지방세포에서의 아디포넥틴 DNA 메틸화 역시 대조군 대비 감소하였다(도 43). 이는 DNMT 저해제의 효과가 아디포넥틴 프로모터 상의 DNA 메틸화를 감소시킴으로써 아디포넥틴의 발현 증가로 인해 일어남을 말해준다. Next, we examined whether these improvements were due to decreased DNA methylation on the adiponectin promoter and increased expression of adiponectin. As shown in Figure 42, both RG108 and 5-aza-CR increased the amount of adiponectin in the blood. In addition, adiponectin DNA methylation in adipocytes was also reduced compared to the control (Fig. 43). This suggests that the effect of DNMT inhibitors is due to increased expression of adiponectin by decreasing DNA methylation on the adiponectin promoter.

이상의 결과는 DNMT 저해제가 아디포넥틴의 발현을 증가시킴으로써 비만 및 대사성 질환의 치료제로서의 가능성을 제시해 준다.
These results suggest that DNMT inhibitors increase the expression of adiponectin, which is a potential therapeutic agent for obesity and metabolic diseases.

실시예Example 14. 사람의  14. People's 아디포넥틴Adiponectin 프로모터  Promoter R2R2 부위에서 비만인 사람의 지방세포에서  Of fat cells in obese people DNADNA 과메틸화And methylation ..

사람의 아디포넥틴 프로모터에는 쥐의 아디포넥틴 프로모터 R2 부위와 높은 염기서열 상동성을 가지는 부분이 존재한다. 이 부위에는 3개의 CpG 다이뉴클레오타이드도 아디포넥틴의 발현량과 음의 상관관계를 가지는지 알아보기 위해, 각기 다른 신체 용적 지수(BMI; body mass index)를 가지는 사람으로부터 지방조직을 얻은 뒤 지방세포와 SVCs로 분리한 뒤 아디포넥틴 프로모터 R2 부위의 DNA 메틸화를 살펴보았다(도 46). 쥐의 경우와 마찬가지로 지방세포에서 R2 부위의 DNA 메틸화가 비만도와 양의 상관관계를 가짐을 알 수 있었다(도 47과 48). 이 결과는 사람 아디포넥틴 프로모터의 R2 부위에서의 DNA 메틸화가 아디포넥틴 발현을 조절할 수 있음을 시사해 준다. 그러므로 R2 부위에서 증가한 DNA 메틸화는 쥐와 사람의 경우 모두 아디포넥틴 발현 감소의 주요 요인 중 하나가 될 수 있음을 알 수 있다.
A human adiponectin promoter has high base sequence homology with the rat adiponectin promoter R2 region. To determine whether these three CpG dinucleotides were negatively correlated with adiponectin production, we also obtained adipose tissue from a different body mass index (BMI), followed by adipocytes and SVCs DNA methylation of the adiponectin promoter R2 region was examined (Fig. 46). As in the case of rats, DNA methylation of the R2 region in adipocytes was found to have a positive correlation with obesity (Figs. 47 and 48). This result suggests that DNA methylation at the R2 region of the human adiponectin promoter can regulate adiponectin expression. Thus, increased DNA methylation in the R2 region can be one of the major factors in the reduction of adiponectin expression in both mice and humans.

Claims (9)

세포를 배양하는 단계;
상기 세포에 후보 물질을 처리하는 단계;
상기 세포에서 아디포넥틴 프로모터의 메틸화를 측정하는 단계; 및
상기 아디포넥틴 프로모터의 메틸화가 대조군에 비해 감소된 것을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법.
Culturing the cells;
Treating the cell with a candidate substance;
Measuring methylation of the adiponectin promoter in the cell; And
And confirming that the methylation of the adiponectin promoter is reduced as compared to the control.
제 1 항에 있어서, 상기 메틸화 분석은 면역화학적 방법, 방사선 동위원소 물질을 이용하는 방법, 전기영동에 따른 분자량 차이에 기초하는 방법, 형광염색물질 또는 바이설파이트 시퀀싱을 이용하여 확인하는 방법으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 방법인 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법. The method according to claim 1, wherein the methylation analysis is performed using an immunochemical method, a method using a radioisotope material, a method based on difference in molecular weight according to electrophoresis, a method using a fluorescent dye or a method for confirming using bisulfite sequencing And a method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic disease. 제 1 항에 있어서, 상기 세포는 동물 세포인 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법.The method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases according to claim 1, wherein the cell is an animal cell. 제 3 항에 있어서, 상기 동물 세포는 지방 세포인 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법.The method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases according to claim 3, wherein the animal cell is an adipocyte. 제 1 항에 있어서, 아디포넥틴 발현량이 증가하는 것을 확인하는 단계를 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법. The method for screening a therapeutic agent for obesity or metabolic diseases according to claim 1, further comprising the step of confirming that the amount of adiponectin expression is increased. 제 1 항에 있어서, DNMT1의 발현량이 감소하는 것을 확인하는 단계를 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제 스크리닝 방법. The method according to claim 1, further comprising the step of confirming that the expression level of DNMT1 is decreased. DNMT1 활성억제제를 포함하는 비만 또는 대사성 질환 치료제.A therapeutic agent for obesity or metabolic diseases comprising a DNMT1 activity inhibitor. 제 7 항에 있어서, 상기 DNMT1 활성억제제는 DNMT1의 유전자 발현을 감소시키거나, DNMT1의 단백질 발현을 감소시키거나, DNMT1의 단백질 수명을 단축시키는 물질인 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제.8. The therapeutic agent for obesity or metabolic diseases according to claim 7, wherein the DNMT1 activity inhibitor is a substance that decreases gene expression of DNMT1, decreases protein expression of DNMT1, or shortens the protein life of DNMT1. 제 7 항에 있어서, 상기 DNMT1 활성억제제는 RG108 또는 5-azacytidine을 포함하는 것을 특징으로 하는 비만 또는 대사성 질환 치료제.8. The therapeutic agent for obesity or metabolic diseases according to claim 7, wherein the DNMT1 activity inhibitor comprises RG108 or 5-azacytidine.
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