KR101886788B1 - Method for screening Duchenne Muscular Dystrophy agents comprising detecting interactions of MG53 and Orai1 - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for screening a substance which inhibits binding between Orai1 and MG53. According to the method of the present invention, it is possible to screen out the substance inhibiting the binding between Orai1 and MG53, and the screened candidate substance suppresses activities of store-operated calcium influx by Orai1, thereby enabling establishment of a screening system to find out therapeutic agents for various muscle disorders including Duchenne muscular dystrophy which is associated with weakening or a decrease in an amount of skeletal muscles due to the excessive store-operated calcium influx. Thus, the method can be widely applied to pharmaceutical industries.

Description

MG53과 Orai1의 결합을 이용한 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제 스크리닝 방법 {Method for screening Duchenne Muscular Dystrophy agents comprising detecting interactions of MG53 and Orai1}[0001] The present invention relates to a method for screening for a therapeutic agent for a dysgenetic skeletal muscle atrophy using MG53 and Orai1,

본 발명은 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of screening for a therapeutic agent for Duchenne skeletal muscle atrophy, comprising determining whether binding of MG53 and Orai1 is inhibited.

뒤시엔느 골격근 위축증 (Duchenne Muscular Dystrophy)은 근육 기능의 진행성 악화와 관련된 흔한 유전적 신경근육 질환으로, 약 150년 전에 프랑스 신경학자인 뒤시엔느 드 불로뉴(Duchenne de Boulogne)에 의해 최초로 기술되었으며, 그의 이름을 따서 명명된 질환이다. 뒤시엔느 골격근 위축증은 디스트로핀 (dystrophin) 유전자의 돌연변이에 의해 야기되는, 남성 3,500명 중 1명이 걸리는 X-연관 열성 장애임을 특징으로 한다. 이 유전자는 인간 게놈 중 가장 거대한 유전자로서, 2백 60만 염기쌍의 DNA를 포함하고, 79개의 엑손을 함유한다. 디스트로핀 돌연변이의 약 60%는 프레임시프트 오류 다운스트림을 초래하는 대규모 삽입 또는 결실이고, 약 40%는 점 돌연변이 또는 소규모 프레임시프트 재배열이다. 뒤시엔느 골격근 위축증 환자에서 유래된 골격근 세포의 경우, 저장소-작동 칼슘 유입 (store-operated Ca2+-entry, SOCE)이 매우 증가되어 있고, 이러한 과도한 저장소-작동 칼슘 유입이 뒤시엔트 골격근 위측증 환자의 비정상적 골격근 수축의 또 다른 원인으로 잘 알려져 있다.Duchenne Muscular Dystrophy is a common genetic neuromuscular disease associated with deterioration of muscle function progression, first described by the French neurologist Duchenne de Boulogne about 150 years ago, It is named after his name. Duchenne skeletal muscle atrophy is characterized by an X-linked febrile disorder that affects one out of 3,500 men, caused by a mutation in the dystrophin gene. This gene is the largest of the human genome, containing 2.6 million base pairs of DNA and containing 79 exons. About 60% of dystrophin mutations are large insertions or deletions resulting in frame shift error downstream, and about 40% are point mutations or small frame shift rearrangements. In the case of skeletal muscle cells derived from Duchenne skeletal muscle atrophy patients, the store-operated Ca 2+ -entry (SOCE) is greatly increased, and this excessive store-working calcium influx is associated with recurrent skeletal muscle It is well known as another cause of abnormal skeletal muscle contraction in patients.

뒤시엔느 골격근 위축증 환자의 상당수는 디스트로핀 단백질이 결핍되어 있다. 베커 근이영양증 (Becker muscular dystrophy)은 디스트로핀 단백질 양의 감소 또는 크기의 변화에 의해 야기되는, 훨씬 온화한 형태의 뒤시엔느 골격근 위축증 이다. 뒤시엔느 골격근 위축증 의 높은 발생률 (정자 또는 난자 10,000개 당 1)은, 유전적 스크리닝으로 이 질환을 결코 배제시키지 못할 것이므로, 효과적인 치료법이 크게 요구되고 있는 실정이다.Many of the patients with Duchenne skeletal muscle atrophy are deficient in dystrophin protein. Becker muscular dystrophy is a milder form of duchenne skeletal muscle atrophy, caused by a decrease in the amount of dystrophin protein or a change in size. Because of the high incidence of duodenal skeletal muscle atrophy (1 per 10,000 sperm or oocytes), genetic screening will never eliminate this disease, and effective treatment is highly desired.

한편, Mitsugumin 53 (MG53)은 골격근 (skeletal muscle)을 비롯해 심근 (heart), 폐 (lung), 신장 (kidney)에서만 발현되는 특이 단백질로, 트림 (tripartite motif (TRIM)) 도메인, 프리 (PRY) 도메인, 스프리 (SPRY) 도메인으로 이루어져 있다. 현재, MG53의 세포 내 기능으로는 세포막 손상 (injury) 시에 막복구 (membrane repair system)에 참여함이 알려져 있다. 세포막 손상이 일어나면, 세포질에 상시 존재하는 낭 (vesicle)들이 손상 부위로 움직여 가서 손상으로 인해 벌어진 세포막을 신속히 메워 (resealing), 막 손상 부위를 복구하게 된다. 이 과정에서 낭 막 (vesicular membrane)에 MG53이 결합 (MG53-coated vesicles) 되어 있고, 세포 막 손상 부위로 낭들이 이동 하는 과정에 낭 막에 결합하여 있는 MG53들 사이의 이황화 결합 (disulfide bond)이 중요한 역할을 한다. 이러한 막 손상 복구에는 디스퍼린 (dysferlin), 폴리머아제 I 과 전사 유리 요소 (polmerase I and transcript release factor), 비근육 마이오신 유형 IIA (non-muscle myosin type IIA) 등의 단백질이 MG53과 함께 작용한다.On the other hand, Mitsugumin 53 (MG53) is a specific protein expressed only in the skeletal muscle, heart, lung and kidney. It has a tripartite motif (TRIM) domain, Domain, and SPRY domain. At present, it is known that intracellular function of MG53 participates in membrane repair system during cell membrane injury. When cell membrane damage occurs, the cytoplasmic vesicles move to the damaged site and resealing the damaged cell membrane quickly, restoring the membrane damage site. In this process, the MG53-coated vesicles are attached to the vesicular membrane and the disulfide bond between the MG53s that bind to the cystic membrane during the migration of the capsules to the cell membrane- It plays an important role. Proteins such as dysferrin, polymerase I and transcript release factor, and non-muscle myosin type IIA interact with MG53 in these membrane repair mechanisms .

그러나, 현재까지 MG53이 골격근에 다량으로 발현됨이 잘 알려져 있음에도 불구하고 골격근의 고유 기능인 수축과 이완에 MG53이 미치는 영향에 대하여 명확히 규명되어 있지 않으며, 특히 MG53과 Orai1 (저장소-작동 칼슘 유입을 매개하는 단백질)의 상호작용에 대해서는 전혀 알려져 있지 않다.However, although MG53 is well known to be abundantly expressed in skeletal muscle, the influence of MG53 on shrinkage and relaxation, which is a unique function of skeletal muscle, has not been clearly elucidated. In particular, MG53 and Orai1 Is not known at all.

이에 본 발명자들은 MG53이 골격근 고유의 기능에 미치는 영향을 수행하는 중, MG53이 Orai1과 결합하고 Orai1을 통한 저장소-작동 칼슘 유입을 활성화시키는 것을 확인하게 되었다. 따라서 Orai1을 통한 과도한 저장소-작동 칼슘 유입은 MG53과 Orai1의 결합으로 발생하는 것인 바, 이러한 MG53과 Orai1의 결합을 이용하여 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 할 수 있는 방법을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors confirmed that MG53 binds to Orai1 and activates a storage-working calcium inflow through Orai1, while performing the influence of MG53 on skeletal muscle inherent functions. Therefore, excessive storage-working calcium influx through Orai1 is caused by the combination of MG53 and Orai1. By confirming a method for screening a therapeutic agent for Duchenne skeletal muscle atrophy using the combination of MG53 and Orai1, Completed.

한국공개특허 제10-2015-0109386호Korean Patent Publication No. 10-2015-0109386 한국공개특허 제10-2010-0075777호Korean Patent Publication No. 10-2010-0075777

본 발명의 목적은 MG53 (mitsugumin 53) 및 Orai1을 발현하는 세포에 후보 화합물을 처리하고, 상기 세포에서 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 (Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝 하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of treating MG53 (mitsugumin 53) and Orai1 by administering a candidate compound to cells and determining whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited in the cell, Dystrophy) therapeutic agent.

본 발명자들은 MG53이 골격근 고유의 기능에 미치는 영향을 수행하는 중, MG53이 Orai1과 결합하고 저장소-작동 칼슘 유입을 과도하게 활성화시키는 것을 확인하게 되었다. 따라서 MG53과 Orai1의 결합을 이용하여 Orai1을 통한 저장소-작동 칼슘 유입을 저해하는, 골격근 약화 또는 감소와 관련된 뒤시엔느 골격근 위축증을 포함하는 근육 질환의 치료제를 스크리닝 할 수 있는 가능성을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors confirmed that MG53 binds to Orai1 and excessively activates the reservoir-working calcium influx while performing the effect of MG53 on skeletal muscle-specific function. Therefore, by using the combination of MG53 and Orai1, the possibility of screening for a therapeutic agent for muscular diseases including dysthymia skeletal muscle atrophy associated with skeletal muscle weakening or reduction, which inhibits storage-working calcium inflow through Orai1, .

우선, 본 발명에서는 토끼 골격근에서 얻은 트라이드아드 샘플에 anti-MG53 또는 anti-Orai1을 이용하여 공동면역침전법을 실시하였고, Orai1 항체가 존재할 때 Orai1과 함께 침전된 MG53 단백질의 양이 유의하게 증가하였다. 또한, MG53 항체가 존재할 때에는 MG53과 함께 침전된 Orai1 단백질의 양이 유의하게 증가함을 확인하였다. 따라서, MG53에 Oari1이 결합함을 확인할 수 있었다.In the present invention, co-immunoprecipitation was performed using anti-MG53 or anti-Orai1 in a triad sample obtained from rabbit skeletal muscle, and the amount of MG53 protein precipitated with Orai1 was significantly increased when Orai1 antibody was present Respectively. In addition, it was confirmed that the amount of Orai1 protein precipitated with MG53 was significantly increased when MG53 antibody was present. Therefore, it was confirmed that Oari1 binds to MG53.

이에 본 발명은 MG53 (mitsugumin 53) 및 Orai1을 발현하는 세포에 후보 화합물을 처리하고, 상기 세포에서 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 (Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a method of treating a candidate compound in a cell expressing MG53 (mitsugumin 53) and Orai1, and determining whether or not the binding of MG53 and Orai1 is inhibited in the cell, wherein Duchenne Muscular Dystrophy ) ≪ / RTI >

이를 위한 바람직한 양태로서, 본 발명은 (a) MG53 (mitsugumin 53) 및 Orai1을 발현하는 세포에 후보 화합물을 처리하고, (b) 상기 세포에서 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 (Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.In a preferred embodiment for this, the present invention comprises (a) treating a cell expressing MG53 (mitsugumin 53) and Orai1 with a candidate compound, and (b) determining whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited in the cell (Duchenne Muscular Dystrophy), which comprises administering a therapeutically effective amount of a Duchenne Muscular Dystrophy.

또 하나의 바람직한 양태로서, 본 발명은 (a') 분리된 MG53 및 분리된 Orai1의 혼합물에 후보 화합물을 처리하고, (b') MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.In yet another preferred embodiment, the present invention provides a method of treating a candidate compound, comprising: (a ') treating a candidate compound to a mixture of isolated MG53 and isolated Orai1; and (b') determining whether binding of MG53 and Orai1 is inhibited. The present invention relates to a method for screening a drug for treating skeletal muscle atrophy.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

본 발명에서 용어, “MG53 (mitsugumin 53)”은 골격근 및 심근에서 발현되는 단백질로 TRIM 도메인, PRY 도메인, SPRY 도메인으로 이루어져 있다. TRIM 도메인은 다시 Ring 도메인, B-박스, 코일-코일 도메인으로 구성된다. 마우스 MG53 유전자의 염기서열 및 단백질의 아미노산 서열은 NCBI의 등록번호 NM_001079932 (NM_001079932.3) 및 NP_001073401 (NP_001073401.1) 에서 얻을 수 있으며, 상기 마우스의 MG53 단백질의 아미노산 서열을 서열번호 1로 나타내었다. 인간 MG53 유전자의 염기서열 및 단백질의 아미노산 서열은 NCBI의 등록번호 NM_001008274 (NM_001008274.3) 및 NP_001008275 (NP_001008275.2) 에서 얻을 수 있으며, 상기 인간 MG53 단백질의 아미노산 서열을 서열번호 2로 나타내었다. 그러나 상기 서열은 대표적인 예시일 뿐, 본 발명에서 언급하는 MG53 단백질이 상기 서열의 단백질에 한정되는 것은 아니며, MG53 와 동등한 활성을 가지는 아형, 유사체, 변형체 또는 단편 등도 본 발명의 범위에 포함되며, 종 (species)을 불문하고 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.In the present invention, the term " MG53 (mitsugumin 53) " is a protein expressed in the skeletal muscle and the myocardium, and consists of the TRIM domain, the PRY domain and the SPRY domain. The TRIM domain is again composed of the Ring domain, the B-box, and the coil-coil domain. The nucleotide sequence of the mouse MG53 gene and the amino acid sequence of the protein can be obtained from NCBI Registration Nos. NM_001079932 (NM_001079932.3) and NP_001073401 (NP_001073401.1), and the amino acid sequence of the MG53 protein of the mouse is shown in SEQ ID NO: 1. The nucleotide sequence of the human MG53 gene and the amino acid sequence of the protein can be obtained from NCBI Registration Nos. NM_001008274 (NM_001008274.3) and NP_001008275 (NP_001008275.2), and the amino acid sequence of the human MG53 protein is represented by SEQ ID NO: 2. However, the above sequence is only a representative example. The MG53 protein referred to in the present invention is not limited to the protein of the above sequence, but subtypes, analogues, variants or fragments having an activity equivalent to MG53 are included in the scope of the present invention. may be included in the scope of the present invention regardless of species.

본 발명에서 용어, “Orai1”는 약 33kDa 의 원형질 막 단백질이며 칼슘에 대해 보다 선택적인 이온 채널로서 저장소-작동 칼슘 유입 (store-operated Ca2 +-entry, SOCE)의 핵심 단백질이다. 그 유전자 및 단백질 정보는 NCBI (National Center for Biotechnology Information) 에 등록되어 있다 (NM_032790.3, NP_116179.2).The term in the invention, "Orai1" storage is a more selective ion channels for calcium and plasma membrane protein of approximately 33kDa - a key protein of operation calcium influx (store-operated Ca 2 + -entry , SOCE). The gene and protein information is registered in the National Center for Biotechnology Information (NCBI) (NM_032790.3, NP_116179.2).

Orai1는 세포 막에 존재하는 칼슘채널의 일종으로, 다양한 세포 현상에 의해서 근세포질세망 (sarcoplasmic reticulum)에 저장된 칼슘의 양이 줄어들게 되면, 근세포질망 막에 존재하는 STIM1 (stromal interation molecule1, 스팀) 단백질이 이를 감지한다. 이로 인해서 STIM1은 근세포질세망 가까이에 존재하는 세포막에 있는 Orai1과 결합을 하여 Orai1을 활성화하게 된다. 그리고, 결국 세포 외부에 존재하는 칼슘이 Orai1을 통해서 세포 안으로 유입되게 된다.Orai1 is a kind of calcium channel present in the cell membrane. When the amount of calcium stored in the sarcoplasmic reticulum is reduced by various cell phenomena, the STIM1 (stromal interation molecule 1, steam) protein This is detected. As a result, STIM1 binds to Orai1 in cell membranes near myocytes and activates Orai1. Finally, calcium present outside the cell is introduced into the cell through Orai1.

본 발명에서 용어, “저장소-작동 칼슘 유입 (store-operated Ca2 +-entry) 또는 “SOCE”란 세포 내 저장소, 즉 근세포질세망 (sarcoplasmic reticulum) 또는 세포질세망 (endoplasmic reticulum)으로 부터의 칼슘 이온이 세포질로 방출되어 근세포질세망 또는 세포질세망 안에 있던 칼슘이 고갈되는 현상이 하나의 신호가 되어서 원형질막을 가로질러 외부의 칼슘 이온이 세포질로 유입되는 것을 말한다. 세포질세망과 같은 세포 내 칼슘 저장소 내 칼슘 농도의 감소는 세포 외부에서 세포 안 (즉, 세포질)으로 칼슘을 유입하기 위한 신호를 제공하는데, 이 때 저장소 내 칼슘 센서로 작용하는 것이 Stim1 단백질이며, 원형질 막에서 외부 칼슘이 유입되는 길로 작용하는 칼슘채널이 Orai1이라고 알려져 있다. 저장소-작동 칼슘 유입에는 Orai1 칼슘 채널 및 Stim1의 상호작용이 필수적이라고 알려져 있으며, 종래의 연구에서 Orai1이 단독으로 과발현되는 경우에는 Orai1이 세포 내 저장소-작동 칼슘 유입을 크게 감소시키며, Orai1이 Stim1과 함께 발현될 경우에만 저장소-작동 칼슘 유입을 크게 증가 시킨다는 것이 보고되었다 (Soboloff et al., J. Biol. Chem. Vol. 281, no. 30, 20661-20665, 2006). 또한 Orai1이 단독으로 과발현 되는 경우에는 Orai1이 세포 내 저장소-작동 칼슘 유입에 영향을 주지 않는 경우도 보고되었다 (Liao et al., PNAS, Vol. 104, no. 11, 4682-4687, 2007). 저장소-작동 칼슘 유입을 통해 세포 외부에서 세포 내로 유입된 칼슘은 골격근의 수축 지속 여부 (수축의 강도 조절)에 참여하며, 골격근 수축의 시작에는 참여하지 않는 것으로 알려져 있다. As used herein, the term "store-operated calcium influx (store-operated Ca 2 + -entry ) or" SOCE "is intracellular stores, i.e., near the cytoplasmic reticulum (sarcoplasmic reticulum) or cytosolic calcium ions from the reticulum (endoplasmic reticulum) The release of calcium into the cytoplasm and the depletion of calcium in the cytoplasmic reticulum or cytoplasmic reticulum is a signal that the external calcium ions flow into the cytoplasm across the plasma membrane. The decrease in calcium concentration in the intracellular calcium reservoir, such as cytoplasmic reticulum, provides a signal for calcium to flow from the outside of the cell into the cell body (i. E., Cytoplasm), where Stim1 protein acts as a calcium sensor in the reservoir, The calcium channel, which acts as a pathway for external calcium in the membrane, is known as Orai1. The interaction of Orai1 calcium channels and Stim1 is known to be essential for the reservoir-working calcium influx. In conventional studies, Orai1 significantly reduced intracellular store-working calcium influx when Orai1 alone was overexpressed, (Soboloff et al., J. Biol. Chem. Vol. 281, no. 30, 20661-20665, 2006). It has also been reported that Orai1 does not affect intracellular store-working calcium influx if Orai1 is overexpressed alone (Liao et al., PNAS, Vol. 104, no. 11, 4682-4687, 2007). Calcium introduced into cells from outside the cell via store-operated calcium infiltration is known to participate in the contraction of the skeletal muscle (control of the strength of contraction) and not at the onset of skeletal muscle contraction.

본 발명에서 저장소-작동 칼슘 유입의 측정은 당업계에 알려진 다양한 방법을 통하여 수행될 수 있으며, 예를 들어 이온 전류의 측정 또는 형광 이미지 분석에 의하여 수행될 수 있다. The measurement of the storage-working calcium influx in the present invention can be carried out through various methods known in the art, for example, by measurement of the ionic current or by fluorescence image analysis.

형광 이미지 분석을 통한 저장소-작동 칼슘 유입의 측정 방법은 세포 내에 칼슘 검출 시약을 주입하고, 세포 내 칼슘 저장소 (근세포질세망 또는 세포질세망)의 칼슘 수준이 감소 되도록 칼슘 제거 시약을 처리한 다음, 세포 외부에 칼슘 이온을 처리하여 칼슘의 세포 내 유입 정도를 형광 이미지로 분석하는 것이다. 칼슘 검출 시약은 저장소 내 칼슘 제거 시약 및 칼슘을 포함할 수 있다. 칼슘 검출 시약으로는, 칼슘과 결합하게 되면 칼슘이 결합되기 전과 다른 파장의 형광을 내는 칼슘 형광 염색약을 사용할 수 있으며, 예컨대 fura-2, Indo-1, fulo-4, 칼세인, rhod-2, rhod-4 및 이들의 유도체를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 저장소 내 칼슘 제거 시약은 타프시가진 (thapsigargin), 시클로피아존산 (cyclopiazonic acid), 라이아노딘 (ryanodine, 고농도)등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The method of measuring the storage-working calcium influx through fluorescence image analysis is a method of injecting a calcium detection reagent into a cell, treating the calcium removal reagent so that the calcium level in the intracellular calcium reservoir (myocyte reticulum or cytoplasmic reticulum) is reduced, And to analyze the degree of intracellular inflow of calcium by fluorescence image by treating calcium ion externally. The calcium detection reagent may include a calcium removal reagent in the reservoir and calcium. Examples of the calcium detection reagent include calcium fluorochromes which bind to calcium at a different wavelength than that before binding calcium. Examples of the calcium fluorochrome dye include fura-2, indo-1, fulo-4, calcein, rhod- rhod-4 and derivatives thereof, but are not limited thereto. The calcium-scavenging reagent in the reservoir can be, but is not limited to, thapsigargin, cyclopiazonic acid, ryanodine (high concentration), and the like.

본 발명자들은 MG53이 골격근 고유의 기능에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하기 위하여, MG53의 각 도메인 별로 GST-결합 단백질을 제작하여 E. coli 에서 발현 및 정제하고 (GST-TRIM, GST-PRY, GST-SPRY, GST-PRY-SPRY, GST-MG53(전체길이; 전장), 이에 골격근의 수축과 이완에 관여하는 단백질들을 명하는 트라이아드 샘플 (Orai1이 포함되어 있는 triad sample)과의 결합 실험 (binding assay)을 통해 얻어진 단백질들을 분리하여, Orai1 항체와 GST 항체를 이용한 면역탁본법을 수행하여, Orai1에 결합하는 MG53 도메인을 찾았다. TRIM 도메인을 제외한 PRY 도메인, SPRY 도메인, 전장 (full-length) MG53 모두가 Orai1에 결합함을 고려할 때, MG53의 PRY-SPRY 도메인이 Orai1에 결합하는 부위임을 확인하였다. In order to investigate the effect of MG53 on the intrinsic function of skeletal muscle, the present inventors prepared and purified GST-binding protein for each domain of MG53 in E. coli (GST-TRIM, GST-PRY, GST (Triad sample containing Orai1), which specifies proteins involved in the contraction and relaxation of skeletal muscle, such as -SPRY, GST-PRY-SPRY, GST-MG53 The MGRY domain binding to Orai1 was found by performing immunoadhesion using Orai1 antibody and GST antibody. The PRY domain, the SPRY domain except the TRIM domain, the full-length MG53 Considering that all bind to Orai1, it was confirmed that the PRY-SPRY domain of MG53 binds to Orai1.

본 발명자들은 MG53이 Orai1과 결합한다는 결과를 바탕으로, MG53-Orai1 결합으로 인한 저장소-작동 칼슘 유입 (store-operated Ca2 +-entry, SOCE)의 변화가 있는지를 확인하고자, 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인이 발현된 분화골격근세포 (myotube)에서 면역세포화학법 (immunocytochemistry)을 통한 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인의 발현을 확인하였다. 그 결과, 전장 MG53은 물론, Orai1에 대한 결합 부위로 작용하는 MG53의 PRY-SPRY 도메인이 발현된 분화골격근세포에서 저장소-작동 칼슘 유입이 대조군에 비해서 증가함을 확인하였다. 이러한 결과는 MG53이 PRY-SPRY를 통해서 Orai1과 결합하여 Orai1의 활성을 증가시켜, 저장소-작동 칼슘 유입이 과도하게 증가된다는 것을 의미한다.The present inventors have found that MG53 is based on the results combined with Orai1, store, due to the MG53-Orai1 combined - to ensure that changes in calcium influx operation (store-operated Ca 2 + -entry , SOCE), Battlefield MG53 or PRY- Expression of full-length MG53 or PRY-SPRY domain was confirmed by immunocytochemistry in SPRY domain-expressing myotube cells (myotube). As a result, it was confirmed that the storage-working calcium influx was increased in the differentiated skeletal muscle cells expressing the PRY-SPRY domain of MG53, which functions as a binding site for Orai1 as well as full-length MG53, compared with the control. These results indicate that MG53 binds to Orai1 via PRY-SPRY and increases the activity of Orai1, which means that the store-working calcium influx is increased excessively.

따라서, MG53과 Orai1의 결합을 이용하여 골격근의 약화 또는 감소와 관련된 뒤시엔느 골격근 위축증(Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝할 수 있는 가능성이 확인되었다.Therefore, the possibility of screening for a therapeutic agent for Duchenne Muscular Dystrophy associated with weakening or reducing skeletal muscle using the combination of MG53 and Orai1 was confirmed.

따라서, 본 발명은 MG53 및 Orai1의 결합을 저해하는 물질을 결정하는 것을 포함하는, 과도한 저장소-작동 칼슘 유입 증가와 관련된 뒤시엔느 골격근 위축증(Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝 하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method of screening for a therapeutic agent for Duchenne Muscular Dystrophy associated with an increase in excessive reservoir-working calcium influx, comprising determining a substance that inhibits the binding of MG53 and Orai1.

일예로, 상기 스크리닝 방법은 For example, the screening method

(a) MG53 (mitsugumin 53) 및 Orai1을 발현하는 세포에 후보 화합물을 처리하고, (a) treating candidate compounds with cells expressing MG53 (mitsugumin 53) and Orai1,

(b) 상기 세포에서 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증(Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.(b) determining whether the binding of MG53 and Orai1 in said cells is inhibited. < Desc / Clms Page number 3 >

다른 일예로, 상기 스크리닝 방법은In another example, the screening method

(a') 분리된 MG53 및 분리된 Orai1의 혼합물에 후보 화합물을 처리하고, (a ') treating the candidate compound with a mixture of isolated MG53 and isolated Orai1,

(b') MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법에 관한 것이다.(b ') determining whether binding of MG53 and Orai1 is inhibited. < Desc / Clms Page number 3 >

본 발명의 스크리닝 방법은 MG53 및 Orai1에 후보 화합물을 처리하는 것을 포함하며, 이 때 후보 화합물을 MG53 및 Orai1을 발현하는 세포에 처리하거나, 분리된 MG53 및 분리된 Orai1의 혼합물에 후보 화합물을 직접적으로 처리할 수 있다.The screening method of the present invention comprises treating a candidate compound with MG53 and Orai1 wherein the candidate compound is treated with a cell expressing MG53 and Orai1 or a candidate compound is administered directly to a mixture of isolated MG53 and isolated Orai1 Can be processed.

본 발명에서 용어, “후보 화합물”은 MG53 및 Orai1의 결합을 저해시킬 것으로 예상되는 후보 물질을 의미한다. 이러한 후보 물질에는 유기 또는 무기 화합물과 같은 단일 화합물뿐만 아니라, 단백질, 탄수화물, 핵산분자 (RNA, DNA 등) 및 지질과 같은 고분자 화합물 및 복수의 화합물의 복합체 등이 포함될 수 있다.The term " candidate compound " in the present invention means a candidate substance expected to inhibit the binding of MG53 and Orai1. Such candidate substances may include not only a single compound such as an organic or inorganic compound but also a complex of a protein, a carbohydrate, a nucleic acid molecule (RNA, DNA, etc.) and a polymer compound such as lipid and a plurality of compounds.

본 발명에서 용어, “처리”는 후보 화합물이 MG53 및 Orai1 중 어느 하나 이상에 직접적으로 접촉하는 것뿐 아니라, 물질이 세포막에 영향을 미치고 그 세포막으로부터 발생한 신호가 MG53 및 Orai1 중 어느 하나 이상에 접촉하거나 영향을 미치는 경우도 포함한다. 따라서 본 발명에 있어서, 상기 후보 화합물에는 세포막 투과성인 물질 뿐만 아니라, 세포막에 불투과성인 물질도 포함된다. 이때, 후보 화합물은 유효량의 범위 내에서 처리 하도록 한다. “유효량”이란 반응을 유도하기에 충분한 양을 의미하는 것으로, 유효량 범위 이하에서는, 정확한 결과를 얻을 수 없으므로, 유효량 범위 내에서 억제능을 측정하는 것이 바람직하다.In the present invention, the term " treatment " refers not only to a candidate compound directly contacting one or more of MG53 and Orai1, but also to the fact that a substance affects the cell membrane and a signal generated from the cell membrane contacts one or more of MG53 and Orai1 Or even if it affects them. Thus, in the present invention, the candidate compound includes not only substances that are permeable to cell membranes but also substances that are impermeable to cell membranes. At this time, the candidate compound is treated within an effective amount range. The term " effective amount " means an amount sufficient to induce the reaction. Since the accurate result can not be obtained at an effective amount or less, it is preferable to measure the inhibitory ability within an effective amount range.

후보 화합물을 MG53 및 Orai1을 발현하는 세포에 처리하는 경우, 본 발명은 (a) MG53 및 Orai1을 발현하는 세포에 후보 화합물을 처리하고, (b) 상기 세포에서 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법을 제공한다.When the candidate compound is treated to cells expressing MG53 and Orai1, the present invention relates to a method of treating a cell expressing MG53 and Orai1, wherein the candidate compound is treated with (b) whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited in the cell And a method of screening for a therapeutic agent for Duchenne skeletal muscle atrophy, comprising

MG53 및 Orai1을 발현하는 세포는, 본래 MG53을 포함하는 세포이거나, 의도적으로 MG53 및 Orai1을 발현하는 벡터의 경우 하나의 벡터에 MG53 및 Orai1에 대한 서로 다른 프로모터를 포함하고 있어 하나의 벡터로부터 각각 발현될 수도 있고, MG53을 발현하는 벡터 및 Orai1을 발현하는 벡터를 공동 트랜스펙션하여 제조할 수도 있다.The cells expressing MG53 and Orai1 are originally cells containing MG53 or intentionally contained different promoters for MG53 and Orai1 in one vector for the case of expressing MG53 and Orai1, Or may be prepared by co-transfecting a vector expressing MG53 and a vector expressing Orai1.

상기 세포는 인간 또는 소, 염소, 돼지, 쥐, 토끼, 햄스터, 시궁쥐, 기니피그 등의 동물 기원의 모든 세포를 포함하며, 일차세포, 이차세포, 불멸화된 세포 등을 이용할 수 있다. 또한 MG53 및/또는 Orai1 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 사용하여 세포 내에서 MG53 및/또는 Orai1이 세포 내에서 안정적으로 또는 일시적으로 과발현 되도록 세포를 사용할 수 있다.The cells include all cells of animal origin such as human or cattle, goats, pigs, rats, rabbits, hamsters, stomachs, guinea pigs, etc. Primary cells, secondary cells, immortalized cells and the like can be used. Alternatively, cells can be used to stably or transiently overexpress MG53 and / or Orai1 in a cell using a recombinant vector comprising MG53 and / or Orai1 gene.

나아가, MG53 및 Orai1의 결합을 저해시키는 물질의 검출은 세포 수준 뿐만 아니라 쥐, 토끼, 햄스터, 시궁쥐, 기니피그 등의 실험 동물을 이용하여 생체 내에서 수행할 수 있다.Further, the detection of the substance which inhibits the binding of MG53 and Orai1 can be carried out in vivo using laboratory animals such as mice, rabbits, hamsters, stomachs, guinea pigs as well as cell levels.

본 발명의 상기 (b) 에서, MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부는, 단백질-단백질간 또는 단백질-화합물간의 반응 여부를 확인하기 위하여 당업계에서 통상 사용되는 기술들을 적용하여 확인할 수 있다. 예를 들어, 면역학적 분석법, 형광 분석법, 효모 이중 혼성법 (yeast two-hybrid), MG53 또는 Orai1에 결합하는 파지 디스플레이 펩티드 클론의 검색, 천연물 및 화학물질 라이브러리 등을 이용한 HTS (high throughput screening), 드럭 히트 HTS 또는 세포 기반 스크리닝 (cell-based screening) 등을 이용하는 스크리닝 방법 등을 사용할 수 있으나, 이러한 방법에 제한되는 것은 아니다.In the above (b) of the present invention, whether or not the binding of MG53 and Orai1 is inhibited can be confirmed by applying techniques commonly used in the art in order to confirm whether there is a reaction between protein-protein or protein-compound. For example, immunological assays, fluorescence assays, yeast two-hybrid, high throughput screening (HTS) using natural and chemical libraries, detection of phage display peptide clones binding to MG53 or Orai1, And a screening method using a drug-hitting HTS or cell-based screening, but the present invention is not limited thereto.

바람직한 하나의 구현 예로, MG53 또는 Orai1에 특이적인 항체를 이용하여 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 검출할 수 있다. 예를 들어, 생성된 항원-항체 복합체 형성량을 후보 물질을 처리하지 않은 대조군에서의 항원-항체 복합체 형성량과 비교하여 저해 여부를 결정할 수 있다. 항원-항체 복합체 형성량의 절대적 또는 상대적 차이는 분자생물학적 또는 조직학적 분석으로 확인 가능하며, 이러한 분석법에는 면역탁본, 면역침전 및 면역염색 등이 포함하나, 이에 제한되지 않는다.In one preferred embodiment, an antibody specific for MG53 or Orai1 can be used to detect whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited. For example, the amount of the formed antigen-antibody complex formed can be compared with the amount of the antigen-antibody complex formed in the control group not treated with the candidate substance to determine the inhibition. Absolute or relative differences in the amount of antigen-antibody complex formation can be ascertained by molecular biology or histological analysis including, but not limited to, immunostaining, immunoprecipitation and immunostaining.

상기 항원-항체 반응을 이용한 검출 방법에서 항원-항체 복합체의 형성량은 검출 라벨 (detection label)의 시그널의 크기를 통해서 정량적으로 측정 가능하다. 본 발명에서 용어, "검출 라벨"은 분광분석적(spectroscopic), 광화학적 (photochemical), 생화학적 (biochemical), 면역화학적 (immunochemical), 화학적(chemical), 다른 물리화학적 (physical) 수단에 의해 검출될 수 있는 조성물을 말한다. 이러한 검출 표지체에는 효소, 형광물, 리간드, 발광물, 미소입자 (microparticle), 레독스 분자 및 방사선 동위원소 등이 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.In the detection method using the antigen-antibody reaction, the formation amount of the antigen-antibody complex can be quantitatively measured through the signal label of the detection label. In the present invention, the term "detection label" is to be detected by means of spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical, chemical or other physicochemical means ≪ / RTI > Such detection labels include, but are not limited to, enzymes, minerals, ligands, luminescent materials, microparticles, redox molecules, and radioactive isotopes.

바람직한 또 하나의 구현 예로, MG53 또는 Orai1에 각각 리포터 단백질과 연결한 후 상기 리포터 단백질의 신호 크기에 의하여 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 검출할 수 있다.In another preferred embodiment, it is possible to detect whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited by the signal magnitude of the reporter protein after ligating the MG53 or Orai1 with the respective reporter protein, respectively.

상기 리포터 단백질은 루시퍼라제, 클로람페니콜아세틸트랜스퍼라제, 베타-글루쿠로니다제, 베타-갈락토시다제,알칼라인 포스파타아제, 또는 형광 단백질일 수 있으며, 이 때 형광 단백질은 녹색 형광 단백질 (green fluorescent protein), 적색 형광 단백질 (red fluorescent protein), 청색 형광 단백질 (blue fluorescent protein), 황색 형광 단백질 (yellow fluorescent protein), 남색 형광 단백질 (cyan fluorescent protein), 증강된 녹색 형광 단백질 (enhanced green fluorescent protein), 증강된 적색 형광 단백질, 증강된 청색 형광 단백질, 증강된 황색 형광 단백질 또는 증강된 남색 형광 단백질일 수 있다.The reporter protein may be a luciferase, a chloramphenicol acetyltransferase, a beta-glucuronidase, a beta-galactosidase, an alkaline phosphatase, or a fluorescent protein, wherein the fluorescent protein is a green fluorescent a fluorescent protein, a red fluorescent protein, a blue fluorescent protein, a yellow fluorescent protein, a cyan fluorescent protein, an enhanced green fluorescent protein, , An enhanced red fluorescent protein, an enhanced blue fluorescent protein, an enhanced yellow fluorescent protein, or an enhanced blue fluorescent protein.

상기 리포터 단백질을 MG53 및 Orai1 과 각각 연결된 형태로 발현시키기 위하여, MG53를 코딩하는 유전자 및 리포터 유전자가 작동가능하게 연결된 발현 벡터, 그리고 Orai1을 코딩하는 유전자 및 리포터 유전자가 작동 가능하게 연결된 발현 벡터를 세포에 공동 트랜스펙션할 수 있다.In order to express the reporter protein in a form associated with MG53 and Orai1, a gene encoding MG53 and an expression vector in which a reporter gene is operably linked, and a gene encoding Orai1 and an expression vector in which a reporter gene is operably linked, Lt; / RTI >

리포터 단백질이 형광 단백질일 경우 형광 현미경을 이용하여 리포터 단백질의 형광 크기를 측정함으로써 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 확인할 수 있으며, 리포터 단백질로 루시퍼라제와 같은 발광 효소를 사용하는 경우 공지된 루시퍼라제 활성 측정법 내지는 루시퍼라제 발광에 따라 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 리포터 단백질로 클로람페니콜아세틸트랜스퍼라제, 베타-글루쿠로니다제, 베타-갈락토시다제, 알칼라인 포스파타아제 등과 같이 기질을 검출 가능한 광을 발광하는 발색 산물로 전환시킬 수 있는 효소를 사용하는 경우 발색 기질을 이용한 효소 반응에 의하여 얻어지는 광 신호에 의해 MG53및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 확인할 수 있다.When the reporter protein is a fluorescent protein, it can be confirmed whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited by measuring the fluorescence intensity of the reporter protein using a fluorescence microscope. In the case of using a luminescence enzyme such as luciferase as a reporter protein, It is possible to confirm whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited by the lager activity assay or luciferase luminescence. In addition, an enzyme capable of converting a substrate into a coloring product capable of emitting detectable light such as chloramphenicol acetyltransferase, beta-glucuronidase, beta-galactosidase, alkaline phosphatase and the like is used as the reporter protein It is possible to confirm whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited by an optical signal obtained by an enzyme reaction using a chromogenic substrate.

한편, 후보 화합물을 분리된 MG53 및 분리된 Orai1의 혼합물에 처리하는 경우, 본 발명은 (a') 분리된 MG53 및 분리된 Orai1의 혼합물에 후보 화합물을 처리하고, (b') MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법을 제공한다.On the other hand, when the candidate compound is treated to a mixture of isolated MG53 and isolated Orai1, the present invention provides a method of treating a candidate compound in a mixture of (a ') isolated MG53 and isolated Orai1, (b') treating MG53 and Orai1 Lt; RTI ID = 0.0 > Duchenne < / RTI > skeletal muscle atrophy, comprising determining whether binding is inhibited.

본 발명에서 용어, "분리된 (isolated)"이란 세포에서 발현되어 분리된 단백질을 의미하고, 당업계에서 공지된 일반적인 분리 기술을 적용하여 분리 가능하다. 세포에서 발현된 단백질을 분리 정제하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 분리된 MG53 및 분리된 Orai1은 세포 내가 아니라 시험관 내에서 후보 화합물과 직접적으로 작용하여 반응할 수 있다.In the present invention, the term "isolated" means a protein expressed and isolated in a cell, and is separable by applying common separation techniques known in the art. A method for separating and purifying a protein expressed in a cell is not particularly limited. Isolated MG53 and isolated Orai1 can react directly with the candidate compound in vitro, not in the cell.

MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 확인하는 방법은 상술한 바와 같다.The method of confirming whether or not the binding of MG53 and Orai1 is inhibited is as described above.

본 발명의 스크리닝 방법으로 획득된 MG53 및 Orai1의 결합을 억제하는 약제는 Orai1을 통한 과도한 저장소-작동 칼슘 유입의 활성을 감소시킴으로써 뒤시엔느 골격근 위축증의 치료제로 사용될 수 있다. Agents which inhibit the binding of MG53 and Orai1 obtained by the screening method of the present invention can be used as a therapeutic agent for duchenne skeletal muscle atrophy by reducing the activity of excessive storage-working calcium influx through Orai1.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 방법에 의하면 MG53과 Orai1의 결합을 저해하는 물질을 스크리닝할 수 있고, 스크리닝된 후보물질은 Orai1을 통한 과도한 저장소-작동 칼슘 유입의 활성을 저해하여 골격근의 약화 또는 감소와 관련된 뒤시엔느 골격근 위축증(Duchenne Muscular Dystrophy)을 비롯한 각종 근육 질환의 치료제를 발굴할 수 있는 스크리닝 시스템을 제공하므로, 의약 산업에 폭넓게 응용될 수 있다.According to the method of the present invention, a substance capable of inhibiting the binding of MG53 to Orai1 can be screened, and the screened candidate substance inhibits the activity of excessive storage-working calcium influx through Orai1, The present invention provides a screening system capable of finding a therapeutic agent for various muscular diseases including Duchenne Muscular Dystrophy and thus can be widely applied to the pharmaceutical industry.

도 1은 MG53과 Orai1 사이의 결합을 확인하기 위한 공동면역침전 결과 사진 및 그래프이다. 도 1a는 Orai1 항체 유무에 따른 공동면역침전을 확인한 결과 사진 및 그래프, 도 1b는 MG53 항체 유무에 따른 공동면역침전을 확인한 결과 사진 및 그래프를 나타낸다(도면 내 표식: *-해당 항체를 넣지 않은 경우와 비교하여 유의성이 있음 (P<0.05). 면역탁본 결과의 검은색 별은 항체의 상호-인식성 (cross-reactivity)에 의해 인식된 항체의 가벼운 체인 (light chain)으로 과학적 의미가 없다.
도 2a는 MG53과 MG53 도메인들에 대한 도식이다.
도 2b는 대장균 (E.coli)에서 발현되고, 10% SDS-PAGE 젤에서 분리되어 Coomassie Brilliant Blue로 염색된 GST-연결 MG53 조각 단백질들을 나타낸 사진이다(흰색 별 표시).
도 2c는 GST-연결 MG53 조각 단백질들 (GST-fused MG53 domains)과 트라이아드 샘플 (Orai1 이 포함되어 있는 triad sample)과의 결합 반응 (binding assay)을 통해 얻어진 단백질들을 10% SDS-PAGE 젤에서 분리하고, Orai1 항체와 GST 항체를 이용한 면역탁본법을 수행하여, Orai1에 결합하는 MG53 도메인을 찾았고, 그 결과를 오른쪽에 막대 그래프로 나타낸 결과이다.
도 3a는 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인이 발현된 분화골격근세포 (myotube)에서 면역세포화학법 (immunocytochemistry)을 통한 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인의 발현을 확인한 결과이다 (크기 자 (scale bar)는 50 μm).
도 3b는 저장소-작동 칼슘 유입의 변화를 측정하기 위해, 단일 세포에서 칼슘 이동 측정을 수행한 결과이다(*, 벡터 (vector) 만 존재할 때의 결과를 1로 하여 (normalize) 대조군으로 사용하고 비교하여 유의성이 있음 (P<0.05)).
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a photograph and a graph of a result of co-immunoprecipitation for confirming the binding between MG53 and Orai1. FIG. FIG. 1A is a photograph and a graph showing a result of confirming the co-immunoprecipitation according to the presence or absence of the Orai1 antibody, and FIG. 1B is a photograph and a graph showing a result of confirming co-immunoprecipitation according to the presence or absence of the MG53 antibody (mark in the figure: * - ( P <0.05). Immunostimulation The black stars in the results are of no light scientific significance as the light chain of antibodies recognized by the cross-reactivity of the antibodies.
2A is a schematic for the MG53 and MG53 domains.
Fig. 2b is a photograph showing GST-linked MG53 fragment proteins stained with Coomassie Brilliant Blue expressed in E. coli and separated on a 10% SDS-PAGE gel (marked with white).
FIG. 2c shows the results of a binding assay of GST-linked MG53 scaffold proteins (GST-fused MG53 domains) and a triad sample (Orai1-containing triad sample) in a 10% SDS-PAGE gel The immunoadhesion method using Orai1 antibody and GST antibody was performed to find the MG53 domain binding to Orai1, and the result is indicated by the bar graph on the right side.
FIG. 3A shows the results of immunohistochemical analysis of expression of full-length MG53 or PRY-SPRY domain in differentiation skeletal muscle cells (myotube) expressing full length MG53 or PRY-SPRY domain 50 [mu] m).
Figure 3b shows the results of performing calcium mobilization measurements in a single cell to measure changes in reservoir-working calcium influx (*, normalize the result when only the vector exists and use it as a control) (P <0.05), respectively.

이하, 본 발명을 실시 예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실험방법Experimental Method

실시예Example 1.  One. GSTGST -결합 MG53 단백질들에 대한 cDNA 제작과 단백질로의 발현- cDNA production and expression in proteins for the bound MG53 proteins

생쥐 MG53 cDNA (GenBank accession number: NM_001079932)를 견본으로, 표 1에 제시된 PCR 프라이머들을 이용하여 PCR을 수행하였다. 얻어진 PCR 합성체는 pGEX-4T-1에 제한효소 Sal과 NotI 을 이용하여 삽입하고 염기 서열은 단백질 서열기를 통하여 재차 확인하였으며, 대장균 (E.coli (DH5α))로 형질전환하여 단백질로 발현하고 GST 구슬 (bead)을 이용하여 정제하여 GST-TRIM, GST-PRY, GST-SPRY, GST-PRY-SPRY 및 GST-MG53 단백질을 수득하였다.PCR was performed using the mouse primers MG53 cDNA (GenBank accession number: NM_001079932) as a template and the PCR primers shown in Table 1. The obtained PCR product was inserted into pGEX-4T-1 using restriction enzymes Sal and NotI, and the nucleotide sequence was confirmed again by protein digestion. Escherichia coli (E. coli DH5α) GST-PRY, GST-PRRY, GST-PRY-SPRY and GST-MG53 proteins were obtained by purification using GST beads.

NameName Sequence No.Sequence No. PCRPCR primer primer GSTGST -TRIM-TRIM 1One ForwardForward 5’ - GCGTCGACTCATGTCGGCTGCACCCGG -3’5 '- GCGTCGACTCATGTCGGCTGCACCCGG -3' 22 ReverseReverse 5’- TAAAGCGGCCGCTCACAGAGCCCGGAACATC -3’5'-TAAAGCGGCCGCTCACAGAGCCCGGAACATC -3 ' GSTGST -PRY-PRY
33 ForwardForward 5’ - GCGTCGACCTATGCCAGCGCTGGAGGAAC -3’5 '- GCGTCGACCTATGCCAGCGCTGGAGGAAC -3'
44 ReverseReverse 5’- TAAAGCGGCCGCTCACTGTGACAGCAGCTGCTG -3’5'-TAAAGCGGCCGCTCACTGTGACAGCAGCTGCTG -3 ' GSTGST -SPRY-SPRY
55 ForwardForward 5’ - GCGTCGACTCATGGGCGAGCACTATTGGGAG -3’5 '- GCGTCGACTCATGGGCGAGCACTATTGGGAG -3'
66 ReverseReverse 5’ - TAAAGCGGCCGCTCAGGCCTGTTCCTGCTCC -3’5 '- TAAAGCGGCCGCTCAGGCCTGTTCCTGCTCC -3' GSTGST -PRY-SPRY-PRY-SPRY
77 ForwardForward 5’ - GCGTCGACCTATGCCAGCGCTGGAGGAAC -3’5 '- GCGTCGACCTATGCCAGCGCTGGAGGAAC -3'
88 ReverseReverse 5’ - TAAAGCGGCCGCTCAGGCCTGTTCCTGCTCC -3’5 '- TAAAGCGGCCGCTCAGGCCTGTTCCTGCTCC -3' GSTGST -MG53-MG53
99 ForwardForward 5’ - GCGTCGACTCATGTCGGCTGCACCCGG -3’5 '- GCGTCGACTCATGTCGGCTGCACCCGG -3'
1010 ReverseReverse 5’ - TAAAGCGGCCGCTCAGGCCTGTTCCTGCTCC -3’5 '- TAAAGCGGCCGCTCAGGCCTGTTCCTGCTCC -3'

실시예Example 2.  2. 트라이아드Triad 샘플 준비와  Sample preparation GSTGST -결합 MG53 단백질들과의 결합 반응- Binding reaction with bound MG53 proteins

토끼 골격근 조직(rabbit fast-twitch skeletal muscle (back and leg))에서 트라이아드 낭 (triad vesicle)을 얻었고, 용해액 (1% Triton X-100, 10 mM Tris-HCl, 1 mM Na3VO4, 10% glycerol, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, a protease inhibitor cocktail, and pH 7.4)을 사용하여 트라이아드 낭을 4 °C 에서 4시간 동안 용해 (solubilize)하여 트라이아드 샘플을 얻었다. GST-결합 MG53 단백질들을 GST 구슬에 붙인 후에, 이에 트라이아드 샘플 (150 μg)을 섞어서 4 °C 에서 8시간 동안 결합 반응을 진행하였고, 얻어진 구슬에 붙은 단백질들은 SDS-PAGE 젤에서 분리하고 Coomassie Brilliant Blue 염색을 통해서 가시화하였다.Triad vesicles were obtained from rabbit fast-twitch skeletal muscle (back and leg) and lysates (1% Triton X-100, 10 mM Tris-HCl, 1 mM Na 3 VO 4 , 10% glycerol, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, a protease inhibitor cocktail, and pH 7.4) to obtain a triad sample by solubilization at 4 ° C for 4 hours. GST-conjugated MG53 proteins were attached to the GST beads, and then triad samples (150 μg) were mixed and the binding reaction was carried out at 4 ° C for 8 hours. Proteins attached to the beads were separated on an SDS-PAGE gel and subjected to Coomassie Brilliant Blue staining.

실시예Example 3. 골격근 위성 세포 분리 및  3. Isolation of skeletal muscle satellite cells 분화골격근세포Differentiation skeletal muscle cell ( ( myotubemyotube ) 유도) Judo

생쥐 (mouse)의 골격근에서 골격근 위성 세포 (satellite cells)를 분리하고, 이를 일차배양 (primary culture)하여 골격근세포 (myoblast)를 얻었다. 배양 과정으로, 세포 배양액 (F10 Nutrient Mixture 조성: 20% FBS, 100 units/ml penicillin, 100 μg/ml streptomycin, 2 mM L-glutamine, 20 nM basic fibroblast growth factor)을 처리하여 37°C 조건의 5% CO2 인큐베이터에서 배양하였다. 사용한 배양 접시로는 용도에 따라서 10-cm 또는 96-well 접시를 사용하였고, 모든 접시는 Matrigel로 코팅하여 사용하였다. 골격근세포가 배양 접시의 70% 가량을 차지할 정도로 증식하였을 때, 분화골격근세포 (differentiation)로 유도하였다 (세포 분화액 조성: 세포 배양액에서 20% FBS와 F-10 Nutrient Mixture 대신 5% heat-inactivated horse serum과 low-glucose DMEM을 사용하고, bFGF는 넣지 않음, 18% CO2 인큐베이터를 사용). 분화가 완성된 세포는 분화골격근세포 (myotube)라 명하며, 광학현미경을 사용하여 분화골격근세포 (myotube)의 이미지를 얻고 세포막을 모양 (membrane morphology)을 비교 관찰하였다.Skeletal muscle satellite cells were isolated from mouse skeletal muscle and primary myoblast cells were obtained by primary culture. The cultured cells were treated with F10 Nutrient Mixture (20% FBS, 100 units / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin, 2 mM L-glutamine and 20 nM basic fibroblast growth factor) % CO2 incubator. The culture dishes used were 10-cm or 96-well dishes depending on the application, and all dishes were coated with Matrigel. When the skeletal muscle cells were proliferated to the extent that they accounted for about 70% of the culture dish, they were induced into differentiation skeletal muscle cells (cell differentiation composition: 5% heat-inactivated horse instead of 20% FBS and F-10 Nutrient Mixture in cell culture serum and low-glucose DMEM, bFGF not added, 18% CO2 incubator). Differentiated cells were designated as myotube, and images of differentiated skeletal muscle cells (myotube) were obtained using optical microscope and membrane morphology was compared and observed.

실시예Example 4. 공동면역침전법 (Co- 4. Co-immunoprecipitation (Co- immunoprecipitationimmunoprecipitation ))

토끼 골격근 조직 (rabbit fast-twitch skeletal muscle (back and leg))에서 얻은 트라이아드 낭 (triad vesicle)을 용해하여 얻은 용해 트라이아드 샘플 (solubilized triad vesicle sample)과 anti-MG53 또는 anti-Orai1 항체 (10 μg/m)를 이용하여 공동면역침전법 (co-immunoprecipitation)을 수행하고 얻어진 샘플은 anti-MG53, anti-STIM1 또는 anti-Orai1를 이용하여 면역탁본검사 (immunoblot assay)를 수행하였다.A solubilized triad vesicle sample obtained by dissolving a triad vesicle obtained from a rabbit fast-twitch skeletal muscle (back and leg) and an anti-MG53 or anti-Orai1 antibody (10 (co-immunoprecipitation) was carried out using the anti-MG53, anti-STIM1 or anti-Orai1 immunoblot assay.

실시예Example 5.  5. 면역탁본검사Immunomodulator test ( ( ImmunoblotImmunoblot assay) assay)

분화골격근세포 (myotube)는 용해 용액 (lysis buffer 조성: 1% Triton X-100, 10 mM Tris-HCl (pH 7.4), 1 mM Na3VO4, 10% glycerol, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, protease inhibitors (1 μM pepstatin, 1 μM leupeptin, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 20 mg/ml aprotinin, 1 μM trypsin inhibitor))을 처리하여 24 시간 동안 4°C에서 용해 (solubilize) 시켰다. 이때 10-cm 배양 접시에서 분화골격근세포 (myotube)를 예로 들면, 300 μl의 용해 용액을 세포에 처리하였다. 용해 세포용액을 SDS-PAGE 젤로 분리한 뒤에 각종 단백질에 대한 일차 항체 (1차 항체: anti-MG53 항체, anti-Orai1 항체, anti-STIM1 항체, anti-GFP 항체, anti-GST 항체)와 이차 항체(2차 항체: anti-mouse 항체, anti-rabbit 항체)를 이용하여 면역탁본검사 (immunoblot assay)를 수행하였다.Myotubes were lysed in lysis buffer (1% Triton X-100, 10 mM Tris-HCl (pH 7.4), 1 mM Na 3 VO 4 , 10% glycerol, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, protease inhibitors (1 μM pepstatin, 1 μM leupeptin, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 20 mg / ml aprotinin, 1 μM trypsin inhibitor) were solubilized at 4 ° C for 24 hours. At this time, in a 10-cm culture dish, 300 μl of the dissolution solution was treated with differentiated skeletal muscle cells (myotube). After dissociating the soluble cell solution into SDS-PAGE gel, the primary antibody (primary antibody: anti-MG53 antibody, anti-Orai1 antibody, anti-STIM1 antibody, anti-GFP antibody, anti-GST antibody) (Secondary antibody: anti-mouse antibody, anti-rabbit antibody) was used for immunoblot assay.

실시예Example 6.  6. 분화골격근세포Differentiation skeletal muscle cell ( ( myotubemyotube )에 전장 (full-length) MG53 또는 PRY-SPRY 도메인의 발현 (cDNA ) To full-length MG53 or PRY-SPRY domain expression (cDNA transfectiontransfection and expression) and expression)

전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인에 대한 cDNA를 분화가 유도된 날로부터 3일째가 되는 골격근 미성숙분화세포 (immature myotubes)에 4시간 동안 유전자 전달감염 (cDNA transfection: 각각의 cDNA는 pGFP vector 형태로 되어 있으며, 10-cm 배양 접시에 배양된 세포를 예로 들 경우에, 30μl FuGENE6, 20 μg cDNA가 같이 처리됨) 하였다. cDNA가 전달감염 된 세포는 36 시간 동안 추가 분화를 유도하고, 이러한 세포가 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인을 발현하는 동시에 분화가 완성된 분화골격근세포 (myotube)이고, 단일 세포에서 칼슘 이동 측정을 비롯한 각종 실험들에 사용 되었다.CDNA transfection for 4 hours in the skeletal muscle immature myotubes (3 days after the induction of differentiation of cDNA for the full length MG53 or PRY-SPRY domain), each cDNA being in the form of a pGFP vector For example, 30 μl of FuGENE 6, 20 μg of cDNA were treated in the case of cultured cells in a 10-cm culture dish). The cells transfected with the cDNA induce further differentiation for 36 hours, and these cells are myotubes differentiated from each other expressing full-length MG53 or PRY-SPRY domain. It was used in various experiments.

실시예Example 7. 단일 세포에서 칼슘 이동 측정을 통한 저장소-작동 칼슘이동 측정 7. Storage-Operational Calcium Migration Measurements by Calcium Movement Measurements in Single Cells

칼슘과 결합하게 되면 칼슘이 결합되기 전과는 다른 파장의 형광을 내는 칼슘 형광 염색약 (Ca2 + dye)인 fluo-4 (5 μM)를 준비하여 분화골격근세포에 45분 동안 37°C를 유지하면서 주입 (incubation)하였다. 이때 분화골격근세포는 이미징 용액 (125 mM NaCl, 5 mM KCl, 2 mM KH2PO4, 2 mM CaCl2, 25 mM HEPES, 6 mM glucose, 1.2 mM MgSO4, 0.05% BSA (fraction V), pH 7.4.)이 처리된 상태였다. 세포 내의 칼슘 이동 측정을 위해 형광 현미경 (Nikon x40 oil-immersion objective, NA 1.30, ECLIPSE Ti, Nikon) 사용하였다. 칼슘 형광 염색약의 형광 변화는 형광 현미경에 연결된 75-watt Xenon lamp (FSM150Xe, Bentham Instruments, Ltd)와 12-bit CCD 카메라 (DVC-340M-OO-CL, Digital Video Camera Company)를 사용하여 컴퓨터로 전송 되었고, InCyt Im1 image acquisition and analysis software (v5.29, Intracellular Imaging Inc)를 이용하여 분석하였다. 저장소-작동 칼슘이동 측정 실험을 위해서는, 칼슘이 존재하지 않는 칼슘-free 이미징 용액을 세포에 5분 동안 처리한 후에, cyclopiazonic acid (CPA)를 처리하여 근세포질세망 내 칼슘의 고갈을 유도하였고, 그 후 정상적인 이미징 용액을 세포에 다시 처리하여, 세포 외부로부터 내부로 유입되는 칼슘의 이동, 즉 저장소-작동 칼슘 유입을 측정하였다. CPA는 Me2SO (< 0.05%) 에 녹여 매뉴얼로 세포에 처리되었으며 Me2SO (< 0.05%) 자체에 의한 세포 칼슘이동 변화는 없음이 확인되었다. 상대적으로 측정 시간이 긴 (20분 이상 소요되는) CPA 처리와 저장소-작동 칼슘 유입측정에 대한 결과는 칼슘이동 peak의 면적을 통계 처리 하였다.When combined with calcium before and calcium binding, while maintaining 45 minutes 37 ° C for a by preparing a calcium fluorescent dye that the fluorescence of different wavelengths fluo-4 (5 μM) a (Ca 2 + dye) skeletal muscle cell differentiation And incubated. The differentiated skeletal muscle cells were cultured in imaging solution (125 mM NaCl, 5 mM KCl, 2 mM KH 2 PO 4 , 2 mM CaCl 2 , 25 mM HEPES, 6 mM glucose, 1.2 mM MgSO 4 , 0.05% BSA 7.4) has been processed. Fluorescence microscopy (Nikon x40 oil-immersion objective, NA 1.30, ECLIPSE Ti, Nikon) was used to measure intracellular calcium mobilization. Fluorescence changes of calcium fluorescent dye were transferred to a computer using a 75-watt Xenon lamp (FSM150Xe, Bentham Instruments, Ltd) connected to a fluorescence microscope and a 12-bit CCD camera (DVC-340M-OO-CL, Digital Video Camera Company) And analyzed using InCyt Im1 image acquisition and analysis software (v5.29, Intracellular Imaging Inc). For storage-working calcium mobilization experiments, the calcium-free imaging solution in the absence of calcium was treated with cyclopiazonic acid (CPA) for 5 minutes before inducing the depletion of calcium in the myoclonical reticulum, The normal imaging solution was then reprocessed into the cells to measure the migration of calcium into the interior from the outside of the cell, i. E., The reservoir-working calcium influx. CPA was dissolved in Me 2 SO (<0.05%) and manually treated with cells, indicating no change in cellular calcium migration by Me 2 SO (<0.05%) itself. The results of CPA treatment and storage - working calcium influx measurement, which have relatively long measurement time (more than 20 minutes), were statistically processed.

실시예Example 8.  8. 면역세포화학법Immunocytochemistry 방법 Way

분화골격근세포 (myotube)는 면역세포화학법 (immunocytochemistry)을 수행하기 위해서, 먼저 차가운 메탄올 (cold methanol)로 30분 동안 고정 (fix)한 뒤에, anti-GFP 항체 (1:500)과 Cy3-conjugated 이차 항체(1:500, Sigma)를 이용하여 수행하였다. 광학현미경과 형광현미경을 사용하여 분화골격근 세포의 이미지와 발현된 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인의 정도를 확인하였다.In order to perform immunocytochemistry, differentiated skeletal muscle cells (myotube) were first fixed with cold methanol for 30 minutes and then incubated with anti-GFP antibody (1: 500) and Cy3-conjugated Secondary antibody (1: 500, Sigma) was used. Images of differentiated skeletal muscle cells and the extent of expressed full-length MG53 or PRY-SPRY domains were determined using optical microscopy and fluorescence microscopy.

실시예Example 9. 데이터 분석 (Statistical analysis)  9. Statistical analysis

모든 데이터는 다수의 실험을 통해 얻어진 데이터들을 종합하여 ± S.E.로 표현하였다. 대조군에서 얻어진 수치를 1로 하고 그에 대한 상대적 변화를 표현하는 표준화비율 (normalized ratio) 방식으로 표현하였다. 휴지기 세포질 칼슘 농도의 경우에는 절대 수치로 표현하였다. 유의차 (significant differences)는 unpaired t-test (GraphPad InStat, v2.04)를 이용하여 수행하였고, 유의차는 P<0.05 일 경우에 별표로 표시하였다. 그래프 작성은 Origin v7 프로그램 사용하였다.All data are represented as ± SE by combining the data obtained through a number of experiments. The value obtained in the control group was set to 1 and expressed in a normalized ratio manner in which the relative change was expressed. In the case of the resting cytoplasmic calcium concentration, it is expressed as an absolute value. Significant differences were determined using the unpaired t-test (GraphPad InStat, v2.04) and significant differences were marked with an asterisk for P <0.05. Graphing was done using the Origin v7 program.

실험결과Experiment result

1. 공동면역침전 (co-1. Co-immunoprecipitation (co- immunoprecipitationimmunoprecipitation )을 통한 MG53과 ) And MG53 Orai1Orai1 사이의 결합 확인  Confirm binding between

토끼 골격근에서 얻은 트라이드아드 샘플을 이용하여 MG53 과 Orai1 사이의 결합을 보고자, Orai1 항체 또는 MG53 항체를 사용하여 공동면역침전법을 실행하였고, 공동면역침전법의 실시 과정에서 Orai1 항체의 유무에 따른 결과를 발현 사진과 막대 그래프로 나타내었다. To examine the binding between MG53 and Orai1 using a triad sample from a rabbit skeletal muscle, the co-immunoprecipitation method was performed using an Orai1 antibody or MG53 antibody and the presence or absence of an Orai1 antibody The results are shown in the photographs and the bar graphs.

그 결과 Orai1 항체가 존재할 때, Orai1과 함께 침전된 MG53 단백질의 양의 유의하게 증가함을 확인할 수 있었다(도 1a 참조). As a result, it was confirmed that when Orai1 antibody was present, the amount of MG53 protein precipitated together with Orai1 was significantly increased (see FIG. 1A).

역으로, 공동면역침전법의 실시 과정에서 MG53 항체의 유무에 따른 결과를 발현 사진과 막대 그래프로 나타내었다. Conversely, the results of the presence of MG53 antibody in the course of the co-immunoprecipitation method are shown in the photographs and the bar graphs.

그 결과, MG53 항체가 존재할 때, MG53과 함께 침전된 Orai1 단백질의 양의 유의하게 증가함을 확인할 수 있다(도 1b 참조). As a result, it was confirmed that the presence of MG53 antibody significantly increased the amount of Orai1 protein precipitated with MG53 (see FIG. 1B).

따라서, MG53에 Orai1이 결합함을 재확인할 수 있음을 확인하였다. 또한, Orai1 에 결합하여 그 활성을 조절하는 것으로 알려진 STIM1 단백질과는 MG53이 결합하지 않음을 알 수 있다. 종합적으로, 이러한 결과는 MG53과 Orai1 사이의 결합이 MG53의 Orai1-특이적 결합 (Orai1-specific interaction of MG53)임을 확인 한 것이다. Therefore, it was confirmed that Orai1 binding to MG53 can be confirmed again. In addition, it can be seen that MG53 is not bound to STIM1 protein which is known to bind to Orai1 and regulate its activity. Overall, these results confirm that the binding between MG53 and Orai1 is an Orai1-specific interaction of MG53.

2. 2. GSTGST -연결 MG53 조각 단백질들 (-Linked MG53 fragment proteins ( GSTGST -fused MG53 proteins)과 -fused MG53 proteins) and Orai1과의With Orai1 결합 반응으로,  As a coupling reaction, Orai1에On Orai1 결합하는 MG53 부위 (domain) 발견 Found a binding domain of MG53

MG53의 각 도메인 별로 GST-결합 단백질을 제작(GST-TRIM, GST-PRY, GST-SPRY, GST-PRY-SPRY, GST-MG53(전체길이; 전장)하여 E. coli 에서 발현 및 정제하였다. 상기 과정에서 10% SDS-PAGE 젤에서 분리되어 Coomassie Brilliant Blue로 염색된 GST-연결 MG53 조각 단백질들을 수득하였다 (도 2b). 그 다음, 골격근의 수축과 이완에 관여하는 단백질들을 명하는 트라이아드 샘플 (Orai1이 포함되어 있는 triad sample)과의 결합 실험 (binding assay)을 통해 얻어진 단백질들을 분리하기 위해, GST-연결 MG53 조각 단백질들 (GST-fused MG53 domains)과 트라이아드 샘플 (Orai1 이 포함되어 있는 triad sample)과의 결합 반응 (binding assay)을 통해 얻어진 단백질들을 10% SDS-PAGE 젤에서 분리하고, Orai1 항체와 GST 항체를 이용한 면역탁본법을 수행하여, Orai1에 결합하는 MG53 도메인을 찾았고, 그 결과는 도 2c에 나타난 바와 같이 TRIM 도메인을 제외한 PRY 도메인, SPRY 도메인, 전장 (full-length) MG53 모두가 Orai1에 결합함을 고려할 때, MG53의 PRY-SPRY 도메인이 Orai1에 결합하는 부위임을 확인하였다.(GST-TRIM, GST-PRY, GST-SPRY, GST-PRY-SPRY and GST-MG53 (full length; full length) were expressed and purified in E. coli for each domain of MG53. GST-linked MG53 scaffold proteins stained with Coomassie Brilliant Blue were obtained on a 10% SDS-PAGE gel (Fig. 2b). Next, a triad sample Linked MG53 scaffold proteins (GST-fused MG53 domains) and triad samples (triads containing Orai1) to isolate proteins obtained through binding assay with a triad sample containing Orai1 sample was separated from 10% SDS-PAGE gel, immunoadhesion using Orai1 antibody and GST antibody was performed, and the MG53 domain binding to Orai1 was found. As a result, As shown in FIG. 2C, It was confirmed that the PRY-SPRY domain of MG53 binds to Orai1, considering that all the PRY domain, SPRY domain, and full-length MG53 except RIM domain bind to Orai1.

3. 3. 분화골격근세포Differentiation skeletal muscle cell ( ( myotubemyotube )에서 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인 발현에 의한 저장소-작동 칼슘 유입 () By storage-working calcium influx by full-length MG53 or PRY-SPRY domain expression ( SOCESOCE )의 과도한 증가 확인) Of excessive increase

저장소-작동 칼슘 유입을 측정하기 위해, 단일 세포에서 칼슘 이동 측정을 수행하였다. 먼저 분화골격근 세포에 벡터 (vector: GFP 발현), 전장 MG53, 또는 PRY-SPRY 도메인에 대한 유전자를 전달 감염 (transfection) 하고, 각각이 잘 발현 되었는지를 면역세포화학법으로 확인하였다 (도 3a). 외부 칼슘이 없는 상태에서 세포에 탑시가진 (thapsigargin (TG))의 선처리를 통해 세포 내 근세포질세망 (sarcoplasmic reticulum) 내의 칼슘을 고갈 (depletion) 시킨 후 세포 외부에 2 mM 칼슘을 처리하여 저장소-작동 칼슘 유입 (SOCE)을 측정하였다. 벡터 (vector)만 있을 경우에 비해, 전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인이 발현된 분화골격근세포에서 30% 에 가까운 저장소-작동 칼슘 유입 증가를 확인하였다(표 2). 이에 대한 결과를 오른쪽에 막대 그래프로 나타내었다(도 3b). 이러한 결과는 MG53 이 PRY-SPRY를 통해서 Orai1 과 결합함에 의해서, Orai1 의 활성을 증가시켜, 저장소-작동 칼슘 유입을 과도하게 증가 시킴을 의미한다. Calcium migration measurements were performed in single cells to measure storage-working calcium influx. First, differentiation skeletal muscle cells were transfected with a vector (vector: GFP expression), full-length MG53, or PRY-SPRY domain, and their expression was confirmed by immunocytochemistry (FIG. In the absence of external calcium, cells were depleted of calcium in the sarcoplasmic reticulum through pretreatment with thapsigargin (TG), treated with 2 mM calcium externally to store-operate Calcium influx (SOCE) was measured. (Table 2), an increase of nearly 30% of store-working calcium influx was observed in differentiation skeletal muscle cells expressing full-length MG53 or PRY-SPRY domain, compared to only the vector. The results are shown in the bar graph on the right (Fig. 3B). These results indicate that MG53 increases the activity of Orai1 by binding to Orai1 through PRY-SPRY, resulting in an excessive increase of reservoir-working calcium influx.

전장 MG53 또는 PRY-SPRY 도메인이 발현된 분화골격근세포 (myotube)에서 저장소-작동 칼슘 유입 (SOCE) 비교Comparison of store-working calcium influx (SOCE) in differentiation skeletal muscle cells (myotube) expressing full-length MG53 or PRY-SPRY domain VectorVector Full-length MG53Full-length MG53 PRY-SPRYPRY-SPRY 저장소-작동 칼슘 유입(SOCE)Storage - Working Calcium Inflow (SOCE) 1.00 ± 0.11
(87)
1.00 + - 0.11
(87)
1.34 ± 0.09 *
(60)
1.34 ± 0.09 *
(60)
1.27 ± 0.09 *
(86)
1.27 ± 0.09 *
(86)

*, 벡터 (vector) 만 존재할 때의 결과를 1로 하여 (normalize) 대조군으로 사용하고 비교하여 유의성이 있음 (P<0.05). 괄호 안의 수는 분석에 사용된 실험의 수.*, And vector (normalization) as a control group, and the result is significant ( P <0.05). The number in parentheses is the number of experiments used in the analysis.

<110> THE CATHOLIC UNIVERSITY OF KOREA INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Method for screening Duchenne Muscular Dystrophy agents comprising detecting interactions of MG53 and Orai1 <130> P16U11C2194 <160> 10 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-TRIM_F <400> 1 gcgtcgactc atgtcggctg cacccgg 27 <210> 2 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-TRIM_R <400> 2 taaagcggcc gctcacagag cccggaacat c 31 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY_F <400> 3 gcgtcgacct atgccagcgc tggaggaac 29 <210> 4 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY_R <400> 4 taaagcggcc gctcactgtg acagcagctg ctg 33 <210> 5 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-SPRY_F <400> 5 gcgtcgactc atgggcgagc actattggga g 31 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-SPRY_R <400> 6 taaagcggcc gctcaggcct gttcctgctc c 31 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY-SPRY_F <400> 7 gcgtcgacct atgccagcgc tggaggaac 29 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY-SPRY_R <400> 8 taaagcggcc gctcaggcct gttcctgctc c 31 <210> 9 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-MG53_F <400> 9 gcgtcgactc atgtcggctg cacccgg 27 <210> 10 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-MG53_R <400> 10 taaagcggcc gctcaggcct gttcctgctc c 31 <110> THE CATHOLIC UNIVERSITY OF KOREA INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Method for screening Duchenne Muscular Dystrophy agents          detecting detecting interactions of MG53 and Orai1 <130> P16U11C2194 <160> 10 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-TRIM_F <400> 1 gcgtcgactc atgtcggctg cacccgg 27 <210> 2 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-TRIM_R <400> 2 taaagcggcc gctcacagag cccggaacat c 31 <210> 3 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY_F <400> 3 gcgtcgacct atgccagcgc tggaggaac 29 <210> 4 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY_R <400> 4 taaagcggcc gctcactgtg acagcagctg ctg 33 <210> 5 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-SPRY_F <400> 5 gcgtcgactc atgggcgagc actattggga g 31 <210> 6 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-SPRY_R <400> 6 taaagcggcc gctcaggcct gttcctgctc c 31 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY-SPRY_F <400> 7 gcgtcgacct atgccagcgc tggaggaac 29 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-PRY-SPRY_R <400> 8 taaagcggcc gctcaggcct gttcctgctc c 31 <210> 9 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-MG53_F <400> 9 gcgtcgactc atgtcggctg cacccgg 27 <210> 10 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GST-MG53_R <400> 10 taaagcggcc gctcaggcct gttcctgctc c 31

Claims (7)

(a) MG53 (mitsugumin 53) 및 Orai1을 발현하는 세포에 후보 화합물을 처리하고,
(b) 상기 세포에서 MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 (Duchenne Muscular Dystrophy) 치료제를 스크리닝 하는 방법.
(a) treating candidate compounds with cells expressing MG53 (mitsugumin 53) and Orai1,
(b) determining whether the binding of MG53 and Orai1 is inhibited in said cells. &lt; Desc / Clms Page number 20 &gt;
(a') 분리된 MG53 및 분리된 Orai1의 혼합물에 후보 화합물을 처리하고,
(b') MG53 및 Orai1의 결합이 저해되는지 여부를 결정하는 것을 포함하는, 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법.
(a ') treating the candidate compound with a mixture of isolated MG53 and isolated Orai1,
(b ') determining whether binding of MG53 and Orai1 is inhibited.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 MG53 및 Orai1의 결합을 MG53 또는 Orai1의 결합에 특이적인 항체를 이용하여 검출하는 것인 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the binding of MG53 and Orai1 is detected using an antibody specific for MG53 or Orai1 binding.
제3항에 있어서,
상기 MG53 및 Orai1의 결합은 면역탁본법, 면역침전법 또는 면역염색법에 의해 검출하는 것인 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법.
The method of claim 3,
Wherein the combination of MG53 and Orai1 is detected by immuno-staining, immunoprecipitation or immunostaining.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 MG53 및 Orai1는 각각 리포터 단백질이 연결된 것인 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said MG53 and Orai1 are each linked to a reporter protein.
제5항에 있어서,
상기 MG53 및 Orai1의 결합은 리포터 단백질의 신호 크기에 의해 검출하는 것인 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the binding of MG53 and Orai1 is detected by the signal size of the reporter protein.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 뒤시엔느 골격근 위축증은 저장소-작동 칼슘 유입 (store-operated Ca2+-entry, SOCE)에 의한 골격근 약화 또는 감소와 관련된 것인 뒤시엔느 골격근 위축증 치료제를 스크리닝 하는 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said duchenne skeletal muscle atrophy is associated with skeletal muscle weakening or reduction by store-operated Ca 2+ -entry (SOCE).
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