KR20100115910A - Methods for screening a therapeutic agent of heart failure, fibrosis and inflammation and compositions comprising the same - Google Patents

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KR20100115910A
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박우진
이승희
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광주과학기술원
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Abstract

PURPOSE: A composition containing Eya2 gene is provided to effectively prevent or treat heart failure, fibrosis or inflammation. CONSTITUTION: A method for screening a therapeutic agent for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation comprises: a step of treating test material to cells having Eya2 gene; and a step of analyzing the expression of Eya2 gene. In case of increase of Eya2 gene expression, the test material is considered as a therapeutic agent for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation. A composition for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation contains Eya2 gene as an active ingredient.

Description

심부전, 섬유증 또는 염증 치료제의 스크리닝 방법 및 이를 포함하는 조성물{Methods for Screening a Therapeutic Agent of Heart Failure, Fibrosis and Inflammation and Compositions Comprising the Same}Methods for Screening a Therapeutic Agent of Heart Failure, Fibrosis and Inflammation and Compositions Comprising the Same}

본 발명은 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증 치료제의 스크리닝 방법 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for screening a therapeutic agent for heart failure, fibrosis or inflammation and a composition comprising the same.

대동맥판협착증(aortic stenosis), 고혈압 및 심근경색(myocardial infarction)을 포함하는 다양한 병리학적 상해에 의해 야기될 수 있는 압력과부하(pressure overload)에 의해 심벽에 가해진 기계적 스트레스는 심비대증(cardiac hypertrophy)를 유발한다. 심근아세포(cardiomyocytes)의 거대화, 수축성 단백질의 축적 및 근원섬유(myofibrillar) 구조의 재편성으로 표시되는 이 과정은 심박출량(cardiac output)을 증가시켜서 심근벽에 가해지는 스트레스를 해소하기 위한 것이다[1]. 비록 초기 단계에서의 유익한 점들을 고려할 지라도, 심비대증은 종종 심부전(heart failure)으로 진행되어 돌연사의 위험을 증가시킨다. 따라서 심비 대증은 심혈관계 질병률 및 사망률에서 독립적이고 주요한 위험 요소이다[2]. 심비대증과 관련된 세포내 및 분자적 과정들은 매우 광범위한 연구의 타겟들이었다. 다양한 연구들은 심비대증 과정을 조절하기 위해 복합적 프로- 및 항-비대성(anti-hypertrophic) 신호 경로들이 통합됨을 보고한다[3-5]. 프로-비대성(pro-hypertrophic) 신호 경로들에 대한 구체적인 지식이 축적되고 있지만, 항-비대성 신호 경로에서는 단지 단편적인 사실들(aspects)만 알려졌다. 심비대증-퇴행(regression) 과정 동안에 독특한 신호 경로가 활성화된다는 가설을 바탕으로, 이전에 본 발명자들은 심비대증-퇴행용 외과 모델을 이용하여 항-비대성 신호 경로와 관계된 유전자들을 분리하였다[6]. 본 발명자들은 분리된 전사 인자들 중 하나인 eyes absent 2(Eya2)가 페닐에프린(phenylephrine, PE)-유발성 심근아세포 비대증을 억제한다는 것을 발견하였으며, 이는 Eya2가 신규한 항-비대성 신호 경로의 구성 요소임을 의미한다[6].Mechanical stress exerted on the heart wall by pressure overload, which can be caused by various pathological injuries, including aortic stenosis, hypertension and myocardial infarction, causes cardiac hypertrophy. do. This process, marked by the enlargement of cardiomyocytes, the accumulation of contractile proteins, and the reorganization of myofibrillar structures, is intended to relieve stress on the myocardial wall by increasing cardiac output [1]. . Although taking into account the benefits at an early stage, cardiac hypertrophy often progresses to heart failure, increasing the risk of sudden death. Cardiomegaly is thus an independent and major risk factor for cardiovascular morbidity and mortality [2]. Intracellular and molecular processes associated with cardiac hypertrophy have been the target of a very wide range of studies. Various studies report the integration of multiple pro- and anti-hypertrophic signaling pathways to regulate cardiac hypertrophy processes [3-5]. Although specific knowledge of pro-hypertrophic signaling pathways is accumulating, only fragmentary facts are known in the anti-hypertrophic signaling pathway. Based on the hypothesis that unique signal pathways are activated during the course of cardiac hypertrophy-regression, we previously isolated genes associated with anti-hypertrophic signal pathways using a cardiac hypertrophy-regressive surgical model [6]. The inventors found that one of the isolated transcription factors, eyes absent 2 (Eya2), inhibits phenylephrine (PE) -induced myocardial hypertrophy, suggesting that Eya2 is a novel anti-hypertrophic signal pathway. It is a component [6].

초파리의 눈 발생에 대한 연구에서 eyes absent(eya) 유전자를 처음으로 동정하였다. eya 유전자의 기능 상실은 전형적으로 전체 눈의 손상을 초래하며[7, 8], 상기 유전자의 지시된 발현은 이상 눈(ectopic eyes)의 형성을 유발한다[9-11]. 포유류에는 4개의 Eya 동족체(homolog), Eya1-4가 있다[12, 13]. Eya 단백질들은 전사인자로서, 전사 활성화능을 가지는 다양한 아미노-말단 도메인 및 Six 및 Dach 같은 다른 전사인자들과 상호작용을 매개하는 매우 보존된 카르복실-말단 도메인을 가진다[14-16]. 멀티-서브유닛 전사 복합체를 형성하기 쉬운 Eya 및 Six 또는 Eya 및 Dach 간의 상호작용은 초파리 눈 발생뿐 아니라, 포유류의 기 관발생(organogenesis)에도 중요하다. 최근, 포유류에서 개개의 Eya 유전자들의 기능을 광범위한 연구하고 있다. Eya1Eya4 에서의 돌연변이는 아가미 궁(branchial arch) 비정상, 청력 손실 및 신장 결함으로 특징되는 상염색체 우성 질환(autosomal dominant disease)인 아가미-귀-콩팥 증후군(branchio-oto-renal syndrome)을 유발하며[17], 더욱이 Eya4 에서의 돌연변이는 확장성 심근병증(dilated cardiomyopathy) 및 지각기관의 청력 손실이 선행되는 심부전으로 특징되는 상염색체 우성 증후군을 야기한다[18]. 인간 질환에 대해 Eya2Eya3 유전자들의 관련성이 확실하게 수립되어 있지는 않지만, 난소암에서 Eya2 유전자의 발현이 증가하고 종양 성장을 촉진시킨다[19].The eye absent (eya) gene was first identified in a study of eye development in fruit flies. Loss of function of the eya gene typically results in damage to the entire eye [7, 8], and directed expression of the gene leads to the formation of ectopic eyes [9-11]. Mammals have four Eya homologs, Eya1-4 [12, 13]. Eya proteins, as transcription factors, have a variety of amino-terminal domains with transcriptional activation and highly conserved carboxyl-terminal domains that mediate interaction with other transcription factors such as Six and Dach [14-16]. Interactions between Eya and Six or Eya and Dach, which are susceptible to forming multi-subunit transcriptional complexes, are important not only for fruit fly eye development, but also for mammalian organogenesis. Recently, extensive research has been conducted on the function of individual Eya genes in mammals. Mutations in Eya1 and Eya4 cause branch- o -renal syndrome, an autosomal dominant disease characterized by branching arch abnormalities, hearing loss and kidney defects. [17] Furthermore, mutations in Eya4 result in autosomal dominant syndrome characterized by dilated cardiomyopathy and heart failure preceded by hearing loss in the perceptual organs [18]. Although the association of the Eya2 and Eya3 genes with human diseases is not well established, the expression of the Eya2 gene is increased in ovarian cancer and promotes tumor growth [19].

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증을 예방 또는 치료하기 위한 치료제의 새로운 타겟을 발굴하고자 노력 하였다. 그 결과, 본 발명자들은 Eya2(eyes absent 2) 유전자를 과발현시키면 섬유증 및 염증을 포함한 해로운 심장 리모델링(예컨대, 심부전)을 억제하며 PI3K/Akt/mTOR 신호전달 경로를 활성화시킴을 확인하여 이를 바탕으로 신규한 스크리닝 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors have sought to find new targets of therapeutic agents for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation. As a result, the inventors found that overexpressing the Eya2 (eyes absent 2) gene inhibits harmful cardiac remodeling (eg, heart failure), including fibrosis and inflammation, and activates the PI3K / Akt / mTOR signaling pathway. By developing a screening method, the present invention has been completed.

따라서 본 발명의 목적은 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for screening a prophylactic or therapeutic agent for heart failure, fibrosis or inflammation.

본 발명의 다른 목적은 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a composition for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다: (a) Eya2(eyes absent 2) 유전자를 포함하는 세포에 시험물질을 처리하는 단 계; 및 (b) 상기 Eya2 유전자의 발현을 분석하는 단계, 상기 시험물질이 Eya2 유전자의 발현을 증가시키면 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제로 판단한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for screening a prophylactic or therapeutic agent for heart failure, fibrosis or inflammation, comprising the following steps: (a) a cell comprising an Eya2 (eyes absent 2) gene Treatment of the test substance in the laboratory; And (b) analyzing the expression of the Eya2 gene, when the test substance increases the expression of the Eya2 gene is determined to prevent or treat heart failure, fibrosis or inflammation.

본 발명자들은 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증을 예방 또는 치료하기 위한 치료제의 새로운 타겟을 발굴하고자 노력 하였다. 그 결과, 본 발명자들은 Eya2(eyes absent 2) 유전자를 과발현시키면 섬유증 및 염증을 포함한 해로운 심장 리모델링(예컨대, 심부전)을 억제하며 PI3K/Akt/mTOR 신호전달 경로를 활성화시킴을 확인하여 이를 바탕으로 신규한 스크리닝 방법을 개발하였다.The inventors have sought to find new targets of therapeutic agents for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation. As a result, the inventors found that overexpressing the Eya2 (eyes absent 2) gene inhibits harmful cardiac remodeling (eg, heart failure), including fibrosis and inflammation, and activates the PI3K / Akt / mTOR signaling pathway. One screening method was developed.

본 발명은 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료용 물질의 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention provides a method for screening a substance for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation.

본 발명의 방법에 따르면, 우선 Eya2 유전자 또는 단백질을 포함하는 세포에 분석하고자 하는 시료를 접촉시킨다. 바람직하게는, Eya2 유전자 또는 단백질을 포함하는 세포는 심장으로부터 유래한 세포이다. 본 발명의 스크리닝 방법을 언급하면서 사용되는 용어 “시험물질”은 Eya2 유전자의 발현량 또는 Eya2 단백질의 양에 영향을 미치는 지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에서 이용되는 미지의 물질을 의미한다. 상기 시험물질은 화학물질, 뉴클레오타이드, 안티센스-RNA, siRNA(small interference RNA) 및 천연물 추출물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to the method of the present invention, first, a sample to be analyzed is contacted with a cell containing the Eya2 gene or protein. Preferably, the cell comprising the Eya2 gene or protein is a cell derived from the heart. As used to refer to the screening method of the present invention, the term "test material" refers to an unknown material used in screening to examine whether the amount of Eya2 gene expression or Eya2 protein is affected. The test substance includes, but is not limited to, chemicals, nucleotides, antisense-RNAs, small interference RNAs (siRNAs), and natural extracts.

이어, 시험물질이 처리된 세포에서 Eya2 유전자의 발현량 또는 Eya2 단백질의 양을 측정한다. 측정 결과, Eya2 유전자의 발현량 또는 Eya2 단백질의 양이 증 가-조절(up-regulation)되는 것이 측정되면, 상기 시험물질은 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제로 판정될 수 있다.Subsequently, the expression level of the Eya2 gene or the amount of the Eya2 protein is measured in the cells treated with the test substance. As a result of the measurement, if the expression level of the Eya2 gene or the amount of the Eya2 protein is measured to be up-regulated, the test substance may be determined as a prophylactic or therapeutic agent for heart failure, fibrosis or inflammation.

Eya2 유전자의 발현량 변화의 측정은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 실시될 수 있다. 예를 들어, RT-PCR(Sambrook 등, Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)), 노던 블롯팅(Peter B. Kaufma et al., Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine, 102-108, CRC press), cDNA 마이크로어레이를 이용한 혼성화 반응(Sambrook 등, Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)) 또는 인 시투(in situ) 혼성화 반응(Sambrook 등, Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001))을 이용하여 실시할 수 있다.Measurement of the expression level change of the Eya2 gene can be carried out through various methods known in the art. For example, RT-PCR (Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual , 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001)), Northern blotting (Peter B. Kaufma et al., Molecular and Cellular Methods in Biology and Medicine , 102-108, CRC press), hybridization reaction using cDNA microarray (Sambrook et al., Molecular Cloning.A Laboratory Manual , 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001)) or in situ hybridization reaction (Sambrook et al. , Molecular Cloning.A Laboratory Manual , 3rd ed.Cold Spring Harbor Press (2001)).

RT-PCR 프로토콜에 따라 실시하는 경우에는 우선, 시험물질을 처리한 세포에서 총 RNA를 분리한 다음, 올리고 dT 프라이머 및 역전사효소를 이용하여 제1쇄 cDNA를 제조한다. 이어, 제1쇄 cDNA를 주형으로 이용하고, Eya2 유전자-특이적 프라이머 세트를 이용하여 PCR 반응을 실시한다. Eya2 유전자-특이적 프라이머 세트는 하기의 실시예에 예시되어 있다. 그런 다음, PCR 증폭 산물을 전기영동하고, 형성된 밴드를 분석하여 Eya2 유전자의 발현량 변화를 측정한다.In case of carrying out the RT-PCR protocol, first, total RNA is isolated from cells treated with the test substance, and then the first-chain cDNA is prepared using oligo dT primer and reverse transcriptase. Subsequently, the first chain cDNA is used as a template, and PCR reaction is performed using an Eya2 gene-specific primer set. Eya2 gene-specific primer sets are illustrated in the examples below. Then, PCR amplification products are electrophoresed, and the formed bands are analyzed to measure changes in the expression level of the Eya2 gene.

본 발명의 스크리닝 방법에 따르면, Eya2-인코딩 뉴클레오타이드 서열은 적합한 발현 컨스트럭트 (expression construct) 내에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 발현 컨스트럭트에서, Eya2 유전자는 프로모터에 작동적으로 연결되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 용어 “작동적으로 결합된”은 핵산 발현 조절 서열 (예: 프로모터, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 해독을 조절하게 된다. 본 발명에 있어서, Eya2 유전자에 결합된 프로모터는, 바람직하게는 동물세포, 보다 바람직하게는 포유동물 세포 에서 작동하여 Eya2 유전자의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및 포유동물 세포의 게놈으로부터 유래된 프로모터를 포함하며, 예컨대, CMV (cytomegalo virus) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 베타-액틴 프로모터, 인간 IL-2 유전자의 프로모터, 인간 IFN 유전자의 프로모터, 인간 IL-4 유전자의 프로모터, 인간 림포톡신 유전자의 프로모터, 인간 GM-CSF 유전자의 프로모터 및 알파-마이오신-중쇄(α-MHC) 유전자의 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가장 바람직하게는, α-MHC 프로모터이다.According to the screening method of the present invention, the Eya2-encoding nucleotide sequence is preferably present in a suitable expression construct. In the expression construct, the Eya2 gene is preferably operably linked to a promoter. As used herein, the term “operably linked” refers to a functional binding between a nucleic acid expression control sequence (eg, an array of promoters, signal sequences, or transcriptional regulator binding sites) and other nucleic acid sequences, whereby such regulation The sequence will control the transcription and / or translation of said other nucleic acid sequence. In the present invention, the promoter bound to the Eya2 gene is preferably capable of controlling transcription of the Eya2 gene by operating in animal cells, more preferably mammalian cells, and promoters and mammalian cells derived from mammalian viruses. Promoters derived from the genome of, for example, the CMV (cytomegalo virus) promoter, adenovirus late promoter, vaccinia virus 7.5K promoter, SV40 promoter, tk promoter of HSV, RSV promoter, EF1 alpha promoter, metallothionine Promoter, beta-actin promoter, promoter of human IL-2 gene, promoter of human IFN gene, promoter of human IL-4 gene, promoter of human lymphotoxin gene, promoter of human GM-CSF gene and alpha-myosin-heavy chain promoters of the (α-MHC) gene, including but not limited to. Most preferably, α-MHC promoter.

바람직하게는, 본 발명에 이용되는 발현 컨스트럭트는 폴리 아네닐화 서열을 포함한다. 보다 바람직하게는, 폴리 아네닐화 서열은 소성장 호르몬 터미네이터(Gimmi, E. R., et al., Nucleic Acids Res. 17:6983-6998(1989)), SV40 유래 폴리 아데닐화 서열(Schek, N, et al., Mol. Cell Biol. 12:5386-5393(1992)), HIV-1 polyA(Klasens, B. I. F., et al., Nucleic Acids Res. 26:1870-1876(1998)), β-글로빈 polyA(Gil, A., et al, Cell 49:399-406(1987)), HSV TK polyA(Cole, C. N. and T. P. Stacy, Mol. Cell. Biol. 5:2104-2113(1985)) 또는 폴리오마바이러스 polyA(Batt, D. B and G. G. Carmichael, Mol. Cell. Biol. 15:4783-4790(1995))를 포함한다.Preferably, the expression construct used in the present invention comprises a poly anenylation sequence. More preferably, the polyaninylation sequence is a plastic field hormone terminator (Gimmi, ER, et al., Nucleic Acids Res. 17: 6983-6998 (1989)), an SV40-derived polyadenylation sequence (Schek, N, et al. , Mol. Cell Biol. 12: 5386-5393 (1992)), HIV-1 polyA (Klasens, BIF, et al., Nucleic Acids Res. 26: 1870-1876 (1998)), β-globin polyA (Gil , A., et al, Cell 49: 399-406 (1987)), HSV TK polyA (Cole, CN and TP Stacy, Mol. Cell. Biol. 5: 2104-2113 (1985)) or polyomavirus polyA ( Batt, D. B and GG Carmichael, Mol. Cell. Biol. 15: 4783-4790 (1995).

Eya2 단백질의 양의 변화는 당업계에 공지된 다양한 면역분석 방법을 통해 실시될 수 있다. 예를 들어, Eya2 단백질의 양의 변화는 방사능면역분석, 방사능면역침전, 면역침전, ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay), 캡처-ELISA, 억제 또는 경쟁 분석, 그리고 샌드위치 분석을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 면역분석 또는 면역염색의 방법은 Enzyme Immunoassay, E. T. Maggio, ed., CRC Press, Boca Raton, Florida, 1980; Gaastra, W., Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA), in Methods in Molecular Biology, Vol. 1, Walker, J.M. ed., Humana Press, NJ, 1984; 및 Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999에 기재되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.Changes in the amount of Eya2 protein can be carried out through various immunoassay methods known in the art. For example, changes in the amount of Eya2 protein include, but are not limited to, radioimmunoassay, radioimmunoprecipitation, immunoprecipitation, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), capture-ELISA, inhibition or competition assay, and sandwich assay. It is not. The immunoassay or method of immunostaining is described in Enzyme Immunoassay , ET Maggio, ed., CRC Press, Boca Raton, Florida, 1980; Gaastra, W., Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), in Methods in Molecular Biology , Vol. 1, Walker, JM ed., Humana Press, NJ, 1984; And Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999, which is incorporated herein by reference.

예를 들어, 본 발명의 방법이 방사능면역분석 방법에 따라 실시되는 경우, 방사능동위원소(예컨대, C14, I125, P32 및 S35)로 레이블링된 항체가 Eya2 단백질을 검출하는 데 이용될 수 있다.For example, when the method of the present invention is carried out in accordance with radioimmunoassay methods, antibodies labeled with radioisotopes (eg, C 14 , I 125 , P 32 and S 35 ) may be used to detect Eya2 protein. Can be.

본 발명의 방법이 ELISA 방식으로 실시되는 경우, 본 발명의 특정 실시예는 (i) 분석하고자 하는 미지의 세포 시료(예컨대, 심장) 분해물을 고체 기질의 표면에 코팅하는 단계; (ⅱ) 일차항체로서의 Eya2 단백질에 대한 항체와 상기 세포 분 해물을 반응시키는 단계; 및 (ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 결과물을 효소가 결합된 이차항체와 반응시키는 단계를 포함한다.When the method of the present invention is carried out in an ELISA manner, certain embodiments of the present invention comprise the steps of: (i) coating an unknown cell sample (eg, heart) lysate to be analyzed on the surface of a solid substrate; (Ii) reacting said cell lysate with an antibody against Eya2 protein as a primary antibody; And (iii) reacting the resultant of step (ii) with the secondary antibody to which the enzyme is bound.

상기 고체 기질로 적합한 것은 탄화수소 폴리머(예컨대, 폴리스틸렌 및 폴리프로필렌), 유리, 금속 또는 젤이며, 가장 바람직하게는 마이크로타이터 플레이트이다. Suitable as the solid substrate are hydrocarbon polymers (eg polystyrene and polypropylene), glass, metal or gel, most preferably microtiter plates.

상기 이차항체에 결합된 효소는 발색반응, 형광반응, 발광반응 또는 적외선 반응을 촉매하는 효소를 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 알칼린 포스파타아제, β-갈락토시다아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다아제, 루시퍼라아제 및 사이토크롬 P450을 포함한다. 상기 이차항체에 결합하는 효소로서 알칼린 포스파타아제가 이용되는 경우에는, 기질로서 브로모클로로인돌일 포스페이트(BCIP), 니트로 블루 테트라졸리움(NBT), 나프톨-AS-B1-포스페이트(naphthol-AS-B1-phosphate) 및 ECF(enhanced chemifluorescence)와 같은 발색반응 기질이 이용되고, 호스 래디쉬 퍼옥시다아제가 이용되는 경우에는 클로로나프톨, 아미노에틸카바졸, 디아미노벤지딘, D-루시페린, 루시게닌(비스-N-메틸아크리디늄 니트레이트), 레소루핀 벤질 에테르, 루미놀, 암플렉스 레드 시약(10-아세틸-3,7-디하이드록시페녹사진), HYR(p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol), TMB(tetramethylbenzidine), ABTS(2,2‘-Azine-di[3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o-페닐렌디아민(OPD) 및 나프톨/파이로닌, 글루코스 옥시다아제와 t-NBT(nitroblue tetrazolium) 및 m-PMS(phenzaine methosulfate)과 같은 기질이 이용될 수 있다.Enzymes bound to the secondary antibody include, but are not limited to, enzymes catalyzing color reaction, fluorescence, luminescence or infrared reaction, for example, alkaline phosphatase, β-galactosidase, hose Radish peroxidase, luciferase and cytochrome P 450 . When alkaline phosphatase is used as the enzyme binding to the secondary antibody, bromochloroindolyl phosphate (BCIP), nitro blue tetrazolium (NBT), naphthol-AS-B1-phosphate (naphthol-AS) as a substrate Chloronaphthol, aminoethylcarbazole, diaminobenzidine, D-luciferin, lucigenin (bis) if colorimetric substrates such as -B1-phosphate) and enhanced chemifluorescence (ECF) are used, and horse radish peroxidase is used -N-methylacridinium nitrate), resorupin benzyl ether, luminol, Amflex Red reagent (10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine), p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol (HYR), TMB (tetramethylbenzidine), ABTS (2,2'-Azine-di [3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o -phenylenediamine (OPD) and naphthol / pyronine, glucose oxidase and t-NBT (nitroblue tetrazolium) and m-PMS substrates such as (phenzaine methosulfate) may be used. All.

본 발명의 방법이 캡처-ELISA 방식으로 실시되는 경우, 본 발명의 특정 실시예는 (i) 포획항체(capturing antibody)로서 Eya2 단백질에 대한 항체를 고체 기질의 표면에 코팅하는 단계; (ⅱ) 포획항체와 세포 시료(예컨대, FLS)를 반응시키는 단계; (ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)의 결과물을 시그널을 발생시키는 레이블이 결합되어 있고, Eya2 단백질에 특이적으로 반응하는 검출항체(detecting antibody)와 반응시키는 단계; 및 (ⅳ) 상기 레이블로부터 발생하는 시그널을 측정하는 단계를 포함한다.When the method of the invention is carried out in a capture-ELISA mode, certain embodiments of the invention comprise the steps of: (i) coating the surface of a solid substrate with an antibody against the Eya2 protein as a capturing antibody; (Ii) reacting the capture antibody with a cell sample (eg, FLS); (Iii) reacting the result of step (ii) with a detecting antibody having a label that generates a signal and which specifically reacts with the Eya2 protein; And (iv) measuring a signal originating from said label.

상기 검출 항체는 검출 가능한 시그널을 발생시키는 레이블을 가지고 있다. 상기 레이블은 화학물질(예컨대, 바이오틴), 효소(알칼린 포스파타아제, β-갈락토시다아제, 호스 래디쉬 퍼옥시다아제 및 사이토크롬 P450), 방사능물질((예컨대, C14, I125, P32 및 S35), 형광물질(예컨대, 플루오레신), 발광물질, 화학발광물질( chemiluminescent) 및 FRET(fluorescence resonance energy transfer)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다양한 레이블 및 레이블링 방법은 Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999에 기재되어 있다.The detection antibody carries a label which generates a detectable signal. The label may include chemicals (eg biotin), enzymes (alkaline phosphatase, β-galactosidase, horse radish peroxidase and cytochrome P 450 ), radioactive substances (eg C 14 , I 125 , P 32 and S 35 ), fluorescent materials (eg, fluorescein), luminescent materials, chemiluminescent, and fluorescence resonance energy transfer (FRET). Ed Harlow and David Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1999.

상기 ELISA 방법 및 캡처-ELISA 방법에서 최종적인 효소의 활성 측정 또는 시그널의 측정은 당업계에 공지된 다양한 방법에 따라 실시될 수 있다. 이러한 시그널이 검출은 Eya2 단백질의 정성적 또는 정량적 분석을 가능하게 한다. 만일, 레이블로서 바이오틴이 이용된 경우에는 스트렙타비딘으로, 루시퍼라아제가 이 용된 경우에는 루시페린으로 시그널을 용이하게 검출할 수 있다.Measurement of the final enzyme activity or signal in the ELISA method and the capture-ELISA method can be carried out according to various methods known in the art. Detection of these signals allows for qualitative or quantitative analysis of the Eya2 protein. If biotin is used as a label, the signal can be easily detected with streptavidin and luciferin if luciferase is used.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 섬유증 또는 염증은 심장에서의 섬유증 또는 염증이고, 심부전을 유발한다.According to a preferred embodiment of the invention, the fibrosis or inflammation is fibrosis or inflammation in the heart and causes heart failure.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)에서 유전자 발현의 분석은 Eya2 유전자의 RNA 또는 Eya2 단백질을 측정하여 실시한다(참조: 도 6).According to a preferred embodiment of the invention, the analysis of gene expression in step (b) of the present invention is carried out by measuring the RNA or Eya2 protein of the Eya2 gene (see Figure 6).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 PI3K/Akt/mTOR 신호전달 경로에 관여하는 유전자의 발현 분석을 추가적으로 포함한다. 보다 바람직하게는, PI3K/Akt/mTOR 신호전달 경로에 관여하는 유전자의 발현 분석은 웨스턴 블롯팅을 통해 유전자의 발현(예컨대, PI3K, pAKT 또는 pp70S6K 단백질)을 검출하여 실시한다. 이러한 발현 분석은 당업자에 의해 매우 간단하고 용이하게 실시될 수 있다. 이를 바탕으로 하여, 본 발명자들은 Eya2 유전자가 심실벽 스트레스의 변화에 반응하며 Eya2의 과발현은 압력과부하-유발성 심비대증 및 심부전의 발전을 억제함을 확인하였다. 이것은 Eya2가 신규한 항-비대성 신호 경로를 활성화시킨다는 것을 의미하는데, 이러한 경로의 활성화는 결국 PI3K/Akt/mTOR 신호 캐스케이드와 크로스-토크하며 해로운 심장 리모델링을 치료하기 위한 신규한 전략을 제공한다.According to a preferred embodiment of the invention, the method further comprises analyzing the expression of genes involved in the PI3K / Akt / mTOR signaling pathway. More preferably, expression analysis of genes involved in the PI3K / Akt / mTOR signaling pathway is performed by detecting the expression of the gene (eg, PI3K, pAKT or pp70S6K protein) via western blotting. Such expression analysis can be carried out very simply and easily by those skilled in the art. Based on this, the inventors confirmed that Eya2 gene responds to changes in ventricular wall stress and overexpression of Eya2 inhibits the development of pressure overload-induced cardiac hypertrophy and heart failure. This means that Eya2 activates a novel anti-hypertrophic signaling pathway, which in turn provides a novel strategy to treat cross-talk and deleterious cardiac remodeling with the PI3K / Akt / mTOR signal cascade.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 Eya2(eyes absent 2) 유전자를 유효성분으로 포함하는 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a composition for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation, including Eya2 (eyes absent 2) gene as an active ingredient.

본 발명에서, 본 발명의 Eya2 유전자는 심부전, 섬유증 또는 염증을 예방 또는 치료하기 위한 신규한 치료 타겟을 제공한다.In the present invention, the Eya2 gene of the present invention provides a novel therapeutic target for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation.

본 명세서에서 용어 “심부전”은 심장의 구조 또는 기능이 신체에서 필요로 하는 충분한 혈류량을 공급하지 못 하도록 손상을 받은 질환, 질병 또는 상태를 의미한다. 심부전의 병인은 심근경색 및 다른 형태의 출혈성 심장 질병, 고혈압, 심장판막증(valvular heart disease) 및 심근증을 포함한다(McMurray, J. J. 및 Pfeffer, M. A., "Heart failure", Lancet, 365(9474): 187789(2005)).As used herein, the term “heart failure” refers to a disease, condition or condition that is damaged so that the structure or function of the heart does not supply sufficient blood flow as needed by the body. The pathogenesis of heart failure includes myocardial infarction and other forms of hemorrhagic heart disease, hypertension, valve heart disease and cardiomyopathy (McMurray, JJ and Pfeffer, MA, "Heart failure", Lancet , 365 (9474): 187789 (2005)).

심부전은 섬유증 및 염증과 관련이 있다. 심장 섬유증(cardiac fibrosis)은 심장 섬유아세포의 부적절한 증식으로 인한 심장 판만의 두께가 비정상적으로 두꺼워지는 질환, 질병 또는 상태이다. 정상인 경우, 섬유세포(fibrocyte)는 콜라겐을 분비하여 심장을 구조적으로 지지하는 기능을 한다. 이러한 분비 과정의 과활성화는 판막의 비대화를 유도하며 백색지방조직(white tissue)이 삼첨판(tricuspid valve) 및 폐동맥판(pulmonary valve)에 일차적으로 축적(build)되는 판막의 섬유증을 유발시키고 결과적으로, 이는 비대화 및 유연성의 소실을 초래해 판막 이상 및 우측심부전(right-sided heart failure)을 유발한다.Heart failure is associated with fibrosis and inflammation. Cardiac fibrosis is a disease, condition or condition in which the thickness of the heart plate is abnormally thickened due to inadequate proliferation of cardiac fibroblasts. In normal cases, fibrocytes secrete collagen to structurally support the heart. This overactivation of the secretory process leads to enlargement of the valves, leading to fibrosis of the valves where white tissue builds up primarily on the tricuspid valve and pulmonary valve. It causes enlargement and loss of flexibility, leading to valve abnormalities and right-sided heart failure.

본 발명에 따르면, 본 발명의 Eya2는 압력과부하에 의해 유도된 심부전을 억제하고 섬유화의 진행을 차단하였으며 프로-염증성 사이토카인인 IL-1β의 레벨을 현저하게 감소시켰다(참조: 도 4). 이는 Eya2가 섬유증 및 염증을 포함한 심장의 해로운 리모델링을 억제한다는 것을 나타낸다. 따라서 Eya2를 유효성분으로 포함하는 본 발명의 조성물은 심부전, 섬유증 또는 염증을 예방 또는 치료함에 있어서 매우 유용하다.According to the present invention, Eya2 of the present invention inhibited the heart failure induced by pressure overload, blocked the progression of fibrosis and significantly reduced the level of the pro-inflammatory cytokine IL-1β (see FIG. 4). This indicates that Eya2 inhibits harmful remodeling of the heart, including fibrosis and inflammation. Therefore, the composition of the present invention comprising Eya2 as an active ingredient is very useful in preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation.

본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.The pharmaceutical composition of the present invention comprises a pharmaceutically acceptable carrier. Pharmaceutically acceptable carriers included in the pharmaceutical compositions of the present invention are those commonly used in the preparation, such as lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, Calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil, and the like It doesn't happen. In addition to the above components, the pharmaceutical composition of the present invention may further include a lubricant, a humectant, a sweetener, a flavoring agent, an emulsifier, a suspending agent, a preservative, and the like. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations are described in detail in Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여 (예컨대, 정맥내 투여, 복강내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 또는 국부 투여)할 수 있다.The pharmaceutical compositions of the present invention may be oral or parenteral (eg, intravenous, intraperitoneal, intramuscular, subcutaneous, or topical).

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 한편, 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001-100 mg/kg(체중)이다.Suitable dosages of the pharmaceutical compositions of the present invention may vary depending on factors such as the formulation method, mode of administration, age, weight, sex, morbidity, condition of food, time of administration, route of administration, rate of excretion and response to response of the patient. Can be. On the other hand, the dosage of the pharmaceutical composition of the present invention is preferably 0.001-100 mg / kg body weight per day.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다 용량 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.The pharmaceutical compositions of the present invention may be prepared in unit dose form by formulating with a pharmaceutically acceptable carrier and / or excipient according to methods which can be easily carried out by those skilled in the art. Or it may be prepared by incorporation into a multi-dose container. In this case, the formulation may be in the form of a solution, suspension or emulsion in an oil or an aqueous medium, or may be in the form of extracts, powders, granules, tablets or capsules, and may further include a dispersant or stabilizer.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다.(a) The present invention provides a method for screening an agent for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation.

(b) 본 발명에 따르면, Eya2 과발현은 장기간 압력과부하 하에서 심장의 섬유증 및 염증뿐 아니라, 심벽 약화, 심실 확장 및 심장 기능의 악화를 억제할 수 있다.(b) According to the present invention, Eya2 overexpression can inhibit the fibrosis and inflammation of the heart under prolonged pressure overload, as well as weakening of the wall, ventricular dilatation and deterioration of heart function.

(c) 본 발명에서, Eya2 유전자를 유효성분으로 포함하는 본 발명의 조성물은 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료에 효과적이다.(c) In the present invention, the composition of the present invention comprising the Eya2 gene as an active ingredient is effective in preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험 재료 및 실험 방법Experimental Materials and Experimental Methods

반-정량적 RT-PCRSemi-quantitative RT-PCR

전체 RNA를 TRI 시약(Sigma)을 이용하여 분리하였다. ImProm II 역-전사효소(Promega)를 이용하여 올리고-dT를 프라이밍하여 역-전사를 실시하였다. 반-정량 RT-PCR을 위해 다음의 올리고뉴클레오타이드 프라이머를 이용하였다: ANF, 5`-ACCTGCTAGACCACCTGGAGGAG-3` 및 5`-CTTTGGCTGTTATCTTCGGTACCG-3`; Eya1, 5`-ATGGAAATGCAGGATCTAACC-3` 및 5`-GGCTTGTTGCATTCCTGTGGT-3`; Eya2, 5`-ATGTTAGAAGTGGTGATCTCA-3` 및 5`-GCCTTGATAGAGCCCTGCCCT-3`; Eya3, 5`-ATGCAGGAACCAAGAGAACAG-3` 및 5`-GCTGTCCTGTCTGCGAGTAGG-3`; Eya4, 5`-ATGGAAGACACCCAGGACCTA-3` 및 5`-GCTGTCCTGTCTGCGAGTAGG-3`; GAPDH, 5`-TCCGTGTTCCTACCCCCAATG-3` 및 5`-GGGAGTTGCTGTTGAAGTCGC-3`. 템플레이트를 95℃에서 30초 동안 변성하고 58-60℃에서 30초 동안 어닐링하며 72℃에서 30초 동안 연장하는 사이클을 27번 실시하였다. 1.2% 아가로오스 젤 상에 PCR 산물을 로딩하고 100V로 20분 동안 전기영동하였다. pcDNAEya1, pcDNAEya2, pcDNAEya3 및 pcDNAEya4의 알려진 양을 PCR 템플레이트로 이용하여 산출한 표준 곡선과의 비교를 통해 PCR-증폭된 DNA 산물을 정량화하였다. 상술한 PCR 조건을 이용하여 각 레퍼런스 DNA를 증폭하였다. QuantityOneTM 소프트웨어 V6.1.1(Bio-Rad, Hercules, CA)를 이용해 DNA 젤 이미지 데이타를 분석하였다.Total RNA was isolated using TRI reagent (Sigma). Reverse-transcription was performed by priming oligo-dT using ImProm II reverse-transcriptase (Promega). The following oligonucleotide primers were used for semi-quantitative RT-PCR: ANF, 5′-ACCTGCTAGACCACCTGGAGGAG-3 ′ and 5′-CTTTGGCTGTTATCTTCGGTACCG-3 ′; Eya1, 5′-ATGGAAATGCAGGATCTAACC-3 ′ and 5′-GGCTTGTTGCATTCCTGTGGT-3 ′; Eya2, 5′-ATGTTAGAAGTGGTGATCTCA-3 ′ and 5′-GCCTTGATAGAGCCCTGCCCT-3 ′; Eya3, 5′-ATGCAGGAACCAAGAGAACAG-3 ′ and 5′-GCTGTCCTGTCTGCGAGTAGG-3 ′; Eya4, 5′-ATGGAAGACACCCAGGACCTA-3 ′ and 5′-GCTGTCCTGTCTGCGAGTAGG-3 ′; GAPDH, 5′-TCCGTGTTCCTACCCCCAATG-3 ′ and 5′-GGGAGTTGCTGTTGAAGTCGC-3 ′. The template was subjected to 27 cycles of denaturation at 95 ° C. for 30 seconds, annealing at 58-60 ° C. for 30 seconds and extension at 72 ° C. for 30 seconds. PCR products were loaded on 1.2% agarose gel and electrophoresed at 100V for 20 minutes. PCR-amplified DNA products were quantified by comparison with standard curves calculated using known amounts of pcDNAEya1, pcDNAEya2, pcDNAEya3 and pcDNAEya4 as PCR templates. Each reference DNA was amplified using the PCR conditions described above. DNA gel image data were analyzed using QuantityOneTM software V6.1.1 (Bio-Rad, Hercules, CA).

형질전환 마우스의 제작Construction of Transgenic Mice

인간 성장 호르몬 3`-UTR 및 알파-마이오신-중쇄(α-myosin-heavy-chain, α-MHC) 프로모터의 5.5kb 부위를 포함하여 전장 마우스 Eya2 cDNA를 제작한 후 FVB 수정란에 마이크로인젝션하였다. 서던 블롯팅(Macrogen, Korea)을 이용하여 이식 유전자의 통합을 확인하였다. 8-10 주령 형질전환 마우스 및 야생형 대조군(littermate)을 분석하였다.The full-length mouse Eya2 cDNA was constructed including 5.5 kb of human growth hormone 3′-UTR and alpha -myosin-heavy-chain ( α-MHC ) promoters and microinjected into FVB fertilized eggs. Southern blotting (Macrogen, Korea) was used to confirm the integration of the transplant gene. 8-10 week old transgenic mice and wild type controls were analyzed.

횡행대동맥 협착(transverse aorta Constriction, TAC)Transverse aorta constriction (TAC)

8-10 주령 웅성 마우스(25-32 g)을 본 발명에서 이용하였다. 0.5-0.7 ml의 1×아버틴 용액(2-2-2 트리브로모에탄올 및 터트-아밀 알콜의 복합물)을 복막내 주입하여 마우스를 마취시켰다. 마우스에 0.1 ml의 1회 호흡률(tidal volume) 및 분당 120번의 호흡수(respiratory rate)로 공기를 제공하였다(Harvard Apparatus). 대동맥 궁(aortic arch)을 관찰하기 위해 흉골에 근접한 부위를 수직으로 절단한 2-3 mm 절편을 제작하였다. 오버레이드 27-게이지 바늘을 사용하여 횡행대동맥 궁(transverse aortic arch)을 무명 동맥(innominate arteries) 및 왼총목동맥(left common carotid arteries) 사이에 결합시키고 명백한 협착 부위를 벗어나 상기 바늘을 즉시 제거하였다. 수술 1주차에 사망률은 10% 미만이었다.8-10 week old male mice (25-32 g) were used in the present invention. Mice were anesthetized by intraperitoneal injection of 0.5-0.7 ml of 1 × Avertin solution (combination of 2-2-2 tribromoethanol and tert-amyl alcohol). Mice were given air at a tidal volume of 0.1 ml and a respiratory rate of 120 times per minute (Harvard Apparatus). In order to observe the aortic arch, 2-3 mm sections with vertical cuts near the sternum were made. An overlayed 27-gauge needle was used to bind the transverse aortic arch between the innominate arteries and the left common carotid arteries and immediately remove the needle beyond the apparent site of constriction. At week 1, the mortality rate was less than 10%.

심장의 조직학적 분석Histological Analysis of the Heart

TAC 또는 겉보기(Sham) 외과수술 후 4주 또는 12주에 동물을 희생시켰다. 심장을 이완말기(end-diastole)에 어레스트하고 좌심실을 우심실에서 분리하여 무게를 측정하였다. 파라핀-임베드된 심장 및 글라이콜 메타크릴레이트-임베드된(Technovit 8100, Germany) 심장을 각각 4 μm 및 1.5 μm 슬라이스로 절단한 후 헤마톡실린-에오신 용액으로 염색하였다. 섬근아세포의 표면적을 측정하기 위해, 거의-원형인 모세혈관 프로파일 및 핵을 포함하는 적당한 횡단면(cross-sections)을 선택하여 Axiophot 현미경(Carl Zeiss, Germany)으로 관찰하고 AnalysisSiS3.2 소프트웨어(Soft-Imaging System, Germany)를 이용해 분석하였다. 섬유화 부위를 측정하기 위해, 절편된 심장을 트라이콤 염색으로 염색하였다. 섬유화 부위를 파란색으로, 정상 조직을 빨간색으로 염색하였다. 간질조직의 전체 섬유화 부위 대 절편의 전체 부위의 비로 간질조직의 섬유화 부위를 계산하였다. 상기 절편들을 Axiophot 현미경(Carl Zeiss, Germany)으로 관찰하고 AnalysisSiS3.2 소프트웨어(Soft-Imaging System, Germany)를 이용해 분석하였다.Animals were sacrificed 4 or 12 weeks after TAC or Sham surgery. The heart was rested at the end-diastole and the left ventricle was separated from the right ventricle and weighed. Paraffin-embedded heart and glycol methacrylate-embedded (Technovit 8100, Germany) were cut into 4 μm and 1.5 μm slices, respectively, and stained with hematoxylin-eosin solution. In order to measure the surface area of islet myoblasts, appropriate cross-sections containing near-circular capillary profiles and nuclei were selected and observed with an Axiophot microscope (Carl Zeiss, Germany) and analyzed by AnalysisSiS3.2 software (Soft-Imaging). System, Germany). To determine the fibrosis site, the sectioned heart was stained with tricom staining. The fibrosis site was stained blue and normal tissue was stained red. The fibrosis site of the interstitial tissue was calculated by the ratio of the total fibrosis site of the interstitial tissue to the entire site of the segment. The sections were observed with an Axiophot microscope (Carl Zeiss, Germany) and analyzed using AnalysisSiS3.2 software (Soft-Imaging System, Germany).

초음파 심장 검진(echocardiography)Echocardiography

마우스를 마취시킨 후 가슴 부위를 제모하였다. 12-MHz 마이크로탐침(PLM-1204AT, Toshiba)을 가진 Powervision 6000(TOSHIBA) 장치를 이용하여 초음파 심장 검진을 실시하였다. 심장을 2차원적 단축면상(short-axis view)으로 탐색하는 M-모드를 이용하여 스캔하였다. 비디오 그래픽 프리터(UP-895MD, Sony)를 사용하여 정지 화면(frozen frame)을 프린트하였다. M 모드를 이용해 심실 측정치(ventricular measurement)를 획득하였다.After anesthetizing the mouse, the chest area was depilated. Ultrasound cardiac examination was performed using a Powervision 6000 (TOSHIBA) device with a 12-MHz microprobe (PLM-1204AT, Toshiba). The heart was scanned using M-mode to search in a two-dimensional short-axis view. A frozen frame was printed using a video graphics printer (UP-895MD, Sony). Ventricular measurements were obtained using M mode.

정량적 RT-PCRQuantitative RT-PCR

전체 RNA를 TRI 시약(Sigma)을 이용하여 분리하였다. ImProm II 역-전사효소(Promega)를 이용하여 올리고-dT를 프라이밍하여 역-전사를 실시하였다. 형광다이로 SYBR 그린(TaKaRa) 및 음성적 레퍼런스 다이로 ROX(TaKaRa)을 사용하는 ABI PRISM 서열 검출기 시스템 7500(Applied Biosystems)을 이용하여 PCR을 실시하였다. 다음의 PCR 프라이머를 이용하였다: ANF, 5`-ACCTGCTAGACCACCTGGAGGAG-3` 및 5`-CTTTGGCTGTTATCTTCGGTACCG-3`; BNP, 5`-GCTGCTTTGGGCACAAGATAG-3` 및 5`-GGTCTTCCTACAACAACTTCA-3`; α-MHC, 5`-ACAATGCGGAAGTGGTGG-3` 및 5`-TCTTGCTACGGTCCCCTATG-3`; β-MHC, 5`-GACGAGGCAGAGCAGATCGC-3` 및 5`-GGGCTTCACAGGCATCCTTAGCC-3`; 콜라겐 1, 5`-CGAAGGCAACAGTCGCTTCA-3` 및 5`-GGTCTTGGTGGTTTTGTATTCGAT-3`; TGF-β2, 5`-AGCGCTACATCGATAGCAAG-3` 및 5`-TCCTGTCTTTGTGGTGAAGC-3`; IL-1β, 5`-TCCAGGATGAGGACATGAGCAC-3` 및 5`-GAACGTCACACACACCAGCAGGTT-3`; GAPDH, 5`-TCCGTGTTCCTACCCCCAATG-3` 및 5`-GGGAGTTGCTGTTGAAGTCGC-3`.Total RNA was isolated using TRI reagent (Sigma). Reverse-transcription was performed by priming oligo-dT using ImProm II reverse-transcriptase (Promega). PCR was performed using ABI PRISM Sequence Detector System 7500 (Applied Biosystems) using SYBR Green (TaKaRa) as fluorescence die and ROX (TaKaRa) as negative reference die. The following PCR primers were used: ANF, 5′-ACCTGCTAGACCACCTGGAGGAG-3 ′ and 5′-CTTTGGCTGTTATCTTCGGTACCG-3 ′; BNP, 5′-GCTGCTTTGGGCACAAGATAG-3 ′ and 5′-GGTCTTCCTACAACAACTTCA-3 ′; α-MHC, 5′-ACAATGCGGAAGTGGTGG-3 ′ and 5′-TCTTGCTACGGTCCCCTATG-3 ′; β-MHC, 5′-GACGAGGCAGAGCAGATCGC-3 ′ and 5′-GGGCTTCACAGGCATCCTTAGCC-3 ′; Collagen 1, 5′-CGAAGGCAACAGTCGCTTCA-3 ′ and 5′-GGTCTTGGTGGTTTTGTATTCGAT-3 ′; TGF-β2, 5′-AGCGCTACATCGATAGCAAG-3 ′ and 5′-TCCTGTCTTTGTGGTGAAGC-3 ′; IL-1β, 5′-TCCAGGATGAGGACATGAGCAC-3 ′ and 5′-GAACGTCACACACACCAGCAGGTT-3 ′; GAPDH, 5′-TCCGTGTTCCTACCCCCAATG-3 ′ and 5′-GGGAGTTGCTGTTGAAGTCGC-3 ′.

웨스턴 블롯 분석Western blot analysis

SDS-용해 완충액(1% SDS, 10 mM Tris-HCl(pH 7.4)) 및 프로테아제 억제제 칵테일(Boehringer Mannheim, Germany)로 용해시켜 심장 조직 용해물을 얻었다. 50 ㎍ 심장 조직 용해물을 SDS-PAGE로 분리하여 폴리비닐리덴 다이플루오라이드 막(Schleicher & Schuell, Germany)으로 트랜스퍼하였다. 막을 5% 탈지 분유로 블락킹하고 Eya2(AbFrontier, Korea), Akt, phosoho-Akt, p70S6K(Cell Signaling, USA), PI3K(85α) 및 튜블린(Santa Cruz, USA)에 대한 항체와 반응시켰다. 일차 항체와 반응은 항상 콜드 룸에서 하룻밤 동안 실시하였다. 막을 호오스래디쉬 퍼록시데이즈(HRP)-결합된 이차 항체(Jackson ImmunoResearch)와 반응시키고 화학형광 기질(PerkinElmer)을 이용하여 검출하였다.Heart tissue lysates were obtained by lysis with SDS-lysis buffer (1% SDS, 10 mM Tris-HCl, pH 7.4) and protease inhibitor cocktail (Boehringer Mannheim, Germany). 50 μg cardiac tissue lysates were separated by SDS-PAGE and transferred to a polyvinylidene difluoride membrane (Schleicher & Schuell, Germany). The membrane was blocked with 5% skim milk powder and reacted with antibodies against Eya2 (AbFrontier, Korea), Akt, phosoho-Akt, p70S6K (Cell Signaling, USA), PI3K (85α) and tubulin (Santa Cruz, USA). The reaction with the primary antibody was always carried out overnight in the cold room. Membranes were reacted with horseradish peroxidase (HRP) -bound secondary antibody (Jackson ImmunoResearch) and detected using a chemifluorescent substrate (PerkinElmer).

cDNA 마이크로어레이 및 유전자 분석cDNA Microarrays and Genetic Analysis

각 실험을 위해 전체 RNA를 5개의 좌심실에서 추출하고 이를 제조자의 지시(recommendations)에 따라 41,000 전사체를 포함하는 Whole Mouse Genome Oligo Microarray(Agilent)와 혼성화하였다. 반응이 끝난 슬라이드를 Agilent DNA 마이크로어레이 스캐너로 스캔하고 Feature Extraction 소프트웨어(Agilent)로 분석하였다. 얻어진 데이터의 재현성을 표준화된 프로브 시그널의 스캐터 플롯 분석을 통해 평가하였다. 각 포인트에서 5개의 데이터들 중 가장 낮은 상관 계수를 가진 데이터를 제외시키고 남은 4개의 데이터를 더 자세히 분석하였다. 평균 정규화 방법을 이용해 데이터를 더욱 표준화하였다. 샘플을 평균 2000의 타겟 밀도로 스케일한 후 기준 2(base two)에 의해 로그변환시켰다. 50% 이하의 프레즌스-콜을 가지는 프로브들을 제거하였다[20]. Student's-test에 의해 얻어진 폴드-체인지(fold-change) 값 및 p-값에 기초하여 구별할 수 있게 발현하는 유전자를 선택하였다. 유전자 발현 데이터 세트의 유전자 분석을 위해 Gazer(http://integromics.kobic.re.kr/GAzer/index.faces)[21]을 이용하였다. 특정 표현형과 연관된 유전자 세트를 동정하기 위해 유전자세트 부유분석방법(Parametric Analysis of Gene Set Enrichment, PAGE)[22]을 사용하였다. BioCarta 및 KEGG 경로의 유전자 세트를 CGAP 경로 웹사이트(http://cgap.nci.nih/gov/Pathways)로부터 획득하였다. 클러스터 및 자바 트리뷰 프로그램을 이용해 발현 데이터의 클러스터링 및 시각화하였다[23].For each experiment total RNA was extracted from five left ventricles and hybridized with Whole Mouse Genome Oligo Microarray (Agilent) containing 41,000 transcripts according to manufacturer's recommendations. The completed slides were scanned with an Agilent DNA microarray scanner and analyzed with Feature Extraction software (Agilent). Reproducibility of the obtained data was evaluated through scatter plot analysis of standardized probe signals. The remaining 4 data were analyzed in more detail by excluding the data with the lowest correlation coefficient among the 5 data at each point. The mean normalization method was used to further normalize the data. Samples were scaled to an average 2000 target density and then log converted by base two. Probes with less than 50% presence-call were removed [20]. Genes that were distinguishably expressed were selected based on the fold-change values and p-values obtained by Student's-test. Gazer ( http://integromics.kobic.re.kr/GAzer/index.faces ) [21] was used for gene analysis of gene expression data sets. Parametric Analysis of Gene Set Enrichment (PAGE) [22] was used to identify gene sets associated with specific phenotypes. Gene sets of BioCarta and KEGG pathways were obtained from the CGAP Pathway website (http: //cgap.nci.nih/gov/Pathways). Clustering and visualization of expression data were performed using cluster and Java treeview programs [23].

통계statistics

데이터를 평균값±SD로 표현하였다. 각 군의 평균값 비교는 Student's test 또는 본페로니 포스트-혹(Bonferroni post-hoc) 테스트를 포함한 일원분산분석(one-way ANOVA)(Statview V5.0, SAS)을 이용해 실시하였다. P<0.05를 통계적으로 유의하게 간주하였다.Data is expressed as mean ± SD. Comparison of mean values for each group was performed using one-way ANOVA (Statview V5.0, SAS), including Student's test or Bonferroni post-hoc test. P <0.05 was considered statistically significant.

실험결과Experiment result

Eya2를 심장-특이적 발현하는 형질전환 마우스의 제작Construction of Transgenic Mice Expressing Heart-Specific Eya2

본 발명자들은 이전에 Eya2가 심비대증의 퇴행에 유도되며 래트 신생 심근아세포에서 Eya2의 아데노바이러스-매개된 과발현이 PE-유도된 비대증을 억제한다는 것을 발견하였다[6]. 포유류에는 4개의 Eya 동족체(Eya1-4)가 있다. 다른 Eya 단백질들도 PE-유도된 심근아세포 비대증을 억제할 수 있기 때문에(결과를 보이지 않음), 본 발명자들은 Eya 동족체가 심장 리모델링에 생리학적으로 관련되어 있는 지를 결정할 수 없었다. 따라서 본 발명자들은 심비대증의 발생 및 퇴행 과정 동안 Eya 동족체의 발현을 반-정량적 RT-PCR를 이용해 모니터하였다. 확실하게 심비대증을 유발하기 위해 횡행대동맥 협착(TAC)을 14일 동안 적용시킨 후 심장을 수득하거나(TAC14) 또는 14일 간의 협착 후 외과적으로 봉합사(ligature)를 제거하여 협착을 없애고 하루 후에 심장을 수득하였다(TAC-R1). TAC-R1 시료에서 심비대증이 뚜렷하게 퇴행하였다(결과를 보이지 않음). ANF의 발현이 TAC14 시료에서 명확하게 증가하고 TAC-R1 시료에서 감소하였는데 이는 본 발명자들의 RNA 시료들이 유효하다는 것을 의미한다(도 1A). Eya 전사체의 절대적인 양을 측정하기 위해, 본 발명자들은 TAC14 및 TAC-R1 시료들 및 농도 표준으로 알려진 양의 Eya cDNA를 이용해 반-정략적 RT-PCR을 실시하였다(도 1A). Eya2를 기준점으로 하였을 때, Eya1 유전자는 검출할 수 없었으며 Eya3Eya4 유전자는 각각 약 3배 및 8배 증가하였다. TAC14에서 Eya3 유전자 리벨이 현저하게 감소한 것을 제외하고는, Eya3Eya4 유전자는 TAC에 반응하지 않거나 또는 TAC에 의한 효과가 없었다. 오직 Eya2 유전자만이 TAC-R1에서 발현이 증가하였다. 따라서 본 발명자들은 Eya2가 생리학적으로 심비대증의 퇴행에 관계된 요소라고 결론지었고 이 후의 연구에 Eya2를 이용하였다. 하지만, 본 발명자들은 Eya3 또는 Eya4가 Eya2와 함께 심장 리모델링 과정에 중복되어 참여할 수 있는 가능성을 배제할 수 없었다.We have previously found that Eya2 is induced in the regression of cardiac hypertrophy and that adenovirus-mediated overexpression of Eya2 in rat neonatal myoblasts inhibits PE-induced hypertrophy [6]. Mammals have four Eya homologues (Eya1-4). Since other Eya proteins could also inhibit PE-induced myoblast hypertrophy (no results), we could not determine whether Eya homologues were physiologically related to cardiac remodeling. We therefore monitored the expression of Eya homologues using semi-quantitative RT-PCR during the development and regression of cardiac hypertrophy. To ensure cardiac hypertrophy, transverse aortic stenosis (TAC) was applied for 14 days to obtain a heart (TAC14) or surgical removal of ligature after 14 days of stenosis to eliminate stenosis and after one day Was obtained (TAC-R1). Cardiac hypertrophy regressed markedly in TAC-R1 samples (no results shown). The expression of ANF was clearly increased in TAC14 samples and decreased in TAC-R1 samples, indicating that our RNA samples were valid (FIG. 1A). To determine the absolute amount of Eya transcript, we performed semi-sequential RT-PCR with TAC14 and TAC-R1 samples and an amount of Eya cDNA known as the concentration standard (FIG. 1A). Using Eya2 as the reference point, the Eya1 gene could not be detected and the Eya3 and Eya4 genes increased about 3 and 8 times, respectively. And is, Eya3 and Eya4 genes except Eya3 ribel gene is significantly decreased in TAC14 did not respond to the effects of the TAC or TAC. Only Eya2 gene increased expression in TAC-R1. Therefore, the present inventors concluded that Eya2 is a physiologically related factor in the regression of cardiac hypertrophy and used Eya2 in subsequent studies. However, the inventors could not exclude the possibility that Eya3 or Eya4 could participate in the cardiac remodeling process in conjunction with Eya2.

본 발명자들은 α-MHC-Eya2 이식유전자를 이용하여 두 개의 형질전환 마우스(TG49 및 TG62)를 획득하였다(도 1B). 웨스턴 블롯 분석을 통해 심장 Eya2 발현이 TG49 및 TG62에서 야생형 대조군보다 각각 25배 및 5배 더 높음을 확인하였 다(도 1C). 두 개의 형질전환 마우스(TG49 및 TG62)는 심비대증 및 심부전의 발달을 억제하는 능력의 차이를 구분할 수 없었기 때문에(결과를 보이지 않음), 본 발명자들은 이후의 연구에서 TG49 마우스를 사용하였다. TG49 마우스는 WT과 비교하여 기준점(baseline)에서 가벼운 심비대증, 예컨대 심장중량/몸무게(HW/BW) 비(겉보기 3.75±0.12와 비교하여 3.92±0.17, P<0.05) 및 심근아세포의 횡단 면적(CSA)(겉보기 578.3±61.8 ㎛2와 비교하여 625.1±58.6 ㎛2, P<0.01)을 나타냈다. 또한, 초음파 심장 검진 결과 본 발명자들은 면역 반응이 없는 심장이 기능할 때의 기준 조건(분획 단축: 겉보기 48.5±2.38%와 비교하여 47.9±2.68%) 하에서 심실중격 두께(IVST)(심장 확장: 겉보기 0.63±0.14 mm와 비교하여 0.92±0.17, P<0.05; 심장 수축: 겉보기 1.41±0.18과 비교하여 1.64±0.18, P<0.05)에서 약간이지만 명확한 증가를 확인하였다(도 1D 및 표 1).We obtained two transgenic mice (TG49 and TG62) using the α-MHC-Eya2 transgene (FIG. 1B). Western blot analysis confirmed that cardiac Eya2 expression was 25 and 5 times higher in TG49 and TG62 than wild type control, respectively (FIG. 1C). Since the two transgenic mice (TG49 and TG62) were indistinguishable in their ability to inhibit the development of cardiac hypertrophy and heart failure (results not shown), we used TG49 mice in subsequent studies. TG49 mice had mild cardiac hypertrophy at baseline compared to WT, such as heart weight / weight (HW / BW) ratio (3.92 ± 0.17, P <0.05 compared to apparent 3.75 ± 0.12) and transverse area of myoblasts ( CSA) (625.1 ± 58.6 μm 2 , P <0.01) compared to the apparent 578.3 ± 61.8 μm 2 . In addition, as a result of ultrasound cardiac examination, the inventors found that ventricular septal thickness (IVST) (heart expansion: apparent) under reference conditions when the heart without immune response functions (fraction shortening: 47.9 ± 2.68% compared to apparent 48.5 ± 2.38%). 0.92 ± 0.17, P <0.05 compared to 0.63 ± 0.14 mm; cardiac contraction: 1.64 ± 0.18, P <0.05 compared with apparent 1.41 ± 0.18), but a slight but clear increase was observed (FIG. 1D and Table 1).

초음파 심장 검진 변이들Ultrasound Heart Check Variations 대조군Control Eya2 TGEya2 TG 겉보기surface TAC 4주TAC 4 weeks TAC 8주TAC 8 weeks TAC 12주TAC 12 weeks 겉보기surface TAC 4주TAC 4 weeks TAC 8주TAC 8 weeks TAC 12주TAC 12 weeks n=11n = 11 n=9n = 9 n=6n = 6 n=6n = 6 n=10n = 10 n=12n = 12 n=6n = 6 n=11n = 11 BW gBW g 32 ± 3.2432 ± 3.24 27.5 ± 2.04b 27.5 ± 2.04 b 31.0 ± 1.4431.0 ± 1.44 31.5 ± 1.7331.5 ± 1.73 31.8 ± 1.7d 31.8 ± 1.7 d 28.1 ± 3.8b 28.1 ± 3.8 b 29.6 ± 1.28c 29.6 ± 1.28 c 32 ± 1.75ac 32 ± 1.75 ac IVSTD,mmIVSTD, mm 0.63 ± 0.140.63 ± 0.14 1.00 ± 0.11a 1.00 ± 0.11 a 0.91 ± 0.17a 0.91 ± 0.17 a 0.75 ± 0.160.75 ± 0.16 0.92 ± 0.17d 0.92 ± 0.17 d 1.00 ± 0.071.00 ± 0.07 1.07 ± 0.171.07 ± 0.17 0.90 ± 0.22a 0.90 ± 0.22 a IVSTS,mmIVSTS, mm 1.41 ± 0.181.41 ± 0.18 1.97 ± 0.10a 1.97 ± 0.10 a 1.75 ± 0.22a 1.75 ± 0.22 a 1.16 ± 0.15b 1.16 ± 0.15 b 1.64 ± 0.181.64 ± 0.18 1.79 ± 0.371.79 ± 0.37 1.87 ± 0.281.87 ± 0.28 1.66 ± 0.36c 1.66 ± 0.36 c LVPWD,mmLVPWD, mm 1.10 ± 0.351.10 ± 0.35 1.14 ± 0.121.14 ± 0.12 1.10 ± 0.331.10 ± 0.33 0.81 ± 0.250.81 ± 0.25 1.34 ± 0.48d 1.34 ± 0.48 d 1.45 ± 0.521.45 ± 0.52 1.10 ± 0.231.10 ± 0.23 1.05 ± 0.15d 1.05 ± 0.15 d LVPWS,mmLVPWS, mm 1.46 ± 0.411.46 ± 0.41 1.73 ± 0.341.73 ± 0.34 1.60 ± 0.321.60 ± 0.32 0.96 ± 0.15b 0.96 ± 0.15 b 1.64 ± 0.411.64 ± 0.41 1.89 ± 0.491.89 ± 0.49 1.64 ± 0.251.64 ± 0.25 1.38 ± 0.34d 1.38 ± 0.34 d LVIDD,mmLVIDD, mm 3.59 ± 0.213.59 ± 0.21 3.66 ± 0.323.66 ± 0.32 3.36 ± 0.603.36 ± 0.60 3.58 ± 0.273.58 ± 0.27 3.28 ± 0.353.28 ± 0.35 3.25 ± 0.46d 3.25 ± 0.46 d 2.92 ± 0.352.92 ± 0.35 3.70 ± 0.273.70 ± 0.27 LVIDS,mmLVIDS, mm 1.86 ± 0.151.86 ± 0.15 1.66 ± 0.23b 1.66 ± 0.23 b 1.70 ± 0.471.70 ± 0.47 2.38 ± 0.30a 2.38 ± 0.30 a 1.71 ± 0.211.71 ± 0.21 1.59 ± 0.271.59 ± 0.27 1.32 ± 0.17a 1.32 ± 0.17 a 1.96 ± 0.16c 1.96 ± 0.16 c EFEF 85.7 ± 2.1085.7 ± 2.10 89.1 ± 4.51b 89.1 ± 4.51 b 85.8 ± 5.3085.8 ± 5.30 76.9 ± 8.01a 76.9 ± 8.01 a 85.2 ± 2.2985.2 ± 2.29 87.8 ± 2.75b 87.8 ± 2.75 b 89.5 ± 1.98a 89.5 ± 1.98 a 84.1 ± 3.86c 84.1 ± 3.86 c FS %FS% 48.5 ± 2.3848.5 ± 2.38 54.3 ± 7.14b 54.3 ± 7.14 b 49.3 ± 6.3149.3 ± 6.31 32.8 ± 5.45a 32.8 ± 5.45 a 47.9 ± 2.6847.9 ± 2.68 51.6 ± 3.58b 51.6 ± 3.58 b 54.0 ± 2.94a 54.0 ± 2.94 a 47.3 ± 4.65c 47.3 ± 4.65 c

겉보기와 비교하여 aP<0.01, bP<0.05, Compared to apparent, a P <0.01, b P <0.05,

대조군(WT)과 비교하여 cP<0.01, dP<0.05 C P <0.01, d P <0.05 compared to control (WT)

또한, 심비대증의 마커들인 ANF, BNP 및 β-MHC도 기준 조건 하에서 약간 증가하였다(도 2C). 따라서 Eya2 과발현은 기준 조건 하에서 심장 기능에 영향을 주지 않고 가벼울지라도 뚜렷한 심비대증을 유발한다.In addition, markers of cardiac hypertrophy, ANF, BNP and β-MHC, also slightly increased under baseline conditions (FIG. 2C). Thus, Eya2 overexpression does not affect cardiac function under baseline conditions but causes pronounced cardiac hypertrophy, even though mild.

Eya2는 압력과부하에 의해 유도된 심비대증을 억제한다Eya2 Inhibits Cardiac Hypertrophy Induced by Pressure Overload

TG49 및 WT 마우스에 12주 동안 TAC를 처리한 후, 심장의 구조적 및 기능적 변화들을 모니터하였다. WT 마우스의 경우, 겉보기-수술된 WT 마우스와 비교하여 HW/BW 비가 초기 4주의 TAC 동안 갑자기 47% 정도 증가하고 12주의 TAC 동안 지속적으로 증가하였다(예컨대, 8주에 55% 및 12 주에 65%로 증가). 하지만, TG49 마우스에서는 겉보기-수술된 TG49 마우스와 비교하여 HW/BW 비가 초기 4주의 TAC 동안 단지 31% 정도 증가한 후, 다음 8주의 TAC 동안 약간 감소하였다(예컨대, 8주에 17% 및 12 주에 22%로 감소). 이와 유사하게, WT 마우스에서 심근아세포의 횡단 면적이 12주의 TAC 동안 지속적으로 증가(예를 들어, 4주에 20%, 8주에 54% 및 12주에 91%로 증가)한 반면에 TG49 마우스에서는 조금 증가한 것에 그쳤다(예를 들어, 4주에 0%, 8주에 23% 및 12주에 5% 변화)(도 2B). 태아 시기의 유전자들, 예컨대 ANF, BNP 및 β-MHC의 유도는 심비대증과 연관되어 있다. 본 발명자들은 정량적 RT-PCR 실험을 통해 이들 비대증 마커 유전자들의 유도가 TAC 4주 차에 WT 마우스와 비교하여 TG49 마우스에서 명확하게 감소되는 것을 확인하였다(도 2C). 이러한 결과들은 Eya2가 압력과부하에 의해 유도된 심비대증의 발생을 억제한다는 것을 의미한다. 흥미롭게도, α-MHC의 발현이 TG49 마우스에서 유도된 반면에 WT 마우스에서는 크게 감소하였다(도 2C). 이전의 보고에 따르면, α-MHC의 발현은 단련된(trained) 심장에서 증가되며[24] 심근증의 조건 하에서 심보호를 위해 α-MHC의 발현이 강제된다는 것이 알려져 있었다[25].TG49 and WT mice were treated with TAC for 12 weeks and then structural and functional changes in the heart were monitored. For WT mice, the HW / BW ratio suddenly increased by 47% during the initial 4 weeks of TAC and continued during 12 weeks of TAC compared to the apparently-operated WT mice (eg, 55% at 8 weeks and 65 at 12 weeks). Increase in%). However, in TG49 mice, the HW / BW ratio increased only 31% during the initial 4 weeks of TAC compared to the apparently-operated TG49 mice, and then slightly decreased during the next 8 weeks of TAC (eg, 17% at 8 weeks and 12 weeks). Reduced to 22%). Similarly, the cross-sectional area of myoblasts in WT mice continued to increase during 12 weeks of TAC (eg, 20% at 4 weeks, 54% at 8 weeks, and 91% at 12 weeks), whereas TG49 mice Only increased slightly (eg, 0% at 4 weeks, 23% at 8 weeks and 5% at 12 weeks) (FIG. 2B). Induction of fetal period genes such as ANF, BNP and β-MHC is associated with cardiac hypertrophy. The quantitative RT-PCR experiments confirmed that the induction of these hypertrophic marker genes was clearly reduced in TG49 mice compared to WT mice at 4 weeks of TAC (FIG. 2C). These results indicate that Eya2 inhibits the development of cardiac hypertrophy induced by pressure overload. Interestingly, the expression of α-MHC was induced in TG49 mice while significantly reduced in WT mice (FIG. 2C). Previous reports have shown that the expression of α-MHC is increased in the trained heart [24] and the expression of α-MHC is forced for cardioprotection under conditions of cardiomyopathy [25].

Eya2는 장기간의 압력과부하에 의해 유도된 심부전을 억제한다Eya2 Inhibits Heart Failure Induced by Prolonged Pressure Overload

12주 동안 TAC 후, WT 마우스에서 심실 확장(도 3C)(LVIDS, 겉보기와 비교하여 28% 감소)과 결합된 심실벽이 뚜렷하게 얇아지는(도 3A 및 3B)(IVSTS, 겉보기와 비교하여 18% 감소; LVPWS, 겉보기와 비교하여 44% 감소) 현상이 나타났다. 이러한 구조적인 변형은 수축 기능의 감소와 연관되어 있는데(도 3D)(FS: 겉보기와 비교하여 32% 감소), 이는 심부전으로의 전환을 의미한다. 이와 대조적으로, 겉보기-수술된 마우스와 비교하여 12주 동안 TAC 후 TG49 마우스는 크게 감소된 심실벽의 얇아짐, 심실 확장 및 수축근 이상을 나타냈다(도 3)(IVSTS, 겉보기와 비교하여 변화 없음; LVPWS, 겉보기와 비교하여 16% 감소; LVIDS, 겉보기와 비교하여 15% 증가; FS: 겉보기와 비교하여 변화 없음). 보다 상세한 초음파 심장 검진 결과는 표 1에 요약하여 제시했다.After TAC for 12 weeks, ventricular wall combined with ventricular dilatation (FIG. 3C) (LVIDS, decreased 28% compared to apparent) in WT mice was markedly thinner (FIG. 3A and 3B) (IVSTS, 18% compared to apparent) Reduction; LVPWS, 44% reduction compared to apparent). This structural deformation is associated with a decrease in contractile function (FIG. 3D) (FS: 32% reduction compared to apparent), indicating a switch to heart failure. In contrast, TG49 mice after TAC for 12 weeks showed significantly reduced ventricular wall thinning, ventricular dilatation and contractile muscle abnormality compared to apparently-operated mice (FIG. 3) (IVSTS, no change compared to apparent) ; LVPWS, 16% less than apparent; LVIDS, 15% more than apparent; FS: no change compared to apparent). More detailed echocardiography results are summarized in Table 1.

심부전은 증가된 섬유증 및 염증과 관련이 있다. 따라서 심장 절편을 트라이콤 염색으로 염색하여 영향 받은 부위를 측정하였다(도 4A). WT 마우스에서 압력과부하 하에서 섬유성 부위가 지속적으로 증가한 반면에, TG49 마우스에서는 아주 작은 부위만 증가하였다(도 4B). 본 발명자들은 정량적 RT-PCR을 통해 WT 마우스와 비교하여 TG49 마우스에서 섬유성 레진의 주요 구성성분인 콜라겐 1 및 프로-섬유성 사이토카인인 TGF-β2의 발현 레벨이 명백하게 더 낮음을 추가적으로 확인하였다(도 4C). 또한, 장기간 압력과부하에 의해 프로-염증성 사이토카인인 IL-1β의 유도가 WT 마우스에서 매우 뚜렷하게 보였으나 TG49 마우스에서는 크게 감소하였다(도 4D). 이러한 결과들은 Eya2가 섬유증 및 염증을 포함한 심장의 해로운 리모델링을 억제한다는 것을 확증한다.Heart failure is associated with increased fibrosis and inflammation. Therefore, the heart sections were stained with tricom staining to measure the affected areas (FIG. 4A). Fibrous sites continued to increase under pressure overload in WT mice, whereas very small areas increased in TG49 mice (FIG. 4B). We further confirmed through quantitative RT-PCR that the expression levels of collagen 1, a major component of fibrous resin and TGF-β2, a pro-fibrous cytokine, in TG49 mice were clearly lower compared to WT mice ( 4C). In addition, the induction of the pro-inflammatory cytokine, IL-1β, was prominent in WT mice due to prolonged pressure overload, but significantly decreased in TG49 mice (FIG. 4D). These results confirm that Eya2 inhibits harmful remodeling of the heart, including fibrosis and inflammation.

결론적으로, 상기 데이터들은 Eya2가 심부전의 발생을 억제한다는 것을 의미한다.In conclusion, the data indicate that Eya2 inhibits the development of heart failure.

Eya2는 대사성 유전자 발현을 변화시키고 PI3K/Akt/mTOR 시그널링을 보존한다Eya2 Alters Metabolic Gene Expression and Preserves PI3K / Akt / mTOR Signaling

심장에서 Eya2을 포함하는 분자적 기작을 이해하기 위해, 본 발명자들은 WT 및 겉보기-수술된 또는 대동맥 협착된 TG49 마우스의 심장 시료로 전체 게놈 마이크로어레이를 수행하였다. 데이터를 유전자세트 부유분석방법(PAGE)으로 분석하였는데[21, 22], 이 계산 방법은 연역적으로 정의된 일련의 유전자 세트들 안에서 축적된 발현 변화들을 결정할 수 있다(도 5). 먼저, WT 마우스에서 TAC에 의해 영향 받은 유전자 세트들(군 1)을 결정하였다. 이 유전자 세트들을 겉보기-수술된(군 2) 또는 대동맥 협착된(군 3) TG49 마우스에서 변화된 유전자 세트들과 비교하였다. 본 발명자들은 WT에서 TAC에 의해 발현이 감소하지만 겉보기-수술된 또는 대동맥 협착된 TG49 마우스에서 발현이 증가하는 32개의 유전자 세트들을 동정할 수 있었다(도 5A). 분리된 유전자 세트 중에서 특히 흥미로운 것은 PPAR 신호 경로, 마이토콘드리아 대단위 리보좀(large ribosomal subunit), 마이토콘드리아 외막, 지방산 대사 및 마이토콘드리아 대사에 포함된 것들이었다(도 5B). 병리학적 심비대증은 감소된 지방산 대사와 연관되어 있으며 생리학적 심비대증은 마이토콘드리아 바이오제네시스(biogenesis) 및 지방산을 산화시키는 능력의 증대와 관련되어 있다[26-28]. 따라서 본 발명의 결과는 Eya2가 생리학적 심비대증과 관련된 유전자 프로그래밍을 활성화시킬 수 있다는 가능성을 보여준다. PI3K/Akt/mTOR 신호 캐스케이드가 운동-유발성 생리학적 심비대증에 밀접한 관련이 있기 때문에[29-32], 본 발명자들은 웨스턴 블롯팅을 이용하여 상기 신호 캐스케이드의 구성 성분의 활성화를 측정하였다(도 6A). 블랏의 밀도계측 분석을 통해 본 발명자들은 PI3K(p85) 레벨이 TAC된 TG49 마우스의 심장에서 증가하였지만 협착된 WT 마우스의 심장에서는 다소 감소하였음을 확인하였다(도 6B). TG49 마우스의 심장에서 mTOR의 기질인 p70S6K의 인산화가 유의하게 증가하였다(도 6D). 이러한 결과들은 PI3K/Akt/mTOR 신호 캐스케이드가 TG49 마우스의 심장에서 보존되어 있음을 의미한다. 대사성 유전자 발현의 변화 및 PI3K/Akt/mTOR 시그널링의 보존이 Eya2 과발현에 의한 유익한 결과들에 필요한 지 여부는 추가적인 연구가 필요하다.To understand the molecular mechanisms involving Eya2 in the heart, we performed whole genome microarrays with heart samples from WT and seemingly-operated or aortic stenosis TG49 mice. The data were analyzed by gene set floating analysis (PAGE) [21, 22], which can determine the expression changes accumulated in a series of degenerately defined sets of genes (FIG. 5). First, the gene sets (group 1) affected by TAC in WT mice were determined. These gene sets were compared with altered gene sets in TG49 mice that were either apparently-operated (group 2) or aortic stenosis (group 3). We were able to identify 32 gene sets that reduced expression by TAC in WT but increased expression in apparently-operated or aortic stenosis TG49 mice (FIG. 5A). Of particular interest among the isolated gene sets were those involved in the PPAR signaling pathway, mitochondrial large ribosomal subunit, mitochondrial envelope, fatty acid metabolism and mitochondrial metabolism (FIG. 5B). Pathological cardiac hypertrophy is associated with reduced fatty acid metabolism and physiological cardiac hypertrophy is associated with mitochondrial bioogenesis and increased ability to oxidize fatty acids [26-28]. The results of the present invention thus show the possibility that Eya2 can activate gene programming associated with physiological cardiac hypertrophy. Since the PI3K / Akt / mTOR signal cascade is closely related to motor-induced physiological cardiac hypertrophy [29-32], we measured the activation of the components of the signal cascade using western blotting (FIG. 6A). Densitometric analysis of the blots revealed that the PI3K (p85) level was increased in the heart of TAC49 TAC mice but slightly decreased in the heart of stented WT mice (FIG. 6B). The phosphorylation of p70S6K, a substrate of mTOR, in the heart of TG49 mice was significantly increased (FIG. 6D). These results indicate that the PI3K / Akt / mTOR signal cascade is conserved in the heart of TG49 mice. Further research is needed whether changes in metabolic gene expression and preservation of PI3K / Akt / mTOR signaling are necessary for the beneficial results of Eya2 overexpression.

추가논의사항Additional discussion

활성화된 T-세포의 핵 인자(NFAT)[33], GATA-4[34], 미오카딘[35] 및 β-카테닌[36] 같은 다양한 전사인자의 활성화는 심근의 비대성 성장을 매개한다. 결국, 일반적인 전사 인자들의 활성화를 통해 다양한 독립적 비대성 자극들이 나타나며, 이는 심장 리모델링을 담당하는 다운스트림 유전자들의 발현을 활성화시킨다. 또한, 비대성 시그널링을 방해하는 많은 음성 조절자들이 동정되었다[5]. 예를 들어, GSK-3β는 NFAT 및 GATA-4를 인산화하여 그들을 핵 밖으로 이동(translocation)시킴으로써 심비대증을 억제한다[37, 38].Activation of various transcription factors, such as nuclear factor (NFAT) [33], GATA-4 [34], myocadine [35] and β-catenin [36] of activated T-cells, mediates hypertrophic growth of myocardium. Eventually, various independent hypertrophic stimuli appear through activation of general transcription factors, which activate the expression of downstream genes responsible for cardiac remodeling. In addition, many voice modulators have been identified that interfere with hypertrophic signaling [5]. For example, GSK-3β inhibits cardiac hypertrophy by phosphorylating NFAT and GATA-4 and translocating them out of the nucleus [37, 38].

활성화된 비대성 신호 경로를 억제하는 것이 아니라 비대증에 반대되는 독특한 심장 리모델링 과정을 유발시키는 항-비대성 시그널링 경로가 존재하는 지 여부는 논란이 되는 문제이다. 이 문제와 관련하여, 본 발명자들은 비대성 퇴행의 동물 모델에서 유전자 발현 프로파일을 실시함으로써 심비대증의 퇴행 과정 동안 특이하게 발현이 증가하는 유전자 세트를 분리하였다. 본 발명자들은 퇴행기 동안 특이적으로 발현이 증가하지만 심비대증의 개시 또는 발전 동안에는 발현하지 않는 유전자들이 항-비대성 시그널링 경로에 포함될 것으로 추론하였다.It is a controversial issue whether there is an anti-hypertrophic signaling pathway that does not inhibit the hypertrophic signaling pathway that is activated but leads to a unique cardiac remodeling process as opposed to hypertrophy. In connection with this problem, we isolated gene sets that specifically increase expression during the course of cardiac hypertrophy by implementing gene expression profiles in animal models of hypertrophic degeneration. We deduced that genes that specifically increase expression during the retrograde phase but which do not express during the onset or development of cardiac hypertrophy will be included in the anti- hypertrophic signaling pathway.

본 발명자들은 퇴행기 동안 Eya2의 발현이 증가하고 Eya2의 과발현이 PE-유도된 심근아세포 비대증을 억제[6]하기 때문에 Eya2가 가설적(hypothetical) 항-비대성 시그널링 경로의 매우 유력한 후보라는 것을 발견하였다. 본 발명에서, 본 발명자들은 Eya2가 심비대증 및 심부전의 발전을 분자, 세포 및 기능 레벨에서 억제한다는 것을 확인하였다. 심장 리모델링에서 Eya2 기능을 포함하는 분자적 기전은 알려져 있지 않다. 본 발명자들은 다음의 두 가지 발견에 기초하여 Eya2가 병리학적 심비대증의 시그널링을 차단하는 대신에 생리학적인 심비대증 시그널링을 유발한다는 가능성을 제안한다: 1) 생리학적인 비대증과 관련된 마이토콘드리아 바이오제네시스 및 대사의 유전자 세트들이 Eya2 형질전환 마우스에서 발현이 증가하지만 대동맥-협착된 WT 대조군에서는 뚜렷하게 감소하며, 2) 생리학적 심비대증을 매개하는 PI3K/Akt/mTOR 신호 캐스케이드가 WT 대조군이 아니라 Eya2 형질전환 마우스에서 보존되어 있다. 아마도, 장기간 압력과부하의 상황에서 Eya2 형질전환 마우스에서의 이러한 정량적 변화들은 명백하게 유익한 방식으로 작용한다.We found that Eya2 is a very potent candidate for hypothetical anti-hypertrophic signaling pathway because of increased expression of Eya2 during the degenerative phase and overexpression of Eya2 inhibits PE-induced myocardial cell hypertrophy [6]. In the present invention, we have found that Eya2 inhibits the development of cardiac hypertrophy and heart failure at the molecular, cellular and functional levels. The molecular mechanisms involving Eya2 function in cardiac remodeling are unknown. We propose the possibility that Eya2 triggers physiological cardiac hypertrophy signaling instead of blocking pathological cardiac hypertrophy signaling based on the following two findings: 1) Mytochondrial biogenesis associated with physiological hypertrophy And metabolic gene sets increased expression in Eya2 transgenic mice but markedly decreased in aortic-stenosised WT controls, and 2) the PI3K / Akt / mTOR signal cascade that mediates physiological cardiac hypertrophy was not a WT control It is preserved in mice. Perhaps these quantitative changes in Eya2 transgenic mice in the context of prolonged pressure overload work in a clearly beneficial manner.

두개판(cranial placode), 아가미궁, 중추신경계 및 발생하는 눈[13]에서 밀접하게 연관된 Eya1Eya2를 발현한다. Eya1 -/- 마우스가 태아-사망(embryonic-lethal)인데 반해 Eya2 -/- 마우스는 어떠한 명백한 발생적 또는 형태적 결함을 보이지 않았다. Eya1 -/- 태아(embryo)에서 골 근육발생이 일시적으로 지연된다. Eya1 -/- Eya2 +/- 태아에서 Eya2의 한 대립유전자의 소실은 심각하고 선택적인 사지 근육 발육 부전(limb muscle hypoplasia)을 초래하는데, 이는 Eya1Eya2가 마우스 태아에서 근육발생 동안 중복적인 기능을 한다는 것을 의미한다[39]. 또한, 본 발명자들은 Eya1 또는 Eya3의 과발현은 신생아 심근아세포에서 PE-유도된 비대증을 억제한다는 것을 발견하였다(결과를 보이지 않음). 이는 최소한 과발현된 상태에서 Eya 단백질들 간의 기능적 중복성(redundancy)이 있음을 의미한다. 따라서 Eya2 -/- 태아에서 어떠한 심장 결함의 부재는 아마도 Eya 단백질들이 초기 심근세포발생에 포함되지 않거나 또는 다른 Eya 유전자들이 Eya2 결핍을 보상할 수 있음을 나타낸다. RT-PCR에 의해 심장에서 Eya1의 발현을 검출할 수 없었고 Eya2의 발현이 Eya3Eya4보다 상대적으로 더 낮았다. Eya3Eya4와 달리, Eya2의 발현은 심비대증의 퇴행 기간 동안 증가하였는데 이는 이 과정에서 Eya2가 생리학적으로 가장 밀접하게 연관된 요소임을 의미한다. 대동맥 협착된 Eya2 -/- 마우스를 통해, 본 발명자들은 Eya2 만이 심장 리모델링에 결정적으로 포함되는지 또는 Eya3 또는 Eya4Eya2 결핍을 보상할 수 있는 지를 결정할 수 있을 것이다. Eya4에서의 인간 돌연변이들은 지각기관의 청력 손실을 야기하며 종종 만기 발병(late-onset) 확장성 심근병증을 동반한다[18]. Eya4 -/- 마우스는 심각한 청력 손상을 가지며 삼출성 중이염(otitis media with effusion)으로 발전한다[40]. 하지만 Eya4 -/- 마우스에서 심장 형태 또는 기능에서의 어떠한 결함도 보고되지 않았다. Eya4에 대한 모르폴리노가 주입된 제브라피쉬 태아는 심혈관계 이상을 보이는 표현형질을 발생한다[18]. Eya4에 의해 조절되는 다운스트림 유전자들 중 하나가 atp1b2b인데, 이것은 Na+/K+-ATPase의 β2b 서브유닛을 인코딩한다. Na+/K+-ATPase은 제브라피쉬에서 감각 시스템 발생 및 심장 기능의 유지에 중요하다[41]. Eya4 결핍에 의해 야기되는 모든 표현형질 결과는 심장에서 Eya2Eya4 간의 기능적인 중복성을 제시해준다. 이러한 가설에 대한 연구가 진행 중이다.It expresses closely related Eya1 and Eya2 in cranial placode, gill arch, central nervous system and developing eye [13]. Eya2 − / − mice did not show any apparent developmental or morphological defects, whereas Eya1 − / − mice were embryonic-lethal. Eya1 -/- Bone muscle development is temporarily delayed in the embryo. The loss of an allele of Eya2 in the Eya1 -/- Eya2 +/- fetus results in severe and selective limb muscle hypoplasia, in which Eya1 and Eya2 have redundant functions during muscle development in the mouse fetus. It means that it is [39]. In addition, the inventors have found that overexpression of Eya1 or Eya3 inhibits PE-induced hypertrophy in neonatal cardiomyocytes (not shown results). This means that there is at least functional redundancy between Eya proteins in the overexpressed state. Thus the absence of any cardiac defects in the Eya2 − / − fetus probably indicates that Eya proteins are not included in early cardiomyogenic or other Eya genes can compensate for Eya2 deficiency. Eya1 can detect expression in heart by RT-PCR showed no expression of Eya2 relatively lower than Eya3 and Eya4. Unlike Eya3 and Eya4, expression of Eya2 is increased by over a period of degeneration hypercardia This means that Eya2 is most closely associated element physiologically in the process. Through aortic stenosis Eya2 − / − mice, we will be able to determine whether only Eya2 is critically involved in cardiac remodeling or whether Eya3 or Eya4 can compensate for Eya2 deficiency. Human mutations in Eya4 cause hearing loss in perceptual organs and are often accompanied by late-onset dilated cardiomyopathy [18]. Eya4 -/- mice have severe hearing impairment and develop into otitis media with effusion [40]. However, no defects in heart morphology or function were reported in Eya4 − / − mice. Zebrafish embryos infused with morpholino against Eya4 give rise to phenotypes with cardiovascular abnormalities [18]. One of the downstream genes regulated by Eya4 is atp1b2b , which encodes the β2b subunit of Na + / K + -ATPase. Na + / K + -ATPase is important for the development of the sensory system and maintenance of cardiac function in zebrafish [41]. All phenotypic consequences caused by Eya4 deficiency suggest functional redundancy between Eya2 and Eya4 in the heart. Research is underway on this hypothesis.

Eya 단백질들은 전사인자일 뿐 아니라, 단백질 타이로신 포스파타제로서 기능한다. 상기 포스파타제 활성의 파괴는 초파리에서 눈 형성을 촉진하는 Eya의 능력에 심각한 영향을 미친다[14-16]. 하지만, 본 발명자들은 포스파타제 활성이 파괴된 것으로 예상되는 Eya2 돌연변이체인 Eya2 D268A 가 여전히 PE-유도된 심근아세포 비대증을 억제할 수 있음을 관찰하였다(결과를 보이지 않음). 이는 Eya2의 포스파타제 활성이 심장 리모델링에 관여하는 기능에는 중요하지 않음을 의미한다. 포스파타제 활성의 파괴가 전사인자로서 기능하는 초파리 Eya의 능력을 억제하지 않는다는 보고가 이전에 있었다[16]. Eya proteins are not only transcription factors, but also function as protein tyrosine phosphatase. Destruction of the phosphatase activity severely affects Eya's ability to promote eye formation in Drosophila [14-16]. However, the inventors have observed that Eya2 D268A , an Eya2 mutant that is expected to disrupt phosphatase activity, can still inhibit PE-induced myocardial cell hypertrophy (not shown). This means that the phosphatase activity of Eya2 is not important for the function involved in cardiac remodeling. Previously, destruction of phosphatase activity did not inhibit Drosophila Eya's ability to function as a transcription factor [16].

결론적으로, 본 발명자들은 Eya2가 보충적인 심비대증에 대한 보상적인 기능을 유지하여 장기간 압력과부하 하에서 기능적 및 형태적 유해함도 억제한다는 것을 확인하였다. 이후의 연구를 통해 심장에서 Eya2 기능을 포함하는 분자적 기작을 밝힐 수 있을 것이다. 본 발명자들은 Eya2가 심비대증 및 심부전을 치료하기 위한 신규한 치료 타겟을 제공한다는 것을 제안한다.In conclusion, the inventors confirmed that Eya2 maintains a compensatory function against complementary cardiac hypertrophy and also inhibits functional and morphological detriment under prolonged pressure overload. Subsequent work will reveal molecular mechanisms involving Eya2 function in the heart. We propose that Eya2 provides a novel therapeutic target for treating cardiac hypertrophy and heart failure.

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118(2):651-8(2008).118 (2): 651-8 (2008).

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이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

도 1은 Eya2 형질전환 마우스의 제조를 나타낸다. (A) 14일 간의 횡행대동맥 협착 후(TAC14) 또는 14일 간의 TAC 후 협착을 없애고 하루 후(TAC-R1)에서 반-정략적으로 측정한 ANF(n=3), Eya2(n=2), Eya3(n=3) 및 Eya4(n=5) 전사체들의 양을 의미하는 그래프이다. (B) α-MHC 프로모터의 조절 하의 Eya2 발현을 나타내는 도식이다. (C) 야생형 대조군(WT) 및 Eya2 형질전환 라인들(TG62 및 TG49)의 심장 추출물에서의 Eya2 웨스턴 블롯팅 결과이다. (D) 심장 확장 및 심장 수축(WT; n=11, TG49; n=10) 시에 심장중량/몸무게(HW/BW) 비(WT; n=9, TG49; n=7), 심근아세포의 횡단 면적(CSA)(WT, TG49 모두 n=3) 및 심실중격 두께(interventicular septum thickness, IVST)을 측정한 그래프이다. * P<0.05, ** P<0.01.1 shows the preparation of Eya2 transgenic mice. (A) ANF (n = 3), Eya2 (n = 2), measured semi-sequentially after 14 days of transverse aortic stenosis (TAC14) or after 14 days of TAC without stenosis and after one day (TAC-R1), It is a graph indicating the amount of Eya3 (n = 3) and Eya4 (n = 5) transcripts. (B) Schematic showing Eya2 expression under the control of the α-MHC promoter. (C) Eya2 Western blotting results in cardiac extracts of wild-type control (WT) and Eya2 transformation lines (TG62 and TG49). (D) Heart weight / weight (HW / BW) ratio (WT; n = 9, TG49; n = 7) at cardiac dilatation and heart contraction (WT; n = 11, TG49; n = 10) It is a graph measuring the cross-sectional area (CSA) (n = 3 for both WT and TG49) and the ventricular septum thickness (IVST). * P <0.05, ** P <0.01.

도 2는 Eya2가 심비대증을 차단하는 것을 나타내는 결과이다. (A) 12주 동안 TAC된 WT(n=4-9) 및 TG49(n=7-8)에서 심장 횡단면 및 HW/BW 비를 측정한 결과이다. (B) 개략적으로 대표적인 심근아세포를 나타내는 심장 절편의 현미경 사진이다을 . CSA를 AnalySIS 이미지 분석 프로그램을 이용하여 측정하였다(WT; n=3-5, TG49; n=3-4). (C) 4주 동안 TAC된 마우스의 심장으로부터 ANF, BNP, β-MHC, α-MHC 전사체에 대한 정량적 RT-PCR 분석(n=3)을 나타내는 그래프이다, WT과 비교하여 * P<0.05, ** P<0.01, Ψ P<0.05.2 is a result showing that Eya2 blocks cardiac hypertrophy. (A) Cardiac cross-section and HW / BW ratio were measured in TAC WT (n = 4-9) and TG49 (n = 7-8) for 12 weeks. (B) Schematic photomicrographs of heart slices showing representative myoblasts. CSA was measured using AnalySIS image analysis program (WT; n = 3-5, TG49; n = 3-4). (C) Graph showing quantitative RT-PCR analysis (n = 3) for ANF, BNP, β-MHC, α-MHC transcripts from heart of TAC mice for 4 weeks, compared to WT * P <0.05 , ** P <0.01, Ψ P <0.05.

도 3은 Eya2가 심부전을 억제한다는 것을 보여주는 결과이다. (A) 12주 동안 TAC된 WT(n=6-11) 및 TG49(n=6-12) 마우스에서 심장 구조 및 그 기능을 초음파 심장 검진에 의해 모니터하였다. 심장 수축 시의 심실중격 두께(IVSTS), 좌심실 후벽 두께(LVPWS), 좌심실의 내적 면적(LVIDS) 및 분획 단축(fractional shortening, FS) 값을 제시하였다. 기준점과 비교하여 * P<0.05, 기준점과 비교하여 * P<0.01, WT과 비교하여 Ψ P<0.05.3 is a result showing that Eya2 inhibits heart failure. (A) Cardiac structure and its function in WT (n = 6-11) and TG49 (n = 6-12) mice TACs for 12 weeks were monitored by ultrasound cardiac examination. Ventricular septal thickness (IVSTS), left ventricular posterior wall thickness (LVPWS), left ventricular internal area (LVIDS) and fractional shortening (FS) values at heart contraction were presented. * P <0.05 compared to baseline, * P <0.01 compared to baseline, Ψ P <0.05 compared to WT.

도 4는 Eya2가 섬유증 및 염증을 억제한다는 것을 보여주는 결과이다. (A) 12주 동안 TAC된 WT 및 TG49 마우스에서 심장으로부터 제조된 조직학적 절편에 트라이콤 염색을 실시한 결과이다. (B) 조직학적 절편 상의 섬유성 부위를 AnalySIS 이미지 분석기를 이용하여 정량화한 그래프이다. 12주 동안 TAC된 마우스의 심장에서 콜라겐 1, TGF-β2(C) 및 IL-1β(D) 전사체 수준을 정량적 RT-PCR을 통해 분석한 그래프이다. 모든 군에 대해 n=3이다. * P<0.05, ** P<0.01.4 is a result showing that Eya2 inhibits fibrosis and inflammation. (A) Tricom staining was performed on histological sections prepared from the heart in TAC WT and TG49 mice for 12 weeks. (B) The fibrous sites on histological sections are quantified using an AnalySIS image analyzer. Collagen 1, TGF-β2 (C) and IL-1β (D) transcript levels in the heart of TAC mice over 12 weeks are analyzed by quantitative RT-PCR. N = 3 for all groups. * P <0.05, ** P <0.01.

도 5는 WT 및 TG49의 유전자 발현 프로파일을 유전자세트 부유분석방법(PAGE)으로 분석한 결과이다. (A) 겉보기-수술된(sham-operated)(군2, n=4) 또는 TAC된(군3, n=4) TG49 마우스에서 발현이 증가하거나 또는 감소하는 유전자 세트와 비교하여 WT 마우스(군1, n-=5)에서 TAC에 의해 발현이 증가하거나(빨간색) 또는 감소하는(녹색) 유전자 세트. (B) WT 마우스에서 TAC에 의해 발현이 감소하지만 TG49 마우스에서 발현이 증가한 유전자 세트.5 is a result of analyzing the gene expression profiles of WT and TG49 by the gene set floating analysis method (PAGE). (A) WT mice (groups) compared to a set of genes that increase or decrease expression in sham-operated (group 2, n = 4) or TAC (group 3, n = 4) TG49 mice 1, n- = 5) sets of genes whose expression is increased (red) or decreased (green) by TAC. (B) Gene sets with reduced expression by TAC in WT mice but increased expression in TG49 mice.

도 6은 TG49 마우스에서 활성화된 PI3K/Akt/mTOR 신호 캐스케이드를 나타내는 결과이다. (A) WT 마우스 또는 겉보기-수술되거나 또는 12주 동안 대동맥 협착된 TG49 마우스에서 추출된 심장 추출물을 SDS-PAGE로 분리하여 블롯팅한 후, 항 체로 프로빙하였다. 튜블린을 로딩 대조군으로 이용하였다. 블롯을 스캔하고 PI3K(p85)(B), Akt 및 포스포-Akt(ser473)(C) 및 p70S6K 및 포스포-pp70S6K(D)에 대해 AnalySIS 이미지 분석기를 이용하여 정량화하였다. 모든 군에 대해 n=3이다. * P<0.05, ** P<0.01.6 shows the PI3K / Akt / mTOR signal cascade activated in TG49 mice. (A) Heart extracts extracted from WT mice or TG49 mice that were apparently-operated or aortically constricted for 12 weeks were isolated by blotting with SDS-PAGE and probed with antibodies. Tubulin was used as a loading control. Blots were scanned and quantified for PI3K (p85) (B), Akt and phospho-Akt (ser473) (C) and p70S6K and phospho-pp70S6K (D) using an AnalySIS image analyzer. N = 3 for all groups. * P <0.05, ** P <0.01.

Claims (10)

다음의 단계를 포함하는 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제의 스크리닝 방법:Screening methods for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation comprising the following steps: (a) Eya2(eyes absent 2) 유전자를 포함하는 세포에 시험물질을 처리하는 단계; 및(a) treating a test substance to a cell comprising an Eya2 (eyes absent 2) gene; And (b) 상기 Eya2 유전자의 발현을 분석하는 단계, 상기 시험물질이 Eya2 유전자의 발현을 증가시키면 심부전, 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료제로 판단한다.(b) analyzing the expression of the Eya2 gene, and when the test substance increases the expression of the Eya2 gene, it is determined as a prophylactic or therapeutic agent for heart failure, fibrosis or inflammation. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유증 또는 염증은 심장에서의 섬유증 또는 염증인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the fibrosis or inflammation is fibrosis or inflammation in the heart. 제 2 항에 있어서, 상기 섬유증 또는 염증은 심부전을 유발하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2, wherein said fibrosis or inflammation causes heart failure. 제 1 항에 있어서, 상기 세포는 심장으로부터 유래한 세포인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the cell is a cell derived from a heart. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 유전자 발현의 분석은 Eya2 유전자의RNA 또는 Eya2 단백질을 측정하여 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the analysis of gene expression in step (b) is performed by measuring RNA or Eya2 protein of Eya2 gene. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 PI3K/Akt/mTOR 신호전달 경로에 관여하는 유전자의 발현 분석을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the method further comprises expression analysis of genes involved in the PI3K / Akt / mTOR signaling pathway. 제 6 항에 있어서, 상기 PI3K/Akt/mTOR 신호전달 경로에 관여하는 유전자의 발현 분석은 PI3K, pAKT 또는 pp70S6K 단백질을 검출하여 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 6, wherein the expression analysis of genes involved in the PI3K / Akt / mTOR signaling pathway is performed by detecting PI3K, pAKT, or pp70S6K proteins. Eya2(eyes absent 2) 유전자를 유효성분으로 포함하는 심부전(heart failure), 섬유증 또는 염증 예방 또는 치료용 조성물.A composition for preventing or treating heart failure, fibrosis or inflammation, comprising Eya2 (eyes absent 2) gene as an active ingredient. 제 8 항에 있어서, 상기 섬유증 또는 염증은 심장에서의 섬유증 또는 염증인 것을 특징으로 하는 조성물.The composition of claim 8, wherein the fibrosis or inflammation is fibrosis or inflammation in the heart. 제 9 항에 있어서, 상기 섬유증 또는 염증은 심부전을 유발하는 것을 특징으로 하는 조성물.10. The composition of claim 9, wherein the fibrosis or inflammation causes heart failure.
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