KR102084767B1 - Pharmaceutical composition for preventing or treating stress disease comprising DISC1 protein or encoding gene thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 DISC1 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 상기 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질의 스크리닝 방법에 관한 것이다.
본 발명자들은 DISC1과 심리적 스트레스의 관련성을 연구한 결과, MAM에서 IP3R1(Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptor type1)에 결합하여 IP3와의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 스트레스 호르몬 매개 산화적 스트레스에 의한 소포체-미토콘드리아 칼슘이온(Ca2+) 이동 하향 조절하는 DISC1의 기능 및 이의 작용부위를 규명하였는바, 이는 생리적 스트레스에 대한 세포 내 칼슘 반응 모델을 제공하는 것이며, 스트레스 조절물질인 DISC1 및 상기 모델은 스트레스성 질환의 예방 및 치료를 목적으로 한 관련 분야에서 유용하게 이용될 수 있을 것이다. The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating a stressful disease, including a DISC1 protein or a gene encoding the same, and a method for screening a material for preventing or treating the stressful disease.
The present inventors studied the relationship between DISC1 and psychological stress. As a result, MAM binds to IP 3 R1 (Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP 3 ) receptor type 1 ) in MAM and competitively inhibits IP 3 binding. DISC1's ability to regulate endoplasmic reticulum-mitochondrial calcium ion (Ca 2+ ) migration and its site of action by oxidative stress has been identified, which provides a model for intracellular calcium response to physiological stress. DISC1 and the model may be usefully used in related fields for the purpose of preventing and treating stressful diseases.
Description
본 발명은 DISC1 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 스트레스성 질환 예방 또는 치료물질의 스크리닝 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating stress disorders and a method for screening for preventing or treating stress disorders, comprising the DISC1 protein or a gene encoding the same.
MAM(Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane)은 소포체(Endoplasmic reticulum; ER)와 미토콘드리아(Mitochondria)가 근접하여 형성되는 특화된 하부 구획이다. 전자 단층 촬영 분석을 통해 ER과 미토콘드리아 막 사이에 매우 근접한 거리(10-25 nm)가 존재하며, 세포 내 Ca2+ 항상성에 관여하는 많은 샤페론(chaperones) 및 몇 가지 주요 Ca2+ 채널이 MAM에 집중되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 이노시톨-1,4,5-트리스포스페이트 수용체(inositol-1,4,5-trisphosphate receptors; IP3Rs) 및 전압 의존성 음이온 채널(voltage-dependent anion channels; VDACs)이 MAM에 풍부하고 글루코오스 조절 단백질 75(glucose-regulated protein 75)에 물리적으로 결합되어 있어 결과적으로, ER에 저장된 Ca2+은 MAM을 통해 신속하고 효율적으로 미토콘드리아로 이동한다. Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane (MAM) is a specialized lower compartment in which endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria are formed in close proximity. Electron tomography analysis shows that there is a very close distance (10-25 nm) between the ER and the mitochondrial membrane, and that many chaperones and some key Ca 2+ channels involved in intracellular Ca 2+ homeostasis are present in the MAM. It is known to be concentrated. Inositol-1,4,5-trisphosphate receptors (IP 3 Rs) and voltage-dependent anion channels (VDACs) are also abundant in MAM and regulate glucose Physically bound to protein 75 (glucose-regulated protein 75), as a result, Ca 2+ stored in the ER is transferred to the mitochondria quickly and efficiently through the MAM.
뉴런(Neurons)은 세포 간 소통을 위한 기능에 적합하도록 매우 극성화 되어 있다. ER과 미토콘드리아는 뉴런의 세포체와 신경돌기 말단 부분에 걸쳐 광범위하게 분포되어 있으며, 신경 세포의 Ca2+ 신호 전달의 주요 구성요소로 작용한다. ER Ca2+ 채널은 시냅스 가소성 및 신경전달 물질의 방출과 같은 다양한 뉴런 특이적 과정을 조절하며, 또한 미토코드리아의 ATP 생산은 세포 내 Ca2+ 수준에 의해 엄격히 조절되기 때문에 ER과 미토콘드리아는 Ca2+에 반응하는 방식으로 ATP를 공급하는 PSD(postsynaptic density)와 매우 밀접하게 관련되어있는바, 이는 뉴런에서 MAM의 잠재적 중요성을 시사한다. 실제로 알츠하이머 병 및 근위축성 축삭경화증과 같은 신경계 질환에서 MAM을 통한 ER-미토콘드리아 연결 및 많은 관련 기능에 이상이 있다는 몇 가지 단서가 제시된 바 있으며, 이는 미토콘드리아 기능이상 및 세포 내 Ca2+ 항상성 붕괴의 공통적인 특징을 보인다고 보고되어 있다. Neurons are highly polarized to suit their functions for intercellular communication. ER and mitochondria are widely distributed throughout the neuronal cell bodies and neurite end portions and serve as a major component of Ca 2+ signaling in neurons. ER Ca 2+ channels regulate a variety of neuron-specific processes, such as synaptic plasticity and neurotransmitter release, and because ER and mitochondria are regulated by the intracellular Ca 2+ levels, mitochondrial ATP production is tightly regulated. It is very closely related to the postsynaptic density (PSD), which supplies ATP in a manner that responds to 2+ , suggesting the potential importance of MAM in neurons. Indeed, some clues have been suggested in the neurological disorders such as Alzheimer's disease and atrophic axonal sclerosis, which are abnormal in ER-mitochondrial linkage and many related functions through MAM, which are common to mitochondrial dysfunction and disruption of intracellular Ca 2+ homeostasis. It is reported to show characteristic.
산화적 스트레스(Oxidative stress)는 MAM에서 ER-미토콘드리아의 Ca2+ 이동을 유발한다. 산화적 스트레스를 발생시키는 과산화수소(H2O2), 과산화물 음이온(superoxide anion, O-2) 및 C2-세라마이드(C2-ceramide)는 ER로부터 IP3R을 통한 Ca2+ 방출을 유발하여 미토콘드리아로 이동시킨다. 산화적 스트레스에 의한 미토콘드리아의 Ca2+ 축적은 미토콘드리아의 탈분극과 산화적 인산화의 산화적 변화에 기여하며, 이는 ER Ca2+ 채널 차단제의 첨가에 의해 차단된다고 보고되었다. 산화적 스트레스는 다양한 심리적 스트레스에 의해 유도되는 세포 및 세포 내 반응의 기초가 되는 핵심 기전이라는 점에서 주목받고 있다. 또한, 심리적 스트레스에 반응하여 방출되는 생리학적 스트레스 호르몬인 코티솔(cortisol) 및 다른 글루코코르티코이드를 단기 및 장기간 처리하면 산화적 에너지 대사가 손상되고 항산화 경로가 억제되어 미토콘드리아 에너지 결핍 및 세포의 활성산소종(ROS)의 급격한 상승이 초래되고 결국 뇌에 산화적 스트레스를 유발한다고 보고되어 있다. Oxidative stress causes Ca 2+ migration of ER-mitochondria in MAM. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), superoxide anion (O- 2 ) and C2-ceramide, which cause oxidative stress, cause Ca 2+ release from ER via IP 3 R to mitochondria. Move it. Ca 2+ accumulation in mitochondria by oxidative stress has been reported to contribute to the depolarization of mitochondria and oxidative changes in oxidative phosphorylation, which are blocked by the addition of ER Ca 2+ channel blockers. Oxidative stress is attracting attention because it is a key mechanism underlying cellular and intracellular responses induced by various psychological stresses. In addition, short- and long-term treatment of physiological stress hormones cortisol and other glucocorticoids released in response to psychological stress impairs oxidative energy metabolism and inhibits antioxidant pathways, resulting in mitochondrial energy deficiency and free radicals in cells ( It is reported that a sharp rise in ROS) results in oxidative stress in the brain.
한편, DISC1(Disrupted-in-schizophrenia 1)은 DISC1의 전사 해독틀(open reading frame)의 영향을 받는 염색체 전좌와 관련된 정신 분열증을 포함하는 다양한 주요 정신 질환의 분석에서 연구되어 왔다. 후속 연구에 따르면 DISC1 단백질의 기능적 붕괴는 개별적 질환의 범주를 넘어서 광범위한 주요 정신 질환의 병리학의 밑바탕이 될 것이라는 증거가 제시되었다. 예를 들어, DISC1 돌연변이 동물 모델은 주요 정신 질환 장애의 내적표현형과 관련이 있는 인지 기억력 및 사회 행동적 결손을 포함하는 다양한 행동 양상을 나타내었다(Neuron 54, 387-402). On the other hand, DISC1 (Disrupted-in-schizophrenia 1) has been studied in the analysis of various major mental disorders, including schizophrenia associated with chromosomal translocation affected by DISC1's open reading frame. Subsequent research suggests that functional disruption of the DISC1 protein will underlie the pathology of a wide range of major psychiatric disorders beyond the scope of individual diseases. For example, DISC1 mutant animal models exhibited a variety of behavioral patterns, including cognitive memory and social behavioral deficits associated with internal phenotypes of major mental disorders (Neuron 54, 387-402).
이에, 본 발명자들은 심리적 스트레스와 세포 내 칼슘 캐스케이드와 같은 환경적 위험 인자 간의 상호작용에 DISC1이 관여할 수 있다고 가정하고, 이를 검증하기 위해 DISC1의 MAM 위치와 생리학적 및 병리학적으로 관련된 조건에서 ER과 미토콘드리아 사이의 Ca2+ 이동에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. Accordingly, the present inventors assume that DISC1 may be involved in the interaction between psychological stress and environmental risk factors such as intracellular calcium cascade, and to verify this, ER under conditions that are physiological and pathologically related to the MAM location of DISC1 We investigated the effect of Ca 2+ transport between and mitochondria.
상기와 같은 가정 하에 DISC1과 심리적 스트레스에 따른 신경세포 내 반응의 관련성을 연구한 결과, DISC1이 MAM에서 IP3R1(Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptor type1)에 결합하여 IP3와의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 스트레스 호르몬 매개 산화적 스트레스에 의한 소포체에서 미토콘드리아로의 칼슘이온(Ca2+) 이동을 하향 조절함을 규명하였는바, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다. After a assumption such as the study of the association within the neurons of the DISC1 and psychological stress, the DISC1 binds to IP 3 R1 (Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP 3) receptor type1) in MAM IP 3 Competitively inhibiting the binding to and down-regulated calcium ions (Ca 2+ ) migration from the endoplasmic reticulum by stress hormone-mediated oxidative stress to the mitochondria, the present invention was completed based on this.
이에, 본 발명은 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating stress disorders, including DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or a gene encoding the same as an active ingredient.
또한, 본 발명은 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질 스크리닝 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a method for screening a prophylactic or therapeutic substance for stress diseases.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 유효성분으로 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of stress diseases, including DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or a gene encoding the same as an active ingredient.
본 발명의 일구현예로, 상기 스트레스성 질환은 수면장애, 우울증, 적응장애, 식이장애, 및 불안장애로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the stress disorder may be any one selected from the group consisting of sleep disorders, depression, adaptation disorders, eating disorders, and anxiety disorders.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 유전자는 플라스미드 발현 벡터 또는 바이러스 벡터에 삽입되는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the gene may be inserted into a plasmid expression vector or a viral vector.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 DISC1 단백질은 MAM(Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane)에서 스트레스 호르몬 매개 산화적 스트레스에 의한 소포체-미토콘드리아 칼슘이온(Ca2+) 이동을 조절할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the DISC1 protein may regulate vesicle-mitochondrial calcium ion (Ca 2+ ) migration by stress hormone-mediated oxidative stress in MAM (Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane).
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 DISC1 단백질은 MAM에서 IP3R1(Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptor type1)에 결합하여 IP3와의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 칼슘이온의 이동을 조절할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the DISC1 protein binds to IP 3 R1 (
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 스트레스 호르몬은 글루코코르티코이드(glucocorticoid)일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the stress hormone may be glucocorticoid.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질의 스크리닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for screening a material for preventing or treating a stressful disease, comprising the following steps.
(a) In vitro 상에서 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 발현하는 세포에 후보물질을 처리하는 단계;(a) treating the candidate with cells expressing DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or gene encoding the same in vitro ;
(b) 상기 세포에서 DISC1 단백질의 발현수준 또는 활성을 측정하는 단계; 및(b) measuring the expression level or activity of DISC1 protein in said cells; And
(c) 상기 후보물질 비처리군에 비해 상기 DISC1 단백질의 발현수준 또는 활성을 증가시키는 물질을 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질로 선정하는 단계.(c) selecting a substance that increases the expression level or activity of the DISC1 protein as a prophylactic or therapeutic substance for stress disorders as compared to the candidate non-treatment group.
본 발명의 일구현예로, 상기 세포는 신경세포일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the cell may be a neuron.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 후보물질은 화합물, 미생물 배양액 또는 추출물, 천연물 추출물, 핵산, 및 펩타이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the candidate material may be selected from the group consisting of compounds, microbial cultures or extracts, natural product extracts, nucleic acids, and peptides.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 핵산은 siRNA, shRNA, microRNA, 안티센스 RNA, 앱타머(aptamer), LNA(locked nucleic acid), PNA(peptide nucleic acid), 및 모폴리노(morpholino)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the nucleic acid is composed of siRNA, shRNA, microRNA, antisense RNA, aptamer, locked nucleic acid (LNA), peptide nucleic acid (PNA), and morpholino It may be selected from the group.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (b) 단계는 상기 발현수준은 웨스턴 블롯팅(western blotting), 방사선면역분석법(radioimmunoassay; RIA), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 효소면역분석법(ELISA), 면역침강법(immunoprecipitation), 유세포분석법(flow cytometry), 면역형광염색법(immunofluorescence), 오우크테로니(ouchterlony), 보체 고정 분석법(complement fixation assay), 및 단백질 칩(protein chip)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 방법을 통해 측정될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the step (b) is the expression level is Western blotting, radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, enzyme immunoassay (ELISA), Selected from the group consisting of immunoprecipitation, flow cytometry, immunofluorescence, ouchterlony, complement fixation assay, and protein chip It can be measured through one or more methods.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (b) 단계에서 활성은 DISC1 단백질이 MAM에서 IP3R1에 결합하여 IP3의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 소포체에서 미토콘드리아로의 칼슘이온 이동을 감소시키는 정도를 측정하는 것일 수 있다. Another embodiment of the invention, the degree to which in step (b) the activity of DISC1 protein binds to the IP 3 R1 in the MAM reduce the calcium ion transport in the ER to mitochondria by inhibiting the binding of IP 3 competitively It may be to measure.
또한, 본 발명은 상기 약학적 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료방법을 제공한다. The present invention also provides a method for preventing or treating a stressful disease, comprising administering the pharmaceutical composition to a subject.
또한, 본 발명은 상기 약학적 조성물의, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용도를 제공한다. In addition, the present invention provides a use of the pharmaceutical composition for the prevention or treatment of stressful diseases.
본 발명자들은 DISC1과 심리적 스트레스의 관련성을 연구한 결과, MAM에서 IP3R1(Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptor type1)에 결합하여 IP3와의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 스트레스 호르몬 매개 산화적 스트레스에 의한 소포체에서 미토콘드리아로의 칼슘이온(Ca2+) 이동을 하향 조절하는 DISC1의 기능 및 이의 작용부위를 규명하였는바, 이는 생리적 스트레스에 대한 세포 내 칼슘 반응 모델을 제공하는 것이며, 스트레스 조절물질인 DISC1 및 상기 모델은 스트레스성 질환의 예방 및 치료를 목적으로 한 관련 분야에서 유용하게 이용될 수 있을 것이다. The present inventors studied the relationship between DISC1 and psychological stress. As a result, MAM binds to IP 3 R1 (
도 1은 DISC1 단백질이 MAM에 존재함을 보여주는 결과로서, 대뇌피질 뉴런의 세포소기관 분획(MAM+Mito (DISC1 LI), MAM+Mito, MAM, ER, Mito, Whole lysate)에서 DISC1의 발현여부를 확인한 면역 블롯팅 결과(도 1a); DISC1, ER, 미토콘드리아의 위치를 확인하기 위한 면역형광 분석 결과(도 1b); 및 DISC1의 1-201번 잔기가 MAM 위치화에 중요함을 보여주는 면역형광 분석 및 면역블롯팅 결과(도 1c 및 도 1d)를 나타낸 것이다.
도 2는 IP3R1이 MAM에 위치하는 DISC1에 영향을 미침을 확인한 결과로서, MAM에서 IP3R1과 DISC1이 상호작용함을 보여주는 결과(도 2a 내지 도 2c); 및 MAM에서 IP3R1의 발현수준에 따른 DISC1의 발현 변화를 보여주는 결과(도 2d 및 도 2e)를 나타낸 것이다.
도 3은 DISC1이 IP3R1과 이의 리간드의 결합을 억제함을 확인한 결과로서, IP3R1의 각 기능적 도메인과 DISC1 단백질의 상호작용을 분석한 면역침전 결과(도 3a); 및 DISC1이 IP3R1와 IP3의 결합에 미치는 영향을 분석한 경쟁적 IP3 결합 분석 결과(도 3b)를 나타낸 것이다.
도 4는 MAM에 존재하는 DISC1이 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동에 관여함을 확인한 결과로서, 투과성 뉴런에 IP3를 노출시켰을 때 DISC1의 발현 저해 시 미토콘드리아 Ca2+ 축적 증가가 현저한 폭으로 높아짐을 보여주는 결과(도 4a); 및 DISC1의 과발현 또는 소포체 막 단백질과 결합된 DISC1(UBC6-DISC1) 발현 시 미토콘드리아의 Ca2+ 축적 증가의 감소를 보여주는 결과(도 4b)를 나타낸 것이다.
도 5는 DISC1에 의해 조절되는 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동이 주로 MAM에서 일어난다는 것을 확인한 결과로서, DISC1의 발현이 저해된 뉴런에서 MFN2의 발현을 동시에 저해함으로서 미토콘드리아 Ca2+ 축적이 대조군 수준으로 감소함을 보여주는 결과(도 5a); DISC1가 과발현되는 뉴런에서 라파마이신-유도성 다리 형성 모듈에 의한 ER-미토콘드리아 접촉 향상 유도 시 미토콘드리아 Ca2+ 축적의 현저한 증가를 보여주는 결과(도 5b); 및 신경모세포종 CAD 세포 유래 crude MAM 분획물에서 IP3 처리 시 DISC1의 발현수준 변화에 따른 ER에서 미토콘드리아로의 Ca2+ 이동 변화를 보여주는 결과(도 5c 및 도 5d)를 나타낸 것이다.
도 6은 DISC1이 산화적 스트레스 매개 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 조절함을 확인한 결과로서, 대조군(CTL shRNA) 및 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에 과산화수소(H2O2) 또는 글루타티온 과산화효소 억제제인 MSC 처리 시 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정결과(도 6a); 상기와 동일한 조건에서 각 뉴런에 IP3R 차단제인 2-APB 처리 시 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정결과(도 6b); DISC1 또는 변이형 DISC1을 과발현시킨 뉴런에서 H2O2 처리에 따른 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정결과(도 6c); DISC1이 과발현된 뉴런에 라파마이신-유도성 다리 형성 모듈에 의한 ER-미토콘드리아 접촉 향상 유도 시 H2O2 처리에 따른 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정결과(도 6d); 및 손상된 DISC1 좌위를 갖는 배아유래 대뇌피질 뉴런(DISC1 LI)에서 H2O2 처리에 따른 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정결과(도 6e)를 나타낸 것이다.
도 7은 DISC1이 산화적 스트레스 매개 미토콘드리아 Ca2+ 축적에 의한 기능이상과 밀접한 관련이 있음을 확인한 결과로서, DISC1의 발현이 저해된 경우 H2O2의 시간 또는 농도별 처리에 따른 미토콘드리아 막전위 변화(도 7a 및 도 7b) 및 ROS 생성 정도 측정(도 7c 및 도 7d) 결과; ER-MAM에서 발현하는 DISC1 과발현 또는 변이형 DISC1(DISC1Δ1-201)를 발현하는 뉴런에 H2O2 처리에 따른 ROS 생성 정도 측정(도 7e)결과; 및 손상된 DISC1 좌위를 갖는 배아유래 대뇌피질 뉴런(DISC1 LI)에서 H2O2 처리에 따른 미토콘드리아 막 전위(도 7f) 및 ROS 생성 정도(도 7g)를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 코르티코스테론에 의한 산화적 스트레스 의존적 ER에서 미토콘드리아로의 Ca2+ 이동 증가를 확인한 결과로서, 대뇌피질 뉴런에 코르티코스테론 처리에 의한 ROS 생성정도 측정 결과(도 8a); 및 동일한 조건에서 항산화제인 APO 처리(도 8b) 또는 IP3R 차단제인 2-APB 처리(도 8c) 시 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 DISC1이 코르티코스테론-의존적으로 ER에서 미토콘드리아로의 Ca2+ 이동 증가를 하향 조절함을 확인한 결과로서, 뉴런에 코르티코스테론(CORT) 처리 시 DISC1의 발현수준 변화에 따른 미토콘드리아 Ca2+ 수준 측정 결과(도 9a 내지 도 9c); ROS 생성 정도 측정 결과(도 9d 내지 9f); 및 손상된 DISC1 좌위를 갖는 배아유래 대뇌피질 뉴런(DISC1 LI)에서 코르티코스테론 처리에 의한 ROS 생성정도를 측정한 결과(도 9h)를 나타낸 것이다.
도 10은 스트레스 호르몬 매개 산화적 스트레스에 의한 ER과 미토콘드리아 간의 Ca2+ 이동 기전에서 본 발명에서 규명한 DISC1의 기능을 그림으로 도시한 것이다. Figure 1 shows that the DISC1 protein is present in MAM, the expression of DISC1 in the organelle fraction of the cerebral cortical neurons (MAM + Mito (DISC1 LI), MAM + Mito, MAM, ER, Mito, Whole lysate) Confirmed immune blotting results (FIG. 1A); Immunofluorescence assay to confirm the location of DISC1, ER, mitochondria (FIG. 1B); And immunofluorescence analysis and immunoblotting results showing that residues 1-201 of DISC1 are important for MAM localization (FIGS. 1C and 1D).
Figure 2 is the IP 3 R1 as a result, make an important effect on the DISC1 positioned MAM, results (FIG. 2a to FIG. 2c) shows that the interaction IP 3 R1 and MAM from DISC1; And the results showing the expression change of DISC1 according to the expression level of IP 3 R1 in MAM (Figures 2d and 2e) is shown.
3 is a result confirming that DISC1 inhibits the binding of IP 3 R1 and its ligand, immunoprecipitation results of analyzing the interaction of each functional domain of IP 3 R1 with DISC1 protein (FIG. 3A); And Competitive IP 3 binding analysis results (FIG. 3b) analyzing the effect of DISC1 on IP 3 R1 and IP 3 binding.
FIG. 4 shows that DISC1 in MAM is involved in ER-mitochondrial Ca 2+ migration. When IP 3 is exposed to permeable neurons, mitochondrial Ca 2+ accumulation increases significantly when inhibition of DISC1 expression is observed. Showing results (FIG. 4A); And DISC1 overexpression or DISC1 (UBC6-DISC1) expression coupled with endoplasmic reticulum membrane proteins, showing a decrease in the increase in Ca 2+ accumulation of mitochondria (FIG. 4B).
FIG. 5 shows that ER-mitochondrial Ca 2+ migration regulated by DISC1 occurs mainly in MAM, mitochondrial Ca 2+ accumulation to control levels by simultaneously inhibiting the expression of MFN2 in neurons with DISC1 expression inhibition. Results showing decreasing (FIG. 5A); Results showing a significant increase in mitochondrial Ca 2+ accumulation upon induction of ER-mitochondrial contact enhancement by rapamycin-induced bridge forming modules in neurons overexpressing DISC1 (FIG. 5B); And Ca 2+ migration from ER to mitochondria according to the change in the level of DISC1 expression in crude MAM fraction derived from neuroblastoma CAD cells from IP 3 (FIGS. 5C and 5D).
FIG. 6 shows that DISC1 regulates oxidative stress mediated ER-mitochondrial Ca 2+ migration. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) or in control (CTL shRNA) and neurons (DISC1 shRNA) that inhibited expression of DISC1. Measurement results of mitochondrial Ca 2+ levels when treated with MS-treated glutathione peroxidase inhibitor (FIG. 6A); Measurement results of mitochondrial Ca 2+ levels when 2-APB was treated as an IP 3 R blocker in each neuron under the same conditions as described above (FIG. 6B); Measurement results of mitochondrial Ca 2+ levels according to H 2 O 2 treatment in neurons overexpressing DISC1 or variant DISC1 (FIG. 6C); Measurement results of mitochondrial Ca 2+ levels according to H 2 O 2 treatment upon induction of ER-mitochondrial contact by rapamycin-induced bridge forming module in DISC1 overexpressed neurons (FIG. 6D); And mitochondrial Ca2 + level measurement results according to H 2 O 2 treatment in embryonic-derived cortical neurons (DISC1 LI) with damaged DISC1 locus (FIG. 6E).
FIG. 7 shows that DISC1 is closely related to dysfunction due to oxidative stress mediated mitochondrial Ca 2+ accumulation. When the expression of DISC1 is inhibited, mitochondrial membrane potential change according to time or concentration treatment of H 2 O 2 is shown. (FIG. 7A and FIG. 7B) and measurement of ROS generation degree (FIG. 7C and FIG. 7D); Measurement of the degree of ROS generation according to H 2 O 2 treatment in neurons expressing DISC1 overexpression or mutant DISC1 (DISC1 Δ1-201 ) expressed in ER-MAM (FIG. 7E); And mitochondrial membrane potential (FIG. 7f) and ROS generation degree (FIG. 7g) according to H 2 O 2 treatment in embryonic-derived cortical neurons (DISC1 LI) with damaged DISC1 locus.
8 is a result of confirming the increase of Ca 2+ migration from oxidative stress-dependent ER to mitochondria by corticosterone, the result of measuring the degree of ROS generation by corticosterone treatment in cortical neurons (FIG. 8A); And mitochondrial Ca 2+ level measurement results in APO treatment (FIG. 8B) as an antioxidant or 2-APB treatment (FIG. 8C) as an IP 3 R blocker under the same conditions.
FIG. 9 shows that DISC1 down-regulates the increase of Ca 2+ migration from ER to mitochondria in corticosterone-dependent manner, and mitochondrial Ca 2 according to changes in the expression level of DISC1 upon corticosterone (CORT) treatment in neurons. + Level measurement results (FIGS. 9A-9C); ROS generation degree measurement results (FIGS. 9D to 9F); And it shows the result of measuring the degree of ROS generation by corticosteroid treatment in embryo-derived cortical neurons (DISC1 LI) having a damaged DISC1 locus (FIG. 9H).
10 is a graphical illustration of the function of DISC1 identified in the present invention in Ca 2+ transport mechanism between ER and mitochondria by stress hormone mediated oxidative stress.
본 발명자들은 스트레스 호르몬 분비에 의한 산화적 스트레스 매개 칼슘 이동 기전에서 DISC1의 신규한 기능을 규명하였는바, 이에 기초하고 본 발명을 완성하였다. The inventors have identified a novel function of DISC1 in oxidative stress mediated calcium transport mechanism by stress hormone secretion, and based on this, the present invention has been completed.
이에, 본 발명은 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. Accordingly, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating stress disorders comprising DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or a gene encoding the same as an active ingredient.
본 발명에서 사용되는 용어, “스트레스(stress)”란 생체에 가해지는 여러 상해 및 자극에 대하여 체내에서 일어나는 비특이적인 생물반응으로, 캐나다의 내분비학자인 H.셀리에가 처음 명명하였다. 스트레스 반응은 자극 호르몬인 아드레날린이나 다른 스트레스 호르몬이 혈중 내로 분비되어 우리 몸을 보호하려고 하는 반응으로, 스트레스에 의해 피로, 두통, 불면증, 근육통과 같은 신체적 증상, 집중력이나 기억력 감소, 공허함, 혼동과 같은 정신적 증상, 불안, 우울증, 신경과민, 좌절감과 같은 감정적 증상, 안절부절, 신경질적 행동과 같은 행동적 증상이 나타난다. 이러한 스트레스가 과도하거나 오래 지속되는 경우 스트레스로 인한 정신질환이 유발될 수 있다.As used herein, the term “stress” is a nonspecific biological response that occurs in the body to various injuries and stimuli applied to a living body, and was first named by Canadian endocrinologist H. celier. The stress response is a response of the adrenaline or other stress hormones to the body to protect our body. Stress causes physical symptoms such as fatigue, headaches, insomnia, myalgia, decreased concentration or memory, emptiness and confusion. Emotional symptoms such as mental symptoms, anxiety, depression, nervousness, and frustration, and behavioral symptoms such as restlessness and nervous behavior. Excessive or prolonged stress can cause stress-induced mental illness.
본 발명에 있어서, 스트레스성 질환은 스트레스가 원인으로 작용할 수 있는 모든 질환을 포함하며, 보다 바람직하게는 스트레스 호르몬 분비에 따른 신체적 영향에 의해 발병하는 질환일 수 있고, 더욱 바람직하게는 수면장애, 우울증, 적응장애, 식이장애, 및 불안장애로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the stressful disease includes all diseases in which stress may act as a cause, and more preferably, may be a disease caused by physical effects due to stress hormone secretion, and more preferably sleep disorders and depression. , Adaptation disorders, eating disorders, and anxiety disorders may be any one selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 스트레스 호르몬은 글루코코르티코이드(glucocorticoid)일 수 있으며 보다 바람직하게는 코르티손(cortisone), 코르티솔(cortisol), 코르티코스테론(corticosterone) 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the stress hormone may be a glucocorticoid, more preferably cortisone, cortisol, corticosterone, etc., but is not limited thereto.
본 발명에서 사용되는 용어, “예방”이란 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 스트레스성 질환을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.As used herein, the term "prevention" means any action that inhibits or delays the development of a stressful disease by administration of a pharmaceutical composition according to the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어, “치료”란 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 스트레스성 질환에 대한 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.As used herein, the term "treatment" means any action that improves or advantageously changes the symptoms for stressful disease by administration of the pharmaceutical composition according to the present invention.
본 발명에 따른 DISC1의 단백질 및 상기 단백질을 암호화하는 유전자는 각각 하기 표 1에 나타낸 인간 유래 DISC1의 아미노산 서열 정보 및 염기서열 정보에서 선택되는 하나 이상인 것 또는 마우스 유래일 수 있고, 보다 바람직하게 DISC1의 단백질은 서열번호 1(NCBI accession number: NP_061132.2) 또는 서열번호 2(NP_777279.2)의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있고, 상기 단백질을 암호화하는 유전자는 서열번호 3(NM_018662.2) 또는 서열번호 4(NM_174854.2)의 염기서열로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The protein of DISC1 and the gene encoding the protein according to the present invention may be one or more selected from amino acid sequence information and nucleotide sequence information of human-derived DISC1 shown in Table 1, respectively, or more preferably from mouse. The protein may be composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (NCBI accession number: NP_061132.2) or SEQ ID NO: 2 (NP_777279.2), the gene encoding the protein is SEQ ID NO: 3 (NM_018662.2) or SEQ ID NO: It may consist of the base sequence of 4 (NM_174854.2), but is not limited thereto.
상기 유전자는 플라스미드 발현 벡터 또는 바이러스 벡터에 삽입될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The gene may be inserted into a plasmid expression vector or a viral vector, but is not limited thereto.
본 발명자들은 실시예를 통해 스트레스와 관련된 DISC1 신규한 기능을 규명하였다.We have identified the DISC1 novel function related to stress through the examples.
본 발명의 일실시예에서는, 성체 마우스의 뇌를 분리하고 순차적으로 분리한 세포 소기관 분획에서 DISC1의 발현여부를 분석함으로써 DISC1이 MAM에 위치하며, 이는 DISC1의 1-201 잔기에 의해 좌우되는 것을 확인하였다(실시예 2 참조).In one embodiment of the present invention, by separating the brain of adult mice and analyzing the expression of DISC1 in the sequentially separated cell organelle fraction, DISC1 is located in the MAM, which is confirmed to be dependent on the 1-201 residue of DISC1 (See Example 2).
본 발명의 다른 실시예에서는, MAM에 풍부하게 존재한다고 알려져 있는 IP3R1과 DISC1과의 연관성을 검증한 결과, IP3R1의 발현수준에 따라 MAM에서 DISC1의 수준이 변화하며 DISC1이 IP3R1의 리간드 결합 도메인 또는 조절 도메인에 결합함으로써 IP3와의 결합을 경쟁적으로 억제한다는 것을 확인하였다(실시예 3 참조).In another embodiment of the invention, the result of verifying the association of the IP 3 known to abundantly present in the MAM R1 and DISC1, the level of the DISC1 change in MAM according to the level of expression of IP 3 R1 and DISC1 the IP 3 R1 It was confirmed that the binding to IP 3 competitively inhibits binding to IP 3 (see Example 3).
본 발명의 또 다른 실시예에서는, DISC1과 IP3R1의 기능적 연관성을 고려하여 MAM에서 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동에 관여하는지 분석한 결과, 뉴런의 세포 투과성을 높이고 IP3에 노출시켰을 때 세포 내 DISC1의 발현수준에 따라 미토콘드리아 Ca2+ 수준이 변화하며, 또한 DISC1이 ER쪽에서 IP3R1을 통한 Ca2+ 이동을 조절한다는 것을 확인하였다. 더욱이, 추가적인 실험을 통해 DISC1이 MAM에서의 Ca2+ 이동을 조절한다는 것을 확인하였다(실시예 4 참조).In another embodiment of the present invention, in consideration of the functional relationship between DISC1 and IP 3 R1, analysis of whether MAM is involved in the ER-mitochondrial Ca 2+ migration, as a result of increasing the cellular permeability of neurons and exposure to IP 3 intracellular Mitochondrial Ca 2+ level changes according to the expression level of DISC1, and it was also confirmed that DISC1 regulates Ca 2+ migration through IP 3 R1 on the ER side. Moreover, further experiments confirmed that DISC1 regulates Ca 2+ migration in MAM (see Example 4).
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 산화적 스트레스가 뉴런을 포함하는 다양한 세포에서 ER로부터의 Ca2+ 방출과 미토콘드리아로의 이동을 유도한다고 보고되어 있는바, 이러한 과정에 DISC1이 관여하는지 여부를 분석하였다. 그 결과, 뉴런을 H2O2에 노출시키는 경우 세포 내 DISC1의 발현수준 또는 변이에 따라 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동이 변화하는 것을 확인하였다(실시예 5 참조).In another embodiment of the present invention, it has been reported that oxidative stress induces Ca 2+ release from ER and migration to mitochondria in various cells, including neurons, analyzing whether DISC1 is involved in this process. It was. As a result, it was confirmed that ER-mitochondrial Ca 2+ migration changes according to expression level or variation of DISC1 in cells when neurons are exposed to H 2 O 2 (see Example 5).
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 산화적 스트레스에 의해 미토콘드리아에 Ca2+이 과도하게 축적되면 미토콘드리아의 기능이상을 초래할 수 있는바 이러한 과정에서 DISC1이 영향을 미치는지 분석하였다. 그 결과, 뉴런을 H2O2에 노출시키는 경우 세포 내 DISC1의 발현수준 또는 변이에 따라 미토콘드리아 막 전위 변화 및 ROS 생성 정도가 변화하였으며 이를 통해 MAM에서의 DISC1의 기능이 산화적 스트레스에 의한 미토콘드리아 기능과 밀접한 연관이 있음을 확인하였다(실시예 6 참조).In another embodiment of the present invention, excessive accumulation of Ca 2+ in the mitochondria due to oxidative stress may cause the dysfunction of the mitochondria. In this process, DISC1 was analyzed. As a result, when neurons were exposed to H 2 O 2 , mitochondrial membrane potential change and ROS production were changed according to the expression level or variation of DISC1 in cells, and the function of DISC1 in MAM was due to oxidative stress. It was confirmed that there is a close correlation with (see Example 6).
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 과량의 스트레스 호르몬인 글루코코르티코이드 자극에 의해 뉴런에서 산화적 스트레스가 유도된다는 기존의 연구결과를 토대로 DISC1과의 관련성을 검증한 결과, 글루코코르티코이드 중 하나인 코르티코스테론을 뉴런에 처리하는 경우 처리농도에 비례하게 ROS 및 미토콘드리아 Ca2+ 수준이 증가하는 것을 관찰하였다(실시예 7 참조). 나아가 상기 현상과 DISC1의 연관성을 검증한 결과, DISC1의 발현수준 또는 변이에 따라 ROS 및 미토콘드리아 Ca2+ 수준이 변화하는 것을 확인하였다(실시예 8 참조).In another embodiment of the present invention, based on the results of previous studies that oxidative stress is induced in neurons by glucocorticoid stimulation, which is an excess of stress hormones, the correlation with DISC1 was verified. Corticosterone is one of the glucocorticoids. When the neurons were treated with ROS and mitochondrial Ca 2+ level was increased in proportion to the treatment concentration was observed (see Example 7). Furthermore, as a result of verifying the association between the phenomenon and DISC1, it was confirmed that ROS and mitochondrial Ca 2+ levels change according to the expression level or variation of DISC1 (see Example 8).
상기 실시예 결과들은 종합적으로 도 10에 도시한 바와 같이 스트레스 호르몬 분비에 따른 산화적 스트레스에 의해 MAM을 통한 Ca2+ 이동이 증가하며 이에 의해 미토콘드리아의 기능이상이 초래될 수 있으나, 이러한 과정에서 DISC1이 MAM의 ER 쪽에서 IP3R1에 결합하여 Ca2+ 이동을 하향 조절함을 보여주며, 이는 DISC1 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 이용하여 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용도로 유용하게 이용할 수 있음을 시사한다. As shown in FIG. 10, the results of the above embodiments show that Ca 2+ migration through MAM is increased by oxidative stress due to stress hormone secretion, which may result in mitochondrial dysfunction. ER side of the MAM binds to IP 3 R1 and down-regulates Ca 2+ migration, suggesting that DISC1 proteins or genes encoding them can be useful for the prevention or treatment of stress disorders. do.
본 발명에 따른 상기 약학적 조성물은 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 유효성분으로 포함하며, 약학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함할 수 있다. 상기 약학적으로 허용 가능한 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 사이클로덱스트린, 덱스트로즈 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올, 리포좀 등을 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액 등 다른 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제, 윤활제 등을 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제화에 관해서는 레밍턴의 문헌에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 성분에 따라 바람직하게 제제화할 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 제형에 특별한 제한은 없으나 주사제, 흡입제, 피부 외용제 등으로 제제화할 수 있다. The pharmaceutical composition according to the present invention includes DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or a gene encoding the same as an active ingredient, and may further include a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutically acceptable carrier is conventionally used in the preparation, and includes, but is not limited to, saline solution, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, cyclodextrin, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, liposomes, and the like. If necessary, other conventional additives such as antioxidants and buffers may be further included. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders, lubricants and the like may be additionally added to formulate injectable formulations, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations can be preferably formulated according to the individual components using methods disclosed in Remington's literature. The pharmaceutical composition of the present invention is not particularly limited in formulation, but may be formulated as an injection, inhalant, or external skin preparation.
본 발명의 약학적 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용)할 수 있으나, 바람직하게는 경구투여할 수 있으며, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 시간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be administered orally or parenterally (for example, intravenously, subcutaneously, intraperitoneally or topically) according to the desired method, but preferably orally, Depends on the condition and weight of the patient, the extent of the disease, the form of the drug, the route of administration and the time of day, and may be appropriately selected by those skilled in the art.
본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서 “약학적으로 유효한 양”은 의학적 치료 또는 진단에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 진단하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 질환 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명에 다른 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. In the present invention, “pharmaceutically effective amount” means an amount sufficient to treat or diagnose a disease at a reasonable benefit / risk ratio applicable to medical treatment or diagnosis, and an effective dose level refers to a patient's disease type, severity, or drug. Can be determined according to the activity of the drug, the sensitivity to the drug, the time of administration, the route of administration and the rate of release, the duration of treatment, factors including the drug used concurrently and other factors well known in the medical field. The pharmaceutical compositions according to the present invention may be administered as individual therapeutic agents or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be single or multiple administrations. Taking all of the above factors into consideration, it is important to administer an amount that can achieve the maximum effect with a minimum amount without side effects, which can be readily determined by one skilled in the art.
구체적으로 본 발명의 약학적 조성물의 유효량은 환자의 연령, 성별, 상태, 체중, 체내에 활성 성분의 흡수도, 불활성률 및 배설속도, 질병종류, 병용되는 약물에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로는 체중 1 ㎏ 당 0.001 내지 150 ㎎, 바람직하게는 0.01 내지 100 ㎎을 매일 또는 격일 투여하거나, 1일 1 내지 3회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나 투여 경로, 비만의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감 될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Specifically, the effective amount of the pharmaceutical composition of the present invention may vary according to the age, sex, condition, weight of the patient, the absorption of the active ingredient in the body, the inactivation rate and excretion rate, the type of disease, the drug used in general 0.001 to 150 mg, preferably 0.01 to 100 mg per kg of body weight may be administered daily or every other day, or divided into 1 to 3 times a day. However, the dosage may be increased or decreased depending on the route of administration, the severity of obesity, sex, weight, age, etc., and the above dosage does not limit the scope of the present invention by any method.
본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질의 스크리닝 방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, the present invention provides a method for screening a material for preventing or treating a stressful disease, comprising the following steps.
(a) In vitro 상에서 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 발현하는 세포에 후보물질을 처리하는 단계;(a) treating the candidate with cells expressing DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or gene encoding the same in vitro ;
(b) 상기 세포에서 DISC1 단백질의 발현수준 또는 활성을 측정하는 단계; 및(b) measuring the expression level or activity of DISC1 protein in said cells; And
(c) 상기 후보물질 비처리군에 비해 상기 DISC1 단백질의 발현수준 또는 활성을 증가시키는 물질을 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질로 선정하는 단계.(c) selecting a substance that increases the expression level or activity of the DISC1 protein as a prophylactic or therapeutic substance for stress disorders as compared to the candidate non-treatment group.
본 발명에 있어서, 상기 세포는 신경세포일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the present invention, the cells may be neurons, but are not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 후보물질은 화합물, 미생물 배양액 또는 추출물, 천연물 추출물, 핵산, 및 펩타이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으며, 상기 핵산은 siRNA, shRNA, microRNA, 안티센스 RNA, 앱타머(aptamer), LNA(locked nucleic acid), PNA(peptide nucleic acid), 및 모폴리노(morpholino)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the candidate material may be selected from the group consisting of compounds, microbial cultures or extracts, natural product extracts, nucleic acids, and peptides, the nucleic acid is siRNA, shRNA, microRNA, antisense RNA, aptamer (aptamer) It may be selected from the group consisting of, locked nucleic acid (LNA), peptide nucleic acid (PNA), and morpholino (morpholino), but is not limited thereto.
상기 (b) 단계에서 상기 발현수준은 웨스턴 블롯팅(western blotting), 방사선면역분석법(radioimmunoassay; RIA), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 효소면역분석법(ELISA), 면역침강법(immunoprecipitation), 유세포분석법(flow cytometry), 면역형광염색법(immunofluorescence), 오우크테로니(ouchterlony), 보체 고정 분석법(complement fixation assay), 및 단백질 칩(protein chip)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 방법을 통해 측정될 수 있으나, 측정방법이 이에 제한되는 것은 아니다.In the step (b), the expression level is Western blotting, radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion, enzyme immunoassay (ELISA), immunoprecipitation, flow cytometry flow cytometry, immunofluorescence, ouchterlony, complement fixation assays, and protein chips. However, the measurement method is not limited thereto.
상기 (b) 단계에서 활성은 DISC1 단백질이 MAM에서 IP3R1에 결합하여 IP3의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 소포체에서 미토콘드리아로의 칼슘이온 이동을 감소시키는 정도를 측정하는 것일 수 있으며, 이는 통상의 기술자가 공지된 방법을 통해 제한 없이 적절하게 수행할 수 있다. In step (b), the activity may be to measure the extent to which the DISC1 protein binds to IP 3 R1 in MAM and competitively inhibits IP 3 binding to reduce calcium ion migration from the endoplasmic reticulum to the mitochondria, which is conventional The person skilled in the art can perform the method appropriately without limitation.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 DISC1(Disrupted in schizophrenia 1) 단백질 또는 이를 암호화하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료방법을 제공한다. As another aspect of the present invention, the present invention comprises the step of administering to the subject a pharmaceutical composition comprising a DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or a gene encoding the same as an active ingredient, preventing or treating a stressful disease Provide a method.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 약학적 조성물의, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료용도를 제공한다. As another aspect of the present invention, the present invention provides a use of the pharmaceutical composition for the prevention or treatment of stressful diseases.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.
[실시예]EXAMPLE
실시예 1. 실험준비 및 실험방법Example 1 Experiment Preparation and Experiment Method
1-1. 실험동물1-1. Laboratory animals
본 발명의 실시예에서는 임신한 C57BL/6 마우스를 효창 사이언스(Hyochang Science)에서 구입한 후 상기 마우스 배아가 E15-16 단계일 때 대뇌피질 뉴런을 채취하여 배양하였다. 한편, 야생형 수컷 마우스(C57BL/6)와 DISC1 좌위가 손상된 마우스(DISC1 LI, C57BL/6 계통)에는 임의로 급여하고 12시간 간격의 명/암 주기로 10-12주 동안 사육하였으며 상기 마우스들의 뇌 용해물을 실험에 이용하였다. 본 실시예의 모든 동물 실험은 포항공과대학교 동물 실험 관리위원회의 승인을 받은 후 승인된 지침에 따라 수행되었다. In an embodiment of the present invention, pregnant C57BL / 6 mice were purchased from Hyochang Science, and then cortical neurons were collected and cultured when the mouse embryos were in the E15-16 stage. On the other hand, wild-type male mice (C57BL / 6) and DISC1 locus-injured mice (DISC1 LI, C57BL / 6 strains) were randomly fed and reared for 10-12 weeks in light / dark cycles at 12 hour intervals. Was used for the experiment. All animal experiments in this example were performed according to the approved guidelines after approval by the Pohang University of Science Animal Experiment Management Committee.
1-2. 세포 분획1-2. Cell fraction
3마리의 성체 마우스로부터 뇌를 분리하여 균질화 하고 원심분리를 실시한 다음 상등액의 일부는 전체 용해물의 분획으로 보관하였고 나머지는 13,800 × g, 4℃에서 10분 동안 추가로 원심분리하였다. 이후 펠렛(crude MAM)을 회수하고 상등액을 수크로오스(sucrose) 구배 위로 로딩한 다음 다시 원심분리하였으며 원심분리 한 결과물에서 백색 밴드로 나타난 ER 분획을 회수하였다. 나머지 crude MAM 펠렛은 다시 수크로오스 구배에 로딩하고 원심분리하였으며, 3번째 백색 밴드로 나타나는 시냅토좀 분획을 수집하였고 남은 펠렛을 퍼콜(percoll) 구배 상단에 로딩시키고 원심분리 한 후 상부 및 하부의 밴드를 각각 MAM 및 미토콘드리아 분획으로 회수하였다.Brains were isolated from three adult mice, homogenized, centrifuged, and a portion of the supernatant was stored as a fraction of the total lysate and the rest was further centrifuged at 13,800 × g, 4 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the pellet (crude MAM) was recovered, the supernatant was loaded onto a sucrose gradient, and then centrifuged again. The ER fraction, which appeared as a white band, was recovered from the centrifuged product. The remaining crude MAM pellets were again loaded into a sucrose gradient and centrifuged, the synaptosome fractions appearing as third white bands were collected, and the remaining pellets were loaded on top of the percoll gradient and centrifuged to separate the upper and lower bands, respectively. Recovered to MAM and mitochondrial fractions.
1-3. IP1-3. IP 33 binding assay binding assay
형질감염된 HEK293FT 세포를 NP40 완충액에서 용해시킨 다음 항체를 이용해 단백질을 면역 침전시켰다. 면역 침전된 단백질들을 4℃에서 1시간 동안 3 nM [3H]-IP3와 배양하였으며 Ca2+이 없는 CLM 완충액에서 차가운 IP3의 농도를 증가시켰다. 한편 성체 야생형 또는 DISC1 LI 마우스로부터 뇌를 적출하고, 초음파 처리를 통해 NP40 완충액에서 용해시킨 다음 내인성 IP3R1 및 DISC1 단백질을 특이적 항체로 면역 침전시킨 후 상기와 동일한 방법으로 [3H]-IP3와 배양하였고 차가운 IP3의 농도를 증가시켰다. 이후 혼합물을 GF/B 필터로 여과하고, CLM 완충액으로 3회 세척한 후 필터를 건조시키고 신틸레이션 계수기(scintillation counter)를 사용하여 방사능을 측정하였다.Transfected HEK293FT cells were lysed in NP40 buffer and then proteins were immunoprecipitated with antibodies. Immunoprecipitated proteins were incubated with 3 nM [ 3 H] -IP 3 for 1 hour at 4 ° C. and the concentration of cold IP 3 was increased in CLM buffer without Ca 2+ . Meanwhile, brains were extracted from adult wild-type or DISC1 LI mice, solubilized in NP40 buffer by sonication, and immunoprecipitated with endogenous IP 3 R1 and DISC1 proteins with specific antibodies. [ 3 H] -IP were cultured with 3 increased the concentration of cold IP 3. The mixture was then filtered with a GF / B filter, washed three times with CLM buffer and then the filter was dried and radioactivity was measured using a scintillation counter.
1-4. GCaMP6s를 이용한 실시간 Ca1-4. Real-Time Ca Using GCaMP6s 2+2+ 이미징 Imaging
각 구조체와 함께 Mito-GCaMP6로 형질감염된 뉴런(DIV7-8)을 변형된 EGTA-, Ca2+이 없는 완충액에서 37℃, 2분 동안 디기토닌(digitonin) 및 Ca2+이 없는 이오노마이신을 처리하여 투과성을 높인 다음 IP3에 노출시켰다. 미토콘드리아 Ca2+ 반응에 대한 RiBFM의 효과를 측정하기 위해, 뉴런을 DIV5-6에 pFlag-cmv2 또는 Flag-DISC1과 함께 Mito GCaMP6, AKAP1-FKBP12, FRB-SAC1로 형질감염시켰으며 5분 동안 라파마이신과 미리 배양한 뉴런을 상기 방법과 동일하게 IP3에 노출시켰다.Neurons transfected with Mito-GCaMP6 (DIV7-8) with each construct were subjected to ionogine without digitonin and Ca 2+ for 2 minutes at 37 ° C. in a modified EGTA-, Ca 2+ free buffer. The treatment increased permeability and then exposed to IP 3 . To determine the effect of RiBFM on mitochondrial Ca 2+ responses, neurons were transfected with Mito GCaMP6, AKAP1-FKBP12, FRB-SAC1 with pFlag-cmv2 or Flag-DISC1 in DIV5-6 and rapamycin for 5 minutes. And precultured neurons were exposed to IP 3 in the same manner as above.
1-5. 통계분석1-5. Statistical analysis
실험 데이터는 두 개의 다른 그룹 간의 비교 또는 여러 그룹 간 비교를 위해 각각Student’t-test 또는 Bonferroni post-hoc 검정에 의한 one 또는 two-way ANOVA 분석 후 평균±SEM으로 나타냈다. 그룹 간 차이는 P 값이 0.05 미만(< 0.05)일 때 유의한 것으로 간주하였다. 표본 크기를 결정하기 위해 통계적 방법을 사용하지 않았으며, 분석을 위해 무작위 추출을 이용하지 않았다.Experimental data are presented as mean ± SEM after one or two-way ANOVA analysis by Student't-test or Bonferroni post-hoc tests, respectively, for comparison between two different groups or between groups. Differences between groups were considered significant when P values were less than 0.05 (<0.05). No statistical method was used to determine sample size and no randomization was used for analysis.
실시예 2. MAM에 위치하는 DISC1 확인Example 2. Confirm DISC1 located in MAM
본 발명자들은 생화학 및 면역형광 기술을 사용하여 성체 마우스의 뇌 및 마우스 배아의 대뇌피질 뉴런에서 DISC1의 세포내 위치를 알아보고자 하였다. 이를 위해, 먼저 성체 마우스의 뇌를 분리하고, 순차적으로 세포 분획화를 수행하여 세포 내 소기관을 분리하였다. 이후 각 분획 및 이의 순도를 확인하기 위해 면역블롯팅을 실시하여 확인하고자 하는 소기관에 특이적인 마커 즉, IP3R1(ER/MAM), VDAC1(ER-관련 미토콘드리아), Tim17(미토콘드리아) 및 PSD95(시냅토좀)의 발현수준을 측정하였다. 그 결과, 도 1a에 나타낸 바와 같이 상기 마커들의 발현을 통해 각 분획 및 이의 순도를 확인하였다. We attempted to determine the intracellular location of DISC1 in the brain of adult mice and in cortical neurons of mouse embryos using biochemical and immunofluorescent techniques. To this end, the brains of adult mice were first isolated and intracellular organelles were isolated by sequentially performing cell fractionation. Thereafter, immunoblotting was performed to confirm each fraction and its purity, and markers specific to organelles to be identified, namely, IP 3 R1 (ER / MAM), VDAC1 (ER-related mitochondria), Tim17 (mitochondria), and PSD95 ( Synaptosome) expression level was measured. As a result, each fraction and its purity were confirmed through the expression of the markers as shown in Figure 1a.
또한 상기 각 분획에서 내인성 DISC1의 발현여부를 관찰한 결과, 도 1a에 나타낸 바와 같이 미토콘드리아가 MAM에 부착되어 있는 crude MAM 분획(MAM + Mito)에서 상기 DISC1 단백질이 관찰되었으며, 시냅토좀은 상기 crude MAM 분획에서는 관찰되었으나 추가 분획을 진행한 후에는 관찰되지 않았다. 이때 상기 DISC1 단백질은 손상된 DISC1 좌위를 갖는 마우스로부터 유래한 crude MAM 분획(MAM + Mito (DISC1 LI))에서는 관찰되지 않았으며 이를 통해 DISC1 항체의 특이성을 확인할 수 있었다. 또한 이전에 보고된 결과와 동일하게 내인성 DISC1 단백질이 소포체(Endoplasmic reticulum; ER) 분획에서도 관찰되었으며 MAM 분획에도 포함되어 있는 것을 확인하였다. In addition, as a result of observing the expression of endogenous DISC1 in each fraction, the DISC1 protein was observed in crude MAM fraction (MAM + Mito) to which mitochondria were attached to MAM, as shown in FIG. The fraction was observed but not after further fractionation. At this time, the DISC1 protein was not observed in the crude MAM fraction (MAM + Mito (DISC1 LI)) derived from a mouse having an injured DISC1 locus, thereby confirming the specificity of the DISC1 antibody. In addition, the endogenous DISC1 protein was observed in the endoplasmic reticulum (ER) fraction and was also included in the MAM fraction.
상기 결과를 바탕으로, 상기 면역블롯팅에서 사용한 것과 동일한 DISC1 항체를 이용해 면역형광 분석을 실시하였으며, 그 결과 도 1b에 나타낸 바와 같이 대뇌피질 뉴런에서 내인성 DISC1 단백질이 부분적으로 분산되어 관찰되었으나, 대부분 소포체(ER-RFP) 및 미토콘드리아(Mito-Crimson)와 동일한 위치에 존재하는 것을 확인하였다. Based on the above results, immunofluorescence analysis was performed using the same DISC1 antibody as used in the immunoblotting, and as a result, endogenous DISC1 protein was partially dispersed in cortical neurons as shown in FIG. (ER-RFP) and mitochondria (Mito-Crimson) were found to be present at the same position.
나아가 DISC1의 1-201 잔기가 결실된 DISC1 단백질(DISC1Δ1-201)을 이용해 동일한 실험을 진행한 결과, 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이 대뇌피질 뉴런에서 소포체 및 미토콘드리아 마커와 함께 나타나는 DISC1 단백질 수준이 유의적으로 감소한 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 DISC1 단백질이 MAM에 위치하는 것이 주로 상기 단백질의 1-201 잔기에 의해 좌우된다는 것을 알 수 있었다. 상기 결과는 도 1d와 같이 crude MAM 분획(MAM + Mito)에서 야생형 DISC1 단백질에 비해 DISC1Δ1-201 단백질이 거의 검출되지 않은 것을 통해서도 확인하였다. Furthermore, as a result of the same experiment using the DISC1 protein (DISC1 Δ1-201 ), which lacks the 1-201 residue of DISC1, as shown in FIG. It was confirmed that the decrease significantly. These results show that the position of the DISC1 protein in MAM depends mainly on 1-201 residue of the protein. The results were also confirmed through the fact that almost no DISC1 Δ1-201 protein was detected in the crude MAM fraction (MAM + Mito) as compared to the wild type DISC1 protein.
실시예 3. MAM에서 DISC1와 IPExample 3. DISC1 and IP in MAM 33 R1의 상호작용 및 DISC1에 의한 IPInteraction of R1 and IP by DISC1 33 R1의 리간드 결합 억제 확인Confirmation of Ligand Inhibition of R1
3-1. MAM에서 DISC1와 IP3-1. DISC1 and IP in MAM 33 R1의 상호작용 확인Confirm interaction of R1
IP3R1은 뇌에서 주로 발현되며 MAM에 풍부하게 존재하는 것으로 알려져 있다. 이에 상기 실시예 2를 통해 DISC1이 MAM에 존재하는 것을 확인하였는바, 본 발명자들은 DISC1이 IP3R1과 관련이 있는지를 알아보기 위해 상기 두 단백질에 대한 면역침전 분석을 실시하였다. 그 결과, 도 2a에 나타낸 바와 같이 IP3R1(GFP-IP3R1)이 야생형 DISC1(Flag-DISC1)과 강한 상호작용을 보였으며 이에 반해 DISC1Δ1-201과는 이러한 상호작용을 보이지 않는 것으로 나타났다. 또한, 면역형광 분석 결과 도 2b에 나타낸 바와 같이 대뇌피질 뉴런에서 내인성 DISC1 단백질이 미토-크림슨(Mito-Crimson)으로 표시되는 미토콘드리아와의 접촉 영역에서 GFP-IP3R1과 공존하는 것으로 나타났다. 이에 더하여 도 2c의 면역블롯팅 결과에서 볼 수 있는 바와 같이 내인성 DISC1과 IP3R1 단백질은 전체 세포 용해물(lysate)과 성숙한 마우스 뇌에서 유래한 crude MAM 분획(MAM + Mito)에서 함께 발현되는 것을 확인하였다. IP 3 R1 is mainly expressed in the brain and is known to be abundant in MAM. As a result, it was confirmed that DISC1 is present in MAM through Example 2, and the present inventors performed immunoprecipitation analysis on the two proteins to determine whether DISC1 is related to IP 3 R1. As a result, as shown in FIG. 2A, IP 3 R1 (GFP-IP 3 R1) showed strong interaction with wild-type DISC1 (Flag-DISC1), whereas it did not show such interaction with DISC1 Δ1-201. . In addition, immunofluorescence analysis showed that endogenous DISC1 protein coexists with GFP-IP 3 R1 in the contact region with mitochondria, denoted as Mito-Crimson, in cortical neurons as shown in FIG. 2B. In addition, as shown in the immunoblotting results of FIG. 2C, endogenous DISC1 and IP 3 R1 proteins were expressed together in whole cell lysate and crude MAM fraction (MAM + Mito) derived from mature mouse brain. Confirmed.
나아가 IP3R1이 MAM에 존재하는 DISC1에 미치는 영향을 조사하기 위해, IP3R1의 발현수준 변화에 따른 crude MAM 분획(MAM + Mito) 내의 DISC1 단백질 변화를 분석하였다. 그 결과, 도 2d에 나타낸 바와 같이 IP3R1를 과발현(GFP-IP3R1)시킨 경우 상기 분획에서 DISC1(Flag-DISC1)의 발현이 현저하게 증가하였으며, 반대로 IP3R1 siRNA를 처리하여 이의 발현을 저해시킨 경우 도 2d 및 도 2e에서 볼 수 있는 바와 같이 Flag-DISC1 및 내인성 DISC1 단백질 수준이 모두 현저히 감소하는 것을 확인하였다. 그러나 상기 crude MAM 분획에서의 결과와는 달리 전체 세포 용해물(Whole lysate) 내의 DISC1 단백질 양은 변화하지 않았다. Furthermore, to investigate the effect of IP 3 R1 on DISC1 present in MAM, we analyzed the change of DISC1 protein in crude MAM fraction (MAM + Mito) according to the expression level of IP 3 R1. As a result, as shown in Fig. 2d case that overexpression of IP 3 R1 (GFP-IP 3 R1) was in the fraction significantly increased expression of the DISC1 (Flag-DISC1), opposed to the expression by processing the IP 3 R1 siRNA thereof When inhibited, as shown in Figures 2d and 2e it was confirmed that both Flag-DISC1 and endogenous DISC1 protein levels are significantly reduced. Contrary to the results in the crude MAM fraction, however, the amount of DISC1 protein in the whole cell lysate did not change.
상기 결과들은 DISC1이 MAM에 위치하는데 있어서 IP3R1이 중요한 영향을 미치는 것을 입증하는 것이다.These results demonstrate that IP 3 R1 has a significant effect on the position of DISC1 in the MAM.
3-2. DISC1에 의한 IP3-2. IP by DISC1 33 R1의 리간드 결합 억제 확인 Confirmation of Ligand Inhibition of R1
상기 결과를 바탕으로 DISC1과 결합하는 IP3R1의 도메인을 알아보기 위해 도 3a에 도시된 바와 같은 IP3R1의 기능적 도메인을 발현하는 구조체를 제작하였고, 면역 침전 분석을 통해 상기 각 도메인과 DISC1의 상호작용 여부를 분석하였다. 그 결과 DISC1이 suppressor(SD), gate-keeping(GK), 및 transmembrane(TM) 도메인을 제외한 나머지 도메인들 즉, 리간드-결합 도메인(LBD) 및 조절 도메인(MD1, MD2, MD3)과 상호작용하는 것으로 나타났다. On the basis of the above results, constructs expressing the functional domain of IP 3 R1 as shown in FIG. 3A were constructed to identify the domain of IP 3 R1 that binds to DISC1, and the immunoprecipitation analysis of each of the domains and DISC1 was performed. The interaction was analyzed. As a result, DISC1 interacts with the rest of the domains except the suppressor (SD), gate-keeping (GK), and transmembrane (TM) domains, namely the ligand-binding domain (LBD) and the regulatory domains (MD1, MD2, MD3). Appeared.
IP3R1에서 상기 리간드-결합 도메인 및 조절 도메인은 IP3Rs의 리간드 결합에 중요한 영역이기 때문에 본 발명자들은 DISC1가 IP3R1과 이의 리간드인 IP3의 결합에 영향을 미치는지 조사하였다. 이를 위해 HEK293FT 세포로부터 항체를 이용한 면역 침전을 통해 분리된 IP3R1, DISC1 또는 DISC1Δ1-201 단백질을 이용하여 상기 실시예 1-3의 방법에 따라 경쟁적 IP3 결합 분석을 실시하였다. 그 결과 도 3b에 나타낸 바와 같이 DISC1Δ1-201과는 달리 DISC1의 경우 IP3R1에 결합된 [3H]IP3에 대한 비표지된 IP3의 결합능이 감소된 것을 확인하였다. 또한, 야생형(WT) 또는 DISC1 좌위가 손상된 마우스(DISC1 LI)에서 분리한 내인성 IP3R1와 DISC1 단백질로 상기와 동일한 실험을 진행한 결과 DISC1 LI 유래 샘플의 경우 야생형(WT)에 비해 IP3R1에 결합하는 비표지된 IP3가 현저히 증가하는 것을 확인하였다. IP 3 R1 in the ligand-binding domain, and since the control domain is a critical area on the binding of IP 3 Rs present inventors investigated the DISC1 affect the binding of IP 3 R1 and the IP 3 ligand thereof. To this end, competitive IP 3 binding assays were performed using the IP 3 R1, DISC1 or DISC1 Δ1-201 protein isolated from immunoprecipitation using antibodies from HEK293FT cells according to the method of Examples 1-3. The resulting [3 H] was confirmed that a ratio of a cover for the IP 3 IP 3 binding capacity is decreased binding to IP 3 R1 In contrast to DISC1 Δ1-201 DISC1 as shown in Figure 3b. In addition, the same experiments were performed with endogenous IP 3 R1 and DISC1 protein isolated from wild type (WT) or DISC1 locus damaged mice (DISC1 LI). As a result, a sample derived from DISC1 LI compared with wild type (WT) IP 3 R1. It was confirmed that the unlabeled IP 3 which binds to is markedly increased.
상기 결과들은 DISC1이 IP3R1과 이의 리간드의 결합을 억제함을 입증하는 것이다. The results demonstrate that DISC1 inhibits the binding of IP 3 R1 with its ligand.
실시예 4. MAM을 통한 소포체-미토콘드리아 CaExample 4 Reticulum-Mitochondrial Ca Via MAM 2+2+ 수송에서 DISC1의 역할 확인 Identify the role of DISC1 in transport
4-1. MAM에 존재하는 DISC1 매개 ER-미토콘드리아 Ca4-1. DISC1-mediated ER-mitochondrial Ca present in MAM 2+2+ 이동 조절 확인 Check movement adjustment
본 발명자들은 상기 실시예에서 규명한 내용인 MAM에서 IP3R1과 DISC1의 기능적 연관성을 고려하여, DISC1이 소포체-미토콘드리아 Ca2+ 이동 조절에 관여하는지 여부를 조사하고자 하였다. 이를 위해, 미토콘드리아 또는 소포체에 대한 표적 서열을 결합시켜 유전적으로 암호화된 Ca2+ 표지자인 GCaMP6의 발현 구조체를 변형시켰다. 이후 상기 세포소기관 특이 GCaMP6 구조물이 대뇌 피질 뉴런에서 발현되는 것을 확인하였다. 소포체 Ca2+을 측정하는 경우에는 Ca2+에 대한 상대적으로 낮은 친화도를 갖는 ER-GCaMP3을 사용하여 결과를 검증하였다.The present inventors tried to investigate whether DISC1 is involved in endoplasmic reticulum-mitochondrial Ca 2+ transport regulation in consideration of the functional relationship between IP 3 R1 and DISC1 in MAM, which was described in the above embodiment. To this end, the target sequences for mitochondria or endoplasmic reticulum were combined to modify the expression construct of GCaMP6, a genetically encoded Ca 2+ marker. It was then confirmed that the organelle-specific GCaMP6 construct is expressed in cortical neurons. In the case of measuring the endoplasmic reticulum Ca 2+ , the results were verified using ER-GCaMP3 having a relatively low affinity for Ca 2+ .
대뇌피질 뉴런의 세포막 투과성(permeabilization)을 높이기 위해 EGTA-, Ca2+이 없는 완충액에서 디기토닌 및 Ca2+이 없는 형태의 이오노마이신으로 2분 동안 전배양한 다음 다른 소기관들 막이 붕괴되는 것을 막기 위해 세척하였다. 이후 상기와 같은 막 투과성을 높이는 과정이 뉴런에서 L-타입 Ca2+ 채널의 활성화에 의해 기본 Ca2+ 수준 또는 일반적인 탈분극에 영향을 미치지 않았음을 확인하였다. 상기 방법으로 뉴런의 세포 투과성을 향상시킨 후 IP3를 처리한 결과, 도 4a에 나타낸 바와 같이 대조군 뉴런(CTL shRNA)에 비해 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에서 IP3 의존적 미토콘드리아 Ca2+ 증가가 현저히 높아졌으며shRNA에 내성을 갖는 인간 DISC1 단백질을 과발현 시킨 경우(DISC1 shRNA + hDISC1) Ca2+ 증가수준이 대조군과 유사하게 복구되는 것을 확인하였다. 또한, IP3로 자극 시 DISC1의 발현이 저해된 뉴런에서 소포체에 저장된 Ca2+ 수준이 현저히 감소하는 것을 확인하였으며 이는 상기 결과를 뒷받침 하는 것이다. 이러한 결과들은 DISC1이 미토콘드리아로 Ca2+이 이동하기 전에 ER 쪽에서 IP3R1을 통한 Ca2+ 분비를 조절한다는 것을 의미한다. 상기 결과와는 반대로 도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이 투과성 뉴런에서 DISC1를 과발현시킨 경우(DISC1)에는 IP3에 의해 유도되는 미토콘드리아 Ca2+ 증가수준이 대조군(Vector)에 비해 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. To increase cell membrane permeabilization of cerebral cortical neurons, EGTA-, Ca 2+ -free buffers were pre-incubated for 2 minutes with digitonin and Ca 2+ -free ionomycin, followed by disruption of other organelle membranes. Washed to prevent. Since the process of increasing the membrane permeability was confirmed that the activation of L-type Ca 2+ channel in neurons did not affect the basic Ca 2+ level or general depolarization. After improving the neurons in cell permeability by the above-described method results of processing the IP 3, also in the neurons (DISC1 shRNA) expression of the DISC1 inhibition compared to control neurons (CTL shRNA), as shown in 4a IP 3 dependent mitochondrial Ca 2 + Increase was markedly increased and overexpression of human DISC1 protein resistant to shRNA (DISC1 shRNA + hDISC1) was confirmed that the Ca 2+ increase level recovered similarly to the control. In addition, it was confirmed that Ca 2+ levels stored in the endoplasmic reticulum in the neurons inhibited by the expression of DISC1 when IP 3 is stimulated, which supports the above results. These results indicate that DISC1 regulates Ca 2+ secretion via IP 3 R1 on the ER side before Ca 2+ migrates to the mitochondria. Contrary to the above results, as shown in FIG. 4B, in the case of overexpressing DISC1 in the permeable neurons (DISC1), the level of mitochondrial Ca 2+ induced by IP 3 was significantly decreased compared to the control group (Vector). .
한편, 상기 결과들과 달리 DISC1의 발현이 저해된 경우 ryanodine 수용체 작용제인 4-chloro-m-cresol(4-cmc)에 의해 유도된 미토콘드리아 Ca2+ 증가가 유의적으로 변화되지 못했으며, 이는 DISC1이 IP3R 매개 Ca2+ 이동에 특이적으로 작용함을 나타내는 것이다. On the other hand, when the expression of DISC1 was inhibited, the mitochondrial Ca 2+ increase induced by ryanodine receptor agonist 4-chloro-m-cresol (4-cmc) did not change significantly. This indicates that it specifically acts on IP 3 R mediated Ca 2+ migration.
더욱이, DISC1의 발현 저해는 선택적 IP3R 차단제인 2-아미노 에틸 디페닐보리네이트(2-aminoethyl diphenylborinate; 2-APB)와 함께 미리 배양된 뉴런에서 Ca2+ 흡수에 대한 미토콘드리아 능력에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 미토콘드리아의 Ca2+ 흡수의 내재적 능력을 더 조사하기 위해 야생형 또는 DISC1 좌위가 손상된 DISC1 LI 마우스의 뇌에서 유래한 순수한 미토콘드리아 분획을 사용하여 in vitro 미토콘드리아 Ca2+ 분석을 수행하였다. 외안근 내 Ca2+ 펄스에 반응하여, CaGreen-5N, 즉 세포 내 투과성 Ca2+ 염색의 형광 신호가 증가되었지만, 피크에 도달 한 후 이들은 미토콘드리아 Ca2+ 섭취에 의해 감소되었다. 또한 미토콘드리아 Ca2+ 섭취율을 나타내는 감소 속도는 WT와 DISC1LI 사이에 유의한 차이가 없었다. 이러한 결과는 소포체-미토콘드리아 Ca2+ 이동에 대한 DISC1의 효과가 Ca2+ 섭취를 위한 미토콘드리아 능력의 변화 때문이 아니라는 것을 시사하는 것이다.Moreover, inhibition of expression of DISC1 did not affect mitochondrial capacity for Ca 2+ uptake in neurons pre-cultured with 2-aminoethyl diphenylborinate (2-APB), a selective IP 3 R blocker. Turned out to be. To further investigate the intrinsic capacity of mitochondrial Ca 2+ uptake, in vitro mitochondrial Ca 2+ assays were performed using pure mitochondrial fractions derived from the brains of DISC1 LI mice with damaged wild-type or DISC1 loci. In response to Ca 2+ pulses in the extraocular muscles, the fluorescence signal of CaGreen-5N, ie intracellular permeable Ca 2+ staining was increased, but after reaching the peak they were reduced by mitochondrial Ca 2+ uptake. In addition, there was no significant difference between WT and DISC1LI for the rate of decrease indicating mitochondrial Ca 2+ uptake. These results suggest that the effect of DISC1 on endoplasmic reticulum-mitochondrial Ca 2+ migration is not due to a change in mitochondrial capacity for Ca 2+ uptake.
DISC1의 MAM 위치와 소포체-미토콘드리아 Ca2+ 이동 조절 사이의 연관성을 더욱 자세히 알아보기 위해, 본 발명자들은 ER/MAM상의 DISC1을 표적으로 하는 소포체 막 단백질인 효모 UBC6의 표적 서열과 융합된 DISC1 발현 구조체(UBC6-DISC1)를 제조하였으며, 뉴런에서 소포체와 MAM에 대한 localization를 확인하였다. 도 4b에 나타낸 바와 같이 상기 구조체를 발현하는 뉴런(UBC6-DISC1)은 야생형 DISC1를 과발현시킨 경우와 유사한 방식으로 IP3-매개 Ca2+ 이동을 현저히 감소시킨 반면, DISC1Δ1-201의 경우에는 Ca2+ 이동에서 유의한 변화가 나타나지 않은 것을 확인하였다. 또한, DISC1은 마우스 AKAP1 또는 효모 MIA40 리더 서열의 앵커링 서열을 재조합함으로써 외측 미토콘드리아 막 또는 미토콘드리아 내부 공간에서 우세하게 발현되었으며, IP3 의존성 미토콘드리아 Ca2+ 반응을 변화시키지 못하였다.To further elucidate the association between the MAM location of DISC1 and the endoplasmic reticulum-mitochondrial Ca 2+ migration regulation, we present a DISC1 expression construct fused with the target sequence of yeast UBC6, a vesicle membrane protein that targets DISC1 on ER / MAM. (UBC6-DISC1) was prepared and confirmed localization of endoplasmic reticulum and MAM in neurons. As shown in FIG. 4B, neurons expressing the construct (UBC6-DISC1) significantly reduced IP 3 -mediated Ca 2+ migration in a similar manner as overexpressing wild type DISC1, whereas Ca for DISC1 Δ1-201 It was confirmed that no significant change appeared in the 2+ migration. In addition, DISC1 was predominantly expressed in the outer mitochondrial membrane or in the mitochondrial inner space by recombining the anchoring sequence of the mouse AKAP1 or yeast MIA40 leader sequence, and did not alter the IP 3 dependent mitochondrial Ca 2+ response.
4-2. DISC1 매개 MAM의 ER-미토콘드리아 Ca4-2. ER-mitochondrial Ca of DISC1-mediated MAM 2+2+ 이동 조절 확인 Check movement adjustment
다음으로, DISC1에 의해 조절되는 소포체-미토콘드리아 Ca2+ 이동이 MAM 형성의 변화에 의해 조절되는지 여부를 조사하기 위해, MAM에서 미토콘드리아에 소포체를 연결(tethering)하는 단백질인 mitofusin 2(MFN2)를 사용하였다. 실험 결과, 도 5a에 나타낸 바와 같이 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA + CTL siRNA)에서 이전 결과와 동일하게 미토콘드리아의 Ca2+ 축적이 대조군(CTL shRNA + CTL siRNA)에 비해 유의하게 증가한 반면 MFN2의 발현을 함께 저해한 뉴런(DISC1 shRNA + MFN2 siRNA)에서는 MAM의 접촉이 감소하며 미토콘드리아의 Ca2+ 축적이 대조군과 유사한 수준으로 감소한 것으로 나타났다. Next, to investigate whether vesicle-mitochondrial Ca 2+ transport regulated by DISC1 is regulated by changes in MAM formation, mitofusin 2 (MFN2), a protein that tethers endoplasmic reticulum to mitochondria in MAM, is used. It was. As shown in FIG. 5A, Ca 2+ accumulation of mitochondria was significantly increased in comparison with the control group (CTL shRNA + CTL siRNA) in the neurons (DISC1 shRNA + CTL siRNA) inhibited as shown in FIG. In neurons that inhibited the expression of MFN2 (DISC1 shRNA + MFN2 siRNA), the contact of MAM was decreased, and Ca 2+ accumulation in mitochondria was reduced to a level similar to that of the control group.
또한, 상기와 반대로 라파마이신(rapamycin) 처리에 대한 반응으로 소포체-미토콘드리아 접촉이 향상되도록 라파마이신-유도성 다리 형성 모듈(rapamycin-inducible bridge-forming module; RiBFM)을 사용하였다. 구체적으로, ER과 미토콘드리아 각각에 위치하는 두 개의 라파마이신 결합 도메인은 라파마이신을 5분 동안 처리한 후에 극적으로 병합되었으며 라파마이신 처리 후 라파마이신이 제거된 후에도 상기 병합이 1시간 동안 지속되는 것을 확인하였다. 또한, 라파마이신에 의한 상기 모듈의 활성화는 이전에 보고 된 바와 같이 뉴런에서 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 증가시키는 것을 확인하였다. 실험 결과, 도 5b에 나타낸 바와 같이 DISC1 단백질을 과발현 시킨 뉴런(DISC1)의 경우에는 대조군(Vector + Veh)에 비해 IP3 처리에 따른 미토콘드리아 Ca2+ 축적 증가율이 감소한 반면, 라파마이신을 처리하여 상기 모듈에 의해 ER-미토콘드리아 접촉이 현저한 향상되는 경우 대조군과 유사한 정도로 미토콘드리아 Ca2+ 축적이 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 DISC1에 의해 조절되는 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동이 주로 MAM에서 일어난다는 것을 종합적으로 보여주는 것이다. In addition, a rapamycin-inducible bridge-forming module (RibFM) was used to enhance endoplasmic reticulum-mitochondrial contact in response to rapamycin treatment. Specifically, the two rapamycin binding domains located in each of the ER and the mitochondria were dramatically merged after 5 minutes of rapamycin treatment, and after the rapamycin treatment, the merging continued for 1 hour even after the rapamycin was removed. It was. In addition, activation of the module by rapamycin was found to increase ER-mitochondrial Ca 2+ migration in neurons as previously reported. As a result, as shown in Figure 5b, the neurons (DISC1) overexpressing the DISC1 protein, while the increase rate of mitochondrial Ca 2+ accumulation following IP 3 treatment decreased compared to the control group (Vector + Veh), the rapamycin treatment When ER-mitochondrial contact was significantly improved by the module, it was confirmed that mitochondrial Ca 2+ accumulation increased to a similar degree as the control. These results collectively show that ER-mitochondrial Ca 2+ migration regulated by DISC1 occurs mainly in MAM.
나아가 DISC1의 조절 하에 MAM을 통한 Ca2+ 이동을 보다 직접적으로 검증하기 위하여, in vitro Ca2+ 분석을 수행 하였다. 이를 위해, GCaMP6s 및 shRNA로 형질감염된 신경모세포종 CAD 세포로부터 crude MAM 분획물(미토콘드리아가 부착된 MAM)을 분리하였다. 실험 결과, 도 5c에 나타낸 바와 같이 DISC1의 발현이 저해된 세포에서 분리한 crude MAM 분획은 IP3 처리 시 대조군에 비해 MAM Ca2+이 더 큰 폭으로 감소하였으며, 미토콘드리아 Ca2+ 수준은 반대로 대조군에 비해 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다. 이와 더불어 DISC1 좌위가 손상된 DISC1 LI 배아의 대뇌피질 뉴런의 경우 도 5d에서 볼 수 있는 바와 같이 DISC1의 발현이 저해된 경우와 유사하게 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동이 대조군에 비해 큰 폭으로 증가하였으며, 이러한 결과는 hDISC1을 발현시킴으로써 대조군과 유의한 수준을 나타내는 것을 확인하였다. In addition, in vitro Ca 2+ analysis was performed to more directly verify Ca 2+ transport through MAM under the control of DISC1. To this end, crude MAM fractions (MAM with mitochondria attached) were isolated from neuroblastoma CAD cells transfected with GCaMP6s and shRNA. The experimental results, as shown in Fig. 5c crude MAM fraction isolated from the expression of the DISC1 inhibited cells was reduced by MAM Ca 2+ is greater width than the control group during treatment IP 3, mitochondrial Ca 2+ levels are opposed to the control group It was confirmed that the increase significantly compared to. Cortical neurons of DISC1 LI embryos with damaged DISC1 loci showed a significant increase in ER-mitochondrial Ca 2+ migration compared to the control group, as shown in FIG. 5D. These results confirmed that the expression of hDISC1 showed a significant level with the control.
종합적으로 상기 결과들은 DISC1의 기능 상실이 MAM에서 비정상적인 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 초래할 수 있음을 의미하는 것이다. Overall, these results indicate that loss of function of DISC1 may lead to abnormal ER-mitochondrial Ca 2+ migration in MAM.
실시예 5. DISC1에 의한 산화적 스트레스 의존적 ER-미토콘드리아 CaExample 5 Oxidative Stress-Dependent ER-Mitochondrial Ca by DISC1 2+2+ 이동 조절 Shift adjustment
최근의 연구들은 산화적 스트레스에 대한 민감성이 조현병의 병리 생리학과 관련된 신경세포 환경의 기초가 된다고 제시하고 있다. 흥미롭게도 산화적 스트레스는 뉴런을 포함하는 다양한 유형의 세포에서 ER로부터의 점진적인 Ca2+ 방출과 미토콘드리아로의 이동을 유도한다. 이러한 결과를 토대로 본 발명자들은 DISC1이 산화적 자극에 의해 유도되는 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동에 영향을 미치는지 여부를 조사하고자 하였다. Recent studies suggest that sensitivity to oxidative stress is the basis of the neuronal environment associated with the pathophysiology of schizophrenia. Interestingly, oxidative stress induces progressive Ca 2+ release from ER and migration to mitochondria in various types of cells, including neurons. Based on these results, we tried to investigate whether DISC1 influences ER-mitochondrial Ca 2+ migration induced by oxidative stimulation.
이를 위해, 대뇌피질 뉴런에 H2O2를 처리한 결과 도 6a에 나타낸 바와 같이 대조군 뉴런(CTL shRNA)의 경우 IP3를 처리한 경우보다는 적고 느린 폭으로 미토콘드리아 Ca2+가 증가하였으며, DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에서는 미토콘드리아 Ca2+ 수준이 더 큰 폭으로 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 내재적으로 H2O2를 생성하는 글루타티온 과산화효소(glutathione peroxidase)의 억제제인 MSC(mercaptosuccinic acid)를 처리한 경우에도 DISC1의 발현이 저해된 뉴런에서 미토콘드리아 Ca2+이 대조군에 비해 더 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과와 함께 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에서 ER Ca2+ 수준은 감소하는 것을 확인하였다. To this end, treatment with H 2 O 2 in cerebral cortical neurons increased mitochondrial Ca 2+ in a smaller and slower manner than control neurons (CTL shRNA) as compared to IP 3 treatment, as shown in FIG. 6A. Expression-inhibited neurons (DISC1 shRNA) were found to significantly increase mitochondrial Ca 2+ levels significantly. In addition, even when treated with MSC (mercaptosuccinic acid), an inhibitor of glutathione peroxidase, which inherently produces H 2 O 2 , mitochondrial Ca 2+ was significantly wider in neurons that inhibited DISC1 expression. Appeared to increase. Together with these results, it was confirmed that the level of ER Ca 2+ decreases in neurons (DISC1 shRNA) whose DISC1 expression is inhibited.
산화적 스트레스에 반응하여 미토콘드리아 Ca2+ 수준이 느리게 증가한다는 관점에서, 본 발명자들은 오랜 시간 동안 산화적 스트레스 하에서 미토콘드리아 Ca2+ 수준을 측정하였다. 이때 뉴런을 H2O2와 함께 배양하는 동안 특정 시점에서 미토콘드리아의 Ca2+ 수준을 측정하기 위해 여서 시점에서 다양한 발현 수준으로 인한 차이를 유발할 수 있는 Mito-GCaMP6 대신 미토콘드리아 특이 화학적 Ca2+ 지표인 Rhod2/AM을 사용하였다. 실험 결과 도 6b에 나타낸 바와 같이, H2O2 처리 후 배양 시간에 비례하게 미토콘드리아 Ca2+ 수준이 증가하였으며, 더욱이 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에서는 Ca2+ 축적이 현저히 증가하였으나 선택적 IP3R 차단제인 2-APB와 전배양(DISC1 shRNA + 2-APB)한 경우에는 이러한 결과가 나타나지 않았다. 이는 DISC1이 산화 스트레스에 의한 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 조절하는 데 있어서 IP3R가 중요하다는 것을 의미한다. In view of the slow increase in mitochondrial Ca 2+ levels in response to oxidative stress, we measured mitochondrial Ca 2+ levels under oxidative stress for a long time. In order to measure Ca 2+ levels of mitochondria at specific time points during incubation of neurons with H 2 O 2 , mitochondrial-specific chemical Ca 2+ indicators are used instead of Mito-GCaMP6, which may cause differences due to various expression levels. Rhod2 / AM was used. As shown in FIG. 6B, mitochondrial Ca 2+ levels were increased in proportion to the incubation time after H 2 O 2 treatment. Moreover, Ca 2+ accumulation was significantly increased in neurons (DISC1 shRNA) which inhibited DISC1 expression. This result was not observed with pre-culture (DISC1 shRNA + 2-APB) with the selective IP 3 R blocker 2-APB. This means that IP 3 R is important for DISC1 to regulate ER-mitochondrial Ca 2+ migration by oxidative stress.
또한, 상기와는 반대로 야생형 DISC1과 UBC6-DISC1를 과발현시킨 경우에는 도 6c에서 볼 수 있는 바와 같이 H2O2 배양 후 1시간째에 미토콘드리아 Ca2+ 수준 증가 정도가 대조군에 비해 유의하게 감소하였고, DISC1Δ1-201에서는 이러한 감소효과가 나타나지 않았다. 또한, 도 6d와 같이 RiBFM에 의한 ER-미토콘드리아 접촉을 향상시킨 경우(DISC1 + Rapa) 산화 스트레스에 반응하는 미토콘드리아 Ca2+ 축적이 증가되는 것을 확인하였고, 이에 의해 DISC1 과발현이 산화 스트레스에 의해 유도된 미토콘드리아 Ca2+ 축적에 미치는 영향을 상쇄시킴을 알 수 있었다. 이러한 결과와 일치하게, 도 6e에 나타낸 바와 같이 DISC1 좌위가 손상된 마우스 배아에서 유래한 대뇌피질 뉴런(DISC1 LI)은 야생형 뉴런(WT)과 비교할 때 H2O2와 배양 시 DISC1의 발현이 저해된 경우와 유사하게 미토콘드리아 Ca2+ 수준의 증가정도가 유의하게 증가하는 것을 확인하였다.In contrast, in the case of overexpressing wild type DISC1 and UBC6-DISC1, as shown in FIG. 6C, the level of mitochondrial Ca 2+ was significantly decreased compared to the control group at 1 hour after H 2 O 2 culture. , DISC1 Δ1-201 did not show this reduction. In addition, as shown in FIG. 6D, when ER-mitochondrial contact by RiBFM was enhanced (DISC1 + Rapa), mitochondrial Ca 2+ accumulation in response to oxidative stress was increased, whereby DISC1 overexpression was induced by oxidative stress. It was found to counteract the effects on mitochondrial Ca 2+ accumulation. Consistent with these results, as shown in FIG. 6E, cerebral cortical neurons (DISC1 LI) derived from mouse embryos with damaged DISC1 loci were inhibited in the expression of DISC1 in culture with H 2 O 2 compared to wild-type neurons (WT). Similar to the case, the increase in the level of mitochondrial Ca 2+ was confirmed to increase significantly.
실시예 6. 미토콘드리아에서 DISC1에 의한 산화적 스트레스 매개 기능이상 조절Example 6 Control of Oxidative Stress Mediated Dysfunction by DISC1 in Mitochondria
미토콘드리아에서 과도한 Ca2+ 축적은 미토콘드리아 전자 전달 사슬의 활성이 조절되지 못하여 미토콘드리아 막 전위 붕괴(탈분극) 및 ROS 생성의 촉진을 유도한다고 보고되어 있다. 이러한 미토콘드리아 기능 장애는 조현병 환자와 조현병의 표현형을 나타내는 동물 모델에서 관찰되었으며, 이는 미토콘드리아 활성의 악화가 조현병 병태 생리의 구성 요소 일 수 있음을 암시하는 것이다. 따라서 본 발명자들은 대뇌피질 뉴런에서 산화적 스트레스 매개성 미토콘드리아의 기능장애에 대하여 DISC1이 미치는 영향을 조사하였다. 보다 구체적으로 산화적 스트레스에 반응하여 미토콘드리아 막 전위의 변화를 측정하기 위해 뉴런을 미토콘드리아 전위의 화학적 지표인 TMRM과 함께 전배양하고 H2O2에 노출시켰다. Excessive Ca 2+ accumulation in mitochondria has been reported to lead to uncontrolled activity of the mitochondrial electron transport chain, leading to mitochondrial membrane potential disruption (depolarization) and promotion of ROS production. These mitochondrial dysfunctions have been observed in schizophrenic patients and animal models representing the phenotype of schizophrenia, suggesting that deterioration of mitochondrial activity may be a component of schizophrenia pathophysiology. Therefore, we investigated the effect of DISC1 on oxidative stress mediated mitochondria dysfunction in cerebral cortical neurons. More specifically, neurons were preincubated with TMRM, a chemical indicator of mitochondrial potential, and exposed to H 2 O 2 to measure changes in mitochondrial membrane potential in response to oxidative stress.
그 결과, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이 대조군 뉴런(CTL shRNA)과 비교할 때 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)은 H2O2로 유도되는 미토콘드리아 막 전위의 붕괴를 노출 시간 및 처리 농도에 의존적으로 촉진시키는 것을 관찰하였다. 이와 일치하게, 동일한 실험에서 미토콘드리아의 ROS 생성 지표인 DHR-123로 ROS 생성 정도를 측정한 결과 도 7c 및 도 7d에 나타낸 바와 같이 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에서 ROS 생성 증가가 시간 및 용량 의존적으로 촉진되는 것으로 나타났다. 또한, ER에 저장된 Ca2+을 미리 고갈시킨 경우에는 대조군(CTL shRNA + ER Ca2+ depletion) 및 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA + ER Ca2+ depletion) 모두에서 H2O2 의존적인 ROS 생성이 감소되고, 대조군과 DISC1 넉다운 뉴런 사이의 ROS 생성의 차이가 없어진 것을 확인하였다. 더욱이, DISC1를 과발현시키는 경우 도 7e에 나타낸 바와 같이 UBC6-DISC1은 H2O2에 대한 반응으로 ROS 생성을 유의하게 감소시켰으나, DISC1Δ1-201의 경우에는 대조군 벡터와 비교하여 유의한 차이가 나타나지 않은 것을 확인하였다. 이러한 결과들과 일치하게, 도 7f 및 도 7g에 나타낸 바와 같이 DISC1 LI 배아에서 유래한 뉴런은 야생형 뉴런과 비교하여 H2O2와 배양한 결과 미토콘드리아 막 전위 및 ROS 생성 변화가 더 크게 나타났다. As a result, as shown in FIGS. 7A and 7B, neurons whose DISC1 expression was inhibited (DISC1 shRNA), compared to control neurons (CTL shRNA), exhibited the exposure time and treatment of disruption of mitochondrial membrane potential induced by H 2 O 2 . It was observed to accelerate depending on the concentration. According to the same experiment, as a result of measuring the degree of ROS generation using DHR-123, a mitochondrial ROS generation index, as shown in FIGS. 7C and 7D, the ROS generation time was increased in DISC1-expressed neurons (DISC1 shRNA). And dose dependently. In addition, pre-depletion of Ca 2+ stored in ER was dependent on H 2 O 2 in both control (CTL shRNA + ER Ca 2+ depletion) and DISC1-inhibited neurons (DISC1 shRNA + ER Ca 2+ depletion). Phosphorus ROS production was reduced and it was confirmed that there was no difference in ROS production between the control and DISC1 knockdown neurons. Moreover, when overexpressing DISC1, UBC6-DISC1 significantly reduced ROS generation in response to H 2 O 2 , but in the case of DISC1 Δ1-201 , there was no significant difference compared to the control vector. It was confirmed that it was not. Consistent with these results, as shown in FIG. 7F and FIG. 7G, neurons derived from DISC1 LI embryos showed greater changes in mitochondrial membrane potential and ROS production when cultured with H 2 O 2 compared to wild type neurons.
종합적으로, 상기 결과들은 MAM에서 DISC1의 기능이 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 통한 산화 스트레스에서 미토콘드리아 기능과 밀접하게 관련되어 있음을 입증하는 것이다. Overall, these results demonstrate that the function of DISC1 in MAM is closely related to mitochondrial function in oxidative stress through ER-mitochondrial Ca 2+ migration.
실시예 7. 코르티코스테론에 의한 산화적 스트레스에 의존적으로 미토콘드리아 CaExample 7 Mitochondrial Ca Dependent on Oxidative Stress by Corticosterone 2+2+ 축적 유도 확인 Accumulation Induction
선행 연구들은 과량의 글루코코르티코이드를 이용한 급성 및 만성 치료가 산화적 인산화의 손상을 초래하여 미토콘드리아 ATP 생성에 결핍을 유발하고, 해마와 대뇌피질을 포함하는 글로코코르티코이드 수용체가 많이 존재하는 뇌 부위에서 ROS의 급격한 상승은 산화 스트레스로 이어진다는 것을 보고하였다. 따라서 본 발명자들은 과도한 글루코코르티코이드가 산화 스트레스를 유도함으로써 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 유도할 수 있을 것이라고 가정하였다.Previous studies have shown that acute and chronic treatment with excess glucocorticoids results in impaired oxidative phosphorylation, resulting in a deficiency in mitochondrial ATP production, and ROS in the brain region where there are many glococorticoid receptors, including the hippocampus and cerebral cortex. It has been reported that the rapid rise of leads to oxidative stress. We therefore assumed that excessive glucocorticoids could induce ER-mitochondrial Ca 2+ migration by inducing oxidative stress.
상기 가설을 검증하기 위해, 글루코코르티코이드 스트레스 호르몬인 코르티코스테론(corticosterone; CORT)을 처리한 후 대뇌피질 뉴런에서 ROS와 미토콘드리아 Ca2+ 수준 변화를 평가하였다. 그 결과 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이 1시간 동안 코르티코스테론을 처리하였을 때, 처리 농도에 비례하게 ROS 및 미토콘드리아 Ca2+ 수준의 유의한 증가가 관찰되었다. 이러한 글루코코르티코이드에 의존적인 미토콘드리아 Ca2+ 수준의 증가가 산화적 스트레스 유도에 의존적인지를 검증하기 위해 항산화제 및 ROS 스캐빈저인 APO(apocynin)을 사용하였다. 그 결과 도 8b에서 볼 수 있는 바와 같이 APO를 전처리한 경우에는 상기와 같은 코르티코스테론에 의한 미토콘드리아 Ca2+ 수준 증가가 현저히 감소되는 것을 확인하였다. 더욱이, 도 8c에 나타낸 바와 같이 뉴런을 IP3R 차단제인 2-APB와 전배양한 경우 코르티코스테론에 의한 미토콘드리아 Ca2+ 수준의 증가가 나타나지 않았다. 또한 이와는 반대로, 코르티코스테론을 뉴런에 1시간 동안 처리하였을 때 Ca2+ 저장 또는 IP3 생성에 대한 ER의 능력은 변하지 않은 것을 확인하였다. To test this hypothesis, changes in ROS and mitochondrial Ca 2+ levels in cerebral cortical neurons were treated after glucocorticoid stress hormone corticosterone (CORT). As a result, a significant increase in ROS and mitochondrial Ca 2+ levels was observed in proportion to treatment concentration when treated with corticosterone for 1 hour as shown in FIGS. 8A and 8B. An antioxidant and a ROS scavenger, APO (apocynin), were used to verify whether this increase in glucocorticoid-dependent mitochondrial Ca 2+ levels is dependent on oxidative stress induction. As a result, as shown in Figure 8b it was confirmed that the pretreatment with APO significantly reduced the increase in mitochondrial Ca 2+ level by the corticosteroid as described above. Furthermore, as shown in FIG. 8C, when neurons were preincubated with 2-APB, an IP 3 R blocker, there was no increase in mitochondrial Ca 2+ levels by corticosterone. In contrast, when corticosteroids were treated with neurons for 1 hour, ER's ability to store Ca 2+ or produce IP 3 did not change.
종합적으로, 상기 결과들은 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동이 산화적 스트레스의 유도와 상호 연결된 코르티코스테론에 의해 조절될 수 있음을 보여주는 것이다. Overall, the results show that ER-mitochondrial Ca 2+ migration can be regulated by corticosterone interconnected with the induction of oxidative stress.
실시예 8. DISC1에 의한 코르티코스테론-의존적 ER-미토콘드리아 CaExample 8 Corticosterone-Dependent ER-Mitochondrial Ca by DISC1 2+2+ 이동 조절 확인 Check movement adjustment
상기 실시예들을 통해 DISC1이 산화적 스트레스에 의해 유발되는 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동을 조절한다는 것을 확인하였으므로, 본 발명자들은 나아가 DISC1이 코르티코스테론에 의한 미토콘드리아 Ca2+ 축적에 영향을 미치는지 조사하였다. 그 결과, 도 9a에 나타낸 바와 같이 1시간 동안 코르티코스테론을 처리하였을 때 대조군 뉴런(CTL shRNA)에 비하여 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)의 경우 미토콘드리아 Ca2+ 수준의 증가 정도가 유의하게 증가하였으며 항산화제 및 ROS 스캐빈저인 APO 처리(CTL shRNA + APO 및 DISC1 shRNA + APO)에 의해 현저하게 감소되는 것을 확인하였다. Since the above examples confirm that DISC1 regulates ER-mitochondrial Ca 2+ migration induced by oxidative stress, the present inventors further investigated whether DISC1 influences mitochondrial Ca 2+ accumulation by corticosterone. . As a result, as shown in FIG. 9A, the degree of increase of mitochondrial Ca 2+ levels was significantly increased in the neurons whose DISC1 expression was inhibited compared to the control neurons (CTL shRNA) when treated with corticosterone for 1 hour. And increased significantly by the antioxidant and ROS scavenger APO treatment (CTL shRNA + APO and DISC1 shRNA + APO).
또한, 본 발명자들은 추가로 DISC1의 MAM 위치가 코르티코스테론 유도성 미토콘드리아 Ca2+ 수준 증가에 영향을 미치는지 조사하였다. 그 결과, 도 9b에 나타낸 바와 같이 UBC6-DISC1을 과발현시킨 뉴런(UBC6-DISC1)을 코르티코스테론과 함께 배양한 결과 대조군 뉴런(Vector)에 비해 미토콘드리아의 Ca2+ 축적이 감소된 반면, DISC1Δ1-201의 경우에는 상기와 같은 감소 효과가 나타나지 않았다. 더욱이 도 9c에서 볼 수 있는 바와 같이 상기와 같은 DISC1을 과발현 하는 뉴런(DISC1)에 라파마이신을 처리하여 MAM 형성을 향상시키는 경우 코르티코스테론 유도성 미토콘드리아 Ca2+ 축적 다시 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 결과들은 MAM에서 DISC1이 글루코코르티코이드에 의해 유도되는 ER-미토콘드리아 Ca2+ 이동에 필수적인 역할을 한다는 것을 나타낸다. In addition, the inventors further investigated whether the MAM position of DISC1 affects the increase in corticosterone-induced mitochondrial Ca 2+ levels. As a result, as shown in FIG. 9B, incubation of UBC6-DISC1 overexpressed neurons (UBC6-DISC1) with corticosteroid resulted in decreased Ca 2+ accumulation in mitochondria compared to control neurons (Vector), whereas DISC1 Δ1 In the case of -201, the same reduction effect was not observed. Furthermore, as shown in FIG. 9C, when rapamycin was treated in a neuron (DISC1) overexpressing DISC1 as described above, corticosteroid-induced mitochondrial Ca 2+ accumulation was increased again. These results indicate that DISC1 plays an essential role in ER-mitochondrial Ca 2+ migration induced by glucocorticoids in MAM.
다음으로, DISC1의 발현이 저해된 뉴런에서 코르티코스테론에 의한 미토콘드리아의 과도한 Ca2+ 축적이 ROS 과잉 생성을 일으키는지 조사하였다. 그 결과, 도 9d에 나타낸 바와 같이 대조군 뉴런(CTL shRNA)에 비해 DISC1의 발현이 저해된 뉴런(DISC1 shRNA)에서 ROS 증가 정도가 유의하게 증가하였으며, 이러한 결과는 미리 ER Ca2+을 결핍시킨 뉴런(CTL shRNA + ER Ca2+ depletion 및 DISC1 shRNA + ER Ca2+ depletion)에서는 관찰되지 않았다. 더욱이, 도 9e에 나타낸 바와 같이 야생형 DISC1 및 UBC6-DISC1를 과발현하는 뉴런에서는 코르티코스테론과 함께 배양하여 증가된 ROS 수준이 감소시키는 반면, DISC1Δ1-201은 증가된 ROS 수준을 감소시키지 못하는 것을 확인하였다. 또한 도 9f에 나타낸 바와 같이 RiBFM에 의한 MAM 형성의 증가 유도 시 DISC1 과발현 뉴런에서 ROS 생성 정도가 다시 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 실험 환경에서 rapamycin 자체는 미토콘드리아 Ca2+ 수준의 증가와 산화 스트레스와 글루코코르티코이드에 의해 유발된 ROS 생성에 영향을 미치지 않았다. 마지막으로, DISC1 LI 마우스 배아에서 유래된 뉴런은 도 9g 및 도 9h에 나타낸 바와 같이 상기 DISC1의 발현이 저해된 뉴런에서와 유사하게 코르티코스테론에 반응하여 대조군(WT)에 비해 과도한 ROS 생성 및 미토콘드리아 Ca2+ 축적을 보였다. 그러나 APO 처리 시 도 9a의 결과와 일치하게 야생형 및 DISC1 LI 뉴런 사이의 미토콘드리아 Ca2+ 축적의 차이를 유의하게 감소시키는 것을 확인하였다.Next, we investigated whether excessive Ca 2+ accumulation of mitochondria by corticosterone causes ROS overproduction in neurons with DISC1 expression inhibition. As a result, as shown in FIG. 9D, the degree of ROS increase was significantly increased in DISC1-inhibited neurons (DISC1 shRNA) compared to control neurons (CTL shRNA), and these results showed that neurons deficient in ER Ca 2+ beforehand. (CTL shRNA + ER Ca 2+ depletion and DISC1 shRNA + ER Ca 2+ depletion). Furthermore, as shown in FIG. 9E, neurons overexpressing wild-type DISC1 and UBC6-DISC1 were found to incubate with corticosteroids to reduce increased ROS levels, whereas DISC1 Δ1-201 did not reduce increased ROS levels. It was. In addition, as shown in FIG. 9F, the degree of ROS generation in DISC1 overexpressing neurons increased again upon induction of MAM formation by RiBFM. In this experimental environment, rapamycin itself did not affect the increase of mitochondrial Ca 2+ levels and ROS production induced by oxidative stress and glucocorticoids. Finally, neurons derived from DISC1 LI mouse embryos exhibited excessive ROS production and mitochondria compared to control (WT) in response to corticosterone similarly to neurons that inhibited DISC1 expression as shown in FIGS. 9G and 9H. Ca 2+ accumulation was seen. However, APO treatment significantly reduced the difference in mitochondrial Ca 2+ accumulation between wild-type and DISC1 LI neurons consistent with the results of FIG. 9A.
상기 진술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The description of the present invention set forth above is for illustrative purposes, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. There will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
<110> POSTECH ACADEMY-INDUSTRY FOUNDATION <120> Pharmaceutical composition for preventing or treating stress disease comprising DISC1 protein or encoding gene thereof <130> PD17-173-P1 <150> KR 10-2017-0164209 <151> 2017-12-01 <160> 4 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 854 <212> PRT <213> Homo sapiens DISC1 protein <400> 1 Met Pro Gly Gly Gly Pro Gln Gly Ala Pro Ala Ala Ala Gly Gly Gly 1 5 10 15 Gly Val Ser His Arg Ala Gly Ser Arg Asp Cys Leu Pro Pro Ala Ala 20 25 30 Cys Phe Arg Arg Arg Arg Leu Ala Arg Arg Pro Gly Tyr Met Arg Ser 35 40 45 Ser Thr Gly Pro Gly Ile Gly Phe Leu Ser Pro Ala Val Gly Thr Leu 50 55 60 Phe Arg Phe Pro Gly Gly Val Ser Gly Glu Glu Ser His His Ser Glu 65 70 75 80 Ser Arg Ala Arg Gln Cys Gly Leu Asp Ser Arg Gly Leu Leu Val Arg 85 90 95 Ser Pro Val Ser Lys Ser Ala Ala Ala Pro Thr Val Thr Ser Val Arg 100 105 110 Gly Thr Ser Ala His Phe Gly Ile Gln Leu Arg Gly Gly Thr Arg Leu 115 120 125 Pro Asp Arg Leu Ser Trp Pro Cys Gly Pro Gly Ser Ala Gly Trp Gln 130 135 140 Gln 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tcttggtccg gagccctgtt tccaagagtg 360 cagcagcccc tactgtgacc tctgtgagag gaacctcggc gcactttggg attcagctca 420 gaggtggcac cagattgcct gacaggctta gctggccgtg tggccctggg agtgctgggt 480 ggcagcaaga gtttgcagcc atggatagtt ctgagaccct ggacgccagc tgggaggcag 540 cctgcagcga tggagcaagg cgtgtccggg cagcaggctc tctgccatca gcagagttga 600 gtagcaacag ctgcagccct ggctgtggcc ctgaggtccc cccaacccct cctggctctc 660 acagtgcctt tacctcaagc tttagcttta ttcggctctc gcttggctct gccggggaac 720 gtggagaagc agaaggctgc ccaccatcca gagaggctga gtcccattgc cagagccccc 780 aggagatggg agccaaagct gccagcttgg acgggcctca cgaggacccg cgatgtctct 840 ctcggccctt cagtctcttg gctacacggg tctctgcaga cttggcccag gccgcaagga 900 acagctccag gccagagcgt gacatgcatt ctttaccaga catggaccct ggctcctcca 960 gttctctgga tccctcactg gctggctgtg gtggtgatgg gagcagcggc tcaggggatg 1020 cccactcttg ggacaccctg ctcaggaaat gggagccagt gctgcgggac tgcctgctga 1080 gaaaccggag gcagatggag gtaatatcct taagattaaa acttcagaaa cttcaggaag 1140 atgcagttga gaatgatgat tatgataaag ctgagacgtt acaacaaaga ttagaagacc 1200 tggaacaaga gaaaatcagc ctgcactttc aacttccttc aaggcagcca gctcttagca 1260 gtttcctggg tcacctggca gcacaagtcc aggctgcctt gcgccgtggg gccactcagc 1320 aggccagcgg agatgacacc cacaccccac tgagaatgga gccgaggctg ttggaaccca 1380 ctgctcagga cagcttgcac gtgtccatca cgagacgaga ctggcttctt caggaaaagc 1440 agcagctaca gaaagaaatc gaagctctcc aagcaaggat gtttgtgctg gaagccaaag 1500 atcaacagct gagaagggaa atagaggagc aagagcagca actccagtgg cagggctgcg 1560 acctgacccc actggtgggc cagctgtccc tgggtcagct gcaggaggtc agcaaggcct 1620 tgcaggacac cctggcctca gccggtcaga ttcccttcca tgcagagcca ccggaaacca 1680 taaggagcct ccaggaaaga ataaaatccc tcaacttgtc acttaaagaa atcactacta 1740 aggtgtgtat gagtgagaaa ttctgcagca ccctgaggaa gaaagttaac gatattgaaa 1800 cccaactacc agccttgctt gaagccaaaa tgcatgccat atcaggaaac catttctgga 1860 cggctaaaga cctcaccgag gagattagat cattaacatc agagagagaa gggctggagg 1920 gactcctcag caagctgttg gtgttgagtt ccaggaatgt caaaaagctg ggaagtgtta 1980 aagaagatta caacagactg agaagagaag tggagcacca ggagactgcc tatgaaacaa 2040 gtgtgaagga aaatactatg aagtacatgg aaacacttaa gaataaactg tgcagctgca 2100 agtgtccact gcttgggaaa gtgtgggaag ctgacttgga agcttgtcga ttgcttatcc 2160 agagcctaca gctccaggaa gccaggggaa gcctgtctgt agaagatgag aggcagatgg 2220 atgacttaga gggagctgct cctcctattc cccccaggct ccactccgag gataaaagga 2280 agaccccttt gaaggtattg gaagaatgga agactcacct catcccctct ctgcactgtg 2340 ctggaggtga acagaaagag gaatcttaca tcctttctgc agaacttgga gaaaagtgtg 2400 aagacatagg caagaagcta ttgtacttgg aagatcaact tcacacagca atccacagtc 2460 atgatgaaga tctcattcag tctctcagga gggagctcca gatggtgaag gaaactctgc 2520 aggccatgat cctgcagctc cagccagcaa aggaggcggg agaaagagaa gctgcagctt 2580 cctgcatgac agctggtgtc cacgaagcac aagcctgagg agtgacggga tgggggaggg 2640 aggtgggcca ccatgtttgg acccgggggg ctgctcttcc ctcccccgcc atagctaaga 2700 tgcctgaatc aattacggag atacagagcc ttgaggtctt tcagtggaaa ggtggttcat 2760 gttcattctc atcagtgtga aactgaggag tctgcaattt ggaatatgga gagagagact 2820 gatttgctga atttccttct aaatgtcact caaaaatttc 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agtctctcca gggggagctc cagacggtga aggaaacact gcaggccatg atcctgcagc 2520 tccagccaac aaaggaggca ggagaggcct cagcttccta tccgacagct ggtgctcagg 2580 aaaccgaggc ctgaggt 2597 <110> POSTECH ACADEMY-INDUSTRY FOUNDATION <120> Pharmaceutical composition for preventing or treating stress disease comprising DISC1 protein or encoding gene <130> PD17-173-P1 <150> KR 10-2017-0164209 <151> 2017-12-01 <160> 4 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 854 <212> PRT <213> Homo sapiens DISC1 protein <400> 1 Met Pro Gly Gly Gly Pro Gln Gly Ala Pro Ala Ala Ala Gly Gly Gly 1 5 10 15 Gly Val Ser His Arg Ala Gly Ser Arg Asp Cys Leu Pro Pro Ala Ala 20 25 30 Cys Phe Arg Arg Arg Arg Leu Ala Arg Arg Pro Gly Tyr Met Arg Ser 35 40 45 Ser Thr Gly Pro Gly Ile Gly Phe Leu Ser Pro Ala Val Gly Thr Leu 50 55 60 Phe Arg Phe Pro Gly Gly Val Ser Gly Glu Glu Ser His His Ser Glu 65 70 75 80 Ser Arg Ala Arg Gln Cys Gly Leu Asp Ser Arg Gly Leu Leu Val Arg 85 90 95 Ser Pro Val Ser Lys Ser Ala Ala Ala Pro Thr Val Thr Ser Val Arg 100 105 110 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cattaacatc agagagagaa gggctggagg 1920 gactcctcag caagctgttg gtgttgagtt ccaggaatgt caaaaagctg ggaagtgtta 1980 aagaagatta caacagactg agaagagaag tggagcacca ggagactgcc tatgaaacaa 2040 gtgtgaagga aaatactatg aagtacatgg aaacacttaa gaataaactg tgcagctgca 2100 agtgtccact gcttgggaaa gtgtgggaag ctgacttgga agcttgtcga ttgcttatcc 2160 agagcctaca gctccaggaa gccaggggaa gcctgtctgt agaagatgag aggcagatgg 2220 atgacttaga gggagctgct cctcctattc cccccaggct ccactccgag gataaaagga 2280 agaccccttt gaaggtattg gaagaatgga agactcacct catcccctct ctgcactgtg 2340 ctggaggtga acagaaagag gaatcttaca tcctttctgc agaacttgga gaaaagtgtg 2400 aagacatagg caagaagcta ttgtacttgg aagatcaact tcacacagca atccacagtc 2460 atgatgaaga tctcattcag tctctcagga gggagctcca gatggtgaag gaaactctgc 2520 aggccatgat cctgcagctc cagccagcaa aggaggcggg agaaagagaa gctgcagctt 2580 cctgcatgac agctggtgtc cacgaagcac aagcctgagg agtgacggga tgggggaggg 2640 aggtgggcca ccatgtttgg acccgggggg ctgctcttcc ctcccccgcc atagctaaga 2700 tgcctgaatc aattacggag atacagagcc 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ttccctgctg caaattttga agtatttggg 5280 caggtgagtc atgttttaac cacaagccat aactcatctg ttgtctttgc ttggtcttag 5340 agtatcattc agaaagtccg ctaagggcca gcgtgcttct tctggctaca caaccttctc 5400 aggacaagcc cactgtctta agccactttg accctgggag acacaggact gtgtatcctc 5460 aatcatacta tacagcagtt tttgtcaggg gaacataaaa atatccaaga gaggttaggg 5520 cttagattta aaagcatcaa aacaacaaca atggaaattt atgttggcga tagccaagac 5580 cacaagcaaa agcacatact ggaaatgatg agttagaatc tgatttgact gggatgtttt 5640 atgagaatgt aagtgtgata ttatactgtc tgccttgctg gaatgctggc tttcaaatgg 5700 tcacccattt ttctttcact ggcctgagtt aggacatgct atcagtaata gtcccagttc 5760 catccaactt tctgaaattt catttttttt tttgagatgg agtctctctc tgtcacccaa 5820 gttggagtgc agtggccccg caatctcggc tcactgcaac ctctacctcc caggttcaag 5880 ctattctact gcctcagcct cccaagtagc tggggttaca ggcatttgcc accgggccct 5940 gatgattttt gtatttttag tagagacagg gcttcaccat gttggctagg agggtctcaa 6000 actcctgacc tcaggcgatc cacccccacc tcggcttccc aaagtgctga gattacaggt 6060 gtgagccacc gcacccggcc aactttctga aatttcaaaa ctgaattgat ccttctccaa 6120 attagtatat actattggaa acttgtcttt ccctgcagta aggctggttt ccccacccca 6180 gaaacatgta acggttggta ccatgctaag cccttgccat gctaagccct ttacagtcat 6240 atcctataat ccccatatca accttataag gaaggtgttt gtagatgatg caactgagcc 6300 ttaagaggac taattccctt tttctaaggc acagagctgg taaaatgtga agtaatagtg 6360 aacctaacag tcagagacag gcagcatgct cttaactagt gctcttccta aagttccttt 6420 aatgtccttt tgagattttg agccatggaa cttacttgtt cacctggcta agaactcatg 6480 gccactgtgg aaatcttggt tagggagtca aagaaactga gcctggggca aacgaggctt 6540 cccacactgc caggggagcc tcactgtgaa gtctaggctc agacaggcat caacaaacct 6600 attcacccca ccatcatcct gatctaacca ttccccagtc atcccaggaa aaccactcac 6660 agcctgacac tgggctgact ttcttgaaga tcctcatcca attggtgttt ttcagaagtg 6720 ttccaatatt atgaattctg tgttgtggag aaaagcaacc atgcatttac tggtcaatgc 6780 cttcttgtat atgtaattca atacttttac ttttaatatc ctcaccttat ctaatctttg 6840 aattttgtca tgtaatttat tgcttcatta aggttacttt ttgttataca aaataaaagc 6900 tgatatccaa ggcatggtgc atcttgatga 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660 cttccagctt cagcttcatc caactctccc ttggtgctgc tggagaacgc ggagaagcag 720 aaggttgcct gccatccaga gaggccgaac ctctgcatca gaggccccaa gagatggcag 780 ctgaagcatc tagctcagac aggccccacg gggatcctcg gcatctctgg accttcagtc 840 ttcacgctgc tccaggcttg gcggacttgg ctcaggtgac aaggagcagc agcaggcaat 900 cagaatgtgg cacggtctcc tcctcctcct cggacactgg cttctcttcc caggatgcat 960 cctccgctgg tgggcggggc gaccagggcg gcggctgggc cgatgcccat ggatggcata 1020 cattgctcag ggaatgggag cccatgctgc aggactacct actgagcaac cgcaggcagc 1080 tggaggtcac ttccttaatt ttaaagcttc agaaatgtca agaaaaagtg gtcgaggatg 1140 gcgattacga tactgcagag acattgagac agaggttgga agaactggaa caggagaaag 1200 gccgcctgtc ctgggctctg ccttcacagc aacctgctct tcgcagcttc ttgggttacc 1260 tggcagcaca gatacaggtg gccttgcatg gagccaccca aagggccggc agcgatgatc 1320 cagaagcccc acttgaagga cagctgagga ctaccgccca ggatagcctg cctgcatcca 1380 tcaccaggag ggactggctt attcgagaga aacagcgatt gcagaaggaa atcgaagctc 1440 tccaagcacg gatgtctgcg ctggaggcaa aggaaaaacg gctgagccaa gagttggagg 1500 agcaggaggt gctgctccgg tggccgggct gtgacctgat ggcactggtg gcccagatgt 1560 ccccaggcca gctgcaggag gtcagcaagg ccttgggaga gaccctgacc tctgccaacc 1620 aggctccctt ccaggtggag ccacctgaga ccctcaggag cctccgggaa aggacaaaat 1680 cactgaacct ggctgtcaga gaactcactg ctcaggtgtg ctcaggtgag aagctgtgca 1740 gctctctgag gaggagactc agtgacctcg acaccaggct gcctgccttg ctggaagcca 1800 agatgctggc cctatcagga agctgcttct ccacagccaa ggagctcacg gaggagattt 1860 gggccttgtc gtcagagcgg gaagggctag agatgttcct gggcaggctg ttggcactca 1920 gctccaggaa cagcagaagg ctgggcatcg tcaaagagga tcacctcagg tgcaggcagg 1980 acctggcact ccaggacgcc gcccacaaaa cacgcatgaa ggcaaacact gtgaagtgca 2040 tggaagtgtt ggaaggtcag ctgagcagct gcaggtgccc gctgcttggg agagtgtgga 2100 aagcagactt ggagacttgt cagttgctaa tgcagagcct gcagcttcag gaagcaggca 2160 gcagcccaca cgcagaggac gaggagcagg tgcatagcac aggagaggcc gcccagacag 2220 ctgctctggc tgtccctcga acaccccacc ccgaagaaga aaagtccccc ttgcaggtgc 2280 tccaggagtg ggacacccac tcagctcttt caccacactg tgctgcaggc ccatggaaag 2340 aggattctca catcgtttct gctgaagttg gagaaaagtg cgaagccata ggcgtgaagc 2400 tcctacacct ggaagaccag cttctcggag ccatgtacag tcacgatgag gctctctttc 2460 agtctctcca gggggagctc cagacggtga aggaaacact gcaggccatg atcctgcagc 2520 tccagccaac aaaggaggca ggagaggcct cagcttccta tccgacagct ggtgctcagg 2580 aaaccgaggc ctgaggt 2597
Claims (12)
(b) 상기 세포에서 DISC1 단백질의 활성을 측정하는 단계; 및
(c) 후보물질 비처리군에 비해 상기 DISC1 단백질의 활성을 증가시키는 물질을 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질로 선정하는 단계를 포함하는, 스트레스성 질환의 예방 또는 치료물질의 스크리닝 방법으로서,
상기 (b) 단계에서 활성은 DISC1 단백질이 MAM에서 IP3R1에 결합하여 IP3의 결합을 경쟁적으로 저해함으로써 소포체에서 미토콘드리아로의 칼슘이온 이동을 감소시키는 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는, 스크리닝 방법.
(a) treating the candidate with cells expressing DISC1 (Disrupted in schizophrenia 1) protein or gene encoding the same in vitro ;
(b) measuring the activity of the DISC1 protein in the cell; And
(c) selecting a substance that increases the activity of the DISC1 protein as a prophylactic or therapeutic substance for stress disorders, compared to a candidate non-treatment group;
Activity in the step (b) is characterized in that the DISC1 protein binds to IP 3 R1 in MAM competitively inhibits the binding of IP 3 by measuring the extent to reduce the calcium ion migration from the endoplasmic reticulum to mitochondria, .
상기 세포는 신경세포인 것을 특징으로 하는, 스크리닝 방법.
The method of claim 7, wherein
The cell is characterized in that the neurons, the screening method.
상기 후보물질은 화합물, 미생물 배양액 또는 추출물, 천연물 추출물, 핵산, 및 펩타이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 스크리닝 방법.
The method of claim 7, wherein
The candidate material is selected from the group consisting of compounds, microbial cultures or extracts, natural product extracts, nucleic acids, and peptides, the screening method.
상기 핵산은 siRNA, shRNA, microRNA, 안티센스 RNA, 앱타머(aptamer), LNA(locked nucleic acid), PNA(peptide nucleic acid), 및 모폴리노(morpholino)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 스크리닝 방법.
The method of claim 9,
The nucleic acid is selected from the group consisting of siRNA, shRNA, microRNA, antisense RNA, aptamer, locked nucleic acid (LNA), peptide nucleic acid (PNA), and morpholino, Screening method.
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JP2015529206A (en) * | 2012-08-25 | 2015-10-05 | ザ・ジョンズ・ホプキンス・ユニバーシティ | GAPDH cascade inhibitor compounds and methods of use and treatment of stress-induced disorders including psychosis |
-
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015529206A (en) * | 2012-08-25 | 2015-10-05 | ザ・ジョンズ・ホプキンス・ユニバーシティ | GAPDH cascade inhibitor compounds and methods of use and treatment of stress-induced disorders including psychosis |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Chihiro Hisatsune et al., 'IP3 receptor mutations and brain diseases in human and rodents', Journal of neurochemistry, (2017.02.), Vol. 141, pp 790-807. 1부.* |
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