KR20080051107A - Biological markers for diagnosing parkinson's disease and uses thereof - Google Patents

Biological markers for diagnosing parkinson's disease and uses thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20080051107A
KR20080051107A KR1020070136318A KR20070136318A KR20080051107A KR 20080051107 A KR20080051107 A KR 20080051107A KR 1020070136318 A KR1020070136318 A KR 1020070136318A KR 20070136318 A KR20070136318 A KR 20070136318A KR 20080051107 A KR20080051107 A KR 20080051107A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
disease
parkinson
protein
proteins
parkin
Prior art date
Application number
KR1020070136318A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100892361B1 (en
Inventor
조경상
서윤석
유시영
최가희
홍윤기
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020070136318A priority Critical patent/KR100892361B1/en
Publication of KR20080051107A publication Critical patent/KR20080051107A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100892361B1 publication Critical patent/KR100892361B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6883Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for diseases caused by alterations of genetic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/118Prognosis of disease development
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/28Neurological disorders
    • G01N2800/2835Movement disorders, e.g. Parkinson, Huntington, Tourette

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Biological markers of which expression is reduced or increased by mutation of parkin gene causing Parkinson's disease are provided to diagnose and prognose Parkinson's disease, so that the markers are useful as target substances for alleviating symptoms of brain disease in a case of decreased expression or as treating agents of brain disease in a case of increased expression. The biological markers for diagnosis of Parkinson's disease include energy metabolism-related proteins containing glycogen phosphorylase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, triose phosphate isomerase, ubiquitin reductase, oxoglutarate dehydrogenase and hydrogen-transporting ATP synthase, and further include ribosomal protein S12, translation initiation factor 1(Trip 1), CG11474 and carbonic anhydrase 1.

Description

파킨슨병의 진단에 사용되는 생물학적 마커들 및 그들의 용도 {Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof}Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses approximately}

본 발명은 파킨슨병 (Parkinson's disease)의 진단에 사용될 수 있는 생물학적 마커들 (biological markers) 및 이들 마커의 용도들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파킨슨병의 원인 유전자인 파킨 (parkin) 유전자의 돌연변이로 인해 발현이 양적으로 변화되는 단백질 마커들 및 이들 마커들을 파킨슨병 등의 진단, 치료 및 예후 판정에 사용하는 용도 그리고 이들 마커를 각종 뇌질환의 예방, 완화 및 치료에 이용되는 표적물질로 사용하는 용도에 관한 것이다. The present invention relates to biological markers that can be used in the diagnosis of Parkinson's disease and uses of these markers, and more particularly to mutations in the parkin gene, which is the cause gene of Parkinson's disease. Protein markers whose expression changes quantitatively, and the use of these markers for diagnosis, treatment and prognosis of Parkinson's disease, etc. and the use of these markers as target substances for the prevention, alleviation and treatment of various brain diseases. It is about.

파킨슨병 (Parkinson's disease)은 나이가 들어가면서 근육 운동을 조절하는 신경전달물질인 도파민 (dopamine)을 분비하는 신경세포가 퇴행되어 운동 능력을 상실하는 퇴행성 뇌질환의 일종이다. 이 파킨슨병은 그 원인이 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 이와 관련된 파킨 유전자에 관한 연구가 보고되어 있다. 상기 파킨 유전자는 열성으로 유전되는 유전자로, 가족성 파킨슨병 환자들에게 유전자 검사를 실시하는 경우 다수가 파킨 유전자 상에 돌연변이가 유발된 것이 발견된다고 알려져 있다.Parkinson's disease (Parkinson's disease) is a type of degenerative brain disease in which the neurons that secrete dopamine, a neurotransmitter that regulates muscle movement, degenerate as they age. The cause of Parkinson's disease is not yet fully understood, but studies on the related Parkin gene have been reported. The Parkin gene is a recessive gene, and when a genetic test is performed on patients with familial Parkinson's disease, a large number of mutations have been found on the Parkin gene.

이러한 파킨 유전자가 암호화하는 단백질 산물인 파킨 단백질은 E3 유비퀴틴 결합효소 (ubiquitin ligase)이고, 체내에 존재하는 비정상적인 단백질들의 분해를 촉진하는 작용을 한다. 또한, 이러한 파킨 단백질에 대한 다양한 기질 (substrate)들에 관해서도 보고되어 있다. 그러나, 파킨 유전자 상의 돌연변이에 의해 파킨 단백질이 정상적으로 생산되지 않는 경우 파킨슨병이 유발되는 상세한 기작에 대해서는 전혀 밝혀지지 않았다.Parkin protein, a protein product encoded by this Parkin gene, is an E3 ubiquitin ligase, which promotes the degradation of abnormal proteins present in the body. In addition, various substrates for these Parkin proteins have been reported. However, no detailed mechanism of Parkinson's disease is known at all if Parkin's protein is not normally produced by mutations on the Parkin gene.

지금까지, 파킨슨병과 관련되어 다음과 같은 단백질들이 보고되었다. 먼저 튜불린 (tubulin)은 세포 골격 (cytoskeleton)을 이루는 구성요소로서 파킨 단백질과 결합하여 유비퀴틴화를 촉진하는 것으로 보고되어 있다 (Ren et al., 2003). 또한 글리세르알데하이드-3-포스페이트 탈수소효소 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)는 해당 작용 (glycolysis)과 관련된 효소로서, 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환에서 잘 발견되고 파킨슨병 환자의 핵에서는 증가하는 것도 알려져 있으며, 또한 전세포사멸 단백질 (pro-apoptotic protein)로 보고된 바도 있었다 (Berry, 2004; Olanow, 2006). 또한, 산화 스트레스(oxidative stress)와 관련된 글루타티온-S-전이효소 (glutathione-S-transferase)와 NADH 도 파킨슨병과의 연관성이 관찰된 바 있었다. 구체적으로 글루타티온-S-전이효소는 산화 스트레스에 의해 유발되는 신경세포의 퇴행을 막는 항산화 단백질 (anti-oxidant protein)이고, 이 단백질의 변형이 파킨슨병과 연관된 것으로 보고되었다 (Yi et al., 2003). 또한 싱어 (Singer et al., 1988)는 파킨슨병 유발물질인 1-메틸-4-페닐피리디니움 (1-methyl-4-phenylpyridinium; MPP+)은 NADH 탈수소효소와 결합하여 ATP 생성을 저해하는 것을 연구 보고하였고, 버크메이어 (Birkmayer et al., 1989)은 NADH가 파킨슨병 환자의 증상을 호전시킬 수 있는 것을 보고하였다. To date, the following proteins have been reported associated with Parkinson's disease. First, tubulin is a component of the cytoskeleton, which is reported to promote ubiquitination by binding to Parkin protein (Ren et al ., 2003). In addition, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase is an enzyme related to glycolysis, which is well known in degenerative brain diseases such as Parkinson's disease and increases in the nucleus of Parkinson's disease patients. In addition, it has also been reported as a pro-apoptotic protein (Berry, 2004; Olanow, 2006). In addition, glutathione-S-transferase and NADH, which are related to oxidative stress, have also been associated with Parkinson's disease. Specifically, glutathione-S-transferase is an anti-oxidant protein that prevents the degeneration of neurons caused by oxidative stress, and modification of this protein has been reported to be associated with Parkinson's disease (Yi et. al ., 2003). Singer et al ., 1988) reported that Parkinson's disease-causing substance 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP +) inhibits ATP production by binding to NADH dehydrogenase, Burke. Mayer et Birkmayer et al ., 1989) reported that NADH could improve symptoms in Parkinson's disease patients.

또한, 파킨슨병 환자들에게서 단백질을 분해하는데 중요한 역할을 하는 프로테아좀 (proteasome)과 탈유비퀴틴화 효소 (deubiquitinating enzyme)들도 다수 관찰되었다. 올라노우 (Olanow et al., 2006)는 단백질 분해 기작인 유비퀴틴-프로테아좀 시스템 (ubiquitin-proteasome system; UPS)은 파킨슨병의 유발에 결정적인 역할을 하고, UPS 저해제를 투여하는 경우 쥐와 원숭이에서 파킨슨병 환자와 유사한 증상을 보이는 것을 연구 보고하였다 (Kordower et al., 2006). 또한, 도파민 합성 과정에 관여하는 단백질인 GTP 사이클로하이드로라제 I 효소에 돌연변이가 생기면 도파민 생성 효소인 타이로신 하이드로라제 (tyrosine hydroxylase; TH)의 활성을 감소시켜 도파민의 양을 감소시키는 것으로 보고되어 있다 (Krishnakumar et al., 2000). In addition, a number of proteasomes and deubiquitinating enzymes have been observed in Parkinson's disease patients, which play an important role in protein degradation. Olano et al ., 2006) suggest that the ubiquitin-proteasome system (UPS), a proteolytic mechanism, plays a decisive role in the induction of Parkinson's disease, and that a UPS inhibitor is similar to that in Parkinson's patients in rats and monkeys. Research has been reported to show symptoms (Kordower et al ., 2006). In addition, mutations in the GTP cyclohydrolase I enzyme, a protein involved in the dopamine synthesis process, have been reported to reduce the amount of dopamine by reducing the activity of tyrosine hydroxylase (TH), a dopamine producing enzyme (Krishnakumar). et al ., 2000).

본 발명자들은 파킨 유전자의 돌연변이가 뇌세포의 단백질 조성에 미치는 영향을 조사하고 파킨슨병을 일으키는 원인 단백질들을 선별하는 연구를 진행하였다. 구체적으로, 인간 파킨슨병과 유사 형질을 나타내는 초파리의 동물 모델을 사용하여 돌연변이 파킨 유전자를 보유한 개체의 뇌를 분석하고 이 결과를 정상 개체의 뇌에서의 결과와 비교 분석하였다 (Proc . Natl . Acad . Sci. USA. 2005 102: 10345-10350).The present inventors investigated the effects of the mutation of the Parkin gene on the protein composition of brain cells and conducted a study to select proteins that cause Parkinson's disease. Specifically, an animal model of Drosophila showing human Parkinson's disease-like traits was used to analyze the brains of individuals carrying the mutated Parkin genes and to compare the results with those of normal individuals ( Proc . Natl . Acad . Sci . USA, 2005 102: 10345-10350).

이에 본 발명자들은 새로운 파킨슨병의 치료제를 개발하기 위하여 노력을 계 속한 결과, 파킨 유전자의 돌연변이로 인해 영향을 받는 29가지의 단백질 마커들을 검색하고 이들 유전자의 발현이 감소되는지 또는 증가되는지 여부에 따라 마커들을 각각 선별한 다음 이들이 뇌질환 증상을 완화시키는 표적물질 또는 치료제로서 사용될 수 있고 파킨슨병 등의 진단, 치료 및 예후 판정에도 유용한 점을 확인함으로써 본 발명을 성공적으로 완성하였다. Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a new therapeutic agent for Parkinson's disease. As a result, the inventors searched for 29 protein markers affected by the Parkin gene mutation and determined whether the expression of these genes was reduced or increased. The present invention was successfully completed by screening each of them and confirming that they can be used as target substances or therapeutic agents for alleviating symptoms of brain disease and useful for diagnosis, treatment, and prognosis of Parkinson's disease.

본 발명은 파킨슨병의 진단 및 예후 판정에 사용될 수 있는 생물학적 마커들 및 이들 마커의 표적물질 및 뇌 질환 치료제로서의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide biological markers that can be used in the diagnosis and prognosis of Parkinson's disease and the use of these markers as therapeutic agents for target substances and brain diseases.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 파킨슨병 (Parkinson's disease)의 진단에 사용될 수 있는 생물학적 마커 (biological marker)를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a biological marker that can be used for the diagnosis of Parkinson's disease.

또한, 본 발명은 파킨슨병의 치료 과정 및 예후 판단에 사용될 수 있는 생물학적 마커를 제공한다.The present invention also provides biological markers that can be used to determine the course and prognosis of Parkinson's disease.

또한, 본 발명은 상기 생물학적 마커를 이용하는 파킨슨병을 포함하는 뇌 질환의 증상을 완화시키거나 치료하는 표적물질을 제공한다. The present invention also provides a target material for alleviating or treating symptoms of brain diseases including Parkinson's disease using the biological markers.

또한, 본 발명은 상기 생물학적 마커를 유효성분으로 하는 뇌 질환에 대한 치료제를 제공한다. In addition, the present invention provides a therapeutic agent for brain diseases using the biological marker as an active ingredient.

상술한 바와 같이, 본 발명은 파킨슨병의 원인 유전자인 파킨 (parkin) 유전자의 돌연변이로 인해 유전자 발현이 양적으로 변화되는 단백질 마커들 및 이들 마커들을 파킨슨병 등의 진단 및 예후 판정에 사용하는 용도 그리고 이들 마커를 각종 뇌질환의 예방, 완화 및 치료에 이용되는 표적물질로 사용하는 용도에 관한 것이다. 본 발명의 단백질 마커들은 상기 파킨 유전자의 돌연변이에 의해 발현이 감 소되는 경우 뇌질환을 증폭시킬 수 있어 그 증상을 완화시키는 표적물질로서 사용될 수 있고, 발현이 증가되는 경우 스트레스 해소와 같은 뇌의 방어 기작이 될 수 있어 뇌질환의 치료제로 개발될 수 있다. 또한, 상기 마커 단백질들 중 돌연변이에 의해 양적으로 증가되는 것은 파킨의 기질로서 파킨슨 증상의 직접적인 원인 단백질일 가능성이 높아 앞으로 파킨슨병의 발병 원인을 규명하는 데 중요한 단서가 될 수 있다.As described above, the present invention provides protein markers in which gene expression is changed quantitatively due to mutation of the parkin gene, which is the cause gene of Parkinson's disease, and the use of these markers for diagnosis and prognosis of Parkinson's disease. The present invention relates to the use of these markers as target materials for the prevention, alleviation and treatment of various brain diseases. Protein markers of the present invention can be used as a target material to attenuate the symptoms by amplifying brain disease when expression is reduced by the mutation of the Parkin gene, defense of the brain such as stress relief when expression is increased It can be a mechanism to be developed as a treatment for brain diseases. In addition, the quantitative increase by the mutation among the marker proteins is likely to be a direct cause of Parkinson's symptoms as a substrate of Parkin, which may be an important clue to determine the cause of Parkinson's disease in the future.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 파킨슨병의 진단, 치료 및/또는 예후 판정에 사용될 수 있는 생물학적 마커들을 제공한다. The present invention provides biological markers that can be used for the diagnosis, treatment and / or prognosis of Parkinson's disease.

구체적으로, 본 발명은 세포골격 (cytoskeleton) 관련 단백질, 에너지대사 (energy metabolism) 관련 단백질, 신호전달 (signal transduction) 관련 단백질, 스트레스/해독 (stress/detoxification) 관련 단백질, 단백질 폴딩 (protein folding) 관련 단백질, 단백질 분해 (protein degradation) 관련 단백질 및 신경전달물질 대사 (neurotransmitter metabolism) 관련 단백질 중에서 선택되는 생물학적 마커들을 제공한다. Specifically, the present invention relates to cytoskeleton-related proteins, energy metabolism-related proteins, signal transduction-related proteins, stress / detoxification-related proteins, and protein folding-related proteins. It provides biological markers selected from among proteins, proteins related to protein degradation and proteins related to neurotransmitter metabolism.

또한, 본 발명은 상기에 더하여 리보좀 단백질 S12 (ribosomal protein S12), 해독 개시인자 Trip 1 (translation initiation factor 1), CG11474 (이소형 B) 및 카르보닉 안하이드라제 1 (carbonic anhydrase 1) 중에서 선택되는 생물학적 마커를 제공한다. In addition, the present invention is selected from ribosomal protein S12, translation initiation factor Trip 1, CG11474 (isotype B) and carbonic anhydrase 1 in addition to the above. To provide a biological marker.

상기 세포골격 관련 단백질은 α-튜불린, β-튜불린 및 액틴 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하고, 상기 에너지대사 관련 단백질은 글리코겐 포스포릴라제 (glycogen phosphorylase), 글리세르알데히드-3-포스페이트 탈수소효소 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), 트리오스 포스페이트 아이소머라제 (triose phosphate isomerase), 유비퀴틴 리덕타제 (ubiquitin reductase), 옥소글루타레이드 탈수소효소 (oxoglutarate dehydrogense) 및 수소전달 ATP 합성효소 (hydrogen-transporting ATP synthase) 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하며, 상기 신호전달 관련 단백질은 CG5023 유전자의 산물 (엑틴 결합성, 칼포닌 (calponin) 반복서열을 가지는 칼포닌 유사 단백을)을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 스트레스/해독 관련 단백질은 글루타치온-S-전이효소 (glutathione-S-transferase), 슈퍼옥사이드 디스뮤타제 (superoxide dismutase), 산화 스트레스 단백질 및 독소 반응 단백질 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. The cytoskeleton-related protein is preferably at least one selected from α-tubulin, β-tubulin, and actin, and the energy metabolism-related protein is glycogen phosphorylase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), triose phosphate isomerase, ubiquitin reductase, oxoglutarate dehydrogense and hydrogen-transporting ATP synthase synthase), preferably, the signaling-related protein comprises a product of the CG5023 gene (calponin-like protein having actin binding, calponin repeats), and the stress / Detoxification-related proteins include glutathione-S-transferase, superoxide Seumyu hydratase (superoxide dismutase), preferably at least one selected from the group consisting of oxidative stress protein and a protein toxin reaction.

또한, 상기 단백질 폴딩 (protein folding) 관련 단백질은 Tcp 1-like 단백질 (CG5372) 을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 단백질분해 관련 단백질은 프로테아좀 (proteasome) 및/또는 탈유비퀴틴화 단백질을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 신경전달물질 대사 관련 단백질은 GTP 사이클로하이드로라제 (GTP cyclohydrolase), 알코올 탈수소효소 (alcohol dehydrogenase) 및 알데하이드 리덕타제 (aldehyde reductase) 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. In addition, the protein folding-related protein preferably comprises a Tcp 1-like protein (CG5372), and the proteolysis-related protein comprises a proteasome and / or a deubiquitinated protein. Preferably, the neurotransmitter metabolism-related protein is at least one selected from GTP cyclohydrolase, alcohol dehydrogenase and aldehyde reductase.

또한, 본 발명은 파킨슨병을 포함하는 뇌 질환의 증상을 완화시키거나 치료하는 표적물질로 사용될 수 있는 생물학적 마커를 제공한다. The present invention also provides a biological marker that can be used as a target material to alleviate or treat symptoms of brain diseases, including Parkinson's disease.

구체적으로, 본 발명은 액틴, 트리오스 포스페이트 아이소머라제, 유비퀴틴 리덕타제, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제, 산화 스트레스 단백질, 독소 반응 단백질, 프로테오좀, 탈유비퀴틴화 단백질, GTP 사이클로하이드로라제, 알데하이드 리덕타제 및 리보좀 단백질 S12 중에서 선택되는 표적물질로 사용될 수 있는 생물학적 마커를 제공한다. Specifically, the present invention relates to actin, trios phosphate isomerase, ubiquitin reductase, superoxide dismutase, oxidative stress protein, toxin reactive protein, proteosome, deubiquitated protein, GTP cyclohydrolase, aldehyde reductase And it provides a biological marker that can be used as a target material selected from ribosomal protein S12.

또한, 본 발명은 상기 생물학적 마커를 유효성분으로 함유하는 뇌 질환에 대한 치료제를 제공한다.The present invention also provides a therapeutic agent for brain diseases containing the biological markers as an active ingredient.

상기 생물학적 마커는 파킨 유전자의 돌연변이에 의해 유전자의 발현이 증가되는 것이 바람직하고, 상기 유전자의 발현 증가가 스트레스 해소와 같은 뇌의 방어 기작이 될 수 있는 것은 더욱 바람직하다. The biological marker is preferably an expression of the gene is increased by the mutation of the Parkin gene, it is more preferable that the expression of the gene can be a defense mechanism of the brain, such as stress relief.

본 발명의 뇌 질환 치료제는 해당 용도에 따라 약학적으로 허용 가능한 담체 또는 부형제와 함께 독립적으로 또는 약품 첨가제로 사용되거나, 사람에게 투여하기 적합한 기타 모든 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 뇌 질환 치료제에 함유될 수 있는 담체로는 증량제, 고섬유 첨가제, 캡슐화제 및 지질 등이 포함될 수 있으며, 이러한 담체들의 예는 당업계에 충분히 공지되어 있다.The therapeutic agent for brain diseases of the present invention may be used alone or as a pharmaceutical additive together with a pharmaceutically acceptable carrier or excipient according to the application, or in any other form suitable for administration to humans. Carriers that may be contained in the therapeutic agent for brain diseases of the present invention may include extenders, high fiber additives, encapsulating agents, lipids, and the like, examples of which are well known in the art.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1: 돌연변이  1: mutation 파킨Parkin 유전자를 가지는 돌연변이 초파리의 선발 Selection of Mutant Drosophila with Genes

본 발명에서는 인간 파킨슨병 유사 형질을 보이는 돌연변이 파킨 유전자의 동형접합자 초파리를 선발하기 위하여, 먼저 밸런서(balancer)로서 TM6B 염색체를 가지는, 즉 유전학적 마커로 tubby 를 사용하여 몸이 짧고 어깨 털이 정상보다 많은 특성을 보유한 파킨 결손 이형접합자 초파리를 자가 교배하였다 (http://flybase.bio.indiana.edu/.bin/fbidq.html?FBgn0003668). 상기 자가 교배를 통해 나온 자손들 중 유전학적 마커인 tubby 를 가지지 않은 초파리를 해부현미경 하에서 관찰하여 선별하였다. 동형접합자는 파킨 기능이 상실된 실험군으로, 이형접합자는 대조군으로 각각 사용되었다. 또한 초파리들은 모두 번데기에서 깨어나 성충이 된 지 10일을 넘지 않는 것을 선별한 다음 바로 50 ㎖ 튜브에 넣어 -70℃ 상태로 냉동 보관하였다. In the present invention, in order to select a homozygous Drosophila flies of mutant Parkin genes showing human Parkinson's disease-like traits, it first has a TM6B chromosome as a balancer, that is, a tubular body is used as a genetic marker. Parkin-defective heterozygotes Drosophila bearing their characteristics were self-bred (http://flybase.bio.indiana.edu/.bin/fbidq.html?FBgn0003668). Drosophila without tubby, a genetic marker, was selected under the dissecting microscope. Homozygotes were experimental groups that lost Parkin's function, and heterozygotes were used as controls. In addition, fruit flies were awakened from the pupa and selected for not more than 10 days of adulthood, and immediately placed in a 50 ml tube and stored frozen at -70 ℃.

실시예Example 2. 돌연변이 초파리의 머리 시료의 준비 2. Preparation of Mutant Drosophila Head Samples

상기 실시예 1에서 보관한 파킨 유전자가 결손된 돌연변이 초파리가 담겨진 50 ㎖ 튜브를 강하게 흔들어 구조 상 취약 부위인 초파리의 머리와 몸통 연결부위(목)를 절단하였다. 이렇게 분리된 머리와 몸통 부위가 혼합된 초파리 시료는 -20℃ 이하의 온도를 유지할 수 있는 스티로폼 상자 안에 드라이아이스를 알루미늄 호일로 감싼 용기 위에 털어 머리만 선별한 다음 1.5 ㎖ 마이크로원심분리 튜브 (microcentrifuge tube)에 넣었다. 여기서 모든 작업은 -20℃ 이하의 조건에서 신속히 이루어지게 하여 단백질의 변성을 최대한 막고, 드라이아이스에 삽입한 상태 로 사용하여 온도를 유지하였다. 50 ml tube containing the mutant fruit flies lacking the Parkin gene stored in Example 1 was strongly shaken to cut the head and torso joints (necks) of the fruit flies, which are vulnerable in structure. Drosophila sample mixed with the separated head and torso part was scrubbed with dry ice in an aluminum foil container in a styrofoam box capable of maintaining a temperature below -20 ° C, followed by screening of only 1.5 ml microcentrifuge tube. ) Here, all the work was done quickly under the condition of -20 ° C to prevent protein denaturation as much as possible, and the temperature was maintained by being inserted into dry ice.

실시예Example 3.  3. 마커Marker 단백질들의 분리  Separation of proteins

본 발명에서는 2차원 젤 전기영동법을 사용하여 파킨 유전자의 돌연변이에 의해 유전자 발현이 양적으로 변화되는 마커 단백질을 다음과 같이 분리 및 동정하였다. 2차원 젤 전기영동법은 2회에 걸쳐 전기영동을 실시하는 것으로서 먼저 각 단백질의 등전점 (isoelectric point)에 따라 분류한 다음 각 단백질의 크기에 따라 다시 분류하는 방법이다. 상기 2차원 젤 전기영동을 실시한 결과, 마커 단백질들은 가로로는 pH 에 따라 분리되고 세로로는 단백질 크기에 따라 분리되었다. In the present invention, two-dimensional gel electrophoresis was used to isolate and identify marker proteins whose gene expression is quantitatively changed by mutation of the Parkin gene. Two-dimensional gel electrophoresis is performed twice by electrophoresis, which is first classified according to the isoelectric point of each protein and then reclassified according to the size of each protein. As a result of the two-dimensional gel electrophoresis, marker proteins were separated horizontally by pH and vertically by protein size.

구체적으로, 동결건조 된 성충의 머리를 5 ㎕ 완충용액(5% SDS, 0.1% DTT)에 넣어 분쇄한 다음 추가적으로 10분 동안 60℃에서 부유시켰다. 이어서 125 ㎕ 재수화 완충용액 (rehydration buffer)(8 M 우레아, 2% CHAPS, 브로모페놀 블루, 0.4 ㎎ DTT) 및 6.5 ㎕ IPG (immobilized pH gradients) 완충용액을 넣은 다음 30분 동안 상온에서 부유시키고 다시 원심분리하여 남아있는 침전물을 제거하였다. 남은 용액을 재수화(rehydration)된 형틀 (3.5 내지 10 NL, 18 cm; Pharmacia Biotech.)의 한 줄에 넣고 3시간 동안 순차적으로 300 V 내지 3500 V로 전압이 점차 증가되면서 흐르게 하여준 다음 3500 V 전압을 3시간 동안 추가적으로 더 흘려주었다. 1차 분류가 끝난 다음 100 ㎖ 완충용액 A (50 mM 트리스-HCl, pH 8.8, 6 M 우레아, 30% 글리세롤, 10 mg DTT)에 20분 동안 부유시키고 100 ㎖ 완충용액 B (50 mM 트리스-HCl, pH 8.8, 6M 우레아, 30% 글리세롤, 10 mg DTT, 25 mg 이오도아 세타아미드)에 20분 동안 부유시켰다. Specifically, the lyophilized adult head was ground in 5 μl buffer solution (5% SDS, 0.1% DTT) and then suspended at 60 ° C. for 10 minutes. Then add 125 μl rehydration buffer (8 M urea, 2% CHAPS, bromophenol blue, 0.4 mg DTT) and 6.5 μl immobilized pH gradients (IPG) buffer, then suspend at room temperature for 30 minutes. Centrifugation again removed the remaining precipitate. The remaining solution is placed in a row of rehydrated molds (3.5 to 10 NL, 18 cm; Pharmacia Biotech.) And allowed to flow with increasing voltage from 300 V to 3500 V sequentially for 3 hours and then 3500 V Additional voltage was flowed for 3 hours. After primary sorting, the cells were suspended in 100 ml buffer A (50 mM Tris-HCl, pH 8.8, 6 M urea, 30% glycerol, 10 mg DTT) for 20 minutes and 100 ml buffer B (50 mM Tris-HCl). , pH 8.8, 6M urea, 30% glycerol, 10 mg DTT, 25 mg iodoacetaamide) for 20 minutes.

상기와 같이 수득한 1차 분류물을 하기와 같이 다시 SDS-폴리 아크릴 아마이드 젤 전기영동 (polyacrylamide gel electrophoresis)을 실시하여 2차 분류하였다. 수직으로 세워진 형틀 (vertical gradient slab)에 SDS- 폴리아크릴 아마이드 젤 (0.5% w/v 아가로스, 198 mM ~ 25 mM, 0.1% w/v 트리스-글리신-SDS pH 8.3)을 부어 상기 1차 분류물을 로딩하여 100 V 전압을 걸어주고 5시간 동안 2차로 전기영동을 실시하였다. 상기와 같이 얻은 2차 분류물은 쿠마시 (Coomassie) 염색법으로 젤을 염색용액 (0.2% 쿠마시블루, 40% 메탄올, 7% 아세트산)에 2시간 동안 부유시킨 다음 탈색 용액 (45% 메탄올, 7% 아세트산)으로 탈색하여 염색하였다. The primary fraction obtained as described above was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis again as follows to perform secondary classification. Primary sorting by pouring SDS-polyacrylamide gel (0.5% w / v agarose, 198 mM to 25 mM, 0.1% w / v tris-glycine-SDS pH 8.3) into a vertical gradient slab Water was loaded to apply a 100 V voltage and electrophoresis was performed for 2 hours for 2 hours. The secondary fraction obtained as above was suspended in a dye solution (0.2% Coomassie blue, 40% methanol, 7% acetic acid) for 2 hours by Coomassie staining and then decolorized solution (45% methanol, 7%). % Stained with acetic acid).

실시예Example 4.  4. 마커Marker 단백질들의 분석 및 동정 Analysis and Identification of Proteins

상기 실시예들과 같은 방법으로 얻은 분류물들을 야생형 초파리의 분류물들과 비교하여 차이가 있는 대상물에 대하여, 시료를 레이저를 이용하여 이온화 시키고 생성된 이온들의 분리시간의 차이로 질량을 분석하는 MALDI-TOF (Matrix-assisted laser desorption ionization - Time of flight) 방식을 이용하여 각 단백질의 아미노산 서열을 결정하였다. MALDI- to analyze the mass by the difference in the separation time of the ion generated by using a laser ionization sample for the object of difference compared to the classification of wild-type fruit flies compared to the classification of wild-type Drosophila The amino acid sequence of each protein was determined using a matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (TOF) method.

구체적으로, 선별된 대상물은 젤에서 조각 (1 ㎜×1 ㎜ 크기)으로 잘라내고 1.5 ㎖ 튜브에 담은 다음 100 ㎕ 세척 용액 C (400 mM 암모니움 바이카보네이트 : 100% 아세토니트릴 = 1 : 1)로 20분 동안 2회 반복 세척시켰다. 그 다음 100 ㎕ 아세토니트릴을 사용하여 다시 15분 동안 세척하고 공기 중에 10분 동안 말린 다음 5 ㎕ 트립신 용액 (10 mM 암모니움 바이카보네이트 50 ng포함)을 넣고 37℃에서 3시간 동안 배양시켰다. 그 다음 5% 포름산 (formic acid)을 5 ㎕ 넣고 흔들어 준 뒤 10분 동안 부유시키고 이 용액을 시아노-4-하이드록시시나믹산 (cyano-4-hydroxycinnamic acid; CCA), 아세톤, 이소프로판올 및 나이트로셀룰로스 (nitrocellulose)로 구성된 매트릭스 안에 넣어주었다. 이 매트릭스는 Reflex III MALDI-ToF 질량 스펙트로포토미터 (mass spectrometer; Bruker UK Ltd., Coventry)에 넣고 질소 레이저를 이용하여 각 대상물의 질량 (mass)을 분석하였다.Specifically, the selected subjects were cut into pieces (1 mm × 1 mm size) in a gel and placed in a 1.5 ml tube and then with 100 μl wash solution C (400 mM ammonium bicarbonate: 100% acetonitrile = 1: 1). The wash was repeated twice for 20 minutes. Then washed again for 15 minutes using 100 μl acetonitrile, dried for 10 minutes in air, 5 μl trypsin solution (including 50 ng of 10 mM ammonium bicarbonate) and incubated at 37 ° C. for 3 hours. Then, add 5 µl of 5% formic acid, shake, and stir for 10 minutes. The solution is cyano-4-hydroxycinnamic acid (CCA), acetone, isopropanol and nitro. It was placed in a matrix composed of cellulose (nitrocellulose). This matrix was placed in a Reflex III MALDI-ToF mass spectrometer (Bruker UK Ltd., Coventry) and the mass of each object was analyzed using a nitrogen laser.

상기와 같은 방법으로 얻은 대상물의 질량 정보는 아미노산 데이터 베이스를 가지는 메트릭스 사이언스사 (Matrix Science; http://www.matrixscience.com)에 질량 정보를 의뢰하여 MASCOT 서치 엔진을 이용한 각 대상물에 대한 아미노산 서열 정보를 정확히 규명하였다. The mass information of the object obtained by the above method is obtained by requesting mass information from Matrix Science (http://www.matrixscience.com) having an amino acid database and using the MASCOT search engine. The information was accurately identified.

파킨 유전자의 이형접합자 및 동형접합자 그리고 파킨 돌연변이의 원인인 P 전이인자를 없앤 환원형 (revertant) 초파리의 머리를 이용하여 2차원 젤 전기영동 분석을 실시한 결과, 파킨 유전자의 동형접합자의 경우 대조군인 이형접합자와 환원형의 경우와 비교하여 도 4 에 보는 바와 같이 양적으로 발현 변화를 보이는 단백질 스폿들 (화살표 표시)이 구별되어 선별할 수 있었다. 구체적으로, 34개의 단백질 스폿들이 분리되었고, 이들을 상기 MALDI-TOF 방식으로 동정한 결과 서로 다른 29가지의 단백질들인 것으로 확인되었다. CG 번호는 초파리에 대한 데이터베이스인 flybase()의 표기법에 따라 표시하였다. 표 1 에 나타난 바와 같이, 유전자 의 발현 변화가 의심되는 단백질을 스폿 수로 라벨링하여 분류하였다. Two-dimensional gel electrophoresis analysis using heterozygous and homozygotes of the Parkin gene and the head of a revertant Drosophila that eliminated the P transfer factor that caused the Parkin mutation revealed that the homozygous of the Parkin gene was heterozygous. Compared to the case of the conjugate and the reduced type, as shown in FIG. 4, protein spots (arrows) showing expression changes in quantity were distinguished and selected. Specifically, 34 protein spots were isolated and identified by the MALDI-TOF method were identified as 29 different proteins. The CG numbers are displayed according to the notation of flybase (), a database for fruit flies. As shown in Table 1, proteins suspected of changing the expression of the gene were classified by labeling by the number of spots.

양상Aspect 스폿 수Number of spots 단백질 분류Protein classification 단백질 명칭Protein Name 발현 증가Increased expression 1, 21, 2 CG9277CG9277 β-tubulin at 56Dβ-tubulin at 56D 33 CG1913CG1913 α-tubulin at 84Bα-tubulin at 84B 4, 54, 5 CG18290CG18290 Actin 87EActin 87E 6, 76, 7 CG7254CG7254 Glycogen phosphorylaseGlycogen phosphorylase 88 CG12055CG12055 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 1 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 1 99 CG4181CG4181 Glutathione S transferase D2Glutathione S transferase D2 1010 CG3481CG3481 Alcohol dehydrogenaseAlcohol dehydrogenase 1616 CG8882CG8882 Trip1Trip1 1717 CG11474CG11474 CG11474CG11474 2020 CG5023CG5023 CG5023CG5023 2121 CG3835CG3835 CG3835CG3835 3030 CG1544CG1544 CG1544CG1544 3434 CG3612CG3612 BellwetherBellwether 발현 감소Reduced expression 11, 1211, 12 CG18290CG18290 Actin 87EActin 87E 1313 CG6084CG6084 CG6084CG6084 1414 CG9327CG9327 Proteasome 29kD subunitProteasome 29kD subunit 1515 CG11271CG11271 Ribosomal protein S12Ribosomal protein S12 1818 CG12082CG12082 CG12082 CG12082 1919 CG5867CG5867 CG5867CG5867 2222 CG11793CG11793 Superoxide dismutaseSuperoxide dismutase 2323 CG17331CG17331 CG17331CG17331 2424 CG2171CG2171 Triose phosphate isomeraseTriose phosphate isomerase 2525 CG7820CG7820 Carbonic anhydrase 1Carbonic anhydrase 1 2626 CG14207CG14207 CG14207CG14207 2727 CG1341CG1341 Rpt1 Rpt1 2828 CG5374CG5374 Tcp1-like Tcp1-like 2929 CG2286CG2286 NADH: ubiquinone reductase 75kD subunit precursorNADH: ubiquinone reductase 75kD subunit precursor 3131 CG6673CG6673 CG6673 CG6673 3232 CG4904CG4904 Proteasome 35kD subunitProteasome 35kD subunit 3333 CG9441CG9441 PunchPunch

상기와 같이 선별된 마커 단백질들 중 12개는 파킨 돌연변이체에서 발현 양이 증가하고, 16개는 발현 양이 감소하였다. 또한, 단백질 액틴은 일부 변형된 형태는 증가하고 다른 변형된 형태는 감소하는 것을 알 수 있었다.Twelve of the marker proteins selected as above increased expression in Parkin mutants and 16 decreased expression. In addition, protein actin was found to increase some modified forms and decrease other modified forms.

실시예Example 6.  6. 마커Marker 단백질들의 기능적 분류 조사 Examination of functional classification of proteins

상기 실시예 5에서 조사한 바와 같이 파킨 결손 초파리와 대조군 초파리에서의 단백질 발현 정도를 비교해 본 결과, 그 발현 양이 눈에 띄게 줄거나 늘어난 단백질들은 7가지의 기능적 카테고리로 나눌 수 있는 것을 확인하였다 (표 2 참조). As a result of comparing the protein expression levels in the Parkin-deficient fruit flies and the control fruit flies as examined in Example 5, it was confirmed that the proteins whose expression amount was significantly reduced or increased could be divided into seven functional categories (Table 2).

먼저, 이들 중 가장 많은 비율을 차지하는 카테고리는 세포골격을 이루는 단백질로서, 세포 내부를 지지하는 액틴과 튜불린과 같은 단백질들이 눈에 띄게 줄거나 늘어난 것으로 보아 파킨 유전자는 세포 골격구조 (cytoskeleton)를 형성하는 데 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다. 또한, 두 번째 카테고리로서 에너지 대사와 관련된 단백질은 해당 과정, ATP 합성, 플라보 단백질, 수소이온 전달, FAD, NAD/NADP, 미토콘드리아와 연관된 단백질들을 포함한다. 미토콘드리아는 세포내 영양분을 이용하여 많은 물질대사에 에너지를 제공하므로, 파킨 유전자가 결손되는 경우 에너지 대사에 문제가 생기는 것으로 보였다. 또한, 단백질 분해 카테고리는 기능이 더 이상 필요하지 않는 단백질 또는 과다 생산되어 세포에 치명적인 영향을 주는 단백질들을 제거하는 유비퀴틴(ubiquitin) 및 프로테아좀 (proteasome)과 관련된 단백질들을 포함한다. 파킨 유전자는 쓸모없는 단백질에 유비퀴틴을 부착하여 해당 단백질을 제거하는 기능을 하는 것으로 보고되어 있어 파킨 유전자의 결손은 이러한 제거 기능에 이상을 초래하는 것을 알 수 있었다. 이외에도 스트레스/해독 카테고리의 단백질들이 대조군과 비교하여 양적으로 변화되어 있었고, 특이하게 신경전달물질 카테고리에 속하는 도파민 조절 단백질인 GTP 사이클로하이드로라제 (GTP cyclohydrolase I)의 양이 감소하는 것도 확인하였다. 도파민 자체가 중추신경계의 뉴런에 신경전달물질로 작용하고 파킨슨병에 걸리는 경우 뇌 속에 도파민 양이 감소하는 것이 알려져 있으므로, 파킨슨병의 발병 기작과 연관되어 있을 것으로 예상되었다. 또한, 많은 세포내 물질 전달과정에 필수적인 신호전달 단백질 (칼포닌 관련), 단백질 접힘과 연관된 단백질 및 알콜분해효소 그리고 아직 그 기능이 밝혀지지 않은 단백질들에서도 양적인 변화가 관찰되었다.First of all, the most common category is the cytoskeletal protein, and Parkin's gene forms the cytoskeleton, as proteins such as actin and tubulin, which support the inside of the cell, are noticeably reduced or increased. It was found to play an important role. In addition, as a second category, proteins related to energy metabolism include proteins associated with glycolysis, ATP synthesis, flavo protein, hydrogen ion transfer, FAD, NAD / NADP, mitochondria. Mitochondria use intracellular nutrients to provide energy for many metabolisms, so it appears that energy metabolism can occur when Parkin genes are missing. In addition, proteolytic categories include proteins associated with ubiquitin and proteasomes that remove proteins that no longer require function or overproduced proteins that have a lethal effect on cells. The Parkin gene has been reported to function to remove the protein by attaching ubiquitin to the obsolete protein, indicating that the deletion of the Parkin gene causes abnormalities in this elimination function. In addition, the proteins in the stress / detoxification category was quantitatively changed compared to the control group, and specifically, the amount of GTP cyclohydrolase (GTP cyclohydrolase I), a dopamine regulatory protein belonging to the neurotransmitter category, was confirmed. Since dopamine itself acts as a neurotransmitter to neurons in the central nervous system and when Parkinson's disease is known, the amount of dopamine in the brain is known to be reduced. In addition, quantitative changes have been observed in signaling proteins essential for many intracellular mass transfer processes (calponin-related), proteins associated with protein folding and alcoholases, and proteins whose function has not yet been identified.

단백질의 기능상의 분류Functional Classification of Proteins 기능function 단백질 명칭Protein Name 스폿 수Number of spots 세포골격 (cytoskeleton) Cytoskeleton β-tubulin at 56Dβ-tubulin at 56D 1, 21, 2 α-tubulin at 84Bα-tubulin at 84B 33 Actin 87EActin 87E 4, 5, 11, 124, 5, 11, 12 에너지대사 (energy metabolism) Energy metabolism Glycogen phosphorylaseGlycogen phosphorylase 6, 76, 7 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 1Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 1 88 Triose phosphate isomeraseTriose phosphate isomerase 2424 NADH : ubiquinone reductase 75kD subunit precursorNADH: ubiquinone reductase 75kD subunit precursor 2929 CG1544 (Oxoglutarate dehydrogenase, mitochondrial protein)CG1544 (Oxoglutarate dehydrogenase, mitochondrial protein) 3030 Bellwether (Hydrogen-transporting ATP synthase activity)Bellwether (Hydrogen-transporting ATP synthase activity) 3434 신호전달 (signal transduction)Signal transduction CG5023 (Actin-binding, calponin repeat; calponin like)CG5023 (Actin-binding, calponin repeat; calponin like) 2020 스트레스/해독 (stress/ detoxification) Stress / detoxification Glutathione S transferase D2Glutathione S transferase D2 99 Superoxide dismutaseSuperoxide dismutase 2222 CG14207 (Oxidative stress gene)CG14207 (Oxidative stress gene) 2626 CG6673 (Glutathione transferase activity, response to toxin)CG6673 (Glutathione transferase activity, response to toxin) 3131 단백질 폴딩 (protein folding)Protein folding Tcp1-like (ATP binding, unfolded protein binding)Tcp1-like (ATP binding, unfolded protein binding) 2828 단백질 분해 (protein degradation)Protein degradation Proteasome 29kD subunitProteasome 29kD subunit 1414 CG12082 (Protein deubiquitination)CG12082 (Protein deubiquitination) 1313 CG17331 (Endopeptidase activity, proteasome core complex)CG17331 (Endopeptidase activity, proteasome core complex) 2323 Rpt1 (ATP binding, proteasome regulatory particle)Rpt1 (ATP binding, proteasome regulatory particle) 2727 proteasome 35KD subunitproteasome 35KD subunit 3232 신경전달물질 (neurotransmitter metabolism)Neurotransmitter metabolism Punch (GTP cyclohydrolase I)Punch (GTP cyclohydrolase I) 3333 기타 (others)Other Alcohol dehydrogenaseAlcohol dehydrogenase 1010 CG6084 (Aldehyde reductase)CG6084 (Aldehyde reductase) 1313 Ribosomal protein S12Ribosomal protein S12 1515 Trip1 (Translation initiation factor activity)Trip1 (Translation initiation factor activity) 1616 CG11474 (Isoform B)CG11474 (Isoform B) 1717 Carbonic anhydrase 1Carbonic anhydrase 1 2525

실시예Example 7.  7. 마커Marker 단백질들의 비교 분석 Comparative Analysis of Proteins

본 발명에서는 돌연변이 파킨 유전자를 가지는 초파리 모델과 종래 생쥐 모델에서 발견되는 마커 단백질들을 다음과 같이 비교 분석하였다. 표 3 에 나타난 바와 같이, 초파리에서 관찰된 마커 단백질들의 명칭을 이미 보고된 돌연변이 파킨 유전자를 가지는 생쥐 모델에서의 결과와 비교하여 나열하였다 (Periquet et al., 2005). In the present invention, marker proteins found in the Drosophila model having the mutant Parkin gene and the conventional mouse model were compared and analyzed as follows. As shown in Table 3, the names of the marker proteins observed in Drosophila are listed in comparison to the results in a mouse model with the mutated Parkin gene already reported (Periquet et al ., 2005).

그 결과, 발견된 전체 단백질의 41.4% 에 이르는 마커 단백질이 생쥐 모델 실험에서도 발견된 것으로 확인되어 두 실험동물 사이에 공통된 파킨슨병의 발병 원인을 분석해낼 수 있었다. 먼저 튜불린 (tubulin: CG9277)과 액틴(actin: CG18290)은 세포 골격의 주된 구성 물질이고, 파킨 단백질과 결합하여 파킨의 유비퀴틴화 (ubiquitination)를 촉진하고 튜불린을 분해시키는 것으로 보고된 바 있다 (Ren et al, 2003). 또한, 해당 작용에 관여하는 글리세르알데하이드-3-포스페이트 탈수소효소 (CG12055)도 두 실험동물 모델에서 양적으로 증가되어 있는 것이 밝혀졌다. 이외에도 산화 스트레스와 관련된 글루타티온-S-전이효소 (CG4181)와 NADH (CG2286)도 두 모델에서 모두 발견되었으며, 단백질을 분해하는 프로테아좀 (CG9327, CG17331, CG4904)과 탈유비퀴틴화 효소(deubiquitinating enzyme; CG 12082)들도 두 동물 모델 모두에서 다량으로 관찰되었다. 또한, 액틴과 튜불린을 폴딩하는 작용과 관련된 t-복합 단백질 (t-complex protein; CG5374)도 발견되었다 (Periquet, 2005). 또한 파킨슨병의 주요 기작 중 하나로 생각되는 미토콘트리아와 관련된 단백질인 NADH와 미토콘트리아 ATP 합성효소 (mitochondrial ATP synthase; CG3612)도 두 동물 모델에서 동일하게 관찰되었다. 따라서 파킨슨병의 발병에 있어서 세포골격 구조의 변화, 단백질 분해과정, 산화 스트레스 및 에너지 생성과정 등이 중요한 것을 알 수 있었다.As a result, up to 41.4% of the marker proteins found were found in mouse model experiments, which could analyze the cause of Parkinson's disease common between the two animals. First, tubulin (CG9277) and actin (CG18290) are major constituents of the cytoskeleton and have been reported to bind Parkin protein to promote ubiquitination of Parkin and to degrade tubulin ( Ren et al , 2003). In addition, it was found that glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (CG12055), which is involved in glycolysis, was also quantitatively increased in both experimental animal models. In addition, glutathione-S-transferase (CG4181) and NADH (CG2286) related to oxidative stress were also found in both models. CG 12082) were also observed in large quantities in both animal models. In addition, a t-complex protein (CG5374) has been found that is associated with the folding of actin and tubulin (Periquet, 2005). In addition, mitochondrial-associated proteins, NADH and mitochondrial ATP synthase (CG3612), which are thought to be one of the major mechanisms of Parkinson's disease, were observed in both animal models. Therefore, in the development of Parkinson's disease, changes in cytoskeletal structure, proteolysis, oxidative stress and energy generation were found to be important.

단백질 명칭Protein Name 기능function 초파리Drosophila 생쥐mouse β-Tubulin at 56Dβ-Tubulin at 56D Tubulin α1 chainTubulin α1 chain GTPbinding / structural constituent of cytoskeleton / tubulin binding / GTPase activityGTPbinding / structural constituent of cytoskeleton / tubulin binding / GTPase activity Actin 87EActin 87E γ-actinγ-actin structural constituent of cytoskeleton / motor activitystructural constituent of cytoskeleton / motor activity Glyceraldehyde3 phosphate dehydrogenase 1Glyceraldehyde3 phosphate dehydrogenase 1 Glyceraldehyde3 phosphate dehydrogenaseGlyceraldehyde3 phosphate dehydrogenase glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (phosphorylating) activityglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (phosphorylating) activity Glutathione S transferase D2Glutathione S transferase D2 Glutathione S transferaseGlutathione S transferase glutathione transferase activity / glutathione peroxidase activityglutathione transferase activity / glutathione peroxidase activity Proteasome 29kD subunitProteasome 29kD subunit Proteasome subunit, beta type 5Proteasome subunit, beta type 5 endopeptidase activityendopeptidase activity CG12082CG12082 Deubiquitinating enzyme OTUB1Deubiquitinating enzyme OTUB1 ubiquitin-specific protease activity / cysteine-type endopeptidase activity / ubiquitin-specific protease 5 activityubiquitin-specific protease activity / cysteine-type endopeptidase activity / ubiquitin-specific protease 5 activity CG17331CG17331 Proteasome subunit, beta type 5Proteasome subunit, beta type 5 endopeptidase activityendopeptidase activity Tcp1-likeTcp1-like t-complex proteint-complex protein A TP binding / hydrogen-exporting ATPase activity, phosphorylative mechanism / ATPase activity, coupled / unfolded protein bindingA TP binding / hydrogen-exporting ATPase activity, phosphorylative mechanism / ATPase activity, coupled / unfolded protein binding NADH: ubiquinone reductase 75kD subunit precursor NADH: ubiquinone reductase 75kD subunit precursor NADH ubiquinone oxidoreductaseNADH ubiquinone oxidoreductase NADH dehydrogenase activity / electron carrier activity NADH dehydrogenase (ubiquinone) activity / transferase activity / iron ion bindingNADH dehydrogenase activity / electron carrier activity NADH dehydrogenase (ubiquinone) activity / transferase activity / iron ion binding CG6673CG6673 Glutathione S transferaseGlutathione S transferase glutathione transferase activity glutathione transferase activity Proteasome 35kD subunitProteasome 35kD subunit Proteasome subunit, beta type 5Proteasome subunit, beta type 5 endopeptidase activityendopeptidase activity BellwetherBellwether ATP synthase α chain, mitochondrialATP synthase α chain, mitochondrial ATP binding / hydrogen-exporting ATPase activity, phosphorylative mechanism / hydrogen-transporting ATP synthase activity, rotational mechanism /ATP binding / hydrogen-exporting ATPase activity, phosphorylative mechanism / hydrogen-transporting ATP synthase activity, rotational mechanism /

도 1 은 파킨 유전자가 돌연변이 된 이형접합자 초파리의 머리 단백질들을 이차원 젤 전기영동으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the results of analysis of two-dimensional gel electrophoresis of the head proteins of the heterozygous Drosophila mutated Parkin gene.

도 2 는 파킨 유전자가 돌연변이 된 동형접합자 초파리의 머리 단백질들을 이차원 젤 전기영동으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the results of analysis of two-dimensional gel electrophoresis of the head proteins of the homozygous Drosophila mutated Parkin gene.

도 3 은 파킨 유전자가 돌연변이 된 환원형 초파리의 머리 단백질들을 이차원 젤 전기영동으로 분석한 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the results of the analysis of the two-dimensional gel electrophoresis of the reduced Drosophila head proteins mutated Parkin gene.

도 4 는 파킨 유전자가 돌연변이 된 초파리 머리 단백질들을 분리, 동정하여 동형접합자에서 양적으로 증가한 단백질은 붉은색으로 나타내고, 감소한 단백질은 푸른색으로 나타낸 것이다.Figure 4 shows the isolation and identification of Drosophila head proteins mutated by Parkin gene quantitatively increased protein in homozygotes in red, reduced protein in blue is shown.

Claims (2)

글리코겐 포스포릴라제 (glycogen phosphorylase), 글리세르알데히드-3-포스페이트 탈수소효소 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase), 트리오스 포스페이트 아이소머라제 (triose phosphate isomerase), 유비퀴틴 리덕타제 (ubiquitin reductase), 옥소글루타레이드 탈수소효소 (oxoglutarate dehydrogense) 및 수소전달 ATP 합성효소 (hydrogen-transporting ATP synthase) 중에서 선택된 하나 이상의 에너지대사 관련 단백질로 이루어진 파킨슨병 (Parkinson's disease)의 진단에 이용될 수 있는 생물학적 마커 (biological marker).Glycogen phosphorylase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, triose phosphate isomerase, ubiquitin reductase, oxoggle Biological markers can be used to diagnose Parkinson's disease, which consists of one or more energy metabolism-related proteins selected from oxoglutarate dehydrogense and hydrogen-transporting ATP synthase. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기에 더하여, 파킨슨병의 치료 과정 및 예후 판단에 사용되는 것을 특징으로 하는 생물학적 마커 (biological marker).In addition to the above, a biological marker, characterized in that it is used in the treatment process and prognosis of Parkinson's disease.
KR1020070136318A 2007-12-24 2007-12-24 Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof KR100892361B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070136318A KR100892361B1 (en) 2007-12-24 2007-12-24 Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070136318A KR100892361B1 (en) 2007-12-24 2007-12-24 Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060121445A Division KR100844843B1 (en) 2006-12-04 2006-12-04 Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080051107A true KR20080051107A (en) 2008-06-10
KR100892361B1 KR100892361B1 (en) 2009-04-08

Family

ID=39806208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070136318A KR100892361B1 (en) 2007-12-24 2007-12-24 Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100892361B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114264756A (en) * 2022-01-04 2022-04-01 宝枫生物科技(北京)有限公司 Biomarker R1 for diagnosing Parkinson's disease and application thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100644364B1 (en) * 2005-03-04 2006-11-10 한국생명공학연구원 Detection kit for parkinson's disease by measuring the expression of parkinson's disease-related genes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114264756A (en) * 2022-01-04 2022-04-01 宝枫生物科技(北京)有限公司 Biomarker R1 for diagnosing Parkinson's disease and application thereof
CN114264756B (en) * 2022-01-04 2024-02-06 宝枫生物科技(北京)有限公司 Biomarker R1 for diagnosing parkinsonism and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR100892361B1 (en) 2009-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marsoni et al. Proteomic analysis of somatic embryogenesis in Vitis vinifera
Chen et al. Mitochondrial proteome during salt stress-induced programmed cell death in rice
Kim et al. The reduction of NADH: Ubiquinone oxidoreductase 24-and 75-kDa subunits in brains of patients with Down syndrome and Alzheimer's disease
Zhang et al. Hypoxic preconditioning induced neuroprotection against cerebral ischemic injuries and its cPKCγ-mediated molecular mechanism
Yang et al. Comparative proteomic analysis of brains of naturally aging mice
Chen et al. Redox proteomic identification of oxidized cardiac proteins in adriamycin-treated mice
Kim et al. Gene expression profiling implicates OXPHOS complexes in lifespan extension of flies over-expressing a small mitochondrial chaperone, Hsp22
Lapko et al. Methylation and carbamylation of human γ‐crystallins
Hawley et al. An assessment of in vivo mitochondrial protein synthesis in Neurospora crassa
Vertommen et al. Evaluation of chloroform/methanol extraction to facilitate the study of membrane proteins of non-model plants
Ling et al. Cellular distribution of calmodulin and calmodulin-binding proteins in Vicia faba L.
Pshezhetsky et al. Subcellular proteomics of cell differentiation: Quantitative analysis of the plasma membrane proteome of Caco‐2 cells
Lukas et al. Informatics-assisted Protein Profiling in a Transgenic Mouse Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis* S
Zhu et al. Strain-and age-related alteration of proteins in the brain of SAMP8 and SAMR1 mice
Petereit et al. Cardiolipin supports respiratory enzymes in plants in different ways
Kingtong et al. Proteomic identification of protein associated to mature spermatozoa in the Pacific oyster Crassostrea gigas
Sarnighausen et al. Mapping of the Physcomitrella patens proteome
Huo et al. Identification of human spermatogenesis-related proteins by comparative proteomic analysis: a preliminary study
Mooradian The antioxidative potential of cerebral microvessels in experimental diabetes mellitus
KR100892361B1 (en) Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof
Bitler et al. PC12 variants deficient in catecholamine transport
KR100911155B1 (en) Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof
KR100844843B1 (en) Biological markers for diagnosing Parkinson's disease and uses thereof
Turner et al. Testicular torsion alters the presence of specific proteins in the mouse testis as well as the phosphorylation status of specific proteins
Yamamoto et al. Protein expression analysis of rat testes induced testicular toxicity with several reproductive toxicants

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120328

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee