KR102040893B1 - Use of ARL6IP1 for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)의 치료용 약학적 조성물 및 상기 유전자의 발현수준 측정을 통한 유전성 강직성 하반신마비의 치료제 스크리닝 방법을 제공한다. The present invention comprises a protein of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or a gene encoding the same as an active ingredient, the pharmaceutical composition for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia (HSP) and the gene The present invention provides a method for screening a therapeutic agent for hereditary tonic paraplegia by measuring expression levels.

Description

ARL6IP1의 유전성 강직성 하반신마비의 치료 용도 {Use of ARL6IP1 for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia}Use of ARL6IP1 for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia}

본 발명은 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)의 치료용 약학적 조성물 및 상기 유전자의 발현수준 측정을 통한 유전성 강직성 하반신마비의 치료제 스크리닝 방법에 대한 것이다.The present invention comprises a protein of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or a gene encoding the same as an active ingredient, a therapeutic pharmaceutical composition of Hereditary Spastic Paraplegia (HSP) and the gene Method for Screening the Therapeutic Agents for Hereditary Stiff Paraplegia by Measuring Expression Levels will be.

유전성 강직성 하반신마비(Hereditary spastic paraplegia, HSP)는 다리의 근육이 점차적으로 약해져 마비되고, 근육의 긴장성이 증가하며, 뻣뻣해지는 증상이 나타나는 유전성 신경계 질환이다. 유전성 강직성 하반신마비와 관련성이 있는 유전자 (Spastic paraplegia loci, SPG)는 70종 이상 알려져 있으며, 관련 돌연변이체도 수십종이 보고 되어 있으나, 발병기전은 아직 명확하지 않다 (Lo Giudice et al, Experimental neurology 261:518~539). 유전성 강직성 하반신마비의 증상은 SPG 유전자들의 돌연변이에 의한 기능상실이 척수의 피질 척수로의 점진적인 퇴행성 변화를 유도하기 때문에 나타나는 것으로 추정하고 있다. 유전성 강직성 하반신마비의 유전양상에 따라 염색체 우성질환 (autosomal dominant, AD type), 염색체 열성질환 (autosomal recessive, AR type) 혹은 X 염색체 링크 (X-chromosome liked type)으로 구분된다. Hereditary spastic paraplegia (HSP) is a hereditary nervous system disorder in which the muscles of the legs gradually weaken and become paralyzed, muscle tension increases and stiffness occurs. More than 70 genes associated with hereditary stiff paraplegia (SPG) are known, and dozens of related mutants have been reported, but the pathogenesis is not clear (Lo Giudice et al, Experimental neurology 261: 518). ˜539). The symptoms of hereditary tonic paraplegia are presumed to be due to the loss of function caused by mutations in the SPG genes leading to gradual degeneration of the spinal cord into the cortical spinal cord. The genetic pattern of hereditary stiff paraplegia is classified into autosomal dominant (AD type), autosomal recessive (AR type) or X-chromosome liked type.

최근에 AR type (열성)의 유전성 강직성 하반신마비 환자 가계에서 다양한 유전자 돌연변이가 발견되어 유전성 강직성 하반신마비와 관련성이 보고되었다 (Novarino G et al, Science 343: 506~511, 2014). 그러나 이와 같이 다양한 유전자들이 유전성 강직성 하반신마비 환자에서 그 발현 수준 및/또는 돌연변이가 발생되는 것이 알려져 있으나, 이와 같은 유전자가 유전성 강직성 하반신마비의 질환 치료소재로 연구된 바 없다. Recently, a variety of genetic mutations have been found in families with AR type (recessive) hereditary tonic paraplegia (Novarino G). et al, Science 343: 506-511, 2014). However, although various genes are known to have their expression levels and / or mutations in patients with hereditary stiff paraplegia, such genes have not been studied as a material for treating diseases of hereditary stiff paraplegia.

유전성 강직성 하반신마비의 근본적인 치료방법은 없으며, 환자의 근육 강직을 도와주는 대증적인 치료가 대안이 되고 있다. 유전자를 활용하는 치료 방법에는 AD type의 경우는 돌연변이의 형질이 우성이므로, 야생형 유전자로써 대체한다고 하여도 치료효과를 기대하기 어려우나, AR type의 경우는 야생형 유전자를 체내로 전달하여 치료효과를 기대할 수 있다. 이에, 유전성 강직성 하반신마비를 치료할 수 있는 새로운 기작 또는 근본적인 치료제 연구의 필요성이 대두되고 있다. There is no fundamental treatment for hereditary stiff paraplegia, and symptomatic therapy to help patients with muscle stiffness is an alternative. In the treatment method using the gene, the trait of the mutation is dominant in the AD type, so it is difficult to expect a therapeutic effect even if it is replaced with the wild type gene, but in the case of the AR type, the therapeutic effect can be expected by delivering the wild type gene into the body. have. Accordingly, there is a need for research on new mechanisms or fundamental therapeutic agents that can treat hereditary stiff paraplegia.

이러한 배경 하에 본 발명자들은 유전성 강직성 하반신마비의 유전자 치료제를 개발하고자 예의 노력한 결과, 신경세포에서의 ARL6IP1의 기능연구를 통해 ARL6IP1의 과발현에 따른 신경세포의 생존과 사멸이 조절되는 새로운 기전을 확인하고, 이를 표적으로 하는 물질의 경우, 유전성 강직성 하반신마비에 대한 치료적 효과를 가지고 올 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Based on this background, the present inventors have made efforts to develop a gene therapy agent for hereditary stiff paraplegia, and as a result of the functional study of ARL6IP1 in neurons, confirming a new mechanism by which neuronal survival and death are regulated by overexpression of ARL6IP1. In the case of a material targeting this, it was confirmed that the therapeutic effect on hereditary stiff paraplegia was completed, thereby completing the present invention.

본 발명의 하나의 목적은 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)의 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is a pharmaceutical composition for the treatment of Hereditary Spastic Paraplegia (HSP), which comprises a protein of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or a gene encoding the same as an active ingredient. To provide.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 약학적 조성물을 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP) 의심 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비의 치료 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for treating hereditary ankylosing paraplegia, comprising administering the pharmaceutical composition to a suspected hereditary spastic paraplegia (HSP).

본 발명의 또 하나의 목적은 (a) 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)가 유발된 신경세포에 유전성 강직성 하반신마비 치료 후보 물질을 처리하는 단계; 및 (b) 상기 후보 물질이 처리된 신경세포에서 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 수준 또는 이의 활성을 측정하는 단계를 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to: (a) treating a candidate substance for the treatment of hereditary spastic paraplegia with a hereditary spontaneous paraplegia (HSP) induced neuronal cell; And (b) measuring the protein level of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or its activity in the neurons treated with the candidate substance, providing a method of screening for a treatment for hereditary tonic paraplegia will be.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 하나의 양태는 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)의 치료용 약학적 조성물을 제공한다.To achieve the above object, one embodiment of the present invention includes a protein of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or a gene encoding the same as an active ingredient, Hereditary Spastic Paraplegia (HSP) It provides a pharmaceutical composition for the treatment of).

구체적으로, 본 발명에서 상기 치료는 ARL6IP1의 기능 이상이 발생한 신경세포에서 ARL6IP1의 기능을 회복시켜 (1) p53의 단백질 발현의 감소, (2) MDM2의 단백질 발현의 증가, (3) LC3B-Ⅱ의 단백질 발현의 증가 및 (4) ATG5―ATG12 결합체의 형성 증가 중 어느 하나에 의해 수행되는 것인, 약학적 조성물 일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. Specifically, in the present invention, the treatment restores the function of ARL6IP1 in neuronal cells in which ARL6IP1 dysfunction has occurred (1) a decrease in protein expression of p53, (2) an increase in protein expression of MDM2, (3) LC3B-II It may be a pharmaceutical composition, which is carried out by any one of an increase in protein expression and (4) an increase in the formation of ATG5-ATG12 conjugate, but is not particularly limited thereto.

본 발명에서의 "ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)"은 이 유전자는 ARL6IP 패밀리에 속하며 주로 세포질 내 막에서 막 횡단 단백질을 암호화한다. 본 발명의 목적상 신경세포에서 ARL6IP1의 발현에 따른 신경세포의 생존과 사멸이 조절되는 새로운 기전을 확인하였다."ARP6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)" in the present invention belongs to the ARL6IP family and encodes a transmembrane protein mainly in the cytoplasmic membrane. For the purposes of the present invention, a new mechanism of regulating the survival and death of neurons according to the expression of ARL6IP1 in neurons was identified.

ARL6IP1는 다른 이름으로 AIP1, ARMER(Apoptotic Regulator in the Membrane of the Endoplasmic Reticulum), SPG61 등으로 불리워지고 있다. 또한, 본 발명에서 상기 ARL6IP1은 ARMER와 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 이들은 서로 혼용될 수 있다. 이의 유전적 정보는 공지의 데이터 베이스에서 얻을 수 있으며, 그 예로 NCBI의 GenBank 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.ARL6IP1 is called AIP1, apoptotic regulator in the membrane of the endoplasmic reticulum (ARMER), SPG61, and so on. In addition, in the present invention, the ARL6IP1 may be used in the same sense as the ARMER, and they may be used interchangeably. Genetic information thereof may be obtained from a known database. Examples thereof include GenBank of NCBI, but are not limited thereto.

ARL6IP1 단백질은 약 23.2kDa이며 ARL6IP1의 유전자에 의해 암호화된다. 본 발명의 ARL6IP1 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자는 p53의 억제 활성, MDM2의 활성 촉진, 결합에 의한 LC3B-Ⅱ의 활성 촉진 및 ATG5-ATG12 결합체 형성 기능을 갖고 있는 한 인간을 포함한 다양한 포유류 유래의 ARL6IP1 단백질, 이를 코딩하는 유전자 또는 이와 기능적으로 동등한 상동 단백질을 포함하는 개념이다. The ARL6IP1 protein is about 23.2 kDa and encoded by the gene of ARL6IP1. The ARL6IP1 protein of the present invention or the gene encoding the ARL6IP1 protein derived from various mammals including humans has a function of inhibiting p53, promoting MDM2 activity, promoting LC3B-II activity by binding, and forming ATG5-ATG12 conjugates. The concept includes a gene encoding the same or a homologous protein functionally equivalent thereto.

본 발명의 ARL6IP1 단백질은 이의 야생형 아미노산 서열을 갖는 단백질 뿐만아니라 이의 상동단백질 또한 본 발명의 범위에 포함된다. 상기 ARL6IP1 단백질 또는 이의 상동단백질은 천연에서 추출하거나 합성 또는 DNA 서열을 기본으로 하는 유전자 재조합 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에서 ARL6IP1 단백질을 코딩하는 유전자는 ARL6IP1 단백질을 코딩하는 핵산분자를 의미하며, 이들은 자연에서 분리되거나 인위적으로 합성 변형된 것일 수 있다.The ARL6IP1 protein of the present invention is not only a protein having its wild-type amino acid sequence, but also its homologous protein is also included in the scope of the present invention. The ARL6IP1 protein or homolog thereof can be extracted from nature or prepared by genetic recombination methods based on synthetic or DNA sequences. In addition, the gene encoding the ARL6IP1 protein in the present invention means a nucleic acid molecule encoding the ARL6IP1 protein, these may be isolated or artificially modified in nature.

한편, 본 발명의 약학 조성물에 있어서, 상기 단백질을 유효성분으로 사용할 경우, 상기 약학 조성물에 단백질 자체를 유효성분으로 포함할 수도 있고, 개체의 체내에서 ARL6IP1 또는 그의 상동단백질을 보다 용이하게 발현시킬 수 있도록, 상기 단백질을 코딩하는 핵산이 유전자 치료용 발현벡터에 포함된 형태로 상기 약학 조성물에 포함할 수도 있다. 이때, 상기 발현벡터는 특별히 이에 제한되지 않으나, 포유류 세포(예를 들어, 사람, 원숭이, 토끼, 래트, 햄스터, 마우스 세포 등)에서 상기 단백질을 복제 및/또는 발현할 수 있는 벡터가 될 수 있고, 구체적으로는 숙주세포에서 상기 단백질이 발현될 수 있도록 적절한 프로모터에 작동 가능하도록 연결되며, 적어도 하나의 선별 마커를 포함하는 벡터가 될 수 있으며, 보다 구체적으로는 파아지, 플라스미드, 코스미드, 미니-염색체, 아데노바이러스 벡터, 아데노부속바이러스 벡터, 배큘로 바이러스 벡터, 레트로바이러스 벡터 등에 상기 단백질을 코딩하는 핵산이 도입된 형태가 될 수 있다.On the other hand, in the pharmaceutical composition of the present invention, when using the protein as an active ingredient, the pharmaceutical composition may include the protein itself as an active ingredient, it is possible to more easily express ARL6IP1 or its homologous protein in the body of the individual. Thus, the nucleic acid encoding the protein may be included in the pharmaceutical composition in the form contained in the expression vector for gene therapy. In this case, the expression vector is not particularly limited, but may be a vector capable of replicating and / or expressing the protein in mammalian cells (eg, human, monkey, rabbit, rat, hamster, mouse cells, etc.). In particular, the protein may be operably linked to an appropriate promoter to express the protein in a host cell, and may be a vector including at least one selection marker, and more specifically, phage, plasmid, cosmid, mini- Nucleic acid encoding the protein may be introduced into a chromosome, an adenovirus vector, an adenovirus vector, a baculovirus vector, a retrovirus vector, or the like.

본 발명의 용어 "유전자 치료(gene therapy)"란, 유전자 이상에 의하여 유발되는 각종 유전병 등을 치료하기 위하여, 질병과 관련이 있는 유전자를 환자의 체내에 직접적으로 주입하고 상기 유전자를 세포 내에서 발현시켜 그의 기능을 정상화시키는 방법을 일컫는다.The term "gene therapy" of the present invention, in order to treat a variety of genetic diseases caused by gene abnormalities, the gene associated with the disease is directly injected into the patient's body and the gene is expressed in cells To normalize its function.

본 발명에 따른 상기 발현벡터는 당업계에 공지된 방법을 사용하여 세포에 도입할 수 있다. 예를 들어, 이에 한정되지는 않으나, 일시적 형질감염(transient transfection), 미세주사, 형질도입(transduction), 세포융합, 칼슘 포스페이트 침전법, 리포좀 매개된 형질감염(liposome-mediated transfection), DEAE 덱스트란-매개된 형질감염(DEAE Dextran-mediated transfection), 폴리브렌-매개된 형질감염(polybrene-mediated transfection), 전기침공법(electroporation), 유전자총(gene gun) 및 세포 내로 핵산을 유입시키기 위한 다른 공지의 방법에 의해 세포내로 도입할 수 있다.The expression vector according to the present invention can be introduced into cells using methods known in the art. For example, but not limited to, transient transfection, microinjection, transduction, cell fusion, calcium phosphate precipitation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran DEAE Dextran-mediated transfection, polybrene-mediated transfection, electroporation, gene guns and other known methods for introducing nucleic acids into cells It can be introduced into the cell by the method of.

본 발명에서는 신경세포에서 ARL6IP1의 발현을 증가시키는 경우 세포의 사멸을 억제할 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 발명의 ARL6IP1을 과발현시키는 물질은 유전성 강직성 하반신마비 치료용 약학적 조성물로 사용될 수 있다. In the present invention, it was confirmed that increasing the expression of ARL6IP1 in neurons can inhibit cell death. Therefore, the material overexpressing ARL6IP1 of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for treating hereditary tonic paraplegia.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ARL6IP1 과발현에 의해 신경세포에서 p53의 발현 억제를 통해 세포사멸이 감소하고 (도 4c 및 4d), 신경세포의 자식작용 신호(autophagy signal)를 조절하는 ATG5―ATG12 결합체와 LC3B-II의 증가가 확인되었다 (도 6). 이에 본 발명자들은 ARL6IP1을 과발현시켜 유전성 강직성 하반신마비를 치료할 수 있을 것으로 판단하여 본 발명을 개발하게 되었다. 이는 종래 유전성 강직성 하반신마비 관련 분야에서 알려진 바 없는 내용에 해당한다. According to one embodiment of the present invention, ATG6-ATG12 which regulates the autophagy signal of neurons by reducing the apoptosis by inhibiting the expression of p53 in neurons by ARL6IP1 overexpression (Figs. 4c and 4d). An increase in conjugate and LC3B-II was observed (FIG. 6). The present inventors have developed the present invention by judging that ARL6IP1 can be overexpressed to treat hereditary tonic paraplegia. This corresponds to what is not known in the art of conventional hereditary stiff paraplegia.

본 발명의 용어 "p53"이란 세포사멸(apoptosis)과 관련된 단백질로서 TP53 유전자에 의해 암호화된다. 보다 구체적으로는 G1기가 끝날 무렵, p53유전자에 의해 생성된 단백질은 세포의 DNA가 손상을 입었는지 점검한다. DNA가 건강하다면 p53은 세포분열을 진행시키고, 손상된 DNA를 발견할 경우에는 DNA를 활성화시켜 수선하기 위한 다른 단백질을 유도한다. DNA 손상이 수선하기에 너무 치명적이면 p53단백질은 세포가 스스로 파괴되도록 유도한다. 이를 세포사멸(apoptosis)라고 부른다. 세포사멸은 변이된 세포가 계속 성장하지 못하도록 한다. 다른 건강한 세포는 손상된 세포를 대체하기 위해 세포분열을 촉진한다. The term "p53" of the present invention is a protein associated with apoptosis and is encoded by the TP53 gene. More specifically, at the end of the G1 phase, proteins produced by the p53 gene are examined for damage to the cell's DNA. If the DNA is healthy, p53 will allow cell division to progress, and if damaged DNA is found, it will induce other proteins to activate and repair the DNA. If DNA damage is too fatal to repair, the p53 protein causes cells to destroy themselves. This is called apoptosis. Apoptosis prevents the mutated cells from continuing to grow. Other healthy cells promote cell division to replace damaged cells.

본 발명의 신경세포에서 ARL6IP1이 과발현되는 경우, p53의 발현이 감소된다. 따라서, 본 발명의 ARL6IP1의 단백질 발현 수준을 증가시키는 물질은 유전성 강직성 하반신마비의 치료용 제제로서 사용될 수 있다.When ARL6IP1 is overexpressed in the neuronal cells of the present invention, the expression of p53 is reduced. Thus, substances that increase the protein expression level of ARL6IP1 of the present invention can be used as a therapeutic agent for hereditary tonic paraplegia.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ARL6IP1의 과발현시 세포사멸이 억제되는 이유를 확인하기 위해 세포사멸을 조절하는 p53 단백질 발현량을 확인하였을 때 ARL6IP1의 과발현에 따라 p53 단백질이 감소되는 것을 확인하였다(도 4d). 이를 통해, ARL6IP1의 과발현이 유전성 강직성 하반신마비의 치료 및 새로운 치료제 개발을 위한 타겟이 될 수 있음을 알 수 있었다. According to one embodiment of the present invention, when confirming the expression level of p53 protein that controls apoptosis in order to confirm the reason why apoptosis is suppressed when overexpression of ARL6IP1, it was confirmed that p53 protein is reduced by overexpression of ARL6IP1 ( 4d). This suggests that overexpression of ARL6IP1 may be a target for the treatment of hereditary tonic paraplegia and development of new therapeutic agents.

본 발명에서 사용되는 용어 "MDM2"는 mdm2 유전자의 발현 결과로 수득되는 단백질을 의미한다. 이 용어의 의미 내에서, MDM2는 mdm2, 그의 변종, 그의 택일적인 절편 단백질, 및 그의 인산화 단백질에 의해 코딩되는 모든 단백질을 포함한다. 부가적으로, "MDM2"는 MDM2 유사체, 예를 들어, 또한 MDM4로도 알려진 MDMX, 및 MDM2 동종 및 다른 동물의 유사체, 예를 들어, 인간 동종 HDM2 또는 인간 유사체 HDMX를 포함한다. As used herein, the term "MDM2" refers to a protein obtained as a result of expression of the mdm2 gene. Within the meaning of this term, MDM2 includes all proteins encoded by mdm2, variants thereof, alternative fragment proteins thereof, and phosphorylated proteins thereof. In addition, “MDM2” includes MDM2 analogs, such as MDMX, also known as MDM4, and analogs of MDM2 homologs and other animals, eg, human homologous HDM2 or human analog HDMX.

MDM2는 p53 기능의 핵심 음조절인자(negative regulator)이다. 이는 p53의 아미노 종단 전사활성 영역에 결합하여 음자동조절 루프(negative autoregulatory loop)를 형성하고, 따라서 MDM2는 전사를 활성화하는 p53의 능력을 저해하며, p53을 단백질 분해 목적으로 한다. MDM2 is the key negative regulator of the p53 function. It binds to the amino terminal transcriptional activation region of p53 to form a negative autoregulatory loop, thus MDM2 inhibits p53's ability to activate transcription and p53 is for protein degradation purposes.

본 발명에서 MDM2 단백질은 E3 유비퀴틴 리가아제로서 기질단백질인 p53에 다량체 유비퀴틴을 접합시켜 프로테아좀 의존적 분해가 유도되어 p53 단백질을 감소시키는데 이용되고 있다. In the present invention, the MDM2 protein is an E3 ubiquitin ligase, which is used to reduce proteome-dependent degradation by inducing proteasome dependent degradation by conjugating a multimeric ubiquitin to the substrate protein p53.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ARL6IP1의 과발현시 세포내에서 ARL6IP1의 발현증가에 따른 MDM2의 효소활성의 증가 여부를 in vivo MDM2 유비퀴틴화 분석(ubiquitination assay)을 이용하여 확인하였다 (도 5d). 신경세포에서 ARL6IP1이 과발현되는 경우, MDM2의 효소활성이 증가되어 p53의 발현이 감소됨을 확인하였다. 이를 통해, ARL6IP1의 과발현이 유전성 강직성 하반신마비의 치료제 개발을 위한 타겟이 될 수 있음을 시사한다.According to one embodiment of the present invention, it was confirmed by the in vivo MDM2 ubiquitination assay (Fig. 5d) whether the enzyme activity of the MDM2 increased by the increase in the expression of ARL6IP1 in the cell at the time of overexpression of ARL6IP1. In the case of overexpression of ARL6IP1 in neurons, it was confirmed that the expression of p53 was decreased by increasing the enzyme activity of MDM2. This suggests that overexpression of ARL6IP1 may be a target for the development of therapeutic agents for hereditary tonic paraplegia.

본 발명에서 사용되는 용어 "LC3B-Ⅱ"는 자식작용(autophagy)에 관련된 단백질로서 LC3B(light chain 3β)의 활성형이다. LC3B 단백질은 LC3B 유전자에 의해 코딩되는 단백질이다. LC3는 자식작용 경로에서 중요한 단백질이며 자가포식소체의 마커로 널리 사용된다. 신경세포에서 자식작용은 세포내 소기관의 순환 (turn-over)에 중요하고 생존에 중요한 부분을 담당하고 있다.As used herein, the term "LC3B-II" is an active form of LC3B (light chain 3β) as a protein involved in autophagy. LC3B protein is a protein encoded by the LC3B gene. LC3 is an important protein in the progeny pathway and is widely used as a marker for autophagosomes. Child care in neurons is important for the turn-over of intracellular organelles and plays an important part in survival.

LC3-II는 LC3의 지질 변형 형태로서, 자가포식소체 막의 팽창과 융합에 관여한다. 본 발명의 목적상, ARL6IP1의 과발현에 따라 자식작용이 활성화되어 LC3B-II가 증가된다. 이는 세포내의 자식작용이 활성화되었음을 의미한다. 따라서, 본 발명의 ARL6IP1의 mRNA 또는 이의 단백질 활성을 증가시키는 물질은 유전성 강직성 하반신마비의 치료용 제제로 사용될 수 있다. LC3-II is a lipid modified form of LC3, involved in the expansion and fusion of autophagosome membranes. For the purposes of the present invention, overexpression of ARL6IP1 activates progeny resulting in an increase in LC3B-II. This means that the intracellular activity is activated. Therefore, a substance that increases the mRNA or protein activity of ARL6IP1 of the present invention can be used as an agent for the treatment of hereditary tonic paraplegia.

본 발명에서 사용되는 용어 "ATG5"는 자식작용 단백질로서 인간의 ATG5 유전자에 의해 코딩되는 단백질이다. 또한, 자가포식소체 (autophagosome) 연장 역할을 하는 자식작용에 필요한 E3 유비퀴틴 리가아제이다. 그것은 ATG7에 의해 활성화 및 ATG12와 결합체를 형성한다. As used herein, the term "ATG5" is a protein encoded by the human ATG5 gene as a progeny protein. It is also an E3 ubiquitin ligase required for offspring acting as an autophagosome extension. It is activated by ATG7 and forms a conjugate with ATG12.

본 발명에서 사용되는 용어 "ATG12"는 자식작용 관련 단백질로서 인간의 ATG12 유전자에 의해 코딩되는 단백질이다. 자식작용은 세포 기관을 포함하여 세포질 구성 요소, 자가포식소체라고 불리워지는 이중 막 구조 등의 대량 단백질 분해의 과정이다. 자식작용은 유비퀴틴 같은 활용 시스템을 통해 ATG5에 단백질 ATG12의 공유 결합을 필요로 한다. ATG5-ATG12 결합체는 지질 포스파티딜에 ATG8의 결합을 촉진한다. 세포의 자식작용은 ATG 단백질들의 순차적인 상호활성화에 의하여 진행되고, 마지막으로 LC3-II에 의한 자식소포체의 형성에 의하여 자식작용이 완성된다. As used herein, the term "ATG12" is a protein encoded by the human ATG12 gene as a progeny related protein. Progeny is the process of mass proteolysis, including cellular organelles, cellular components, and double membrane structures called autophagosomes. Progeny requires covalent binding of protein ATG12 to ATG5 via a ubiquitin-like conjugation system. ATG5-ATG12 conjugates promote the binding of ATG8 to lipid phosphatidyl. The progeny of the cell proceeds by sequential interactivation of ATG proteins, and finally the progeny is completed by formation of the endoplasmic reticulum by LC3-II.

본 발명의 목적상, ARL6IP1의 과발현에 따라 자식작용이 활성화되어 ATG5-ATG12 결합체가 증가된다. 이것은 따라서, 본 발명의 ARL6IP1의 mRNA 또는 이의 단백질 활성을 증가시키는 물질은 유전성 강직성 하반신마비의 치료용 제제로 사용될 수 있다. For the purposes of the present invention, the overexpression of ARL6IP1 activates the progeny resulting in an increase in the ATG5-ATG12 conjugate. Therefore, the substance which increases the mRNA of ARL6IP1 or its protein activity of this invention can be used as a therapeutic agent for hereditary tonic paraplegia.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ARL6IP1의 과발현시 세포사멸이 억제되는 이유를 확인하기 위해 세포사멸을 조절하는 p53 단백질 발현량을 확인하였을 때 ARL6IP1의 과발현에 따라 p53 단백질이 감소되는 것을 확인하였다(도 4d). According to one embodiment of the present invention, when confirming the expression level of p53 protein that controls apoptosis in order to confirm the reason why apoptosis is suppressed when overexpression of ARL6IP1, it was confirmed that p53 protein is reduced by overexpression of ARL6IP1 ( 4d).

이를 통해, ARL6IP1의 과발현이 p53 단백질의 감소 또는 Mdm2 활성이 증가되는 것을 측정하여 치료용 제제를 스크리닝 할 수 있음을 알 수 있었다.Through this, it can be seen that the overexpression of ARL6IP1 can be screened for therapeutic agents by measuring the decrease in p53 protein or the increase in Mdm2 activity.

본 발명의 일 실시예에 따르면, ARL6IP1이 신경세포의 자식작용 신호(autophagy signal)를 조절할 수 있는지를 확인하였다. 그 결과 ARL6IP1의 과발현에 따라 ATG5―ATG12 결합체가 증가하고, LC3B-II의 발현이 증가됨을 확인하였다(도 6). According to one embodiment of the present invention, it was confirmed whether ARL6IP1 can regulate the autophagy signal of neurons. As a result, the overexpression of ARL6IP1 increased the ATG5-ATG12 conjugate and increased the expression of LC3B-II (FIG. 6).

이를 통해, 본 발명의 ARL6IP1의 과발현시, LC3B-Ⅱ의 단백질 발현의 증가나 ATG5―ATG12 결합체의 형성이 증가됨을 측정하여 유전성 강직성 하반신마비의 치료용 제제를 스크리닝 할 수 있음을 알 수 있었다. Through this, the overexpression of ARL6IP1 of the present invention, the increase in the protein expression of LC3B-II or the formation of ATG5-ATG12 conjugate was measured, it can be seen that the agent for the treatment of hereditary tonic paraplegia can be screened.

본 발명에서의 "유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)"는 다리의 근육이 점차적으로 약해져 마비되고, 근육의 긴장성이 증가하며, 뻣뻣해지는 증상이 나타나는 유전성 신경계 질환이다. 유전성 강직성 하반신마비는 단순형 유전성 강직성 하반신마비(Uncomplicated HSP)와 복합형 유전성 강직성 하반신마비(Complicated HSP)로 나누어진다. 단순형 유전성 강직성 하반신마비는 진행성의 강직성 하반신 마비가 초기 소견으로 발생되고 근육 강직이 발달될 수 있고, 방광 조절에 어려움을 느낄 수 있으나, 복합형 유전성 강직성 하반신마비는 단순형에서 추가적으로 신경학적 이상이 보이는데 시각, 청각장애, 정신 지연, 수의적인 운동 조절의 부전(운동실조) 등의 이상이 나타날 수 있으며, 이에 제한되지 않는다."Hereditary Spastic Paraplegia (HSP)" in the present invention is a hereditary nervous system disease in which the muscles of the legs gradually weaken and become paralyzed, muscle tension increases, and stiffness appears. Hereditary stiff paraplegia is divided into simple hereditary stiff paraplegia (Uncomplicated HSP) and complex hereditary stiff paraplegia (Complicated HSP). Simple hereditary stiff paraplegia may cause progressive stiff paraplegia with initial findings, muscle stiffness, and difficulty controlling bladder, but complex hereditary stiff paraplegia may show additional neurological abnormalities. , Hearing impairment, mental retardation, voluntary impairment of motor control (ataxia), and the like may appear, but is not limited thereto.

본 발명에서의 용어, "치료"란 상기 약학 조성물의 투여에 유전성 강직성 하반신마비의 증상이 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다. As used herein, the term "treatment" refers to any action in which the symptoms of hereditary tonic paraplegia are improved or beneficially altered upon administration of the pharmaceutical composition.

본 발명의 약학 조성물은, 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 담체, 부형제 또는 희석제는 비자연적으로 발생된 것일 수 있다. The pharmaceutical compositions of the present invention may further comprise suitable carriers, excipients or diluents commonly used in the manufacture of pharmaceutical compositions. Such carriers, excipients or diluents may be unnaturally occurring.

구체적으로, 상기 약학 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 액제, 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 본 발명에서, 상기 약학 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화 할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 약학적 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(트윈) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다. Specifically, the pharmaceutical compositions are formulated in the form of oral dosage forms, external preparations, suppositories, and sterile injectable solutions, such as solutions, powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, aerosols, respectively, according to conventional methods. Can be used. In the present invention, carriers, excipients and diluents that can be included in the pharmaceutical composition include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, Calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. When formulated, diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents and surfactants are usually used. Solid form preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and such solid form preparations include at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose, and the like in the pharmaceutical composition. Or it is prepared by mixing lactose and gelatin. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium styrate and talc are also used. Liquid preparations for oral use may include various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives, etc., in addition to water and liquid paraffin, which are simple diluents commonly used in suspensions, solutions, emulsions, and syrups. have. Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories. As the non-aqueous solvent and suspending agent, propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oil such as olive oil, injectable ester such as ethyl oleate and the like can be used. As the base of the suppository, witepsol, macrogol, twin (twin) 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like can be used.

본 발명의 약학적 조성물에 포함된 상기 ARL6IP1의 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자의 함량은 약학 조성물이 유전성 강직성 하반신마비에 대한 치료 효과를 가지는 한 제한되지 않으나, 최종 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 내지 99.9 중량%, 보다 구체적으로는 0.01 내지 80 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The content of the ARL6IP1 protein or a gene encoding the same contained in the pharmaceutical composition of the present invention is not limited as long as the pharmaceutical composition has a therapeutic effect on hereditary stiff paraplegia, but is 0.0001 to 99.9 weight based on the total weight of the final composition. %, More specifically, may be included in an amount of 0.01 to 80% by weight.

본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있는데, 본 발명의 용어 "약학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 본 발명 조성물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율 치료기간, 사용된 본 발명의 조성물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.The pharmaceutical composition of the present invention may be administered in a pharmaceutically effective amount, and the term "pharmaceutically effective amount" of the present invention means an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit / risk ratio applicable to medical treatment. The effective dose level is the severity of the disease, the activity of the drug, the age, weight, health, sex of the patient, the sensitivity to the drug of the patient, the time of administration of the composition of the invention used, the route of administration and the rate of release, the duration of treatment, the pattern used. And factors well known in the art and other ingredients, including drugs used in combination or coincidental with the compositions of the invention. The pharmaceutical compositions of the present invention may be administered as individual therapeutic agents or in combination with other therapeutic agents and may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents. And single or multiple administrations. In consideration of all the above factors, it is important to administer an amount that can obtain the maximum effect in a minimum amount without side effects.

본 발명의 다른 하나의 양태는, 상기 약학적 조성물을 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP) 의심 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비의 치료 방법을 제공한다. Another aspect of the invention provides a method of treating hereditary ankylosing paraplegia, comprising administering the pharmaceutical composition to a Hereditary Spastic Paraplegia (HSP) suspect subject.

상기 "약학적 조성물" "유전성 강직성 하반신마비" 및 "치료"는 전술한 바와 같다. The "pharmaceutical composition" "genetic stiff paraplegia" and "treatment" are as described above.

본 발명의 용어 "개체"란, 상기 질환이 발명하였거나 발병할 수 있는 인간과, 원숭이, 소, 말, 양, 돼지, 닭, 칠면조, 메추라기, 고양이, 개, 마우스, 쥐, 토끼 또는 기니아 피그를 포함한 모든 동물을 의미한다. 본 발명의 약학적 조성물을 개체에게 투여함으로써 상기 질환을 효과적으로 치료할 수 있다면 개체의 종류는 제한없이 포함된다. The term "individual" of the present invention refers to humans, monkeys, cows, horses, sheep, pigs, chickens, turkeys, quails, cats, dogs, mice, rats, rabbits or guinea pigs that the disease may invent or develop. Means all animals, including. If the pharmaceutical composition of the present invention can be effectively treated by administering to the subject, the type of subject is included without limitation.

본 발명의 용어 "투여"란, 임의의 적절한 방법으로 대상체에게 소정의 물질을 제공하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강 내 투여, 정맥 내 투여, 근육 내 투여, 피하 투여, 피 내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비 내 투여, 폐 내 투여, 직장 내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 도 있다. 구체적인 투여방식 및 제제는 정맥 주사제, 피하 주사제, 피 내 주사제, 근육 주사제, 점적 주사제 등이다. The term "administration" of the present invention means providing a predetermined substance to a subject by any suitable method, and the route of administration of the composition of the present invention may be administered via any general route as long as it can reach the target tissue. have. Intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, topical administration, nasal administration, pulmonary administration, rectal administration, but is not limited thereto. In addition, the pharmaceutical compositions of the present invention may be administered by any device in which the active substance may migrate to target cells. Specific modes of administration and preparations are intravenous, subcutaneous, intradermal, intramuscular, drip and the like.

또한, 본 발명에 따른 화합물의 인체에 대한 투여용량은 환자의 나이, 몸무게, 성별, 투여형태, 건강상태 및 질병 정도에 따라 달라질 수 있으며, 몸무게가 70kg인 성인환자를 기준으로 할 때 일반적으로 1일 0.01mg 내지 5000mg이며, 의사 또는 약사의 판단에 따라 일정 시간 간격으로 1일 1회 내지 수회로 분할 투여할 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the dosage of the compound according to the present invention to the human body may vary depending on the age, weight, sex, dosage form, health condition and degree of disease of the patient, and generally based on an adult patient having a weight of 70 kg. 0.01 mg to 5000 mg per day, depending on the judgment of the doctor or pharmacist may be divided into once or several times a day at regular intervals, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 하나의 양태는, (a) 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)가 유발된 신경세포에 유전성 강직성 하반신마비 치료 후보 물질을 처리하는 단계; 및 (b) 상기 후보 물질이 처리된 신경세포에서 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 수준 또는 이의 활성을 측정하는 단계를 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) treating a hereditary anterior paraplegia (HSP) -induced neuronal cells with hereditary anterior paraplegia; And (b) measuring the protein level of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or its activity in the candidate cells treated neurons. .

구체적으로, 본 발명은 (c) 상기 (b) 단계에서 측정된 ARL6IP1의 단백질 수준; 또는 이의 활성이 후보 물질이 처리되지 않은 신경세포에 비해 증가하면 유전성 강직성 하반신마비 치료제로 판정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. Specifically, the present invention (c) the protein level of ARL6IP1 measured in step (b); Or if its activity is increased relative to the untreated neurons of the candidate substance, the method may further comprise determining a treatment for hereditary tonic paraplegia.

구체적으로, 본 발명은 (b) 단계는 (1) p53의 단백질 발현, (2) LC3B-Ⅱ의 단백질 발현 및 (3) ATG5―ATG12 결합체의 형성 중 어느 하나를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Specifically, the present invention further comprises the steps of (b) measuring any one of (1) protein expression of p53, (2) protein expression of LC3B-II, and (3) formation of ATG5-ATG12 conjugates. Can be.

구체적으로, 본 발명은 (b) 단계에서 측정된 후보 물질이 처리되지 않은 ARL6IP1의 단백질 활성이 증가될 때, (1) p53의 단백질 발현의 감소, (2) LC3B-Ⅱ의 단백질 발현의 증가 및 (3) ATG5―ATG12 결합체의 형성 증가 중 어느 하나에 해당되면, 유전성 강직성 하반신마비 치료제로 판정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Specifically, the present invention provides a method for increasing the protein expression of ARL6IP1 to which the candidate substance measured in step (b) is not treated, (1) decreasing protein expression of p53, (2) increasing protein expression of LC3B-II, and (3) if any of the increased formation of ATG5-ATG12 conjugates, may further comprise the step of determining a treatment for hereditary tonic paraplegia.

상기 "ARL6IP1", "p53", "LC3B-Ⅱ", "ATG5―ATG12" 및 "유전성 강직성 하반신마비"은 전술한 바와 같다. "ARL6IP1", "p53", "LC3B-II", "ATG5-ATG12" and "genetic stiff paraplegia" are as described above.

본 발명에서 사용된 용어 "후보 물질(test agent)"은 임의의 물질(substance), 분자(molecule), 원소(element), 화합물(compound), 실재물(entity) 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 이들로 한정되지는 않으나, 단백질, 폴리펩티드, 소 유기분자(small organic molecule), 다당류(polysaccharide), 폴리뉴클레오티드 등을 포함한다. 또한, 천연 산물(natural product), 합성 화합물 또는 2개 이상의 물질의 조합일 수도 있다.As used herein, the term "test agent" includes any substance, molecule, element, compound, entity, or combination thereof. Examples include, but are not limited to, proteins, polypeptides, small organic molecules, polysaccharides, polynucleotides, and the like. It may also be a natural product, a synthetic compound or a combination of two or more substances.

본 발명에서 사용되는 용어 "ARL6IP1의 발현 수준"이란 ARL6IP1 mRNA의 발현 수준 또는 ARL6IP1 단백질의 발현 수준을 모두 포함하는 개념이며, 본 발명에서 "ARL6IP1의 발현 수준 측정"은 상기 ARL6IP1 단백질의 발현 수준 측정을 통해 수행될 수 있다.As used herein, the term "expression level of ARL6IP1" is a concept including both the expression level of ARL6IP1 mRNA or the expression level of ARL6IP1 protein, and in the present invention, "measurement of expression level of ARL6IP1" is used to measure the expression level of the ARL6IP1 protein. Can be performed through.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 ARL6IP1 발현 정도를 확인하기 위해, ReNcell 신경세포주에서 분화과정동안 ARL6IP1 발현이 증가함을 확인하였고(도 8 b), ARL6IP1 발현이 증가함에 따라 세포사멸이 감소하는 것을 확인하였다(도 4c).In a specific embodiment of the present invention, to confirm the expression level of ARL6IP1, it was confirmed that ARL6IP1 expression was increased during differentiation in ReNcell neuronal cell lines (FIG. 8 b), and that apoptosis was decreased as ARL6IP1 expression was increased. (FIG. 4C).

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 유전성 강직성 하지마비의 AR type인 ARL6IP1의 녹-다운 조건에서 유도된 세포 사멸 및 신경분화의 저해가 ARL6IP1의 과발현이 유도되었을 때 신경세포의 사멸이 억제되며 신경분화가 유도됨을 확인하였다 (도 9, 10). In a specific embodiment of the present invention, cell death and neuronal differentiation induced by AR-type ARL6IP1 knock-down condition of hereditary stiff limb paralysis are inhibited by neuronal cell death and neuronal differentiation when ARL6IP1 overexpression is induced. Induced was confirmed (Fig. 9, 10).

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 ARL6IP1 유전자를 녹다운 시킨 마우스에서 하지 강직성마비가 나타나는 것을 확인하였다 (도 11).In a specific embodiment of the present invention, it was confirmed that the lower extremity stiff paralysis appears in the mouse knocked down the ARL6IP1 gene (FIG. 11).

이를 통해, 본 발명의 ARL6IP1의 과발현을 이용하여 세포사멸을 억제하는 제제 또는 유전성 강직성 하반신마비 질환의 유전자 치료소재로서 해당 유전자가 타겟으로의 가능성이 있음을 알 수 있었다. Through this, it was found that the gene can be targeted as an agent for inhibiting apoptosis by using the overexpression of ARL6IP1 of the present invention or as a gene therapy material for hereditary anterior paraplegic disease.

본 발명에 사용된 용어 "단백질 발현 수준 측정"이란 유전성 강직성 하반신마비 질환의 콜라겐 축적에 영향을 미치는 ARL6IP1의 발현 정도를 확인하는 과정으로 단백질의 양을 측정한다. 구체적으로 ARL6IP1 유전자로부터 발현되는 단백질에 특이적으로 결합하는 항체 또는 앱타머 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이러한 항체는 다클론 항체, 단일클론 항체 또는 항원 결합성을 갖는 것이면 상기 항체의 단편들도 본 발명의 항체에 포함된다. 나아가, 본 발명의 항체에는 인간화 항체 등의 특수 항체 및 인간 항체 등도 포함하며, 신규한 항체 외에 이미 당해 기술분야에서 공지된 항체들도 포함될 수 있다. 상기 항체는 ARL6IP1 유전자로부터 발현되는 단백질을 특이적으로 인식하는 결합의 특성을 갖는 한, 2개의 중쇄와 2개의 경쇄의 전체 길이를 가지는 완전한 형태 뿐만아니라, 항체 분자의 기능적인 단편을 포함한다. 항체의 분자의 기능적인 단편이란, 적어도 항원 결합 기능을 보유하고 있는 단편을 뜻하며, Fab, F (ab'), F (ab')2 및 Fv 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As used herein, the term "measurement of protein expression level" refers to a process of determining the expression level of ARL6IP1, which affects collagen accumulation in hereditary tonic paraplegic disease. Specifically, the antibody or aptamer specifically binds to a protein expressed from the ARL6IP1 gene, but is not limited thereto. If such antibodies are polyclonal antibodies, monoclonal antibodies or antigen binding, fragments of these antibodies are also included in the antibodies of the invention. Furthermore, the antibodies of the present invention also include special antibodies such as humanized antibodies, human antibodies and the like, and may include antibodies already known in the art in addition to novel antibodies. Such antibodies include functional fragments of antibody molecules, as well as complete forms having the full length of two heavy and two light chains, as long as they have the property of binding to specifically recognize proteins expressed from the ARL6IP1 gene. The functional fragment of the molecule of the antibody means at least a fragment having an antigen binding function, and includes, but is not limited to, Fab, F (ab '), F (ab') 2 and Fv.

본 발명의 목적상, 상기 단백질 발현 수준 측정으로는 단백질 칩 분석, 면역측정법, 리간드 바인딩 어세이, MALDI-TOF(Matrix Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry)분석, SELDI-TOF(Surface Enhanced Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry)분석, 방사선 면역분석, 방사 면역 확산법, 오우크테로니 면역 확산법, 로케트 면역전기영동, 조직면역 염색, 보체 고정 분석법, 2차원 전기영동 분석, 액상 크로마토그래피-질량분석(liquid chromatography-Mass Spectrometry, LCMS), LC-MS/MS(liquid chromatography-Mass Spectrometry/ Mass Spectrometry), 웨스턴 블랏, 및 ELISA(enzyme linked immunosorbentassay) 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.For the purpose of the present invention, the protein expression level is measured by protein chip analysis, immunoassay, ligand binding assay, Matrix Desorption / Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF) analysis, Surface Enhanced Laser Desorption / SELDI-TOF Ionization Time of Flight Mass Spectrometry, radioimmunoassay, radioimmunoassay, oukteroni immunodiffusion, rocket immunoelectrophoresis, tissue immunostaining, complement fixation assay, two-dimensional electrophoresis analysis, liquid phase chromatography-mass spectrometry liquid chromatography-mass spectrometry (LCMS), liquid chromatography-mass spectrometry / mass spectrometry (LC-MS / MS), western blot, and enzyme linked immunosorbentassay (ELISA), but are not limited thereto.

본 발명에 따르면, ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)의 치료용 약학적 조성물로서 사용할 수 있으며, 또한 상기 ARL6IP1의 활성을 측정함으로써 유전성 강직성 하반신마비 치료제의 스크리닝에 사용이 가능하다.According to the present invention, a protein containing ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) or a gene encoding the same as an active ingredient can be used as a pharmaceutical composition for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia (HSP). In addition, it can be used for screening for the treatment of hereditary tonic paraplegia by measuring the activity of the ARL6IP1.

도 1a는 AR type의 ARL6IP1 돌연변이 플라스미드를 제작하여 염기서열을 확인한 결과이다.
도 1b는 HEK293 세포주를 사용하여 도 1a에서 제작된 ARL6IP1의 돌연변이 플라스미드(HSP-MT)와 야생형 (wild type, WT)간의 mRNA의 발현정도를 RT-PCR로 확인한 것이다.
도 1c는 도 1b의 조건에서 단백질 발현여부를 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 2a는 ReNcell 신경세포주에서 아데노바이러스를 사용하여 ARL6IP1 유전자의 녹-다운 후 신경분화 조건인 레티노산 (retinoic acid, RA)을 처리 하여 3일 후 현미경을 통해 세포 표현형을 관찰한 결과이다.
도 2b는 도 2a의 조건에서 신경세포 분화조건인 레티노산 처리 후 각각의 시점에 ARL6IP1과 신경분화 마커인 MAP2의 단백질 발현정도를 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 2c는 도 2a의 조건에서 신경분화 조건인 레티노산 처리 3일 후에 세포를 수거하여 세포사멸 마커인 아넥신 V로 염색 후 유세포 분석기를 이용하여 사멸 세포의 분포를 확인 한 결과이다.
도 3a는 U2OS 세포주에 ARL6IP1와 ER 막 표지자인 칼넥신 (calnexin)을 이용하여 형광 염색을 한 결과이다..
도 3b는 ReNcell 신경세포주에 아데노바이러스 벡터를 이용하여 ARL6IP1의 과발현을 유도한 후 2.5~25% 아이오딕사놀 농도 구배 조건에서 ARL6IP1이 발현되는 세포내 소기관 위치를 나타내는 결과이다.
도 4a는 ARL6IP1의 과발현과 ER 스트레스 유도자인 튜니카마이신 (tunicamycin, TM)처리 여부에 따른 ER 스트레스 마커의 단백질 발현정도를 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 4b는 ARL6IP1의 과발현과 ER 스트레스 유도자인 탭시가긴 (thapsigargin, TG)처리 여부에 따른 ER 스트레스 마커 이자 전사조절인자인 ATF4의 타겟 유전자의 mRNA 발현 정도를 RT-PCR로 확인한 것이다.
도 4c는 ARL6IP1의 과발현과 TG 처리 여부에 따른 세포사멸을 조사하기 위해 신경세포에 ARL6IP1 과발현 후 ER 스트레스 유도인자를 처리하고 세포사멸 표지자인 아넥신 V로 염색한 후 사멸 정도를 유세포 분석기를 사용하여 확인한 것이다.
도 4d는 ARL6IP1의 발현량에 따라 세포사멸 경로인 p53과 카스파제 활성이 억제되는 것을 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 5a는 ARL6IP1의 발현량에 따른 p53의 mRNA 발현정도를 RT-PCR로 확인한 것이다.
도 5b는 ARL6IP1의 발현량에 따른 p53 단백질 조절 경로를 확인하기 위해 프로테아좀 저해제인 MG132 처리 후 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 5c는 ARL6IP1에 의한 p53의 단백질 조절 경로가 p53의 E3 유비퀴틴 리가아제인 MDM2의 효소활성에 의한 것인지를 확인하기 위해 in vitro MDM2-유비퀴틴화 분석 후 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 5d는 ARL6IP1 발현 여부에 따라 세포내에서의 MDM2 효소활성 변화를 확인하기 위해 HEK293 세포주에서 in vivo MDM2-유비퀴틴화 분석을 수행 후 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 6a는 신경세포의 수명을 조절하는 중요한 신호중의 하나인 자식작용(autophagy) 조절에 ARL6IP1의 과발현이 미치는 영향을 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 6b는 자가포식소체(autophagosome)를 형성하는 LC3B와 ARL6IP1과의 단백질 결합여부를 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 6 c는 LC3B와 유사한 기능을 하는 LC3 family와 ARL6IP1의 단백질 결합여부를 pull-down 어세이 후 웨스턴 블랏으로 확인한 것이다.
도 6d는 GFP-LC3B가 지속적으로 발현되게 제작한 HeLa-GFP-LC3B 세포주를 사용하여 ARL6IP1의 과발현 후 자가포식소체(autophagosome) 형성 여부를 형광 현미경을 통해 관찰한 결과이다.
도 6e는 도 6d의 자가포식소체 형성의 형광 발현을 imageJ software를 이용하여 정량하여 도식화한 결과이다.
도 7a는 HeLa-GFP-LC3B 세포주에 아데노바이러스를 사용하여 ARL6IP1 유전자 녹-다운 후 자가포식소체 형성 여부를 형광현미경을 통해 관찰한 결과이다.
도 7b는 도 7a의 자가포식소체 형성의 형광 발현을 imageJ software를 이용하여 정량하여 도식화한 결과이다.
도 7c는 HeLa-GFP-LC3B 세포주에 아데노바이러스를 사용하여 ARL6IP1의 유전자 녹-다운 후 48 시간 후에 유전자 조절 여부를 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 8a는 ReNcell 신경세포주를 이용하여 신경세포 분화 조건에서 10 일간 세포주의 표현형을 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 8b는 도 8a의 조건에서 단백질의 발현변화를 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 8 c는 ReNcell 신경세포주에 신경분화 조건인 레티노산을 3일간 처리 후 세포를 수거하여 2.5~25% 아이오딕사놀 농도 구배 조건에서 ARL6IP1, 칼넥신 (ER 소포체의 마커), LC3B의 발현정도와 발현 위치를 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 9a는 SH-SY5Y 신경세포주에서 아데노바이러스 Ad-sh-ARL6IP1을 200 MOI 역가로 처리하여 ARL6IP1 유전자의 녹-다운 후 아데노바이러스 Ad-ARL6IP1을 100 MOI 역가로 처리하여 과발현을 유도한 조건에서 신경세포 분화조건을 주었을 때 세포의 표현형을 현미경으로 관찰한 것이다.
도 9b는 도 9a의 조건에서 유전자의 발현조절 여부를 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 9c는 도 9a의 조건에서 세포사멸 마커인 아넥신V로 염색 후 유세포 분석기를 통해 사멸 세포의 분포 여부를 확인한 결과이다.
도 10a는 렛트 hippocampal 뉴런 세포를 이용하여 ARL6IP1 녹-다운 후 ARL6IP1의 과발현을 유도하여 치료효능 여부를 뉴런의 dendrite arborization을 형광현미경으로 관찰한 결과이다.
도 10b는 도 10a의 조건에서 뉴런의 primary dendrites를 계수하여 정량그래프로 확인한 결과이다.
도 10c는 도 10a의 조건에서 뉴런의 secondary dendrites를 계수하여 정량그래프로 확인한 결과이다.
도 11a는 ARL6IP1 knock-out (KO) 마우스 제작방법에 대한 모식도이다.
도 11b는 구축된 ARL6IP1 KO 마우스의 뇌조직에서 정상조직과 비교하여 mRNA 발현량을 RT-PCR로 확인한 결과이다.
도 11c는 구축된 ARL6IP1 KO 마우스의 뇌조직에서 정상조직과 비교하여 단백질 발현량을 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이다.
도 11d는 HSP 질환 표현형인 하지 강직성마비를 확인하기 위해 정상마우스와 ARL6IP1 KO 마우스를 비교한 사진 결과이다.
도 11e는 HSP 질환 표현형 확인을 위해 정상 마우스와 ARL6IP1 KO 마우스간의 발의 외전각을 확인한 결과이다.
도 11f는 정상 마우스 대비 발의 외전각의 정도를 정량그래프로 나타낸 것이다.
Figure 1a shows the result of confirming the nucleotide sequence by preparing an AR type ARL6IP1 mutant plasmid.
FIG. 1B shows the expression level of mRNA between ARL6IP1 mutant plasmid (HSP-MT) and wild type (WT) prepared in FIG. 1A using HEK293 cell line, by RT-PCR.
Figure 1c is confirmed by Western blot protein expression in the conditions of Figure 1b.
Figure 2a is a result of observing the cell phenotype through a microscope three days after treatment with neuronal differentiation conditions retinoic acid (retinoic acid, RA) after the knock-down of the ARL6IP1 gene using adenovirus in the ReNcell neuronal cell line.
FIG. 2B is a result of confirming Western blot protein expression levels of ARL6IP1 and neuronal differentiation marker MAP2 at each time point after retinoic acid treatment, which is a neuronal differentiation condition under the conditions of FIG. 2A.
Figure 2c is a result of confirming the distribution of dead cells using flow cytometry after staining cells with the apoptosis marker Annexin V after harvesting cells 3 days retinoic acid treatment in the conditions of Figure 2a.
Figure 3a is a result of fluorescence staining using calnexin ARL6IP1 and ER membrane markers in the U2OS cell line.
Figure 3b is a result showing the intracellular organelle position where ARL6IP1 is expressed in a ReNcell neuronal cell line ARL6IP1 expression after induction of ARL6IP1 overexpression using adenovirus vector at 2.5 to 25% iodixanol concentration gradient conditions.
Figure 4a is confirmed by Western blot protein expression of ER stress marker according to the overexpression of ARL6IP1 and whether tunicamycin (TM), which is an ER stress inducer.
Figure 4b is confirmed by RT-PCR mRNA expression of the target gene of ATF4, an ER stress marker and transcriptional regulator according to the overexpression of ARL6IP1 and the treatment of ER stress inducer tappsigagin (TG).
Figure 4c is treated with ER stress inducer after ARL6IP1 overexpression in the neuronal cells to investigate apoptosis according to the overexpression and TG treatment of ARL6IP1 and stained with Annexin V, an apoptosis marker, using a flow cytometer It is confirmed.
Figure 4d is confirmed by Western blot that the apoptosis pathway p53 and caspase activity is inhibited according to the expression level of ARL6IP1.
5a shows the mRNA expression level of p53 according to the expression level of ARL6IP1 by RT-PCR.
Figure 5b is confirmed by Western blot after treatment with proteasome inhibitor MG132 to confirm the p53 protein regulatory pathway according to the expression level of ARL6IP1.
Figure 5c is confirmed by Western blot after in vitro MDM2-ubiquitination analysis to confirm whether the protein regulatory pathway of p53 by ARL6IP1 is due to the enzymatic activity of MDM2, the E3 ubiquitin ligase of p53.
Figure 5d is confirmed by Western blot after performing in vivo MDM2-ubiquitination assay in HEK293 cell line to confirm the change in MDM2 enzyme activity in the cell according to the expression of ARL6IP1.
Figure 6a is confirmed by Western blot the effect of overexpression of ARL6IP1 on the regulation of autophagy, one of the important signals that control the life of neurons.
Figure 6b is confirmed by Western blot protein binding between LC3B and ARL6IP1 to form an autophagosome (autophagosome).
Figure 6c is confirmed by Western blot after pull-down assay whether the protein binding of the LC3 family and ARL6IP1 similar to LC3B.
Figure 6d is a result of observing the formation of autophagosome (autophagosome) after overexpression of ARL6IP1 using HeLa-GFP-LC3B cell line to continuously express GFP-LC3B through fluorescence microscopy.
FIG. 6E is a result of quantitative and graphical representation of fluorescence expression of autophagosome formation of FIG. 6D using imageJ software.
Figure 7a is a result of observing the formation of autophagocyte after ARL6IP1 gene knock-down using adenovirus in HeLa-GFP-LC3B cell line through a fluorescence microscope.
FIG. 7B is a result of quantitative and graphical representation of fluorescence expression of autophagosome formation of FIG. 7A using imageJ software.
Figure 7c shows the results of Western blot analysis of gene regulation 48 hours after gene knock-down of ARL6IP1 using adenovirus in HeLa-GFP-LC3B cell line.
Figure 8a is a result of observing the phenotype of the cell line under a microscope for 10 days under neuronal differentiation conditions using ReNcell neuron line.
Figure 8b is the result of confirming the expression change of the protein under the conditions of Figure 8a by Western blot.
Figure 8c shows the expression level of ARL6IP1, calnexin (marker of ER vesicles), LC3B at 2.5% to 25% iodixanol concentration gradient after cells were treated with retinoic acid, a neuronal differentiation condition, in ReNcell neuronal cell line for 3 days. The expression position was confirmed by the Western blot.
Figure 9a shows that adenovirus Ad-sh-ARL6IP1 with 200 MOI titer in SH-SY5Y neuronal cell line and knocked down the ARL6IP1 gene, and then treated with adenovirus Ad-ARL6IP1 with 100 MOI titer to induce overexpression. Given the differentiation conditions, the phenotype of the cells was observed under a microscope.
Figure 9b is a result confirmed by Western blot whether the expression control of the gene in the condition of Figure 9a.
Figure 9c is a result of confirming the distribution of killed cells through a flow cytometer after staining with Annexin V, apoptosis marker in the conditions of Figure 9a.
10A shows the results of observing dendrite arborization of neurons by fluorescence microscopy to induce overexpression of ARL6IP1 after ARL6IP1 knock-down using let hippocampal neuronal cells.
FIG. 10B is a result obtained by counting primary dendrites of neurons under the conditions of FIG.
FIG. 10C is a result of counting secondary dendrites of neurons under the conditions of FIG.
11A is a schematic diagram of a method for producing ARL6IP1 knock-out (KO) mouse.
Figure 11b is the result of confirming the mRNA expression by RT-PCR compared to the normal tissue in the brain tissue of the constructed ARL6IP1 KO mouse.
Figure 11c is the result of confirming the protein expression in Western blot compared to the normal tissue in the brain tissue of the constructed ARL6IP1 KO mouse.
FIG. 11D is a photographic result of comparing ARL6IP1 KO mice with normal mice to identify lower extremity stiff paralysis, an HSP disease phenotype.
Figure 11e is the result of confirming the abduction angle of the foot between normal mice and ARL6IP1 KO mice to confirm the HSP disease phenotype.
Figure 11f is a quantitative graph showing the degree of abduction angle of the foot compared to the normal mouse.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are intended to illustrate the present invention more specifically, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1:  One: ARL6IP1ARL6IP1 돌연변이의 단백질 발현 억제 확인 Confirmation of Mutation of Protein Expression in Mutants

유전성 강직성 하반신마비는 염색체 우성질환 (autosomal dominant, AD type), 염색체 열성질환 (autosomal recessive, AR type)에서 발병되는 것으로 알려져 있다. 최근에 AR type (열성)의 유전성 강직성 하반신마비 환자 가계에서 다양한 유전자 돌연변이가 발견되어 유전성 강직성 하반신마비와 관련성이 보고되었다 (Novarino G et al, Science 343: 506~511, 2014). 공지된 문헌을 바탕으로 AR type의 ARL6IP1 돌연변이 재조합 플라스미드를 제작하여 야생형 (wild-type)과 비교하여 돌연변이의 기능 이상 여부와 유전자 치료소재로서의 가능성을 확인하고자 하였다. Hereditary stiff paraplegia is known to occur in autosomal dominant (AD type) and chromosomal recessive (AR type) diseases. Recently, a variety of genetic mutations have been found in families with AR type (recessive) hereditary tonic paraplegia (Novarino G). et al, Science 343: 506-511, 2014). Based on the known literature, AR-type ARL6IP1 mutant recombinant plasmids were prepared and compared with wild-type to determine whether the mutations were dysfunctional and possible as a gene therapy material.

pFlag-CMV2 벡터에 ARL6IP1-HSP-MT 재조합 플라스미드를 제작하여 염기서열 분석을 수행한 결과, 해당 돌연변이는 16번 염색체 576-579 위치의 4개 염기가 삭제되어 아미노산 서열 라이신 193에서 틀 이동 돌연변이(frameshift mutation)가 발생하여 야생형에 비해 36개의 아미노산이 추가되어 발현됨을 확인하였다(도 1a).As a result of sequencing by constructing the ARL6IP1-HSP-MT recombinant plasmid in the pFlag-CMV2 vector, the mutant was deleted from four bases at positions 576-579 of chromosome 16, resulting in a frameshift mutation at amino acid sequence lysine 193. mutation) occurred and it was confirmed that 36 amino acids were added and expressed compared to the wild type (FIG. 1A).

제작된 AR type의 ARL6IP1 돌연변이 재조합 플라스미드의 mRNA, 단백질 수준에서의 발현여부를 야생형과 비교하기 위하여, HEK293 세포주에 야생형의 Flag 태그된 ARL6IP1(WT)과 HSP 돌연변이(HSP-MT) 플라스미드를 5, 15 ug씩 형질도입 후 24 시간 배양하여 세포를 수거하였다. 수거된 세포에서 총 RNA를 분리 정제 (easy-spin™ (DNA free) 총 RNA 추출 키트, Intron) 하였고, mRNA는 cDNA로 합성(SuperScript® III Reverse Transcriptase, Invitrogen)하고 β-actin 프라이머를 사용하여 동일양의 cDNA가 합성 되었는지를 PCR로 확인하였다. 이 후에 ARL6IP1 유전자 특이적인 서열을 프라이머(표 1)로 제작하여 PCR을 수행하였다 (도 1b).In order to compare the expression of mRNA and protein at the AR-type ARL6IP1 mutant recombinant plasmid of the AR type, wild-type Flag tagged ARL6IP1 (WT) and HSP mutant (HSP-MT) plasmids 5, 15 Cells were harvested by incubation for 24 hours after ug transduction. Total RNA from harvested cells was isolated and purified (easy-spin ™ (DNA free) Total RNA Extraction Kit, Intron), and mRNA was synthesized with cDNA (SuperScript® III Reverse Transcriptase, Invitrogen) and identical using β-actin primers. PCR confirmed whether positive cDNA was synthesized. Thereafter, PCR was performed by constructing the ARL6IP1 gene specific sequence with a primer (Table 1) (FIG. 1B).

또한, 단백질 수준을 확인하기 위해 도 1b와 동일한 조건에서 세포를 수거하여 용해 버퍼(RIPA, 50 mM Tris-cl, pH8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40, 0.1% SDS, 0.5% sodium deoxycholate)를 사용하여 용해 후 원심분리 (13000 rpm, 10 min, 4℃)하여 용해된 단백질 시료를 얻었다. 이 후 12% SDS-PAGE 젤을 사용하여 질량차이에 따른 단백질 분리 후 PVDF 막(membrane)으로 옮겼다. 이 막은 블로킹(blocking) 버퍼 (1 x PBS, 0.05% 트윈-20, 5% 탈지유(skimmilk))로 상온에서 1 시간 반응시키고 PBST로 세척하였다. 단백질의 발현변화를 확인하기 위해 ARL6IP1 (1:3000) 및 β-actin (1:5000, sigma-aldrich)을 1차 항체로서 PBST로 희석 후 4℃에서 12 시간 동안 처리하였다. ARL6IP1항체는 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli)에서 분리 정제된 단백질을 사용하여 마우스 면역을 통해 직접 제작하여 사용하였다. 1차 항체 처리 후 PBST를 이용하여 세척 후 HRP (horseradish peroxidase) 결합되어 있는 2차 항체 (1:10000, santa-cruz)를 PBST로 희석하여 상온에서 1 시간 반응시킨 후 결합되지 않은 항체는 세척하였다. 이 후 루미놀(Luminol)을 처리하여 발색을 통해 필름 현상을 통해 확인하였다 (도 1c). In addition, the cells were harvested under the same conditions as in FIG. 1B to confirm protein levels, followed by lysis buffer (RIPA, 50 mM Tris-cl, pH8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40, 0.1% SDS, 0.5% sodium). deoxycholate) was dissolved and centrifuged (13000 rpm, 10 min, 4 ° C.) to obtain a protein sample. Thereafter, 12% SDS-PAGE gels were used to separate the proteins according to mass differences and transfer them to PVDF membranes. The membrane was reacted with blocking buffer (1 × PBS, 0.05% Tween-20, 5% skim milk) at room temperature for 1 hour and washed with PBST. To confirm the expression change of the protein, ARL6IP1 (1: 3000) and β-actin (1: 5000, sigma-aldrich) were treated with PBST as a primary antibody and then treated at 4 ° C. for 12 hours. The ARL6IP1 antibody was directly prepared through mouse immunization using a protein isolated and purified from Escherichia coli . After the first antibody treatment, washed with PBST and then HRP (horseradish peroxidase) bound secondary antibody (1: 10000, santa-cruz) was diluted with PBST and reacted at room temperature for 1 hour, and the unbound antibody was washed. . After treatment with luminol (Luminol) was confirmed through the film development through the color development (Fig. 1c).

이 결과 AR type의 ARL6IP1 돌연변이의 경우 야생형과 비교하였을 때 유전자의 번역단계에서 발현이 억제되어 있음을 확인하였다. As a result, it was confirmed that the expression of the AR type ARL6IP1 mutation was inhibited at the translation stage of the gene when compared with the wild type.

실시예Example 2:  2: ARL6IP1의Of ARL6IP1 발현을 억제하는  Inhibiting expression shsh -- ARL6IP1는ARL6IP1 is 신경세포의 사멸을 유도함 Induces death of nerve cells

신경 세포내에서 ARL6IP1 유전자의 녹-다운을 유도하였을 때 신경세포 분화에 미치는 영향을 확인하기 위해 sh-ARL6IP1의 제조는 공지된 방법 (Fengjie   Guo et al. Mol Biol Rep 37:3819-3825, 2010)에 따라 수행되었고, ARL6IP1의 녹-다운을 위해 pSuper 벡터 BglII/HindIII 위치에 sh-ARL6IP1을 클로닝한 플라스미드와 아데노바이러스 게놈을 포함하는 플라스미드 (Adeasy vector)를 상동 재조합에 의해 아데노바이러스 벡터를 제작하였다. 제작된 아데노바이러스 벡터는 HEK293 세포주에 트랜스펙션하여 아데노바이러스를 생산, 농축하여 사용하였다. 아데노바이러스를 제작하여 신경세포의 낮은 형질 도입률을 개선하였다. ReNcell 신경세포주에 제작된 아데노바이러스 (Ad-sh-ARL6IP1)를 100, 200 MOI 역가로 24 시간 처리 후 신경세포 분화 배지(DMEM/F12, 1% FBS, 페니실린, 스트렙토마이신 및 10 uM 레티노산)에서 3일 동안 배양하여 분화된 신경세포의 표현형을 현미경으로 관찰하였다 (도 2a). Preparation of sh-ARL6IP1 to determine the effect on neuronal differentiation when inducing knock-down of the ARL6IP1 gene in neurons is a well-known method ( Fengjie   Guo et al. Mol Biol Rep 37: 3819-3825, 2010) and homologates the plasmid containing the adenovirus genome and the plasmid cloned with sh-ARL6IP1 at the pSuper vector BglII / HindIII site for knock-down of ARL6IP1. Adenovirus vectors were produced by recombination. The produced adenovirus vector was transfected into the HEK293 cell line to produce and concentrate the adenovirus. Adenoviruses were produced to improve the low transduction rate of neurons. Adenovirus (Ad-sh-ARL6IP1) prepared in ReNcell neuron lines was treated with 100 and 200 MOI titers for 24 hours in neuronal differentiation medium (DMEM / F12, 1% FBS, penicillin, streptomycin and 10 uM retinoic acid). Phenotype of differentiated neurons by culturing for 3 days was observed under a microscope (FIG. 2A).

ReNcell 신경세포주에 아데노바이러스 (Ad-sh-ARL6IP1, Ad-sh-Ctrl)을 100 MOI 역가로 24 시간 처리 후 신경세포 분화 조건인 레티노산을 처리하여 신경분화를 유도하였고 각각의 시점에서 단백질 발현 여부를 웨스턴 블랏으로 확인하였다. ReNcell neuronal cell lines were treated with adenoviruses (Ad-sh-ARL6IP1, Ad-sh-Ctrl) at 100 MOI titers for 24 hours and then treated with retinoic acid, a neuronal differentiation condition, to induce neuronal differentiation. Was confirmed by Western blot.

각각의 시점에서 수거된 단백질 시료는 12% SDS-PAGE 젤을 이용해 분리 후 ARL6IP1, 신경분화 마커인 MAP2 항체를 1차 항체로 사용하여 4℃에서 12 시간 동안 처리하였다. 1차 항체 처리 후 PBST를 이용하여 세척 후 HRP 표지된 2차 항체는 상온에서 1 시간 동안 처리하였다. 결합되지 않은 2차 항체는 세척 후 루미놀을 처리하여 발색을 통해 필름 현상하여 확인하였다 (도 2b).Protein samples collected at each time point were separated using 12% SDS-PAGE gel and treated with ARL6IP1, a neuronal differentiation marker MAP2 antibody as primary antibody, at 4 ° C. for 12 hours. After the primary antibody treatment, after washing with PBST, the HRP labeled secondary antibody was treated at room temperature for 1 hour. Unbound secondary antibody was confirmed by washing and treating the luminol and film development through color development (Fig. 2b).

ARL6IP1 유전자의 녹-다운이 신경세포의 분화를 억제함을 확인하였고, 동일한 조건에서 세포 사멸 조절을 확인하기 위해 신경 세포주에 아데노바이러스 (Ad-sh-ARL6IP1, Ad-sh-Ctrl)를 100 MOI 역가로 24 시간 처리 후 3 일간 레티노산을 처리한 세포를 수거하여 세포사멸 마커인 아넥신 V로 염색 후 유세포 분석기를 사용하여 세포사멸 분포 정도를 확인하였다. It was confirmed that knock-down of the ARL6IP1 gene inhibited the differentiation of neurons, and that adenoviruses (Ad-sh-ARL6IP1, Ad-sh-Ctrl) were reversed to 100 MOI to confirm cell death regulation under the same conditions. Cells treated with retinoic acid were harvested for 3 days after 24 hours transverse staining, stained with annexin V, an apoptosis marker, and confirmed the degree of apoptosis distribution using a flow cytometer.

이 결과 대조군 (Ad-sh-Ctrl)에 비해 ARL6IP1 유전자의 녹-다운이 41.85%의 세포사멸이 유도되었음을 확인할 수 있었다 (도 2c). As a result, it was confirmed that knock-down of ARL6IP1 gene induced 41.85% cell death compared to the control group (Ad-sh-Ctrl) (FIG. 2C).

실시예 3: 소포체(ER)에서 ARL6IP1의 발현 여부 확인Example 3: Confirmation of the expression of ARL6IP1 in the ER (ER)

ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)이 발현되는 세포내 소기관을 확인하기 위해 U2OS 세포주를 6 웰 플레이트에 1 x 105 세포/웰 시딩한 후 24 시간 배양하였다. 이 후 4% 파라-포름알데하이드 (para-formaldehyde)로 상온에서 12 시간 이상 방치하여 세포를 고정한 후 PBS로 세척하고 0.5% 트리톤 X-100으로 5 분간 처리한 뒤 블로킹 버퍼 (1 x PBS, 0.05% 트윈 20, 0.5% 트리톤 X -100, 5% BSA)로 상온에서 1 시간 처리하였다. 1차 항체는 ARL6IP1 (1:1000)과 ER 막 표지자인 칼넥신(calnexin, 1:1000, AbFrontier) 항체를 PBST (1 x PBS, 0.05% 트윈 20)로 희석하여 4℃에서 16 시간 처리한 후 PBST를 이용하여 남아있는 1차 항체는 세척하였다. 형광 현미경을 사용하여 판독하기 위해서 ARL6IP1은 로다민(rodamin) 형광 dye가 표지된 2차 항체 (1:500, sigma-aldrich)를 사용하였으며, 칼넥신은 FITC 형광 dye가 표지된 2차 항체 (1:500, sigma-aldrich)를 사용하여 상온에서 1 시간 처리 후 PBST를 사용해서 결합되지 않고 남아있는 2차 항체는 모두 세척하였다. 형광현미경을 통해 표지된 dye를 이용하여 배양 세포에서 특정 단백질의 발현여부 및 위치를 확인하였다 (도 3a). To identify intracellular organelles where ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) is expressed, U2OS cell lines were placed in 6 well plates at 1 × 10 5 cells / well. After seeding, the cells were incubated for 24 hours. Thereafter, the cells were fixed with 4% para-formaldehyde at room temperature for at least 12 hours, fixed with cells, washed with PBS and treated with 0.5% Triton X-100 for 5 minutes, followed by blocking buffer (1 x PBS, 0.05% Tween 20, 0.5% Triton X-100, 5% BSA) for 1 hour at room temperature. The primary antibody was diluted with ARL6IP1 (1: 1000) and the ER membrane marker calnexin (1: 1000, AbFrontier) antibody with PBST (1 x PBS, 0.05% Tween 20) and treated for 16 hours at 4 ° C. Remaining primary antibody was washed using PBST. For reading using a fluorescence microscope, ARL6IP1 used a secondary antibody (1: 500, sigma-aldrich) labeled with a rodamin fluorescent dye, and calnexin was used as a secondary antibody labeled with FITC fluorescent dye (1: 500, sigma-aldrich) and the secondary antibody remaining unbound using PBST after 1 hour at room temperature was washed. Using a dye labeled through a fluorescence microscope, the expression and location of specific proteins in cultured cells were confirmed (FIG. 3A).

신경세포에서의 ARL6IP1의 발현여부 및 세포내 소기관의 위치를 확인하기 위해 ARL6IP1 유전자는 pShuttle-CMV 벡터에 XhoI/HindIII 위치에 클로닝 후 Adeasy 벡터와 상동 재조합에 의해 아데노바이러스 벡터를 제작하였다. 제작된 아데노바이러스 벡터는 HEK293 세포주에 트랜스펙션하여 아데노바이러스를 생산, 농축하여 사용하였다.In order to confirm the expression of ARL6IP1 in neurons and the location of intracellular organelles, the ARL6IP1 gene was cloned at the XhoI / HindIII position in the pShuttle-CMV vector, and adenovirus vectors were prepared by homologous recombination with Adeasy vectors. The produced adenovirus vector was transfected into the HEK293 cell line to produce and concentrate the adenovirus.

ReNcell 신경세포주에 ARL6IP1를 포함하는 아데노바이러스 벡터 (Ad-ARL6IP1)를 이용하여 100 MOI 역가로 처리 후 24 시간 배양 후에 세포를 수거하여 용해 버퍼 (0.25 M sucrose, 1 mM EDTA, 10 mM HEPES-NaOH, pH7.4) 첨가 후 소니케이터를 이용하여 세포를 파쇄한 후 원심분리(5000rpm, 5min, 4℃)를 통해 상층액(lysate)만을 수거하였다. 이 후 2.5~25% 아이오딕사놀 농도 구배 조건을 준 후 준비 된 상층액를 올리고 원심분리 (35000 rpm, 3 h, 4℃)하여 튜브 탑(tube top)에서부터 500 ul씩 샘플을 수거하여 웨스턴 블랏으로 확인하였다. After treatment with 100 MOI titer using ARL6IP1 containing ARL6IP1 in ReNcell neuron line, cells were harvested and cultured for 24 hours after lysis buffer (0.25 M sucrose, 1 mM EDTA, 10 mM HEPES-NaOH, After the addition of pH7.4), the cells were crushed using a sonicator, and only the supernatant (lysate) was collected by centrifugation (5000 rpm, 5 min, 4 ° C.). Thereafter, 2.5 to 25% iodixanol concentration gradient was applied, and then the prepared supernatant was raised and centrifuged (35000 rpm, 3 h, 4 ° C.), and 500 ul of samples were collected from the tube top, and the western blot was collected. Confirmed.

웨스턴 블랏은 각각의 샘플을 12% SDS-PAGE 젤을 이용해 단백질 질량차이에 따라 분리 후 PVDF 막 (millipore)으로 이동하였고, 이 후 막은 블로킹 버퍼 (1 x PBS, 0.05% 트윈 20, 5% 탈지유)를 사용해 상온에서 1 시간 처리 후 PBST(1XPBS, 0.05% 트윈 20)로 세척하였다. 1차 항체로 ARL6IP1 (1:3000), 칼넥신 (1:3000) 을 사용하여 PBST로 희석하여 4℃에서 16 시간 반응시켰다. 각각의 membrane은 PBST로 세척 후 HRP 결합 된 2차 항체 (1:10000, santa-cruz)를 PBST로 희석하여 상온에서 1 시간 반응 후 결합하지 않은 2차 항체는 세척하였다. 화학발광(Chemiluminescence) 방법에 의해 루미놀 (ECL solution, Intron)을 이용하여 발현정도를 확인하였다 (도 3b). Western blots were separated by protein mass differences using a 12% SDS-PAGE gel and then transferred to PVDF membranes (millipore), after which the membranes were blocked with buffer (1 x PBS, 0.05% Tween 20, 5% skim milk). After treatment for 1 hour at room temperature using PBST (1XPBS, 0.05% Tween 20) was washed. The primary antibody was diluted with PBST using ARL6IP1 (1: 3000) and calnexin (1: 3000) to react at 4 ° C for 16 hours. Each membrane was washed with PBST and HRP bound secondary antibody (1: 10000, santa-cruz) was diluted with PBST. After 1 hour reaction at room temperature, the unbound secondary antibody was washed. The degree of expression was confirmed using luminol (ECL solution, Intron) by the chemiluminescence method (Fig. 3b).

상기 두 실험을 통해 ARL6IP1의 세포내 소기관의 위치를 확인 한 결과 ER 막 표지자인 칼넥신과 ARL6IP1이 분획 샘플의 위치가 동일한 것으로 확인되었으며 아데노바이러스에 의해 ARL6IP1 발현이 증가 된 경우 칼넥신의 발현도 동시에 증가됨을 확인하였다. 이를 통해 ARL6IP1은 세포내 소기관 중 소포체 (endoplasmic reticulum: ER)에 위치함을 알 수 있었다.As a result of confirming the location of the intracellular organelles of ARL6IP1 through the two experiments, it was confirmed that the fractional samples of the ER membrane markers Kalnexin and ARL6IP1 were identical, and the expression of Kalnexin also increased when ARL6IP1 expression was increased by adenovirus. Confirmed. This suggests that ARL6IP1 is located in the endoplasmic reticulum (ER) of intracellular organelles.

실시예Example 4: 신경세포에서  4: in neurons ARL6IP1의Of ARL6IP1 과발현에 따라 ER 스트레스 유도 조건에서 세포사멸이 억제됨 Overexpression inhibits apoptosis in ER stress-induced conditions

전술한 바와 같이, ARL6IP1은 ER 막에 존재하여 ER의 형태(shape)에 중요한 기능을 함을 확인하였다. ER 막 단백질 중의 하나로 ARL6IP1의 발현 될 때 ER에서의 기능을 확인하기 위해 ER 스트레스 유도 후에 ER 스트레스 마커들의 발현 조절을 확인하였다. U2OS 세포주에 Flag 태그된 ARL6IP1 플라스미드(Flag-ARL6IP1)와 트랜스펙션 시약 (transfast transfection reagent, Promega)을 혼합하여 DNA/리포좀 복합체를 만든 후 세포에 처리하여 24 시간 동안 배양하였다. ARL6IP1의 과발현 조건에서 ER 스트레스를 유도하였을 때 ER 스트레스 마커들의 단백질 발현 정도를 확인하기 위해 ER 스트레스 유도자인 투니카마이신 (tunicamycin, TM, sigma-aldrich)을 10 μg/ml의 농도로 4 시간 처리 후 세포를 수거하여 용해 버퍼 (RIPA, 50 mM Tris-cl, pH8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40, 0.1% SDS, 0.5% sodium deoxycholate) 를 사용하여 4℃, 10 min 처리 후 원심분리 (13000 rpm, 10 min, 4℃)하여 총 상등액을 준비하였다. 이후 12% SDS PAGE 젤을 이용해 단백질 질량에 따라 분리하였다. PVDF 막으로 이동한 후 블로킹 버퍼를 사용해 상온에서 1 시간 반응시켰다. As described above, it was confirmed that ARL6IP1 is present in the ER membrane and plays an important function in the shape of the ER. To confirm the function in ER when ARL6IP1 is expressed as one of the ER membrane proteins, expression regulation of ER stress markers was confirmed after ER stress induction. Flag tagged ARL6IP1 plasmid (Flag-ARL6IP1) and transfection reagent (Promega) were mixed in the U2OS cell line to make DNA / liposome complexes, and then treated with cells and incubated for 24 hours. After 4 hours of treatment with ER stress inducer tunicamycin (tunicamycin, TM, sigma-aldrich) at a concentration of 10 μg / ml to determine the degree of protein expression of ER stress markers when ER stress was induced under ARL6IP1 Cells were harvested and centrifuged at 4 ° C. for 10 min using lysis buffer (RIPA, 50 mM Tris-cl, pH8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40, 0.1% SDS, 0.5% sodium deoxycholate). (13000 rpm, 10 min, 4 ° C.) to prepare a total supernatant. It was then separated according to protein mass using a 12% SDS PAGE gel. After moving to the PVDF membrane, it was reacted for 1 hour at room temperature using a blocking buffer.

ARL6IP1의 과발현을 확인하기 위해 Flag (1:5000, sigma-aldrich)과 ARL6IP1 (1:3000) 항체를 사용하였으며, ER 스트레스 마커들의 발현여부를 확인하기 위해 ATF4 (1:2000, cell signaling), CHOP(1:2000, cell signaling), XBP-1 (1:2000, cell signaling) 및 ATF6α(1:2000, cell signaling)를 1차 항체로 사용하여 PSBT로 희석 후 4℃에서 12 시간 처리하였다. HRP 결합된 2차 항체(1:10000, santa-cruz)를 사용하여 상온에서 1 시간 반응 후 루미놀 처리해서 발색을 통해 발현 여부를 확인하였다. 그 결과 ER 스트레스 마커 중 ATF4-CHOP은 세포사멸의 신호(apoptosis signal)를 활성화 하는 것으로 알려져 있으나 ARL6IP1의 과발현은 ATF4-CHOP signal 뿐만 아니라 XBP-1, ATF6α신호가 더 강하게 유도되는 것으로 확인하였고 (도 4a), 이는 XBP-1, ATF6α의 타겟 유전자 중 하나인 샤페론 (chapheron)등의 발현을 유도하여 세포의 사멸이 아닌 생존/성장이 활성화되는 것으로 확인되었다. Flag (1: 5000, sigma-aldrich) and ARL6IP1 (1: 3000) antibodies were used to confirm overexpression of ARL6IP1, and ATF4 (1: 2000, cell signaling) and CHOP were used to confirm the expression of ER stress markers. (1: 2000, cell signaling), XBP-1 (1: 2000, cell signaling), and ATF6α (1: 2000, cell signaling) were used as primary antibodies and diluted for 12 hours at 4 ° C. after dilution with PSBT. HRP-bound secondary antibody (1: 10000, santa-cruz) using a luminol treatment after 1 hour reaction at room temperature to determine the expression through color development. As a result, ATF4-CHOP is known to activate apoptosis signal among ER stress markers, but overexpression of ARL6IP1 was confirmed to induce stronger XBP-1 and ATF6α signals as well as ATF4-CHOP signal (Fig. 4a), it induces the expression of chaperon, which is one of the target genes of XBP-1, ATF6α, etc., and it is confirmed that survival / growth rather than cell death is activated.

ARL6IP1의 과발현 후 발현이 유도된 ER 스트레스 마커 중 ATF4는 전사 조절인자로서 다양한 타겟 유전자의 발현을 조절한다. ARL6IP1에 의해 발현이 유도된 ATF4가 전사 조절인자로서 기능을 할 수 있는지를 확인하기 위해 U2OS 세포주에 Flag-ARL6IP1 플라스미드를 사용하여 트랜스펙션 후 ER 스트레스 유도제인 탭시가긴 (thapsigargin, TG, sigma-aldrich)을 10 uM의 농도로 4 시간 처리하여 ER 스트레스를 유도하였다. 이 후 세포를 수거하여 mRNA를 분리 (easy-spin™ (DNA free) Total RNA Extraction Kits, Intron)후 각각의 ATF4의 타겟 유전자들의 특이적인 서열을 프라이머로 제작하여 (표 1) PCR로 확인하였다. ATF4의 다양한 타겟 유전자들이 mRNA 수준에서 증가됨을 확인 할 수 있었다 (도 4b). 상기 실험에서 사용된 프라이머 서열은 하기 표 1에 나타내었다.Among ER stress markers induced after overexpression of ARL6IP1, ATF4 is a transcriptional regulator and regulates the expression of various target genes. To determine whether ATF4 induced by ARL6IP1 can function as a transcriptional regulator, Flag-ARL6IP1 plasmid was used in the U2OS cell line after transfection, to induce ER stress inducer (thapsigargin, TG, sigma-aldrich). ) Was treated for 4 hours at a concentration of 10 uM to induce ER stress. Cells were then collected and mRNA was isolated (easy-spin ™ (DNA free) Total RNA Extraction Kits, Intron), and then the specific sequences of the target genes of each ATF4 were prepared as primers (Table 1) and confirmed by PCR. Various target genes of ATF4 were confirmed to be increased in the mRNA level (Fig. 4b). Primer sequences used in the experiments are shown in Table 1 below.

RT-RT- PCRPCR 프라이머primer 서열 order 명칭designation 프리이머 염기서열Primer Sequence 서열번호SEQ ID NO: ARL6IP1
ARL6IP1
정방향Forward direction 5’-GACTGCAAGTCTGGAAGAAC-3’5’-GACTGCAAGTCTGGAAGAAC-3 ’ 1One
역방향Reverse 5’-GAACAAGGTAGTCAGCCAAG-3’5’-GAACAAGGTAGTCAGCCAAG-3 ’ 22 ATF4
ATF4
정방향Forward direction 5’-CTGACCACGTTGGATGACAC-3’5’-CTGACCACGTTGGATGACAC-3 ’ 33
역방향Reverse 5’-GGGCTCATACAGATGCCACT-3’5’-GGGCTCATACAGATGCCACT-3 ’ 44 E-selectin
E-selectin
정방향Forward direction 5’-TGTTTCCAAAACCCTGGAAG-3’5’-TGTTTCCAAAACCCTGGAAG-3 ’ 55
역방향Reverse 5’-AACTGGGATTTGCTGTGTCC-3’5’-AACTGGGATTTGCTGTGTCC-3 ’ 66 ASNS
ASNS
정방향Forward direction 5’-CTCTGAGGAAGGCATTCAGG-3’5’-CTCTGAGGAAGGCATTCAGG-3 ’ 77
역방향Reverse 5’-CATTTCTGGTGGCAGAGACA-3’5’-CATTTCTGGTGGCAGAGACA-3 ’ 88 CHOP
CHOP
정방향Forward direction 5’-CTTGGCTGACTGAGGAGGAG-3’5’-CTTGGCTGACTGAGGAGGAG-3 ’ 99
역방향Reverse 5’-TCACCATTCGGTCAATCAGA-3’5’-TCACCATTCGGTCAATCAGA-3 ’ 1010 VEGF
VEGF
정방향Forward direction 5’-GGAGTACCCTGATGAGATCG-3’5’-GGAGTACCCTGATGAGATCG-3 ’ 1111
역방향Reverse 5’-TGCAGGAACATTTACACGTC-3’5’-TGCAGGAACATTTACACGTC-3 ’ 1212 p53
p53
정방향Forward direction 5’-CGTGTGGAGTATTTGGATGA-3’5’-CGTGTGGAGTATTTGGATGA-3 ’ 1313
역방향Reverse 5’-TTCTCCATCCAGTGGTTTCT-3’5’-TTCTCCATCCAGTGGTTTCT-3 ’ 1414 MAP2
MAP2
정방향Forward direction 5’-GAACCAGCAGAGATTCAGAG-3’5’-GAACCAGCAGAGATTCAGAG-3 ’ 1515
역방향Reverse 5’-GCTGCCTCTTCTACTTCAAA-3’5’-GCTGCCTCTTCTACTTCAAA-3 ’ 1616 β-actin
β-actin
정방향Forward direction 5’-AGGAGAAGCTGTGCTACGTC-3’5’-AGGAGAAGCTGTGCTACGTC-3 ’ 1717
역방향Reverse 5’-CTCAGGAGGAGCAATGATCT-3’5’-CTCAGGAGGAGCAATGATCT-3 ’ 1818

이러한 유전자들의 발현 정도에 따라 ARL6IP1의 과발현이 세포의 성장 및 사멸에 영향을 미치는지를 확인하였다. ARL6IP1의 과발현 후 유도된 ER 스트레스에 의한 세포주기의 변화를 확인하기 위해 Neuro-2a 세포주에 Flag 태그된 ARL6IP1 플라스미드를 형질도입 후 24 시간 동안 배양하였다. According to the expression level of these genes, it was confirmed whether overexpression of ARL6IP1 affects the growth and death of cells. In order to confirm the change in cell cycle due to ER stress induced after overexpression of ARL6IP1, Flag-tagged ARL6IP1 plasmid was incubated for 24 hours after transduction into Neuro-2a cell line.

이 후 세포를 수거하여 70% 에탄올로 4℃에서 12 시간 이상 고정 후 세포사멸 표지자인 아넥신(annexin) V를 염색하여 세포사멸 여부를 확인 한 결과 대조군이 75.88%의 세포사멸이 나타난 것에 비해 ARL6IP1이 과발현된 경우 ER 스트레스가 유도되어도 45.06%로 현저히 낮게 세포사멸이 나타나는 것으로 확인되었다. 이를 통해 ARL6IP1의 과발현은 스트레스 조건에서 세포사멸을 억제할 수 있음을 알 수 있었다 (도 4c).Cells were collected and fixed with 70% ethanol at 4 ° C. for at least 12 hours, and then stained with annexin V, an apoptosis marker, to confirm apoptosis. The control group showed 75.88% cell death compared to ARL6IP1. When overexpressed, apoptosis was found to be markedly low at 45.06% even though ER stress was induced. It was found that overexpression of ARL6IP1 can inhibit apoptosis under stress conditions (FIG. 4C).

ARL6IP1의 과발현 후 ER 스트레스를 유도하였을 때 세포사멸이 억제되는 이유를 확인하기 위해 U2OS 세포주에 Flag 태그 된 ARL6IP1 플라스미드를 형질도입 (5, 15ug) 후 24 시간 배양하여 ARL6IP1의 과발현을 유도하였다. ARL6IP1 과발현된 세포주에 ER 스트레스 유도자인 튜니카마이신(TM)을 10 ug/ml의 농도로 4 시간 처리 후 세포를 수거하였다. RIPA 용해 버퍼를 이용하여 단백질 시료를 준비하였고, 12% SDS-PAGE 젤로 단백질을 질량에 따라 분리하였다. 세포사멸 경로인 p53 (1: 5000, santa-cruz), BAX (1:3000, santa-cruz), 카스파제 -9 (1:2000, cell signaling), 카스파제-3 (1:2000, cell signaling) 및 cleavage 카스파제-3 (1:2000, cell signaling)를 1차 항체로 사용하여 4℃에서 12 시간 동안 처리하였다. HRP 결합된 2차 항체는 상온에서 1 시간 동안 처리 후 루미놀 처리하여 발광을 필름으로 현상하여 확인하였다. 이 결과 세포사멸을 조절하는 p53 단백질 발현량을 확인하였을 때 ARL6IP1의 과발현에 따라 p53 단백질이 감소되는 것을 확인하였고, p53의 하위 경로인 BAX, 카스파제-9, 카스파제-3의 활성이 감소되는 것을 확인 할 수 있었다 (도 4d).In order to identify the reason why apoptosis was inhibited when ER stress was induced after ARL6IP1 overexpression, ARL6IP1 overexpression was induced by incubation for 24 hours after transduction (5, 15ug) of a tagged TRL plasmid in U2OS cell line. Cells were harvested after 4 hours treatment of ER stress inducer tunicamycin (TM) at a concentration of 10 ug / ml in the ARL6IP1 overexpressed cell line. Protein samples were prepared using RIPA lysis buffer, and proteins were separated by mass with 12% SDS-PAGE gel. Apoptosis pathways p53 (1: 5000, santa-cruz), BAX (1: 3000, santa-cruz), caspase-9 (1: 2000, cell signaling), caspase-3 (1: 2000, cell signaling ) And cleavage caspase-3 (1: 2000, cell signaling) were used as primary antibodies for 12 hours at 4 ° C. The HRP-bound secondary antibody was treated by luminol treatment after treatment for 1 hour at room temperature, and confirmed by developing the film with a film. As a result, when the expression level of p53 protein that regulates apoptosis was confirmed, it was confirmed that p53 protein was decreased by overexpression of ARL6IP1, and the activities of BAX, caspase-9, and caspase-3, which are sub-paths of p53, were decreased It could be confirmed (Figure 4d).

실시예Example 5:  5: ARL6IP1은ARL6IP1 is MDM2의Of MDM2 E3 리가아제 효소 활성을  E3 ligase enzyme activity 활성화시켜Activate p53의 단백질을 조절함 regulates the protein of p53

ARL6IP1의 과발현에 따른 p53의 단백질 감소가 전사 단계에서의 조절인지 또는 번역 이후 단계에서의 조절인지를 확인하기 위해, 도 4와 동일 조건으로 U2OS 세포주에 Flag-ARL6IP1 플라스미드를 이용해 과발현 유도 후 세포를 수거하여 총 RNA를 분리하고 cDNA 합성 후 ARL6IP1, p53 특이적인 프라이머(표 1)를 이용하여 PCR로 확인하였다. β-액틴의 경우 동일한 cDNA의 농도로 PCR이 수행되었음을 나타내는 대조군으로 사용되었다. To determine whether p53 protein reduction following ARL6IP1 overexpression is regulated at the transcriptional or posttranslational stage, cells were harvested after induction of overexpression using the Flag-ARL6IP1 plasmid in the U2OS cell line under the same conditions as in FIG. 4. Total RNA was isolated and cDNA synthesis was confirmed by PCR using ARL6IP1, p53 specific primer (Table 1). β-actin was used as a control indicating that PCR was performed at the same concentration of cDNA.

그 결과 ARL6IP1 과발현 후 p53의 mRNA 수준에서 변화가 나타나지 않음을 확인하였다. 이는 ARL6IP1에 의한 p53은 번역 후 수준에서 조절 받고 있음을 시사하는 것이다(도 5a). As a result, it was confirmed that there was no change in the mRNA level of p53 after ARL6IP1 overexpression. This suggests that p53 by ARL6IP1 is regulated at post-translational levels (FIG. 5A).

p53의 단백질은 E3 유비퀴틴 리가아제인 MDM2에 의해 유비퀴틴화 되어 프로테아좀 의존적으로 분해된다고 알려져 있다. 이를 바탕으로 ARL6IP1 과발현에 의한 p53 단백질의 감소가 유비퀴틴화에 의한 프로테아좀 의존적인 분해 작용에 의한 것인지를 확인하기 위해 U2OS 세포주에 Flag-ARL6IP1 플라스미드를 형질도입 (5, 15 ug) 후 24 시간 배양하여 ARL6IP1의 과발현을 유도한 후 프로테아좀 저해제인 MG132를 10 uM의 농도로 12 시간 처리 후 세포를 수거하였다. 수거된 세포는 RIPA 용해 버퍼를 사용하여 단백질 시료를 준비하고, 12 % SDS-PAGE 젤로 단백질을 분리하였다. The protein of p53 is known to be ubiquitinated by EDM ubiquitin ligase, MDM2, to be proteasome dependently degraded. Based on this, to determine whether the reduction of p53 protein by ARL6IP1 overexpression is due to proteasome-dependent degradation by ubiquitination, the U2OS cell line was transfected with Flag-ARL6IP1 plasmid (5, 15 ug) for 24 hours. After inducing overexpression of ARL6IP1, cells were harvested after 12 hours of proteasome inhibitor MG132 at a concentration of 10 uM. The harvested cells prepared protein samples using RIPA lysis buffer and proteins were separated by 12% SDS-PAGE gel.

또한, ARL6IP1이 농도 의존적으로 과발현 되는지를 확인하기 위해 Flag (1:5000), ARL6IP1 (1:3000)을 1차 항체로 사용하였으며, 프로테아좀 저해제 처리여부에 따른 p53 (1: 5000, santa-cruz), MDM2 (1:2000, BD pharmingen)의 발현여부를 확인하였다. 1차 항체는 PBST로 희석하여 4℃에서 12 시간 동안 처리하였고, HRP 결합된 2차 항체는 상온에서 1 시간 동안 처리 후 루미놀을 처리하여 필름현상으로 확인하였다 (도 5b). In addition, Flag (1: 5000) and ARL6IP1 (1: 3000) were used as primary antibodies to determine whether ARL6IP1 was overexpressed in a concentration-dependent manner, and p53 (1: 5000, santa-) was treated with proteasome inhibitor treatment. cruz), MDM2 (1: 2000, BD pharmingen) was confirmed. The primary antibody was diluted with PBST and treated at 4 ° C. for 12 hours, and the HRP-bound secondary antibody was treated with luminol after treatment for 1 hour at room temperature (FIG. 5b).

그 결과 ARL6IP1의 과발현은 p53 단백질 수준이 감소되며, 프로테아좀 저해제를 처리하면 p53의 감소가 나타나지 않음을 확인하였다. 또한 p53의 E3 유비퀴틴 리가아제인 MDM2는 ARL6IP1의 과발현에 따른 발현 변화가 나타나지 않음을 확인하였다. 이는 ARL6IP1에 의한 p53의 감소가 유비퀴틴화와 연관되어 나타남을 시사하는 것이다. As a result, it was confirmed that overexpression of ARL6IP1 decreased the p53 protein level, and the proteasome inhibitor did not show a decrease in p53. In addition, the expression of p53 E3 ubiquitin ligase MDM2 did not show a change in expression due to the overexpression of ARL6IP1. This suggests that a decrease in p53 by ARL6IP1 is associated with ubiquitination.

p53은 E3 유비퀴틴 리가아제인 MDM2(Mouse double minute 2 homolog)에 의해 유비퀴틴화를 조절시킴이 알려져 있고, MDM2는 기질단백질로서 p53뿐만 아니라 스스로를 기질로 사용하여 기질단백질에 다량체 유비퀴틴을 연결하여 프로테아좀 의존적으로 기질 단백질을 분해시킬 수 있음이 알려져 있다. p53 is known to modulate ubiquitination by MDM2 (Mouse double minute 2 homolog), an E3 ubiquitin ligase.MDM2 is a substrate protein that is used as a substrate as well as p53 to connect multimeric ubiquitin to substrate protein. It is known that theasome can be dependent on the degradation of matrix proteins.

본 발명에서는 ARL6IP1에 의한 p53 단백질이 유비퀴틴화에 의해 감소되는 것을 확인하였다. 하지만 세포내에서 ARL6IP1의 발현증가에 따른 MDM2의 단백질의 증가는 확인되지 않았다 (도 5b). 이러한 결과를 바탕으로 ARL6IP1에 의한 MDM2의 E3 효소활성은 스스로를 기질로하는 셀프 유비퀴틴화 (self-ubiquitination)로 in vitro 또는 in vivo MDM2 유비퀴틴화 분석(ubiquitination assay)을 통해 확인하였다. In the present invention, it was confirmed that p53 protein by ARL6IP1 is reduced by ubiquitination. However, the increase in the protein of MDM2 was not confirmed by the increase in the expression of ARL6IP1 in the cell (Fig. 5b). Based on these results, EDM enzymatic activity of MDM2 by ARL6IP1 was confirmed by in vitro or in vivo MDM2 ubiquitination assay by self-ubiquitination.

ARL6IP1에 의한 p53의 단백질 조절 경로가 p53의 E3 유비퀴틴 리가아제인 MDM2의 효소활성에 의한 것인지를 확인하기 위해 in vitro MDM2-유비퀴틴화 분석을 수행하였다. in vitro MDM2-유비퀴틴화 분석은 His-E1; 0.5 μg, His-UBC5Hc; 0.2 μg, GST-MDM2; 0.2, 0.5, 1μg, His-ARL6IP1; 0.2, 0.5, 1μg, Flag-유비퀴틴 (Sigma-Adrich); 1.25μg을 반응 버퍼 (25 mM Tris-HCl pH7.5, 1 mM MgCl2, 2.5 mM DTT, 5 mM ATP, 및 ATP 재생 시스템(regeneration system) 1 mM 크레아틴 인산염(Sigma-Adrich), 1 mM 크레아틴 키나아제 (Sigma-Adrich), 0.5μg/ml 유비퀴틴 알데하이드(Boston Biohem, MA, USA)]와 섞은 후 37°C에서 1 시간 반응 후, 웨스턴 블랏으로 확인하였다. In vitro MDM2-ubiquitination assay was performed to determine whether the protein regulatory pathway of p53 by ARL6IP1 is due to the enzymatic activity of MDM2, the E3 ubiquitin ligase of p53. In vitro MDM2-ubiquitination assays were performed using His-E1; 0.5 μg, His-UBC5Hc; 0.2 μg, GST-MDM2; 0.2, 0.5, 1 μg, His-ARL6IP1; 0.2, 0.5, 1 μg, Flag-ubiquitin (Sigma-Adrich); 1.25 μg of reaction buffer (25 mM Tris-HCl pH7.5, 1 mM MgCl 2 , 2.5 mM DTT, 5 mM ATP, and ATP regeneration system 1 mM creatine phosphate (Sigma-Adrich), 1 mM creatine kinase) (Sigma-Adrich), 0.5μg / ml ubiquitin aldehyde (Boston Biohem, MA, USA)] and after 1 hour reaction at 37 ° C, it was confirmed by Western blot.

이 결과 ARL6IP1의 단백질 농도 의존적으로 MDM2 효소활성의 변화가 나타나지 않았으며, 이는 ARL6IP1이 직접적으로 MDM2의 효소활성을 조절하지는 못하는 것으로 확인되었다 (도 5c). As a result, there was no change in MDM2 enzymatic activity depending on the protein concentration of ARL6IP1, which confirmed that ARL6IP1 does not directly regulate the enzymatic activity of MDM2 (FIG. 5C).

ARL6IP1 발현 여부에 따라 세포내에서의 MDM2 효소활성 변화를 확인하기 위해 in vivo MDM2 유비퀴틴화 분석을 수행하였다. HEK293T 세포주에 GST 태그된 MDM2 (5 ug), Flag 태그된 ARL6IP1(5 ug), HA 태그된 유비퀴틴 (5 ug) 플라스미드를 함께 트랜스펙션 후 24 시간 배양하였다. 이 후 프로테아좀 저해제인 MG132 (10 uM)처리 후 12 시간 후에 세포를 수거하여 용해 버퍼(50 mM Tris-cl, pH7.5, 150 mM NaCl, 1% NP-40, 1 mM EDTA)를 이용하여 용해 하고 GST-MDM2를 pull-down하기 위해 GST resin (Amersharm)을 첨가하여 4에서 2 시간 동안 반응시켰다. 이 후 원심분리를 통해 GST resin에 결합되어 있는 GST-MDM2를 제외하고 결합하지 않은 단백질들은 PBST를 사용해 세척하였다. Resin은 2 X SDS 샘플 버퍼 (0.125 M 트리스 pH 6.8, 4% SDS, 20% 글리세롤, 0.2 M DTT, 0.02% 브로모페놀 블루)로 리서스펜션 후 10% SDS PAGE 젤로 분리 후 HA (1:2000, AbFrontier)를 1차 항체로 사용하여 4℃에서 12 시간 동안 처리하였다. HRP 결합된 2차 항체를 사용하여 MDM2의 유비퀴틴화를 확인하였다. In vivo MDM2 ubiquitination assay was performed to confirm the change of MDM2 enzymatic activity in cells according to the expression of ARL6IP1. HEK293T cell lines were incubated with GST tagged MDM2 (5 ug), Flag tagged ARL6IP1 (5 ug) and HA tagged ubiquitin (5 ug) plasmids for 24 hours after transfection. After 12 hours after treatment with proteasome inhibitor MG132 (10 uM), cells were harvested using lysis buffer (50 mM Tris-cl, pH7.5, 150 mM NaCl, 1% NP-40, 1 mM EDTA). GST resin (Amersharm) was added to react for 4 to 2 hours to dissolve and to pull down GST-MDM2. Subsequently, unbound proteins were washed with PBST except GST-MDM2 bound to GST resin by centrifugation. Resin was resuspended with 2 X SDS sample buffer (0.125 M Tris pH 6.8, 4% SDS, 20% glycerol, 0.2 M DTT, 0.02% bromophenol blue) and then separated with 10% SDS PAGE gel and then HA (1: 2000, AbFrontier) was used as the primary antibody and treated at 4 ° C. for 12 hours. The ubiquitination of MDM2 was confirmed using an HRP bound secondary antibody.

이 결과 ARL6IP1이 과발현 된 경우 대조군에 비해 MDM2의 유비퀴틴화가 급격하게 증가되었음을 확인하였으며 이를 통해 ARL6IP1은 직접적으로 MDM2의 효소활성에 영향을 미치지는 않으나 세포내에 존재하는 MDM2의 효소활성을 조절하는 co-factor를 조절함으로써 MDM2의 효소활성을 증가시킴을 알 수 있었다 (도 5d). As a result, the overexpression of ARL6IP1 resulted in a sharp increase in the ubiquitination of MDM2 compared to the control group. Through this, ARL6IP1 does not directly affect the enzymatic activity of MDM2, but it is a co-factor that regulates the enzymatic activity of MDM2 in cells. It can be seen that by increasing the enzyme activity of MDM2 was increased (Fig. 5d).

실시예Example 6:  6: ARL6IP1은ARL6IP1 is 자식작용 ( Child action autophagyautophagy )을 활성화 시켜 세포의 수명을 조절함Activation of cells to regulate cell lifespan

ER 소기관의 수명 조절, 세포의 생존과 사멸을 조절하는 중요한 경로 중에 하나인 자식작용 (autophagy)과 ARL6IP1 유전자의 연관성 여부를 확인하였다. ARL6IP1이 ER 소기관의 막에 위치한다는 실시예 3의 결과들을 바탕으로 이러한 ARL6IP1이 신경세포의 자식작용 신호(autophagy signal)를 조절할 수 있는지를 확인하였다. U2OS 세포주에 Flag-ARL6IP1 플라스미드를 형질도입 (5, 15 ug) 후 24 시간 배양하여 ARL6IP1의 과발현을 유도한 후 ER 스트레스 유도자인 튜니카마이신(TM)을 10 ug/ml의 농도로 4 시간 동안 처리 후 세포를 수거하여 RIPA 버퍼를 사용하여 단백질 시료를 준비하였다. 12% SDS-PAGE 젤을 사용하여 단백질 분리 후 자식작용 신호에 관련된 ATG5―ATG12 결합체 (1:2000, santa-cruz)와 LC3B(light chain 3β, 1:5000, sigma-aldrich)의 활성형인 LC3B-II의 단백질 발현량을 확인할 수 있는 1차 항체를 사용하여 4℃에서 12 시간 동안 처리하였다. HRP 결합된 2차 항체를 사용하여 반응 후 필름현상을 통해 단백질 발현 정도를 확인하였다(도 6a). The association of ARL6IP1 gene with autophagy, one of the important pathways that regulate the lifespan, survival and death of ER organelles, has been identified. Based on the results of Example 3, where ARL6IP1 is located in the membrane of the ER organelle, it was confirmed whether this ARL6IP1 can regulate the autophagy signal of neurons. Flag-ARL6IP1 plasmid was transduced (5, 15 ug) in a U2OS cell line and incubated for 24 hours to induce overexpression of ARL6IP1 and treated with ER stress inducer tunicamycin (TM) at a concentration of 10 ug / ml for 4 hours. Cells were then harvested and protein samples were prepared using RIPA buffer. LC3B-, the active form of the ATG5-ATG12 conjugate (1: 2000, santa-cruz) and LC3B (light chain 3β, 1: 5000, sigma-aldrich) involved in progeny signaling after protein separation using a 12% SDS-PAGE gel Treatment was performed at 4 ° C. for 12 hours using a primary antibody capable of confirming the amount of protein expression of II. Using the HRP-bound secondary antibody was confirmed the degree of protein expression through the film phenomenon after the reaction (Fig. 6a).

그 결과 ARL6IP1의 발현 증가에 따라 ATG5―ATG12 결합체과 LC3B-II의 단백질 증가가 확인되었으며, 이를 통해 자식작용 신호가 유도되었음을 알 수 있었다. As a result, the expression of ATG5-ATG12 conjugate and LC3B-II increased as the expression of ARL6IP1 increased, indicating that a child signal was induced.

ARL6IP1이 직접적으로 자식작용 신호를 유도하는지를 확인하기 위해 자가포식소체(autophagosome)를 형성하는 LC3B 단백질과의 단백질 간 결합을 확인하였다. E.coli 발현 벡터인 pET28a (His tagged)벡터에 PCR을 통해 증폭 된 ARL6IP1을 BamHI/NotI 제한효소를 이용해 재조합 플라스미드를 제작하였고, pGEX4T1(GST tagged) 벡터에는 LC3B 유전자를 BamHI/NotI 제한효소를 이용해 재조합 플라스미드를 제작하였다. 이 후 E. coli에서 각각의 단백질을 분리정제 하였다. 분리 정제된 His-ARL6IP1(0.5 ug)과 GST-LC3B(0.5, 1 ug)는 PBS 버퍼에서 4℃ 에서 2 시간 동안 반응 시킨 후 GST resin을 첨가하여 pull-down 하였다. pull-down된 시료는 GST-LC3B에 결합되어있는 His-ARL6IP1을 확인하기 위해 12% SDS-PAGE 젤을 통해 분리 후 His (1:2000, santa-cruz)를 1차 항체로 사용하여 확인하였다 (도 6b). 그 결과 ARL6IP1은 LC3B와 직접적으로 결합함을 확인할 수 있었다. In order to confirm whether ARL6IP1 directly induces a child signal, protein-to-protein binding with LC3B protein forming an autophagosome was confirmed. ARL6IP1 amplified by PCR in the pET28a (His tagged) vector, an E. coli expression vector, was prepared using a BamHI / NotI restriction enzyme. Recombinant plasmids were constructed. Thereafter, each protein was isolated and purified from E. coli . The purified His-ARL6IP1 (0.5 ug) and GST-LC3B (0.5, 1 ug) were reacted in PBS buffer at 4 ° C for 2 hours and then pulled down by adding GST resin. Pulled-down samples were identified using His (1: 2000, santa-cruz) as the primary antibody after separation through 12% SDS-PAGE gel to identify His-ARL6IP1 bound to GST-LC3B ( 6b). As a result, it was confirmed that ARL6IP1 binds directly to LC3B.

또한, 자가포식소체를 형성할 수 있는 LC3B와 유사한 기능을 수행하는 LC3B family 단백질과 ARL6IP1의 단백질 간 결합여부를 확인하였다. GST-ARL6IP1과 His 태그된 LC3B family는 각각 E. coli에서 분리 정제하였으며, 이 후 GST-ARL6IP1(1 ug)과 His-LC3 family (1 ug)는 PBS 버퍼에서 4℃ 에서 2 시간 동안 반응 시킨 후 GST resin을 첨가하여 pull-down 시켰다. pull-down된 시료는 12% SDS-PAGE 젤을 통해 분리 후 His (1:2000, santa-cruz)를 1차 항체로 사용하여 확인하였다 (도 6 c). GST 단백질은 음성 대조군으로 사용되었다. In addition, the binding between the LC3B family protein and ARL6IP1 protein, which perform a function similar to LC3B capable of forming autophagosomes, was confirmed. GST-ARL6IP1 and His tagged LC3B family were isolated and purified from E. coli , respectively . After that, GST-ARL6IP1 (1 ug) and His-LC3 family (1 ug) were reacted in PBS buffer for 2 hours at 4 ° C. GST resin was added and pulled down. Pulled-down samples were identified using His (1: 2000, santa-cruz) as the primary antibody after separation through 12% SDS-PAGE gel (Fig. 6c). GST protein was used as a negative control.

세포내에서 ARL6IP1과 LC3B가 직접적으로 결합하여 자가포식소체를 형성 한 후 자식작용 신호를 유도하는 것을 확인하기 위해 GFP-LC3B 점 형성 분석(puncta formation assay)을 수행하였다. HeLa 세포주에 GFP-LC3B가 지속적으로 발현되는 stable cell line을 제작하여 ARL6IP1 포함하는 아데노바이러스 벡터를 100 MOI 역가로 처리하여 24 시간 배양하였다. 이 후 HBSS (자식작용 신호 유도), wortmannin (자가포식소체 형성 저해제), bafilomycin A1 (라이소좀 저해제)를 처리하여 37℃에서 4 시간 배양하였다. 이 후 4%-파라포름알데하이드 (para-formaldehyde)로 상온에서 12시간 이상 방치하여 세포를 고정한 후 PBS로 세척하였다. 형광 현미경을 통해 GFP-LC3B 점(puncta) 형성을 관찰하였다 (도 6d). In order to confirm that ARL6IP1 and LC3B directly bind intracellularly to form autophagosomes and induce a child signal, a GFP-LC3B point formation assay was performed. A stable cell line continuously expressing GFP-LC3B in the HeLa cell line was prepared, and the adenovirus vector containing ARL6IP1 was treated with 100 MOI titer and incubated for 24 hours. Subsequently, HBSS (induction of fertility signals), wortmannin (inhibitor of autophagocytosis), and bafilomycin A1 (lysosome inhibitor) were incubated at 37 ° C. for 4 hours. After 4 hours-paraformaldehyde (para-formaldehyde) was left at room temperature for at least 12 hours to fix the cells and washed with PBS. GFP-LC3B puncta formation was observed through fluorescence microscopy (FIG. 6D).

그 결과 ARL6IP1의 과발현이 유도된 경우 대조군에 비해 강한 LC3B 점(puncta)이 형성됨을 확인하였고 이를 통해 ARL6IP1에 의해 자식작용 신호가 강하게 유도됨을 알 수 있었다. 반면, 자가포식소체 저해제를 처리하였을 때 ARL6IP1의 과발현이 유도된 경우에도 이러한 LC3B 점(puncta)이 관찰되지 않는것으로 보아 ARL6IP1의 발현증가가 직접적인 LC3B의 자가포식소체 형성에 관여함을 확인할 수 있었다. 도 6d의 LC3B 점 형성을 image J software를 활용하여 정량화 하였다(도 6e).As a result, when overexpression of ARL6IP1 was induced, it was confirmed that a strong LC3B point (puncta) was formed compared to the control group, and this resulted in a strong induction signal by ARL6IP1. On the other hand, even when overexpression of ARL6IP1 was induced when autophagy inhibitors were treated, the LC3B point (puncta) was not observed, indicating that the increase in expression of ARL6IP1 was directly involved in autophagy formation of LC3B. LC3B dot formation of FIG. 6D was quantified using image J software (FIG. 6E).

실시예Example 7:  7: ARL6IP1ARL6IP1 유전자의 녹-다운은 자식작용을 저해함 Knock-down of genes inhibits child interaction

ARL6IP1의 과발현에 따라 자식작용의 유도를 확인하였다. 이러한 결과가 ARL6IP1 유전자 발현에 특이적으로 관찰되는 현상인지를 확인하기 위해 HeLa 세포주에 GFP-LC3B가 지속적으로 발현되는 세포주를 활용하였으며 아데노바이러스 (Ad-sh-ARL6IP1)를 사용하여 100 MOI 역가로 48 시간 동안 처리 하여 ARL6IP1 유전자의 녹-다운을 유도하였다.Induction of offspring was confirmed by overexpression of ARL6IP1. In order to confirm whether these results are specifically observed in ARL6IP1 gene expression, we utilized a cell line that expresses GFP-LC3B continuously in HeLa cell line and adenovirus (Ad-sh-ARL6IP1) was used to achieve a 100 MOI titer of 48. Treatment for hours induced knock-down of the ARL6IP1 gene.

이 후 자식작용 신호 유도조건인 HBSS를 4 시간 동안 처리 후 형광현미경을 통해 자가포식소체 형성을 관찰하였다 (도 7a). 또한, image J software를 사용하여 형광 발현 정도를 정량화하여 도식화하였다 (도 7b).Subsequently, after treatment for 4 hours with HBSS, a condition for inducing child action signal, autophagy formation was observed through a fluorescence microscope (FIG. 7A). In addition, the degree of fluorescence expression was quantified and plotted using image J software (FIG. 7B).

아데노바이러스 (Ad-sh-ARL6IP1)에 의한 ARL6IP1 유전자의 조절과 자식작용 조절 여부를 확인할 수 있는 LC3B-II 의 단백질 발현정도를 확인 하기위해 아데노바이러스를 100 MOI 역가로 48 시간 동안 처리 후 세포를 수거하여 웨스턴 블랏으로 확인하였다 (도 7c). Ad-sh-Ctrl 바이러스는 아데노바이러스에 대한 대조군으로 사용하였다.Cells were collected after treatment with adenovirus at 100 MOI titer for 48 hours to determine the protein expression level of LC3B-II, which can confirm the regulation of ARL6IP1 gene by Adenovirus (Ad-sh-ARL6IP1) and control of child action. Confirmed by Western blot (Fig. 7c). Ad-sh-Ctrl virus was used as a control for adenovirus.

그 결과 아데노바이러스 처리 후 ARL6IP1 유전자 발현은 억제 되었으며 동일한 조건에서 LC3B-II 의 발현도 감소되었음을 확인할 수 있었다. As a result, ARL6IP1 gene expression was suppressed after adenovirus treatment and LC3B-II expression was also reduced under the same conditions.

실시예Example 8: 신경세포의 분화과정에서  8: in the differentiation of neurons ARL6IP1의Of ARL6IP1 발현이  Manifestation 증가되며Will increase 자식작용이 유도됨 Child action is induced

신경세포의 분화과정에서의 ARL6IP1의 발현과 자식작용의 조절 여부를 확인하고자 하였다. 신경세포 분화 조건에서 ARL6IP1 유전자의 발현조절을 확인하기 위해 ReNcell 신경세포주는 신경세포 분화 배지(DMEM/F12, 1% FBS, 페니실린, 스트렙토마이신 및 10 uM 레티노산)에서 10 일까지 배양한 후 2 일 마다 세포의 표현형의 변화를 확인하기 위해 현미경 관찰을 하였고 (도 8a) 각각의 시점(time point)에서 세포를 수거하여 RIPA 용해 버퍼를 사용하여 단백질 시료를 얻었다. 이 후 12% SDS-PAGE 젤을 사용하여 단백질 분리 후 ARL6IP1, LC3B 및 β-actin을 1차 항체로 사용하여 웨스턴 블랏으로 확인하였다 (도 8b). The aim of this study was to determine the expression of ARL6IP1 and control of offspring activity during differentiation of neurons. ReNcell neuronal cells were cultured in neuronal differentiation medium (DMEM / F12, 1% FBS, penicillin, streptomycin and 10 uM retinoic acid) for up to 10 days to confirm the expression regulation of ARL6IP1 gene under neuronal differentiation conditions. Microscopic observation was performed to confirm the change in the phenotype of each cell (FIG. 8A). The cells were harvested at each time point to obtain protein samples using RIPA lysis buffer. This was followed by Western blot using ARL6IP1, LC3B and β-actin as the primary antibody after protein separation using a 12% SDS-PAGE gel (FIG. 8B).

그 결과 신경분화 조건을 준 후 신경세포의 표현형의 변화가 확인되었으며 신경세포 분화 조건인 레티노산 처리 후 1~3일에 ARL6IP1 단백질의 발현이 최대로 증가되었으며 동일한 시점에서 자가포식소체(autophagosome)을 형성하는 LC3B-II의 단백질 증가가 확인되었다. 신경세포의 분화 마커로 사용되는 MAP2 단백질은 레티노산 처리 조건에서 지속적으로 발현 증가가 확인되어 신경세포 분화가 유도되었음을 확인할 수 있었다. 분화 과정 동안에 신경세포는 생존을 위해 자식작용 경로를 활성화 시키는 것을 확인할 수 있었다. As a result, neuronal phenotypic changes were observed after neuronal differentiation conditions, and the expression of ARL6IP1 protein was maximized at 1 to 3 days after retinoic acid treatment, which is an autophagosome. An increase in protein of LC3B-II forming was observed. MAP2 protein, which is used as a differentiation marker of neurons, was found to continuously increase expression under retinoic acid treatment conditions, indicating that neuronal differentiation was induced. During the differentiation process, neurons were able to activate the progeny pathway for survival.

ReNcell에 레티노산을 처리한 후 3 일 후에 세포를 수거하여 2.5~25% 아이오딕사놀 농도 구배 조건하에서 원심 분리하여 단백질 시료를 수거하여 웨스턴 블랏으로 확인하였다. 위 실험을 통해 신경분화 조건인 레티노산 처리군에서 대조군에 비해 ARL6IP1 및 LC3B-II의 발현이 증가되어 있으며 ARL6IP1, ER 막 표지자인 칼넥신 및 LC3B의 발현이 동일한 분획 샘플의 위치에서 발현됨을 확인하였다. 이를 통해 신경분화 조건에서 ARL6IP1은 세포내 소기관인 ER에 존재하며 자식작용을 유도함이 확인되었다 (도 8c). Three days after the ReNcell treatment with Retinoic acid, cells were harvested and centrifuged under 2.5-25% iodixanol concentration gradient conditions. Protein samples were collected and confirmed by Western blot. Through the above experiments, it was confirmed that the expression of ARL6IP1 and LC3B-II was increased in the retinoic acid treated group, which is a neurodifferentiation condition, compared with the control group, and that the expression of ARL6IP1, the ER membrane markers Kalnexin and LC3B were expressed at the same fraction sample. . It was confirmed that ARL6IP1 is present in the intracellular organelle ER and induces a child under neurodifferentiation conditions (FIG. 8C).

실시예Example 9:  9: ARL6IP1의Of ARL6IP1 발현 억제로 인한 신경세포 사멸을  Nerve cell death due to inhibition of expression ARL6IP1의Of ARL6IP1 과발현이 억제함 Overexpression suppressed

유전성 강직성 하반신마비의 유전자 치료제로서 ARL6IP1의 치료소재로서의 가능성을 확인하기 위해 sh-ARL6IP1을 사용하여 ARL6IP1을 녹-다운 후 세포사멸이 유도되었을 때 과발현된 ARL6IP1에 의해 세포사멸이 억제되는지를 확인 하고자 하였다. To confirm the potential of ARL6IP1 as a therapeutic agent for ALS6IP1 as a gene therapy for hereditary stiff paraplegia, we tried to determine whether apoptosis was inhibited by overexpression of ARL6IP1 when apoptosis was induced after knocking down ARL6IP1 using sh-ARL6IP1. .

신경세포주인 SH-SY5Y 세포주를 사용하여 아데노바이러스 Ad-sh-ARL6IP1을 이용하여 200 MOI 역가로 처리하여 ARL6IP1 유전자의 녹-다운을 유도한 후 아데노바이러스 Ad-ARL6IP1/Ad-LacZ를 이용하여 200 MOI 역가로 24 시간 배양하여 ARL6IP1의 과발현을 유도하였다. 이 후 신경세포의 분화를 유도하는 레티노산을 처리하여 3 일간 배양 후 분화된 신경세포의 표현형을 현미경을 통해 관찰하였다 (도 9a). SH-SY5Y cell line, which is a neuronal cell line, was treated with 200 MOI titer using adenovirus Ad-sh-ARL6IP1 to induce knock-down of ARL6IP1 gene, and then 200 MOI using adenovirus Ad-ARL6IP1 / Ad-LacZ. Incubation for 24 hours with titer induced overexpression of ARL6IP1. After treatment with retinoic acid, which induces differentiation of neurons, the phenotype of neurons differentiated after 3 days of culturing was observed through a microscope (FIG. 9A).

그 결과 ARL6IP1 녹-다운 후 세포사멸이 유도되어 신경세포의 분화가 되지 않았던 조건에서 ARL6IP1 과발현이 유도된 경우 신경세포의 분화가 대조군 (untreated) 조건과 유사하게 진행됨을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that when ARL6IP1 overexpression was induced in a condition in which apoptosis was induced after ARL6IP1 knock-down and neuronal differentiation was not induced, neuronal differentiation proceeded similarly to the untreated condition.

또한, 아데노바이러스에 의한 ARL6IP1유전자의 단백질 발현조절을 확인하기 위해 neuro-2a 신경세포주에 각각의 아데노바이러스를 (Ad-sh Ctrl, Ad-sh-ARL6IP1 및 Ad-ARL6IP1) 200 MOI 역가로 처리하고 24 시간 배양한 후 세포를 수거하였다. 수거된 세포는 RIPA 용해 버퍼를 사용하여 단백질 시료를 얻었다. 이 후 12% SDS-PAGE 젤을 사용하여 단백질 분리 후 ARL6IP1, ATF4 및 β-actin을 1차 항체로 사용하여 웨스턴 블랏으로 확인하였다 (도 9b).In addition, each adenovirus (Ad-sh Ctrl, Ad-sh-ARL6IP1 and Ad-ARL6IP1) was treated with 200 MOI titers in neuro-2a neuronal lines to confirm protein expression regulation of the ARL6IP1 gene by adenoviruses. Cells were harvested after time incubation. The harvested cells obtained protein samples using RIPA lysis buffer. This was followed by Western blot using ARL6IP1, ATF4 and β-actin as the primary antibody after protein separation using a 12% SDS-PAGE gel (FIG. 9B).

ARL6IP1유전자의 녹-다운에 의해 유도되는 세포사멸 조건에서 ARL6IP1의 과발현을 유도하였을 때 세포사멸을 조절할 수 있는지를 확인하기 위해 도 9 b와 동일한 조건인 각각의 아데노바이러스를 (Ad-sh Ctrl, Ad-sh-ARL6IP1 및 Ad-ARL6IP1) 200 MOI 역가로 처리하고 24 시간 배양한 후 세포를 수거하였다. 수거된 세포는 세포 사멸 표지자인 아넥신 V를 이용하여 염색 후 유세포 분석기를 통해 확인하였다 (도 9c). In order to determine whether apoptosis can be controlled when ARL6IP1 overexpression is induced in apoptosis conditions induced by knock-down of the ARL6IP1 gene, each adenovirus (Ad-sh Ctrl, Ad) -sh-ARL6IP1 and Ad-ARL6IP1) 200 MOI titers and cells were harvested after 24 hours incubation. The harvested cells were confirmed by flow cytometry after staining using Annexin V, a cell death marker (FIG. 9C).

이와 같은 결과는 유전성 강직성 하반신마비질환의 AR type인 ARL6IP1의 녹-다운에 의해 신경세포의 사멸과 분화 저해가 나타나며 이 조건하에서 ARL6IP1 의 과발현이 유도되면 신경세포의 사멸은 억제되고 분화가 증가됨을 확인한 결과로써 해당 유전자에 돌연변이에 의해 유발된 유전성 강직성 하반신마비 질환의 유전자 치료소재로서 가능성이 있음을 시사하는 것이다.These results indicate that neuronal cell death and differentiation are inhibited by the knock-down of AR type ARL6IP1, a hereditary stiff paraplegic disease, and that overexpression of ARL6IP1 is induced under this condition, which inhibits neuronal cell death and increases differentiation. The results suggest that there is potential as a gene therapy material for hereditary tonic paraplegia disease caused by mutations in the gene.

실시예Example 10:  10: 렛트Let hippocampalhippocampal 뉴런에서  In neurons ARL6IP1ARL6IP1 유전자 녹-다운 후  After gene knock-down ARL6IP1ARL6IP1 과발현에 따른 치료효과 검증 Validation of treatment effect due to overexpression

렛트 hippocampal 뉴런 primary cell은 embryonic 18일의 뇌 조직에서 분리하여 glass coverslip에서 배양하였고, 렛트 특이적인 ARL6IP1 녹-다운을 위한 ARL6IP1-shRNA (shRNA target region: 5'-GATGCTGATGGCTGACAAA-3')과 ARL6IP1 과발현 플라스미드를 제작하여 primary cell 배양 후 5일 후에 인산칼슘(calcium-phosphate) 방법으로 형질도입 하였다. 9일 후에 세포를 고정 후 염색하여 현미경으로 관찰하였다 (도 10a).Lett hippocampal neuron primary cells were isolated from 18 days of embryonic brain tissue and cultured on glass coverslips. 5 days after primary cell culture, the cells were transduced with calcium phosphate. After 9 days, the cells were fixed and stained and observed under a microscope (FIG. 10a).

ARL6IP1의 녹-다운 후 뉴런의 dendrite arborization의 발달 정도를 확인 하기 위해 뉴런의 primary와 secondary dendrites를 각각 계수하여 하였을 때, ARL6IP1 녹-다운에 의해 뉴런의 primary와 secondary dendrite 모두 현저하게 감소된 결과를 보였다. 또한, ARL6IP1을 동시에 과발현 하였을 때 감소되었던 primary dendrite가 대조군과 유사한 정도의 유의성 있는 증가 효과를 보였으며, secondary dendrite는 대조군 정도로 회복되지는 않았으나 유의성 있는 증가가 확인되었다 (도 10b). When the primary and secondary dendrites of neurons were counted to determine the degree of neuronal dendrite arborization after ARL6IP1 knock-down, both primary and secondary dendrite of neurons were significantly reduced by ARL6IP1 knock-down. . In addition, the primary dendrite decreased when the overexpression of ARL6IP1 at the same time showed a significant increase effect similar to the control group, the secondary dendrite did not recover to the control level, but a significant increase was confirmed (Fig. 10b).

이와 같은 결과-는 ARL6IP1의 녹-다운은 뉴런의 dendrite arborization을 현저히 저해하며 ARL6IP1의 과발현을 유도하였을 때 dendrite arborization이 대조군 정도로 증가됨을 확인하여 ARL6IP1이 유전자 치료소재로서 활용 가능함을 시사하는 것이다. These results indicate that knock-down of ARL6IP1 significantly inhibited dendrite arborization of neurons, and when ARL6IP1 overexpressed, dendrite arborization increased to a control level, suggesting that ARL6IP1 could be used as a gene therapy material.

실시예Example 11:  11: ARL6IP1ARL6IP1 유전자 knock-out 에 의한 마우스  Mouse by gene knock-out HSPHSP 질환모델 구축 Establish disease model

유전성 강직성 하반신마비의 유전자 치료제로서 ARL6IP1의 가능성을 확인한 결과를 바탕으로 ARL6IP1 유전자의 녹-다운에 의한 HSP 질환 표현형이 확인되는지를 검증하기 위해 ARL6IP1의 knock-out 마우스를 제작하였다 (도 11a). A knock-out mouse of ARL6IP1 was constructed to verify whether HSP disease phenotype is identified by knock-down of the ARL6IP1 gene based on the results of confirming the possibility of ARL6IP1 as a gene therapy agent for hereditary stiff paraplegia (FIG. 11A).

구축된 HSP 질환모델인 ARL6IP1 KO 마우스의 조직내 ARL6IP1 발현량을 조사한 결과 뇌조직에서 ARL6IP1의 mRNA 및 단백질 수준에서 발현이 감소되어 있음을 확인하였다. (도 11b 및 11c)The expression of ARL6IP1 in the tissues of ARL6IP1 KO mice, a constructed HSP disease model, was confirmed to be reduced in mRNA and protein levels of ARL6IP1 in brain tissues. (FIGS. 11B and 11C)

ARL6IP1 KO 마우스는 10개월에 신경 퇴행으로 인한 하지 근육 강직 증상이 확인되었다 (도 11d). 또한, 신경 퇴행 표현형 분석으로 마우스 발의 외전각을 확인한 결과 10 개월의 ARL6IP1 KO 마우스에서 정상 마우스에 비해 25도 이상의 발의 외전각 감소가 확인되었다 (도 11e 및 11f). ARL6IP1 KO mice showed muscle stiffness in the lower extremity due to neurodegeneration at 10 months (FIG. 11D). In addition, as a result of confirming the abduction angle of the mouse foot by the neurodegenerative phenotypic analysis, the abduction angle of the foot was more than 25 degrees compared to the normal mouse in 10 months of ARL6IP1 KO mice (FIGS.

이와 같은 결과는 ARL6IP1 발현 억제는 상염색체 열성의 HSP 질환을 유발하며 상기 유전자를 활용한 ARL6IP1 KO 마우스에서 HSP 질환 특이적인 표현형이 확인되며 이는 마우스 HSP 질환모델로서 치료효능 검증에 활용 될 수 있음을 시사하는 것이다. These results indicate that inhibition of ARL6IP1 expression causes autosomal recessive HSP disease and HSP disease-specific phenotypes have been identified in ARL6IP1 KO mice, suggesting that they can be used to validate therapeutic efficacy as mouse HSP disease models.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. In this regard, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the following claims and equivalent concepts rather than the detailed description are included in the scope of the present invention.

<110> KOREA RESEARCH INSTITUTE OF BIOSCIENCE AND BIOTECHNOLOGY <120> Use of ARL6IP1 for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia <130> KPA161072-KR-P1 <150> KR 10-2016-0109406 <151> 2016-08-26 <160> 19 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F1 <400> 1 gactgcaagt ctggaagaac 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R1 <400> 2 gaacaaggta gtcagccaag 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F2 <400> 3 ctgaccacgt tggatgacac 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R2 <400> 4 gggctcatac agatgccact 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F3 <400> 5 tgtttccaaa accctggaag 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R3 <400> 6 aactgggatt tgctgtgtcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F4 <400> 7 ctctgaggaa ggcattcagg 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R4 <400> 8 catttctggt ggcagagaca 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F5 <400> 9 cttggctgac tgaggaggag 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R5 <400> 10 tcaccattcg gtcaatcaga 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F6 <400> 11 ggagtaccct gatgagatcg 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R6 <400> 12 tgcaggaaca tttacacgtc 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F7 <400> 13 cgtgtggagt atttggatga 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R7 <400> 14 ttctccatcc agtggtttct 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F8 <400> 15 gaaccagcag agattcagag 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R8 <400> 16 ctcaggagga gcaatgatct 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F9 <400> 17 aggagaagct gtgctacgtc 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R9 <400> 18 ctcaggagga gcaatgatct 20 <210> 19 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ARL6IP1-shRNA <400> 19 gatgctgatg gctgacaaa 19 <110> KOREA RESEARCH INSTITUTE OF BIOSCIENCE AND BIOTECHNOLOGY <120> Use of ARL6IP1 for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia <130> KPA161072-KR-P1 <150> KR 10-2016-0109406 <151> 2016-08-26 <160> 19 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F1 <400> 1 gactgcaagt ctggaagaac 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R1 <400> 2 gaacaaggta gtcagccaag 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F2 <400> 3 ctgaccacgt tggatgacac 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R2 <400> 4 gggctcatac agatgccact 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F3 <400> 5 tgtttccaaa accctggaag 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R3 <400> 6 aactgggatt tgctgtgtcc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F4 <400> 7 ctctgaggaa ggcattcagg 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R4 <400> 8 catttctggt ggcagagaca 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F5 <400> 9 cttggctgac tgaggaggag 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R5 <400> 10 tcaccattcg gtcaatcaga 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F6 <400> 11 ggagtaccct gatgagatcg 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R6 <400> 12 tgcaggaaca tttacacgtc 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F7 <400> 13 cgtgtggagt atttggatga 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R7 <400> 14 ttctccatcc agtggtttct 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F8 <400> 15 gaaccagcag agattcagag 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R8 <400> 16 ctcaggagga gcaatgatct 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer F9 <400> 17 aggagaagct gtgctacgtc 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer R9 <400> 18 ctcaggagga gcaatgatct 20 <210> 19 <211> 19 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ARL6IP1-shRNA <400> 19 gatgctgatg gctgacaaa 19

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 유전성 강직성 하반신마비(Hereditary Spastic Paraplegia, HSP)가 유발된 분리된 신경세포에 유전성 강직성 하반신마비 치료 후보 물질을 처리하는 단계; 및
(b) 상기 후보 물질이 처리된 분리된 신경세포에서 ARL6IP1(ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1)의 단백질 발현 수준 또는 이의 활성을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는 하기 (1) 내지 (3)중 어느 하나를 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 유전성 강직성 하반신마비 치료제의 스크리닝 방법:
(1) p53의 단백질 발현;
(2) LC3B-Ⅱ의 단백질 발현; 및
(3) ATG5―ATG12 결합체의 형성.
(a) treating a candidate candidate for treating hereditary spontaneous paraplegia with isolated neuronal cells induced with Hereditary Spastic Paraplegia (HSP); And
(b) measuring the protein expression level or activity of ARL6IP1 (ADP ribosylation factor like GTPase 6 interacting protein 1) in isolated neurons treated with the candidate substance,
Step (b) further comprises the step of measuring any one of the following (1) to (3), the method of screening for the treatment of hereditary tonic paraplegia
(1) protein expression of p53;
(2) protein expression of LC3B-II; And
(3) Formation of ATG5-ATG12 conjugates.
제5항에 있어서,
상기 방법은 (c) 상기 (b) 단계에서 측정된 ARL6IP1의 단백질 수준; 또는 이의 활성이 후보 물질이 처리되지 않은 분리된 신경세포에 비해 증가하면 유전성 강직성 하반신마비 치료제로 판정하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 스크리닝 방법.
The method of claim 5,
The method comprises (c) the protein level of ARL6IP1 measured in step (b); Or if its activity is increased relative to the isolated neuron, which has not been treated with the candidate substance, determining the treatment for hereditary tonic paraplegia.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 측정된 후보 물질이 처리되지 않은 분리된 신경세포에 비해 ARL6IP1의 단백질 활성이 증가될 때, 하기 (1) 내지 (3)중 어느 하나에 해당되면, 유전성 강직성 하반신마비 치료제로 판정하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 스크리닝 방법:
(1) p53의 단백질 발현의 감소;
(2) LC3B-Ⅱ의 단백질 발현의 증가; 및
(3) ATG5―ATG12 결합체의 형성이 증가.
The method of claim 5,
When the candidate substance measured in step (b) is increased in the protein activity of ARL6IP1 compared to the untreated isolated neurons, and if any one of the following (1) to (3), as a treatment for hereditary tonic paraplegia The screening method further comprises the step of determining:
(1) reduced protein expression of p53;
(2) increased protein expression of LC3B-II; And
(3) Formation of ATG5-ATG12 conjugates is increased.
제5항 있어서,
상기 단백질의 발현 수준은 단백질에 특이적으로 결합하는 항체로 측정하는 것인, 스크리닝 방법.
The method of claim 5,
The expression level of the protein is measured by an antibody that specifically binds to the protein.
KR1020170108108A 2016-08-26 2017-08-25 Use of ARL6IP1 for treatment of Hereditary Spastic Paraplegia KR102040893B1 (en)

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