KR20120121754A - A Composition for Inducing Cell Autophagy - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A composition containing DKK3 protein or a polynucleotide encoding the protein for inducing cell autophagy is provided to treat or relieve diseases caused by abnormal cells or proteins. CONSTITUTION: A composition for inducing cell autophagy contains DKK3 protein or a polynucleotide encoding the protein as an active ingredient. DKK3 includes autophagosome formulation in cells. The protein or polynucleotide is derived from human. The protein has an amino acid sequence of sequence number 1. The polynucleotide encoding DKK3 has a nucleic acid sequence of sequence number 2. A polynucleotide encoding DKK3 contains an expression vector for intracellular transduction. A pharmaceutical composition for treating diseases related to autophagy contains the protein or polynucleotide as an active ingredient.

Description

세포의 자가소화작용 유도용 조성물{A Composition for Inducing Cell Autophagy}A composition for inducing cell autophagy

본 발명은 세포의 자가소화작용 유도용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 세포의 자가소화작용 유도용 조성물, 및 디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 자가소화작용 장애 관련 질환을 치료할 수 있는 약학 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 DKK3 폴리펩타이드 및 베클린-1 폴리펩타이드의 상호작용을 이용하여, 세포의 자가소화작용을 상향 또는 하향 조절하는 물질을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for inducing self-extinguishing of cells, and more specifically, to the present invention is directed to inducing self-extinguishing of cells containing a Dikopf 3 (Dickkopf 3, DKK3) protein or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient. The present invention relates to a composition and a pharmaceutical composition capable of treating diseases related to autophagy disorders comprising a Dickkopf 3 (DKK3) protein or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient. The present invention also relates to a method for screening a substance that upregulates or downregulates autophagy of a cell using the interaction of a DKK3 polypeptide and a Becklin-1 polypeptide.

진핵세포의 세포사멸은 3가지 기작, 즉 형태학적 및 생화학적 특징에 따라 크게 아팝토시스(apoptosis), 자가소화작용(autophagy) 및 괴사(necrosis)로 나타난다(Cell Death Differ. 12 Suppl 2:1463-1467, 2005). 이 중 자가소화작용은 일정한 상황에서 활성화되는 자가포식소체-리소좀성(autophagosomic-lysosomal) 단백질 분해의 이화 과정으로 정의되는데, 이러한 자가소화작용은 일반적으로 영양소 부족의 조건 하에서 촉발되지만, 또한 발달, 분화, 신경퇴행성 질병, 감염 등의 생리학적 과정과 연관되어 있는 것으로도 알려져 있다(Reggiori, F. et al. (2002) Eukaryot. Cell 1, 11-21; Codogno, P. et al. (2005) Cell Death Differ. 12 Suppl 2, 1509-1518; Levine, B. et al. (2005) J. Clin. Invest. 115, 2679-2688). 상기 자가소화작용에 의한 세포사멸은 1형 세포사멸로 분류되는 아팝토시스(apoptosis)와는 상이한 경로를 통하는 2형 세포사멸(type Ⅱ programmed cell death)로 분류되고, 영양결핍(nutrient starvation)이나 환경적 스트레스, 또는 다양한 화합물들에 의해 증가되며, 그 과정은 소포체(endoplasmic reticulum, ER)에서 유래되거나 새롭게 합성되는 이중막 구조가 만들어지고, 여기에 세포 내 소기관(미토콘드리아 등)이나 세포질 내 단백질들을 고립시키면서 자가포식소체(autophagosome)를 형성하여, 궁극적으로 리소좀(lysosome)과 융합하여 파괴시킨다(Nat. Rev. Cancer., 5:726-734, 2005). 자가소화작용이 일정수준 이상이면 세포사멸을 일으키며, 이러한 자가소화작용에 의한 세포사멸을 이용한 암치료제 개발이 현재 관심을 받고 있다(Clinical Science, 116:697-712, 2009).Apoptosis of eukaryotic cells is largely manifested by apoptosis, autophagy and necrosis, depending on three mechanisms: morphological and biochemical characteristics (Cell Death Differ. 12 Suppl 2: 1463). -1467, 2005). Among these, autophagy is defined as a catabolic process of autophagosomic-lysosomal protein degradation that is activated under certain circumstances, which is usually triggered under conditions of nutrient deprivation, but also develops and differentiates. , Neurodegenerative diseases, infections and other physiological processes (Reggiori, F. et al. (2002) Eukaryot. Cell 1, 11-21; Codogno, P. et al. (2005) Cell) Death Differ. 12 Suppl 2, 1509-1518; Levine, B. et al. (2005) J. Clin. Invest. 115, 2679-2688). The apoptosis caused by autophagy is classified as type II programmed cell death through a different pathway from apoptosis classified as type 1 apoptosis, and is classified as nutrient starvation or environment. Increased by stress or various compounds, the process results in a double-membrane structure derived from or newly synthesized endoplasmic reticulum (ER), which isolates intracellular organelles (such as mitochondria) and proteins in the cytoplasm. Autophagosomes, which eventually fuse and break down with lysosomes (Nat. Rev. Cancer., 5: 726-734, 2005). If autophagy is above a certain level, apoptosis is induced, and the development of cancer treatments using apoptosis by autophagy is currently drawing attention (Clinical Science, 116: 697-712, 2009).

자가소화작용은 진핵 세포에서 어디에서나 발견되는 3개 이상의 세포내 단백질 분해 경로인 거대자가소화작용, 미세자가소화작용(microautophagy) 및 샤페론(chaperone) 매개 자가소화작용으로 이루어진다. 거대자가소화작용이 수행되는 동안, 세포소기관을 포함하는 세포질 물질은 이중막으로 덮인 자가포식소체(autophagosome) 속으로 격리되고, 이후 자가포식소체는 엔도좀 및 리소좀과 융합된다. 이어서, 격리된 자가포식소체 내용물은 리소좀 하이드롤라제에 의해 분해되고 분해 산물은 세포에 의해 재활용된다.Autodigestion consists of three or more intracellular proteolytic pathways found anywhere in eukaryotic cells: macroautophagy, microautophagy and chaperone mediated autodigestion. During the macrophages, cytoplasmic material, including organelles, is sequestered into a double membrane covered autophagosome, which is then fused with endosomes and lysosomes. The isolated autophagosome content is then degraded by lysosomal hydrolase and the degradation product is recycled by the cells.

이러한 자가소화작용에 관여하는 단백질로는 베클린-1(Beclin-1), LC3, mTOR 단백질 등이 알려져 있다. 베클린-1(BECN1)은 자가소화작용에 관여하는 중요한 단백질 중 하나이며, 효모 세포자기파괴 단백질 Apg6/Vps30의 포유류 상동물(orthologue)이다(Kametaka, S. et al. (1998) J. Biol. Chem. 273, 22284-22291). 베클린-1은 Apg6의 결실로 인하여 발생하는 효모에서의 자가소화작용의 결함을 보충할 수 있으며, 포유류 세포에서 과다발현되는 경우 자가소화작용을 유발할 수 있다(Liang, X.H. et al. (1999) Nature 402, 672-676). 포유류 베클린-1은 본래 Bcl-2와 상호작용하는 단백질에 대한 효모-투하이브리드 스크리닝으로 동정되었고, Bcl-2 및 Bcl-xL과는 상호작용하지만 아팝토시스 경로에 관여하는 Bax 또는 Bak와는 상호작용하지 않는 것이 증명되었다(Liang, X.H. et al, (1998) J. Virol. 72, 8586-8596). As proteins involved in such autophagy, beclin-1, LC3, mTOR proteins and the like are known. Beclin-1 (BECN1) is one of the important proteins involved in autophagy and is the mammalian orthologue of the yeast cell destructive protein Apg6 / Vps30 (Kametaka, S. et al. (1998) J. Biol) Chem. 273, 22284-22291). Beclin-1 can compensate for the deficiency of autophagy in yeast resulting from the deletion of Apg6 and can cause autophagy when overexpressed in mammalian cells (Liang, XH et al. (1999) Nature 402, 672-676). Mammalian Beclin-1 was originally identified by yeast-to-hybrid screening for proteins that interact with Bcl-2 and with Bax or Bak, which interacts with Bcl-2 and Bcl-xL but is involved in the apoptosis pathway It has been demonstrated to not work (Liang, XH et al, (1998) J. Virol. 72, 8586-8596).

베클린-1은 일반적으로 다양한 세포에서 발현되며, 미토콘드리아를 포함한 세포질의 구조에 편재되지만, 베클린-1의 과다발현시 일부 핵성 염색 및 CRM1-의존 핵성 배출을 나타낸다(Liang, X.H. et al. (2001) Cancer Res. 6t1, 3443-3449). 생체 내에서 바이러스 감염된 뉴런에서의 베클린-1의 과다발현은 신드비스(Sindbis) 바이러스 유도 질병 및 뉴런 세포자살에 대한 현저한 보호를 야기하였다(Liang, X.H. et al, (1998) J. Virol. 72, 8586-8596). LC3(Light Chain 3)은 자가소화작용시 그 양이 증가하는 단백질이며, 본래 미세소관-연관 단백질 1A 및 1B의 서브유닛(MAP1LC3으로 명명됨)으로서 동정되었고(Mannm S.S. and Hammarback, J.A. (1994) J. Biol. Chem. 269, 11492-11497), 이어서 자가소화작용에 중요한 역할을 하는 효모 단백질 Apg8/Aut7/Cvt5에 유사한 것으로서 발견되었다(Lang, T et al. (1998) EMBO J. 17, 3597-3607). 인간에서는 LC3의 세가지 동형(isoform)으로 LC3A, LC3B, 및 LC3C가 알려져 있고 이들은 자가소화작용 과정 동안 전사후 변형의 과정을 거친다. LC3은 그 합성 후 즉시 이어지는 카르복시 말단의 첫번째로 절단을 통하여 세포질성 형태 LC3-I을 생성시키고, 자가소화작용 동안 LC3-I는 Apg7 및 Apg3이 관여하는 유비퀴틴 유사 시스템으로 인하여 LC3-II으로 변환되어 LC3이 자가포식소체에 연결된다. 따라서, 자가포식소체에서 LC3의 존재와 LC3의 더 낮은 이동 형태인 LC3-II으로의 변환은 자가소화작용의 지표로서 사용된다. mTOR(mammlian target of rapamycin)은 또한 FRAP 또는 RAFP로도 알려져 있으며(Sabers, C.J. et al. (1995) J. Biol. Chem. 270, 815-822; Brown, E.J. et al. (1994) Nature 369, 756-758; Sabatini, D.M. et al. (1994) Cell 78, 35-43), Ser/Thr 키나아제이다. mTOR은 ATP 및 아미노산의 변화에 반응하며 영양분의 이용가능성 및 세포 성장의 균형을 맞추는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Gingras, A.C. et al. (2001) Genes Dev. 15, 807-826; Dennis, P.B. et al. (2001) Science 294, 1102-1105). 충분한 영양분이 이용가능할 때는, mTOR은 포스파티드산-매개 신호로 응답하며(Fang, Y. et al. (2001) Science 294, 1942-1945), p70 S6 키나아제로 양성 신호를 전달하고 eIF4E 저해자인 4E-BP1의 불활성화에 관여하여 특정 mRNA 군의 번역을 야기한다. mTOR은 PI3 키나아제/Akt 신호 경로를 통하여 Ser2448에 인산화되거나 자발적으로 Ser2481에 인산화되어 p-mTOR이 생성된다(Nave, B.T. et al. (1999) Biochem. J. 344 Pt2, 427-431; Peterson, R.T. et al. (2000) J. Biol. Chem. 275, 7416-7423). mTOR은 세포 성장이나 항상성에 핵심적인 역할을 하며, 세포자기파괴 작용은 mTOR에 의하여 저해되는 것으로 알려져 있다.Beclin-1 is commonly expressed in a variety of cells and is ubiquitous in cytoplasmic structures, including mitochondria, but exhibits some nuclear staining and CRM1-dependent nuclear release upon overexpression of beclin-1 (Liang, XH et al. 2001) Cancer Res. 6t1, 3443-3449). Overexpression of beclin-1 in virally infected neurons in vivo resulted in significant protection against Sindbis virus-induced disease and neuronal apoptosis (Liang, XH et al, (1998) J. Virol. 72 , 8586-8596). Light Chain 3 (LC3) is a protein that increases in autodigestion and was originally identified as a subunit of microtubule-associated proteins 1A and 1B (named MAP1LC3) (Mannm SS and Hammarback, JA (1994) J. Biol. Chem. 269, 11492-11497), followed by the yeast protein Apg8 / Aut7 / Cvt5, which plays an important role in autodigestion (Lang, T et al. (1998) EMBO J. 17, 3597 -3607). In humans, three isoforms of LC3 are known, LC3A, LC3B, and LC3C, which undergo post-transcriptional modifications during the autophagy process. LC3 produces a cytoplasmic form LC3-I through the first cleavage of the carboxy terminus immediately following its synthesis and during autodigestion LC3-I is converted to LC3-II due to the ubiquitin-like system involving Apg7 and Apg3 LC3 is linked to autophagosomes. Thus, the presence of LC3 in autophagosomes and the conversion of LC3 to LC3-II, a lower transfer form, are used as indicators of autophagy. The mammlian target of rapamycin (mTOR) is also known as FRAP or RAFP (Sabers, CJ et al. (1995) J. Biol. Chem. 270, 815-822; Brown, EJ et al. (1994) Nature 369, 756 -758, Sabatini, DM et al. (1994) Cell 78, 35-43), Ser / Thr kinase. mTOR is known to respond to changes in ATP and amino acids and to balance nutrient availability and cell growth (Gingras, AC et al. (2001) Genes Dev. 15, 807-826; Dennis, PB et al. (2001) Science 294, 1102-1105). When sufficient nutrients are available, mTOR responds with a phosphatidic acid-mediated signal (Fang, Y. et al. (2001) Science 294, 1942-1945), delivers a positive signal with p70 S6 kinase and 4E, an eIF4E inhibitor Is involved in inactivation of BP1 resulting in translation of certain mRNA groups. mTOR is phosphorylated to Ser2448 via the PI3 kinase / Akt signaling pathway or spontaneously to Ser2481 to produce p-mTOR (Nave, BT et al. (1999) Biochem. J. 344 Pt2, 427-431; Peterson, RT et al. (2000) J. Biol. Chem. 275, 7416-7423). mTOR plays a key role in cell growth and homeostasis, and cell death is known to be inhibited by mTOR.

한편, 세포사멸에 대한 주요 조절자들에는 Bcl-2 단백질군의 멤버들이 포함된다(Farrow, S.N. 와 Brown, R. Curr. Opin. Gen. Dev., 1996,6:45-49). 상기 Bcl-2 단백질군은 자가사멸을 조절하기 위해 다양한 수준의 자가사멸 과정에서 작용하는 프로(pro)- 및 안티(anti)-자가사멸 단백질군 멤버들로 이루어진다. 상기 Bcl-2 군 멤버들은 하나 이상의 Bcl-2 상동성(BH) 자리를 포함한다(Farrow, S.N. 와 Brown, R. Curr. Opin. Gen. Dev., 1996,6:45-49). bcl-2 (B 세포 림프종/백혈병-2) 유전자의 과다 발현은 종양유발성(tumorigenicity)과 연관될 수 있다(Tsujimoto et al., 1985, Science 228:1440-1443). bcl -2 유전자는 세포 분화를 촉진하기보다는 세포 생존을 연장시킴으로써, 암의 병리 및 치료에 대한 저항성을 유도하는 것으로 생각된다. 사람 bcl-2 유전자는 특정 백혈병, 림프구 종양, 림프종, 신경모세포종 및 비인두, 전립선, 유방, 결장 암종의 병인에 관여하므로, 비-홉킨슨 림프종, 폐암, 유방암, 대장암, 전립선암, 직장암 및 급성과 만성 백혈병을 비롯한 다양한 종양에서 과다 발현되는 것으로 밝혀졌다.On the other hand, key regulators of apoptosis include members of the Bcl-2 protein family (Farrow, SN and Brown, R. Curr. Opin. Gen. Dev., 1996, 6: 45-49). The Bcl-2 protein family consists of pro- and anti-self-killing protein family members that act at various levels of self-killing to control self-killing. The Bcl-2 family members comprise one or more Bcl-2 homology (BH) sites (Farrow, SN and Brown, R. Curr. Opin. Gen. Dev., 1996, 6: 45-49). Overexpression of the bcl-2 (B cell lymphoma / leukemia-2) gene may be associated with tumorigenicity (Tsujimoto et al., 1985, Science 228: 1440-1443). The bcl- 2 gene is thought to induce resistance to pathology and treatment of cancer by prolonging cell survival rather than promoting cell differentiation. The human bcl-2 gene is involved in the pathogenesis of certain leukemias, lymphocytic tumors, lymphomas, neuroblastomas and nasopharynx, prostate, breast, colon carcinoma, so non-Hopkinson's lymphoma, lung cancer, breast cancer, colon cancer, prostate cancer, rectal cancer and It has been shown to be overexpressed in various tumors, including acute and chronic leukemia.

상기 Bcl-2는 자가소화작용에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 국제특허공개 WO06/082303에는 Bcl-2 단백질과 결합하는 베클린 단백질의 모티프, 상기 모티프를 암호화하는 핵산 서열을 포함하는 벡터, 상기 벡터로 형질전환된 형질전환체, 이로부터 생산되는 펩타이드, 및 상기 펩타이드를 암 환자에게 투여함으로써 아팝토시스- 및 자식작용-형태의 아팝토시스를 유도하는 방법이 개시되어 있다.It is known that Bcl-2 also affects autophagy. For example, International Patent Publication No. WO06 / 082303 discloses a motif of a Becklin protein that binds to a Bcl-2 protein, a vector comprising a nucleic acid sequence encoding the motif, a transformant transformed with the vector, produced therefrom. Peptides and methods for inducing apoptosis- and offspring-form apoptosis by administering the peptides to cancer patients are disclosed.

상기와 같이, 진핵세포의 세포사멸을 유도하는 아팝토시스에 관련된 조절인자(BCL-2)와 자가소화작용에 관여하는 단백질(베클린-1)이 상호작용하여 세포의 자가소화작용을 통한 세포사멸에 관여함이 알려져 있으나, 이의 작용기작을 조절하는 방법에 대하여는 아직까지 보고되지 않았다. 특정한 조건이 요구되는 아팝토시스와는 달리, 자가소화작용은 영양고갈의 조건만으로도 충분히 유발될 수 있기 때문에, 자가소화작용의 유발을 조절할 수 있다면, 비정상적인 세포 및 단백질로 인하여 유발되는 각종 질환의 치료를 보다 용이하게 수행할 수 있을 것으로 예상되고 있으나, 아직까지는 별다른 연구성과가 보고되지 않고 있는 실정이다.
As described above, a cell (BCL-2) related to apoptosis that induces apoptosis of eukaryotic cells and a protein (Beclin-1) that participates in autophagy interact with the cell through autophagy. It is known to be involved in death, but the method of controlling its mechanism of action has not been reported yet. Unlike apoptosis, which requires specific conditions, autodigestion can be sufficiently induced by conditions of depletion, so if you can control the induction of autodigestion, you can treat various diseases caused by abnormal cells and proteins. It is expected to be easier to perform, but the results of the research has not been reported so far.

본 발명자들은 자가소화작용의 유발을 조절하는 방법을 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 디코프 3(Dickkopf 3, DKK3)을 이용하면 BCL-2와 베클린-1의 상호작용을 억제할 수 있고, 이에 따라 자가포식소체의 형성을 촉진시켜서, 자가소화작용을 유발시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
The present inventors have made diligent research efforts to develop a method for controlling the induction of autophagy, and as a result, the use of Dickkopf 3 (DKK3) can inhibit the interaction of BCL-2 with Becklin-1. Accordingly, it was confirmed that the formation of autophagosomes could be promoted, thereby inducing autophagy, and thus the present invention was completed.

본 발명의 주된 목적은 디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 세포의 자가소화작용 유도용 조성물을 제공하는 것이다.It is a main object of the present invention to provide a composition for inducing self-extinguishing of cells comprising Dickkopf 3 (DKK3) or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient.

본 발명의 다른 목적은 상기 DKK3 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 자가소화작용 장애 관련 질환을 치료할 수 있는 약학 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition capable of treating diseases related to autophagy disorders comprising the DKK3 or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 DKK3 및 베클린-1의 상호작용을 이용하여, 세포의 자가소화작용을 상향 또는 하향 조절하는 물질을 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a method for screening a substance that up- or down-regulates autophagy of cells by using the interaction of DKK3 and Becklin-1.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시양태에 의하면, 본 발명은 디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 세포의 자가소화작용 유도용 조성물을 제공한다. 상기 세포의 자가소화작용 유도는 생체 내 또는 생체 외에서 이루어질 수 있다.
According to one embodiment for achieving the above object, the present invention provides a composition for inducing self-extinguishing of a cell comprising a Dikopkop 3 (DKK3) protein or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient. Induction of autophagy of the cells can be in vivo or ex vivo.

본 발명의 용어 "디코프 3(Dickkopf 3, DKK3)"는 REIC(reduced expression in immortalized cells)라고도 알려진 배아발달중에 세포의 운명을 조절하는 분비된 당단백질을 암호화하는 유전자 패밀리의 하나를 의미한다.
The term "Dickkopf 3 (DKK3)", as used herein, refers to one family of genes that encode secreted glycoproteins that regulate cell fate during embryonic development, also known as reduced expression in immortalized cells (REIC).

본 발명에서 디코프-3 단백질은 인간을 포함한 다양한 포유류 유래의 DKK3 단백질, 이와 기능적으로 동등한 변이체 또는 생리학적 활성을 유지하는 단편을 포함하는 개념이다. 여기서 "기능적으로 동등한 변이체"란 특정 종 유래의 야생형 단백질 또는 이의 유전자 서열과 비교하여 변이가 있지만 베클린-1 단백질과 결합하여 세포의 자가소화작용을 유도할 수 있는 기능을 갖는 기능적 등가물을 말한다. 본 발명에서 이용할 수 있는 DKK3 단백질은 바람직하게는 인간 유래의 DKK3, 더욱 바람직하게는 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성되는 DKK3 단백질(GenBank Accesstion No. AAQ88744.1)이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Dicop-3 protein in the present invention is a concept including a DKK3 protein derived from various mammals, including humans, variants or functional fragments that maintain functional equivalents thereof. As used herein, "functionally equivalent variant" refers to a functional equivalent having a function compared with wild-type protein derived from a specific species or a gene sequence thereof, but having a function capable of inducing cell self-extinguishing by binding to beclin-1 protein. The DKK3 protein that can be used in the present invention is preferably DKK3 derived from humans, more preferably DKK3 protein (GenBank Accesstion No. AAQ88744.1) consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

본 발명의 DKK3 단백질은 이의 천연형 아미노산 서열을 갖는 단백질뿐만 아니라 이의 아미노산 서열 변이체가 또한 본 발명의 범위에 포함된다. DKK3 단백질의 변이체란 DKK3 천연 아미노산 서열과 하나 이상의 아미노산 잔기가 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환 또는 이들의 조합에 의하여 상이한 서열을 가지는 단백질을 의미한다. 분자의 활성을 전체적으로 변경시키지 않는 단백질 및 펩티드에서의 아미노산 교환은 당해 분야에 공지되어 있다(H.Neurath, R.L.Hill, The Proteins, Academic Press, New York, 1979). 가장 통상적으로 일어나는 교환은 아미노산 잔기 Ala/Ser, Val/Ile, Asp/Glu, Thr/Ser, Ala/Gly, Ala/Thr, Ser/Asn, Ala/Val, Ser/Gly, Thy/Phe, Ala/Pro, Lys/Arg, Asp/Asn, Leu/Ile, Leu/Val, Ala/Glu, Asp/Gly 간의 교환이다. 경우에 따라서는 인산화(phosphorylation), 황화(sulfation), 아세틸화(acetylation), 당화(glycosylation), 메틸화 (methylation), 파렌실화(farnesylation) 등으로 수식(modification)될 수도 있다. 이러한 변이체는 실질적으로 동등한 활성을 갖는 기능적 등가물 또는 물리 화학적 성질을 증가 또는 감소시키는 변형을 가지는 단백질을 포함한다. 물리 화학적 성질이 변형된 변이체는, 예를 들어, 온도, 수분, pH, 전해질, 환원당, 가압, 건조, 동결, 계면장력, 광선, 동결과 해동의 반복, 고농도 조건 등의 물리적 요인과 산, 알카리, 중성염, 유기용매, 금속이온, 산화환원제, 프로티아제 등의 화학적 요인의 외부 환경에 대한 구조적 안정성이 증대된 변이체이다.DKK3 proteins of the present invention are also within the scope of the present invention as well as proteins having their native amino acid sequences, as well as amino acid sequence variants thereof. A variant of the DKK3 protein refers to a protein in which the DKK3 native amino acid sequence and one or more amino acid residues have different sequences by deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, or a combination thereof. Amino acid exchanges in proteins and peptides that do not alter the activity of the molecule as a whole are known in the art (H. Neurode, R. L. Hill, The Proteins, Academic Press, New York, 1979). The most commonly occurring exchanges involve amino acid residues Ala / Ser, Val / Ile, Asp / Glu, Thr / Ser, Ala / Gly, Ala / Thr, Ser / Asn, Ala / Val, Ser / Gly, Thy / Pro, Lys / Arg, Asp / Asn, Leu / Ile, Leu / Val, Ala / Glu and Asp / Gly. In some cases, it may be modified by phosphorylation, sulfation, acetylation, glycosylation, methylation, farnesylation, or the like. Such variants include proteins having functional equivalents with substantially equivalent activity or modifications that increase or decrease physicochemical properties. Variants with altered physicochemical properties include, for example, physical factors such as temperature, moisture, pH, electrolytes, reducing sugars, pressurization, drying, freezing, interfacial tension, light, repetition of freezing and thawing, and high concentration conditions. It is a variant with increased structural stability to the external environment of chemical factors such as neutral salts, organic solvents, metal ions, redox agents and proteases.

상기 DKK3 단백질 또는 이의 변이체는 천연에서 분리하거나 합성(Merrifleld, J. Amer. chem. Soc..85:2149-2156, 1963) 또는 DNA 서열을 기본으로 하는 유전자 재조합 방법에 의해 제조될 수 있다(Sambrook et al, Molecular Cloning, Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York, USA, 2판, 1989).The DKK3 protein or variant thereof can be isolated or synthesized in nature (Merrifleld, J. Amer. Chem. Soc .. 85: 2149-2156, 1963) or prepared by genetic recombination methods based on DNA sequences (Sambrook). et al, Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, USA, 2nd edition, 1989).

또한, 본 발명에서 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 DKK3 단백질을 코딩하는 핵산분자를 의미하며, 이들은 자연에서 분리되거나 인위적으로 합성 변형된 것일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 2의 염기서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드(GenBank Accesstion No. AY358378.1)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
In addition, the polynucleotide encoding the DKK3 protein in the present invention means a nucleic acid molecule encoding the DKK3 protein, these may be isolated or artificially modified synthetically in nature. The polynucleotide may be a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 (GenBank Accesstion No. AY358378.1), but is not limited thereto.

본 발명의 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드로서 사용될 수 있는 폴리뉴클레오티드는 이의 작용성 등가물, 예를 들어, DKK3 폴리뉴클레오티드의 일부 염기서열이 결실(deletion), 치환(substitution) 또는 삽입(insertion)에 의해 변형되었지만, DKK3 폴리뉴클레오티드와 기능적으로 동일한 작용을 할 수 있는 변이체(variants)를 포함하는 개념이다.Polynucleotides that can be used as polynucleotides encoding the DKK3 protein of the present invention are characterized by deletion, substitution or insertion of functional equivalents thereof, such as some nucleotide sequences of the DKK3 polynucleotides. Although modified, the concept includes variants that can function functionally as DKK3 polynucleotides.

또한, 본 발명의 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 게놈 DNA, cDNA 및 화학합성 DNA를 포함할 수 있으며, 게놈 DNA 및 cDNA는 당업계의 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다.In addition, the polynucleotide encoding the DKK3 protein of the present invention may include genomic DNA, cDNA and chemical synthesis DNA, and genomic DNA and cDNA may be prepared according to methods known in the art.

게놈 DNA는 예를 들어, DKK3 유전자를 가지는 세포로부터 게놈 DNA를 추출하고 게놈 라이브러리(벡터는 예를 들면 플라스미드, 파지, 코스미드, BAC, PAC 등이 이용될 수 있다)를 제작하고 상기 라이브러리를 본 발명의 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드(예를들어, 서열번호 2)를 기초로 제작한 프로브를 이용하여 콜로니 또는 플라그 혼성화를 수행하거나, 본 발명의 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 (예를들어, 서열번호 2) 에 특이적인 프라이머를 작성하고, 이를 이용한 폴리머라제 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, PCR)을 수행함으로써 제조할 수도 있다.Genomic DNA extracts genomic DNA from, for example, a cell with the DKK3 gene, constructs a genomic library (vectors can be used, for example, plasmids, phages, cosmids, BACs, PACs, etc.) and looks at the library. Colony or plaque hybridization is performed using a probe made on the basis of a polynucleotide encoding the DKK3 protein of the invention (eg, SEQ ID NO: 2), or a polynucleotide encoding the DKK3 protein of the invention (eg, It can also be prepared by preparing a primer specific for SEQ ID NO: 2), and performing a polymerase chain reaction (PCR) using the same.

cDNA 는 예를 들어, DKK3 유전자를 가지는 세포에서 추출한 mRNA를 기초로 cDNA를 합성하고, 상기 합성된 cDNA를 λZAP 등의 벡터로 삽입하여 cDNA 라이브러리를 제작하고, 상기 cDNA 라이브러리를 전개하여, 상기와 동일하게 콜로니 또는 플라그 혼성화를 수행하거나 또는 PCR을 수행하여 제조할 수 있다.For example, cDNA synthesizes a cDNA based on mRNA extracted from a cell having a DKK3 gene, constructs a cDNA library by inserting the synthesized cDNA into a vector such as λZAP, and expands the cDNA library. Can be prepared by colony or plaque hybridization or by PCR.

이렇게 분리된 폴리뉴클레오티드는 이들이 코딩하는 아미노산 수준에 있어서, DKK3 단백질의 아미노산 서열(서열번호 1)과 높은 상동성을 가지는 것이 바람직하며, 높은 상동성이란 아미노산 서열 전체에서, 적어도 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상의 서열 동일성을 가리킨다. 아미노산 서열이나 염기서열의 상동성은 BLAST (Karlin, S and Altschul, SF. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873-5877, 1993) 에 기초하여 개발된 BLASTN 이나 BLASTX 라 불리는 프로그램 (Altschul, SF. et al., J. Mol. Biol., 215, 403-410, 1990) 을 사용하여 분석될 수 있으며 구체적인 방법은 다음의 웹사이트에 공지되어 있다 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov.).Such separated polynucleotides preferably have high homology with the amino acid sequence of the DKK3 protein (SEQ ID NO: 1) at the amino acid level they encode, and high homology means at least 50% or more, more preferably, throughout the amino acid sequence. Preferably at least 70%, more preferably at least 90%. Homology of amino acid sequences and nucleotide sequences is a program called BLASTN or BLASTX developed based on BLAST (Karlin, S and Altschul, SF. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873-5877, 1993) (Altschul, SF. Et al., J. Mol. Biol., 215, 403-410, 1990) and specific methods are known on the following website (http: //www.ncbi.nlm. nih.gov.).

한편, 본 발명의 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 세포 내 전달을 위한 발현 벡터에 포함되어 제공될 수 있다.Meanwhile, the polynucleotide encoding the DKK3 protein of the present invention may be provided in an expression vector for intracellular delivery.

본 발명의 DKK3 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 DNA 및 DEAE-덱스트란의 복합체, DNA 및 핵 단백질의 복합체, DNA 및 지질의 복합체 등의 다양한 형질전환 기술을 이용하여 세포 내로 도입시킬 수 있는데, 이를 위해 상기 폴리뉴클레오티드는 세포 내로의 효율적인 도입을 가능하게 하는 전달체 내에 포함된 형태일 수 있다. 상기 전달체는 바람직하게는 벡터이며, 바이러스 벡터 및 비바이러스 벡터 모두 사용 가능한데, 예를 들어 플라스미드, 파아지, 코스미드, 바이러스 벡터 등이 포함될 수 있으며, 이러한 벡터는 자가 복제하거나 숙주 DNA에 통합될 수 있다.Polynucleotides encoding the DKK3 protein of the present invention can be introduced into cells using a variety of transformation techniques such as complexes of DNA and DEAE-dextran, complexes of DNA and nuclear proteins, complexes of DNA and lipids, and the like. The polynucleotide may be in a form contained within a carrier that allows for efficient introduction into a cell. The carrier is preferably a vector, and both viral and non-viral vectors can be used, for example plasmids, phages, cosmids, viral vectors and the like, which can be self-replicating or integrated into the host DNA. .

본원에서 "도입"은 형질전환 또는 형질도입에 의해 외래 DNA를 세포로 유입시키는 것을 의미한다. 형질전환은 칼슘 포스페이트-DNA 공침전법, DEAE-덱스트란-매개 형질전환법, 폴리브렌-매개 형질전환법, 전기충격법, 미세 주사법, 리포좀 융합법, 리포펙타민 및 원형질체 융합법 등의 당업계에 공지된 여러 방법에 의해 수행될 수 있다. 형질도입은 감염(infection)을 수단으로 하여 바이러스 또는 바이러스 벡터 입자를 사용하여 세포 내로 유전자를 전달시키는 것을 의미한다.By "introduction" herein is meant the introduction of foreign DNA into cells by transformation or transduction. Transformation is a sugar such as calcium phosphate-DNA coprecipitation, DEAE-dextran-mediated transformation, polybrene-mediated transformation, electroshock, microinjection, liposome fusion, lipofectamine and protoplast fusion It can be carried out by various methods known in the art. Transduction refers to the transfer of genes into cells using viral or viral vector particles by means of infection.

또한, DKK3 폴리뉴클레오티드는 발현 벡터 내에서 프로모터/인핸서 서열과 같은 발현 조절 서열 및 기타 전사, 해독 또는 프로세싱에 필요한 서열들과 함께 작동 가능하게 결합될 수 있다. 조절 서열은 뉴클레오타이드의 구성적 발현(constitutive expression)을 지시하는 것뿐만이 아니라 조직-특이적 조절 및/또는 유도성 서열을 포함할 수 있으며, 발현 벡터의 설계는 형질전환시킬 숙주 세포, 목적하는 발현 수준 등과 같은 요소에 의해 결정될 수 있다.In addition, DKK3 polynucleotides may be operatively linked in an expression vector with expression control sequences such as promoter / enhancer sequences and other sequences required for transcription, translation or processing. Regulatory sequences may include tissue-specific regulatory and / or inducible sequences as well as direct constitutive expression of nucleotides, and the design of expression vectors may include the host cells to be transformed, the desired level of expression. It may be determined by such factors as.

또한, 본 발명의 DKK3 폴리뉴클레오티드는 벡터에 포함된 상태로 세포배양 시스템에서 적절한 진핵세포에 도입시켜 DKK3을 직접적으로 발현시키거나, 원핵세포에 형질전환시켜 DKK3 단백질을 발현시킨 후, 이들 단백질을 정제하여 사용할 수 있다. 이러한 본 발명의 DKK3 단백질은 예를 들면 정제된 단백질, 수용성 단백질, 또는 표적 세포로의 전달 또는 투여를 위한 담체에 결합된 형태의 단백질이나 아미노산 잔기와 융합된 형태를 포함할 수 있다.
In addition, the DKK3 polynucleotide of the present invention is introduced into an appropriate eukaryotic cell in a cell culture system in a state of being included in a vector to directly express DKK3, or transformed into prokaryotic cells to express DKK3 protein, and then purify these proteins. Can be used. Such DKK3 protein of the present invention may include, for example, a purified protein, a water soluble protein, or a form fused with a protein or amino acid residue in a form bound to a carrier for delivery or administration to a target cell.

또한, 본 발명은 내인성 DKK3를 활성화시키는 물질을 이용할 수도 있다. "DKK3를 활성화시키는 물질"이란 DKK3에 직접 또는 간접적으로 작용하여 DKK3의 생물학적 활성을 개선, 유도, 자극, 증가시키는 물질을 의미한다. 이런 물질은 유기 또는 무기 화합물과 같은 단일 화합물 펩타이드, 단백질, 핵산, 탄수화물 및 지질과 같은 생체 고분자 화합물 및 복수 화합물의 복합체 등을 포함한다. 상기 물질이 DKK3를 활성화시키는 기작은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 물질은 전사, 번역 등의 유전자 발현을 증대시키거나, 비활성형을 활성형으로 전환시키는 기작으로 작용할 수 있다. 당업자는 당 분야의 공지기술을 이용하거나 또는 본 발명의 스크리닝 방법을 통하여 DKK3를 활성화시키는 물질을 스크리닝할 수 있다.
In addition, the present invention may use a substance that activates endogenous DKK3. By "material activating DKK3" is meant a substance that acts directly or indirectly on DKK3 to improve, induce, stimulate, and increase the biological activity of DKK3. Such materials include single compound peptides such as organic or inorganic compounds, complexes of plural compounds and biopolymers such as proteins, nucleic acids, carbohydrates and lipids. The mechanism by which the substance activates DKK3 is not particularly limited. For example, a substance may act as a mechanism for enhancing gene expression such as transcription, translation, or converting an inactive form into an active form. Those skilled in the art can screen for substances that activate DKK3 using known techniques in the art or through the screening methods of the present invention.

본 발명자들은 DKK3가 자가소화작용에 미치는 영향을 확인하기 위하여 다양한 연구를 수행한 결과, 상기 DKK3가 자가포식소체의 형성을 유도하여, 결과적으로는 세포에서 자가소화작용이 수행될 수 있도록 하고, DKK3 단백질이 베클린-1 단백질내 존재하는 BCL-2 결합도메인인 BD도메인에 결합하여 베클린-1과 BCL-2의 결합을 저해함으로써 BCL-2의 활성을 저해하고 베클린-1의 자가소화작용 유도효과를 유지시키며, 자가소화작용을 억제하는 PI3K 클래스 ImTOR 신호전달 경로를 억제하고, 자가소화작용을 활성화시키는 PI3K 클래스 III 신호전달 경로를 활성화시킴으로써, 자가소화작용을 유도하는 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
The present inventors conducted various studies to confirm the effect of DKK3 on autophagy, and as a result, the DKK3 induces the formation of autophagosome, and as a result, the autophagy can be performed in cells. The protein binds to the BD domain, a BCL-2 binding domain present in the Bcl-1 protein, inhibits the binding of Bcl-1 and BCL-2, thereby inhibiting BCL-2 activity and autophagy of Bcl-1. Inhibition of the PI3K class ImTOR signaling pathway, which maintains the induction effect, inhibits autophagy, and activates the PI3K class III signaling pathway, which activates autophagy, results in inducing autophagy. there was.

본 발명의 다른 실시양태에 의하면, 본 발명은 상기 디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 자가소화작용 장애 관련 질환을 치료할 수 있는 약학 조성물을 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, the present invention provides a pharmaceutical composition capable of treating a disease associated with autophagy disorders comprising the Dickkopf 3 (DKK3) protein or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient. .

본 발명의 용어 "자가소화작용 장애 관련 질환"은 비정상 세포 또는 단백질이 발생하고 자가소화작용에 의하여 제거되지 않음에 의하여 유발되는 모든 질환을 의미한다. 예를 들어, 자가소화작용에 필요한 자가포식소체의 성숙 결함이 있는 질환을 포함한다.
The term "autodigestion disorder related disease" of the present invention means all diseases caused by abnormal cells or proteins occurring and not eliminated by autophagy. Examples include diseases with maturation defects of autophagosomes required for autophagy.

본 발명의 용어 "비정상 세포"는 형태적 또는 기능적으로 정상세포와 유의하게 구별되는 세포를 의미한다. 상기 비정상세포는 영양이 고갈된 세포, 유전적으로 변형되어 세포의 형태 및 기능이 손상된 세포, 물리적으로 손상된 세포 등을 모두 포함한다. 본 발명의 용어 "비정상 단백질"은 형태적 또는 기능적으로 정상 단백질과 유의하게 구별되는 단백질을 의미한다. 상기 비정상 단백질은 아미노산 변이 등에 의하여 3차 구조가 변형된 응집성 변이 단백질(aggregate-prone mutant proteins) 등을 모두 포함한다.
The term "abnormal cell" as used herein refers to a cell that is morphologically or functionally distinct from normal cells. The abnormal cells include nutrient depleted cells, cells genetically modified to impair cell morphology and function, physically damaged cells, and the like. The term "abnormal protein" as used herein means a protein that is morphologically or functionally distinct from normal proteins. The abnormal protein includes all of aggregate-prone mutant proteins and the like, in which the tertiary structure is modified by amino acid mutations.

구체적으로, 자가소화작용 장애 관련 질환은 각종 종양성 질환, 다양한 퇴행성 질환을 모두 포함한다. Specifically, the auto-digestive disorder-related diseases include various neoplastic diseases and various degenerative diseases.

본 발명의 용어 "퇴행성 질환"은 시간에 따라 영향을 받은 조직 또는 기관의 구조 또는 기능이 점점 퇴화되는 질병을 의미한다. 상기 퇴행성 질환에는 척추 질환, 관절 질환, 뇌신경 질환 등이 포함되는데, 상기 척추 질환은 특별히 이에 제한되지 않으나, 척추과민증, 잠재이분척추, 척추관협착증 등을 포함하고, 상기 관절 질환은 특별히 이에 제한되지 않으나, 관절강직, 무균성 골괴사, 골수염, 골종양 등을 포함하며, 상기 뇌신경 질환은 특별히 이에 제한되지 않으나, 알쯔하이머 질환, 파킨슨 질환, 뇌졸중, 타우병증, 근위축성 측삭경화증(ALS), 헌팅턴 질환 등을 포함한다.
As used herein, the term "degenerative disease" means a disease in which the structure or function of an affected tissue or organ is gradually degraded over time. The degenerative diseases include spinal diseases, joint diseases, cranial nerve diseases, and the like, but the spinal diseases are not particularly limited thereto, but include spinal hypersensitivity, latent spinal cord spinal stenosis, and the like, and the joint diseases are not particularly limited thereto. , Joint stiffness, aseptic bone necrosis, osteomyelitis, bone tumors, and the like, the brain nerve disease is not particularly limited, including Alzheimer's disease, Parkinson's disease, stroke, tau disease, Amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Huntington's disease, etc. do.

더욱 구체적으로, 암, 신경퇴행성질환(알츠하이머 병, 헌팅턴 병, 파킨슨 병, 치매 등), 데스민 관련 심근증(desmin-related cardiomyopathy), 감염, 염증 및 노화 질환을 모두 포함한다. 그 외, 자가소화작용 장애는 만성 염증 및 암과 연관된 α1-안티트립신 부족 간 질환(Perlmutter, 2006), 심근증 및 근육병변 등과 관련된 다농병(Danon disease)과 같은 근육퇴행성 질환을 포함한다. (Beth Levine et al. (2008) Cell. January 11; 132(1): 2742)
More specifically, cancer, neurodegenerative diseases (Alzheimer's disease, Huntington's disease, Parkinson's disease, dementia, etc.), desmin-related cardiomyopathy, infections, inflammatory and aging diseases. In addition, autodigestive disorders include muscle degenerative diseases such as α1-antitrypsin deficient liver disease (Perlmutter, 2006) associated with chronic inflammation and cancer, Danon disease associated with cardiomyopathy and myopathy. Beth Levine et al. (2008) Cell. January 11; 132 (1): 2742)

신경퇴행성질환에 있어서, 헌팅턴 병 및 척수소뇌성 실조증(spinocerebellar ataxia)은 폴리글루타민 (polyQ) 확장관 단백질이 제거되지 않음과 관련되고, 파킨슨병은 돌연변이 알파 사이뉴클레인(α-synucleins)이 제거되지 않음과 관련되며, 전두측두엽 치매는 돌연변이 타우 단백질이 제거되지 않음과 관련된다(Williams et al., 2006).
In neurodegenerative diseases, Huntington's disease and spinocerebellar ataxia are associated with the absence of polyglutamine (polyQ) extension tube proteins, and Parkinson's disease does not eliminate mutant alpha cynuclees (α-synucleins). Prefrontal lobe dementia is associated with the absence of mutant tau protein (Williams et al., 2006).

감염과 관련하여, 세포 내로 침입한 병원체는 자가소화작용 의존 경로에 의하여 분해되므로(Nakagawa et al., 2004), 자가소화작용 장애에 의하여 감염 질환이 발생할 수 있다. 또한, 자가소화작용은 세포사멸 사체의 빠른 제거를 유도하여 조직 염증을 예방하고 전신홍반성낭창(systemic lupus erythematosis)과 같은 자가항원에 대한 자가면역질환을 예방할 수 있으므로(Grossmayer et al., 2005), 자가소화작용 장애에 의하여 염증 또는 자가면역질환이 발생할 수 있다.
In relation to infection, pathogens that have invaded into cells are degraded by autophagy-dependent pathways (Nakagawa et al., 2004), so infectious diseases can be caused by autophagy disorders. In addition, autodigestion can lead to the rapid removal of apoptosis bodies, thereby preventing tissue inflammation and preventing autoimmune diseases against autoantigens such as systemic lupus erythematosis (Grossmayer et al., 2005). Inflammation or autoimmune diseases can occur due to autodigestion disorders.

암의 경우, 대부분의 암세포의 경우 아팝토시스 관련 경로가 결손되어 있는 경우가 많으므로, 단순히 아팝토시스를 유도하는 기존의 치료 전략은 암을 효과적으로 치료하지 못하였다. 본 발명은 아팝토시스와 상이한 경로인 자가소화작용 의존 경로를 촉진함으로써 기존의 항암제에 내성이 있던 암도 효과적으로 치료할 수 있다.
In the case of cancer, apoptosis-related pathways are often deficient in most cancer cells, and thus, conventional treatment strategies that simply induce apoptosis have not effectively treated cancer. The present invention can effectively treat cancers resistant to conventional anticancer drugs by promoting autodigestion dependent pathways, which are different from apoptosis.

본 발명의 약학 조성물은 통상의 방법에 따른 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier, excipient or diluent according to conventional methods.

본 발명의 용어 "약학적으로 허용가능한"은 생리학적으로 허용가능하며 전형적으로 인간에게 투여되었을 때 예상 밖의 반응을 일으키지 않는 조성물 및 분자들을 의미한다. 바람직하게, 여기서 사용되는 바와 같이, 상기 용어 "약학적으로 허용가능한"은 포유동물 및 특히 인간에의 사용에 관해 다른 일반적으로 알려진 약전에 의해 승인되는 것을 의미한다.The term "pharmaceutically acceptable" of the present invention refers to compositions and molecules that are physiologically acceptable and typically do not cause unexpected reactions when administered to humans. Preferably, as used herein, the term "pharmaceutically acceptable" means approved by other generally known pharmacopoeia for use in mammals and in particular humans.

본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.Carriers, excipients and diluents that may be included in the compositions of the present invention include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, Cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil.

본 발명의 DKK3 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽 및 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 또는 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.Compositions comprising the DKK3 protein of the present invention or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient, oral formulations, external preparations, such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups and aerosols, respectively, according to a conventional method, It can be formulated in the form of suppositories or sterile injectable solutions.

상세하게는, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충전제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose), 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 활석과 같은 윤활제들도 사용될 수 있다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액상 파라핀 이외에 여러가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제가 포함된다. 비수성 용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(Tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.
Specifically, when formulated, it may be prepared using diluents or excipients such as fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrating agents, surfactants, etc. which are commonly used. Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and such solid preparations may contain at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose, or the like. ), Lactose, gelatin and the like can be mixed. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate, talc can also be used. Oral liquid preparations include suspensions, solvents, emulsions, and syrups, and may include various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin. have. Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized formulations and suppositories. As the non-aqueous solvent and suspending agent, propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, injectable esters such as ethyl oleate and the like can be used. As the base of the suppository, witepsol, macrogol, Tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like can be used.

본 발명의 또 다른 실시양태로서, 본 발명은 치료를 필요로하는 개체에 상기 조성물을 투여하는 단계를 포함하는 자가소화작용 장애 관련 질환을 치료하는 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, the present invention provides a method of treating a disease related to autophagy disorders comprising administering the composition to an individual in need thereof.

자가소화작용 장애 관련 질환의 종류나 투여 형태, 그리고 치료 효과 등을 고려하여 당업자에게 통상적으로 알려진 다양한 방법에 따라 본 발명의 DKK3 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 조성물을 적절히 투여할 수 있을 것이다.
According to various methods commonly known to those skilled in the art in consideration of the type, dosage form, and therapeutic effect of diseases related to autophagy disorders, a composition comprising the DKK3 protein of the present invention or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient may be appropriately administered. Could be.

본 발명의 또다른 실시양태에 의하면, 본 발명은 DKK3 폴리펩타이드 또는 그의 단편 및 베클린-1 폴리펩타이드 또는 그의 단편과의 상호작용을 이용하여, 세포의 자가소화작용을 상향 또는 하향 조절하는 물질을 스크리닝하는 방법을 제공한다. 구체적으로 베클린-1 폴리펩타이드의 BCL-2 결합도메인과 DKK3 폴리펩타이드의 상호작용을 이용할 수 있다. 상기 스크리닝된 물질은 세포의 자가소화작용 조절 연구에도 사용될 수 있고, 또한 자가소화작용 장애 관련 질환의 치료제로 이용될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the present invention utilizes the interaction of the DKK3 polypeptide or fragment thereof and the Becklin-1 polypeptide or fragment thereof to determine a substance that upregulates or downregulates the cell's autophagy. It provides a method of screening. Specifically, the interaction between the BCL-2 binding domain of the Becklin-1 polypeptide and the DKK3 polypeptide may be used. The screened material can be used for the study of cell autophagy control and also can be used as a therapeutic agent for diseases related to autophagy disorders.

상기 상호작용은 특별히 이에 제한되지 않으나, DKK3 폴리펩타이드 및 베클린-1 폴리펩타이드의 직접적 또는 간접적 결합일 수 있다.The interaction is not particularly limited but may be a direct or indirect linkage of the DKK3 polypeptide and the Becklin-1 polypeptide.

구체적으로, DKK3 폴리펩타이드 또는 그의 단편과 베클린-1 또는 그의 단편과의 결합은 상기 결합을 유도 또는 촉진시켜서 자가소화작용을 촉진하는 물질의 추가에 의하여 상향 조절될 수도 있고, 반대로 상기 결합을 억제 또는 저해시켜서 자가소화작용을 억제하는 물질의 추가에 의하여 하향 조절될 수도 있다. 베클린-1 폴리펩타이드의 BCL-2 결합도메인과 DKK3 폴리펩타이드의 상호작용의 조절은 곧 베클린1과 BCL-2 단백질의 상호작용의 조절로 연결되므로, 세포의 자가소화작용을 상향 또는 하향 조절하는 물질을 스크리닝할 수 있다.
Specifically, the binding of the DKK3 polypeptide or fragment thereof to beclin-1 or a fragment thereof may be upregulated by the addition of a substance that induces or promotes this binding to promote autophagy, and conversely inhibits the binding. Or by the addition of a substance that inhibits autodigestion by inhibition. Modulation of the interaction of the BCL-2 binding domain of the Becklin-1 polypeptide with the DKK3 polypeptide directly leads to the regulation of the interaction of Bcl-1 with the BCL-2 protein, thus up- or down-regulating cell autophagy. The material can be screened.

상기 스크리닝하는 방법은 특별히 이에 제한되지 않으나, in vivo 또는 in vitro 상에서 자가소화작용에 대한 효과가 알려지지 않은 물질을 DKK3 및 베클린-1가 존재하는 시스템에 가하여 상기 물질의 효과를 검출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 스크리닝 방법은 in vitro 조건에서 DKK3 및 베클린-1가 존재하는 반응물에 상기 물질을 가하고, 반응시킨 후, 전기영동방법으로 DKK3 및 베클린-1의 결합에 대한 상기 물질의 효과를 검출하는 단계를 포함하도록 구현될 수도 있고; in vivo 조건에서 DKK3 및 베클린-1가 발현되는 세포에서 상기 물질을 발현시키고, 상기 세포에서의 자가소화작용 여부를 검출하여 상기 물질의 효과를 검출하는 단계를 포함하도록 구현될 수도 있다.
The screening method is not particularly limited thereto, and the method may include adding a substance whose effect on autodigestion in vivo or in vitro to a system in which DKK3 and beclin-1 are present to detect the effect of the substance. It is desirable to. For example, in the screening method, the substance is added to a reactant in which DKK3 and beclin-1 are present under in vitro conditions, and then reacted, and then the effect of the material on the binding of DKK3 and beclin-1 by electrophoresis. May be implemented to include detecting; Expression of the substance in cells expressing DKK3 and Becklin-1 under in vivo conditions, and may be implemented to include detecting the effect of the substance by detecting whether or not autophagy in the cell.

본 발명의 DKK3 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 조성물을 이용하면, 자가소화작용 장애로 인하여 비정상 세포 또는 단백질에 의하여 유발되는 질환을 치료하거나 또는 개선할 수 있으므로, 보다 효과적인 질환의 치료에 널리 활용될 수 있을 것이다. 또한, 디코프-3 단백질은 인체 내 존재하여 분비되는 단백질이므로 인공 합성약에서 발생될 수 있는 부작용을 최소화할 수 있다.
By using the composition comprising the DKK3 protein of the present invention or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient, it is possible to treat or ameliorate diseases caused by abnormal cells or proteins due to autodigestion disorders. It can be widely used for treatment. In addition, since the Dikop-3 protein is present and secreted in the human body, side effects that may occur in artificial synthetic drugs can be minimized.

도 1. DKK3은 자가소화작용을 유도한다.
A. DKK3의 외래성 발현을 통한 자가소화작용의 유도
자가소화작용에 대한 DKK3의 관련성을 확인하기 위하여 전체 세포분쇄물을 수득하였다. DKK3를 안정하게 발현하거나 또는 대조군을 발현하는 헬라세포의 전체 세포분쇄물을 대상으로 하여 면역블럿 분석법을 이용하여, 내재적 자가소화작용 단백질의 발현을 시험하였다. 항-DKK3 항체를 이용한 면역블럿 분석법을 통하여 DKK3의 발현이 확인되었다.
B. DKK3에 의한 자가소화작용 단백질의 용량의존적 증가
Flag-DKK3 발현벡터를 헬라세포에 도입하고, 이의 전체 세포분쇄물에서의 내재적 자가소화작용 단백질의 발현을 면역블롯 분석법을 통해 확인하였다. 항-DKK3 항체를 이용한 면역블럿 분석법을 통하여 DKK3의 발현이 확인되었다.
C. DKK3의 손상은 DKK3 유도된 자가소화작용을 저해시킨다.
무작위적 siRNA 또는 DKK3-특이적 siRNA를 정상적 인간의 폐 섬유아세포인 MRC5 세포에 도입하고, 이의 전체 세포분쇄물을 이용하여 자가소화단백질의 면역블롯 분석법을 수행하였다. 내부대조군으로는 항-GAPDH 항체가 사용되었다.
도 2. DKK3에 의한 자가포식소체(autophagosome) 형성의 촉진
A. DKK3를 발현하는 헬라세포의 수득
대조군의 Flag 벡터 또는 실험군의 DKK3 벡터를 헬라세포에 도입하여 형질전환체를 수득하고, Alexa 488로 표지된 항-DKK3 항체를 이용한 면역형광 분석법을 수행하여, DKK3를 발현하는 헬라세포의 수득하였다. 이때, 헬라세포의 DNA는 DAPI로 염색되었다. DKK3의 발현 역시 상기 Alexa 488로 표지된 항-DKK3 항체를 이용한 면역형광 분석법에 의해 확인되었다. 내부대조군으로는 항-GAPDH 항체가 사용되었다.
B. DKK3를 통한 자가포식소체 형성의 유도
상기 대조군과 실험군의 벡터로 형질전환된 헬라세포에 GFP-LC3을 도입하고, 공초점 현미경을 통해 세포질에서 자가포식소체 형성을 시험하였다. 자가소화작용 억제제인 3-MA는 DKK3에 의해 유도된 자가포식소체의 형성을 억제하였다.
C. 자가포식소체 형성의 유도는 세가지 독립적 실험에서 GFP-LC3 양성세포를 계수하여 정량분석되었다. 에러바는 표준오차를 나타낸다.
D. DKK3에 의한 자가포식소체 유도의 TEM 분석
DKK3 또는 대조군의 Flag 벡터를 안정하게 발현하는 헬라세포는 공지된 방법에 의하여 전자현미경 분석법에 적용되었다.
도 3. DKK3는 베클린-1과 반응하여 베클린-1-BCL-2 반응에 간섭한다.
A. DKK3는 베클린-1과 반응한다.
MCF-7 세포에 Flag-베클린-1 벡터를 도입하고, Flag-아가로스 비드를 사용하여 면역침전시킨 다음, 항-DKK3 항체를 이용하여 면역블롯 분석을 수행하였다. 동일한 면역분석을 항-베클린-1 항체를 이용하여 수행하여 상기 결과를 확인하였다.
B. DKK3는 베클린-1의 BD 도메인을 통해 내재적인 베클린-1과 반응한다.
DKK3를 발현하는 헬라세포의 세포분쇄물은 프로테인 A/G 아가로스 비드처리 및 이후의 항-베클린-1 항체를 이용하여 면역침전되었다. 면역블롯 분석은 항-DKK3 항체에 의해 수행되었다. 적절한 항체를 이용한 동일한 면역분석법이 베클린-1과 BCL-2의 발현을 확인하는데 사용되었다.
C. DKK3와 베클린-1은 세포질내에서 동일한 위치에 존재한다.
베클린-1과 DKK3의 세포질 내의 위치를 공초점 현미경을 이용하여 확인하였다. DKK3를 발현하는 헬라세포는 항-DKK3 항체 및 항-베클린-1 항체와 이후의 Alexa 488(녹색)- 및 Alexa 564(적색)으로 결합된 DKK3와 베클린을 검출하기 위한 이차항체를 이용하여 면역형광염색되었다.
D.MCF-7 세포는 베클린-1 또는 V5 표지된 베클린-1의 BD 도메인을 포함하는 벡터로 형질전환되었다.
항-V5 항체를 이용하여 상기 세포분쇄물에서 면역침전되었고, 항-DKK3 항체를 이용해서 면역블롯 분석을 수행하였다(패널상단). 베클린-1의 발현은 항-V5 항체를 이용한 면역블롯 분석에 의해 결정되었다(패널하단).
E. DKK3 단백질이 베클린-1 단백질의 BD 도메인에 결합함을 효모-투하이브리드 스크리닝 방법으로 확인한 것이다.
F. DKK3의 외래발현은 베클린-1-hVps34 복합체의 형성에 영향을 미치지 않는다.
MCF-7-DKK3 세포에 V5 표지된 베클린-1을 도입하고, 항-V5 항체를 이용하여 면역침전시킨 다음, 항-hVps34 항체로 면역블롯 분석을 수행하였다. 세포분쇄물에서 항-DKK3 항체를 이용한 면역블롯 분석으로 DKK3의 발현을 확인하였다.
도 4. 세포내 환경에서 DKK3에 의한 자가포식소체 형성의 유도
A. 무혈청 DKK3 조정배지의 분석
대조군 벡터 또는 DKK3 HEK 293T 형질도입체의 조정배지를 수집 및 농축한 후, 항-DKK3 항체를 이용한 면역블롯 분석을 수행하였다. 재조합 DKK3 단백질의 함량은 무혈청 조정배지에 존재하는 DKK3의 농도를 결정하는데 사용되었다.
B. DKK3에 의한 생체내 자가소화작용의 유도
대조군 또는 DKK3 293T 조정배지로 처리된 종양조직의 세포분쇄물에서, 내재적 자가소화작용 관련 단백질의 발현이 면역블롯 분석법으로 분석되었다. GAPDH은 내부대조군으로 사용되었다.
C. 전자현미경 분석에 의한 자가포식소체 형성
종양부위는 TEM 분석법으로 처리되고, 분석되었다. DKK3 처리된 종양은 현저한 자가포식소체의 형성을 나타내었다.
도 5. DKK3에 의한 PI3K 신호전달 경로의 조절
신호전달 단백질의 항체를 이용한 면역블롯 분석법을 통해서, MCF-7(A 및 B) 유래의 세포분쇄물에서 클래스 I 및 III의 PI3K 신호전달 경로가 분석되었다. 내부 대조군으로 항-GAPDH 항체 또는 항-β-액틴 항체가 사용되었다.
도 6. DKK3 과발현이 영양이 풍부한 배양 조건에서도 자가포식소체 형성을 증가시킴을 면역형광현미경 분석을 통해 확인한 것이다. HeLa-Flag 또는 HeLa-DKK3 안정화 세포가 10% FBS 포함 배지에서 로 형질전환한 후 자가포식소체 형성을 공초점 현미경으로 분석하였다.
DKK3 induces autophagy.
A. Induction of autophagy through exogenous expression of DKK3
Total cell disruptions were obtained to confirm the relevance of DKK3 for autophagy. Expression of endogenous autophagy proteins was tested using immunoblotting assays on whole cell lysates of HeLa cells stably expressing DKK3 or expressing controls. Expression of DKK3 was confirmed by immunoblot analysis using anti-DKK3 antibodies.
B. Dose-dependent increase in autophagy protein by DKK3
The Flag-DKK3 expression vector was introduced into HeLa cells, and the expression of endogenous autophagy proteins in their whole cell lysates was confirmed by immunoblot analysis. Expression of DKK3 was confirmed by immunoblot analysis using anti-DKK3 antibodies.
C. Damage to DKK3 inhibits DKK3 induced autophagy.
Random siRNAs or DKK3-specific siRNAs were introduced into MRC5 cells, which are normal human lung fibroblasts, and immunoblot analysis of autodigesting proteins was performed using their whole cell disruptions. Anti-GAPDH antibody was used as an internal control.
Figure 2. Promotion of autophagosome formation by DKK3
A. Obtaining HeLa Cells Expressing DKK3
A transformant was obtained by introducing a Flag vector of a control group or a DKK3 vector of an experimental group into the HeLa cells, followed by an immunofluorescence assay using an anti-DKK3 antibody labeled with Alexa 488 to obtain HeLa cells expressing DKK3. At this time, DNA of HeLa cells was stained with DAPI. Expression of DKK3 was also confirmed by immunofluorescence analysis using an anti-DKK3 antibody labeled with Alexa 488. Anti-GAPDH antibody was used as an internal control.
B. Induction of autophagosome formation through DKK3
GFP-LC3 was introduced into HeLa cells transformed with the control and experimental vectors, and autophagosome formation was tested in the cytoplasm through confocal microscopy. 3-MA, an autophagy inhibitor, inhibited the formation of autophagosomes induced by DKK3.
C. Induction of autophagosome formation was quantified by counting GFP-LC3 positive cells in three independent experiments. Error bars indicate standard errors.
D. TEM Analysis of Autophagosome Induction by DKK3
HeLa cells stably expressing the flag vectors of DKK3 or the control group were subjected to electron microscopy by known methods.
DKK3 reacts with Becklin-1 to interfere with the Becklin-1-BCL-2 reaction.
A. DKK3 reacts with beclin-1.
Flag-Beclin-1 vectors were introduced into MCF-7 cells, immunoprecipitated using Flag-agarose beads, and immunoblot analysis was performed using anti-DKK3 antibodies. The same immunoassay was performed using anti-Beclin-1 antibody to confirm the above results.
B. DKK3 reacts with intrinsic beckin-1 through the BD domain of beckin-1.
Cell lysates of HeLa cells expressing DKK3 were immunoprecipitated using protein A / G agarose beads followed by anti-veclin-1 antibodies. Immunoblot analysis was performed with anti-DKK3 antibodies. The same immunoassay with the appropriate antibodies was used to confirm the expression of Beclin-1 and BCL-2.
C. DKK3 and Becklin-1 are in the same position in the cytoplasm.
The location in the cytoplasm of Becklin-1 and DKK3 was confirmed using confocal microscopy. HeLa cells expressing DKK3 were prepared using anti-DKK3 and anti-Beclin-1 antibodies followed by secondary antibodies for detecting DKK3 and becline bound with Alexa 488 (green)-and Alexa 564 (red). Immunofluorescence staining.
D.MCF-7 cells were transformed with a vector comprising the BD domain of Becklin-1 or V5 labeled Becklin-1.
Anti-V5 antibodies were used to immunoprecipitate in the cell disruptions, and immunoblot analysis was performed using anti-DKK3 antibodies (top panel). Expression of beclin-1 was determined by immunoblot analysis using anti-V5 antibodies (bottom panel).
The yeast-to-hybrid screening method confirmed that E. DKK3 protein binds to the BD domain of Becklin-1 protein.
F. The exogenous expression of DKK3 does not affect the formation of the Becklin-1-hVps34 complex.
V5-labeled Becklin-1 was introduced into MCF-7-DKK3 cells, immunoprecipitated with anti-V5 antibody, and immunoblot analysis was performed with anti-hVps34 antibody. Expression of DKK3 was confirmed by immunoblot analysis using anti-DKK3 antibodies in cell disruptions.
Induction of autophagosome formation by DKK3 in intracellular environment
A. Analysis of serum free DKK3 media
Adjusted medium of control vector or DKK3 HEK 293T transducer was collected and concentrated, followed by immunoblot analysis using anti-DKK3 antibody. The content of recombinant DKK3 protein was used to determine the concentration of DKK3 present in serum-free media.
B. Induction of Autodigestion In Vivo by DKK3
In cell lysates of tumor tissues treated with control or DKK3 293T media, the expression of endogenous autophagy related proteins was analyzed by immunoblot analysis. GAPDH was used as an internal control.
C. Autophagy Formation by Electron Microscopy Analysis
Tumor sites were processed and analyzed by TEM analysis. DKK3 treated tumors showed significant autophagosome formation.
Figure 5. Regulation of PI3K signaling pathway by DKK3
Through immunoblot analysis using antibodies of signaling proteins, PI3K signaling pathways of class I and III were analyzed in MCF-7 (A and B) derived cell disruptions. Anti-GAPDH antibody or anti-β-actin antibody was used as internal control.
6. It was confirmed by immunofluorescence microscopy analysis that DKK3 overexpression increased autophagy formation even in nutrient-rich culture conditions. Autophagosome formation was analyzed by confocal microscopy after HeLa-Flag or HeLa-DKK3 stabilized cells were transformed into in a 10% FBS containing medium.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실험재료 및 방법Materials and Methods

세포 배양Cell culture

인간의 자궁경부암 헬라세포, 인간의 배아신장 HEK293 세포, 인간의 배아 폐 섬유아세포 MRC5 및 인간의 유방암 MCF-7 세포는 10% FBS 및 항생제를 포함하는 DMEM 배지에서, 37℃ 5% CO2의 조건으로 배양되었다.
Human cervical cancer HeLa cells, human embryonic kidney HEK293 cells, human embryonic lung fibroblast MRC5 and human breast cancer MCF-7 cells were treated at 37 ° C. 5% CO 2 in DMEM medium containing 10% FBS and antibiotics. Were incubated.

재조합 벡터 및 형질도입Recombinant Vectors and Transduction

Flag 표지된 전장 인간의 DKK3 cDNA와 인간의 베클린-1 단편은 인간의 태아 뇌 cDNA 라이브러리를 이용한 높은 정확도의 PCR을 수행하여 수득하였다. 상기 단편은 Flag 표지된 pcDNA 벡터의 EcoR1 및 XhoI 부위에 도입되도록 클로닝되어, 전장 DKK3 발현벡터(Flag-DKK3)와 베클린-1 발현벡터(Flag-Beclin 1)를 각각 수득하였다. Flag 표지된 DKK2(pcDNA3.1-Flag-DKK2)(Flag-DKK2)와 Flag 표지된 DKK3(pcDNA3.1-Flag-DKK3)(Flag-DKK2)는 연세대학교 권영근 교수로부터 입수하였다. 모든 클로닝된 cDNA의 염기서열은 DNA 서열분석을 통해 확인되었다. 상기 수득한 벡터는 Effectene(Qiagen)을 이용하여 상기 인간의 세포주에 도입되었다. 대조군 벡터와 DKK3를 발현하는 형질도입체(HeLa, MCF-7, 293T)는 3주동안 G418 함유배지에서 개개의 콜로니를 얻은 후 계대 배양하여 증식시켜서 생성되었다. 형질도입체의 순도는 항-DKK3 항체로 염색하는 간접 면역형광법을 사용하여 확인되었다. 전장 베클린-1 또는 베클린-1의 BD를 포함하는 발현벡터를 V5로 표지하고, Effectene(Qiagen)을 이용하여 세포에 도입한 후 DKK3와 베클린-1 사이의 반응을 확인하였다.
Flag-labeled full-length human DKK3 cDNA and human Becklin-1 fragments were obtained by high accuracy PCR using a human fetal brain cDNA library. The fragment was cloned to be introduced into the EcoR1 and XhoI sites of the flag labeled pcDNA vector, yielding a full-length DKK3 expression vector (Flag-DKK3) and a Becklin-1 expression vector (Flag-Beclin 1), respectively. Flag labeled DKK2 (pcDNA3.1-Flag-DKK2) (Flag-DKK2) and Flag labeled DKK3 (pcDNA3.1-Flag-DKK3) (Flag-DKK2) were obtained from Yonsei University professor Kwon Young-geun. The base sequence of all cloned cDNA was confirmed by DNA sequencing. The obtained vector was introduced into the human cell line using Effectene (Qiagen). The control vector and the transducers expressing DKK3 (HeLa, MCF-7, 293T) were produced by obtaining individual colonies in G418-containing medium for 3 weeks and then passage culture. Purity of the transductor was confirmed using indirect immunofluorescence staining with anti-DKK3 antibody. The expression vector containing the full-length Becklin-1 or the BD of Becklin-1 was labeled with V5, introduced into cells using Effectene (Qiagen), and the reaction between DKK3 and Becklin-1 was confirmed.

siRNA 도입siRNA introduction

DKK3를 표적으로 하는 siRNA 올리고뉴클레오티드 서열은 상업적으로 입수하였다(Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). 100nM DKK3 siRNA는 Oligofectamin 시약(Invitrogen)을 사용하여 DKK3의 발현을 감소시키는데 사용되었다. DKK3 발현의 억제는 항-DKK3 항체를 이용한 면역블럿 분석법으로 확인되었다.
SiRNA oligonucleotide sequences targeting DKK3 were obtained commercially (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). 100 nM DKK3 siRNA was used to reduce the expression of DKK3 using Oligofectamin reagent (Invitrogen). Inhibition of DKK3 expression was confirmed by immunoblot analysis using anti-DKK3 antibodies.

면역블럿Immunoblot 분석법 및 동시 면역침전 분석법 Assays and Simultaneous Immunoprecipitation Assays

도입된 세포를 방사성면역침전분석용(RIPA) 완충용액에서 단백질 분해효소 억제제 혼합물(Roche, Mannheim, Germany)와 탈인산화 억제제(Sigma Aldrich, St. Louis, MO)의 존재하에 분해하였다(Park et al., 2005). 총 세포분쇄물(500㎍)을 항체를 이용하여 면역침전시켰다. 침전된 단백질을 5회 세척하고, 10% SDS-PAGE에 적용한 다음, ELC 막(BioRad Laboratories, Hercules, CA)에 전이시켰으며, ECL 검출키트(Amersham Biosciences, Uppsala, Sweden)를 사용하여 면역블럿에 적용하였다. 내부대조군으로는 항-β-액틴 항체(Sigma, St. Louis, MO) 또는 항-GAPDH 항체(Sigma Aldrich)를 사용하였다.
The introduced cells were digested in the presence of protease inhibitor mixtures (Roche, Mannheim, Germany) and dephosphorylation inhibitors (Sigma Aldrich, St. Louis, MO) in radioimmunoprecipitation assay (RIPA) buffer (Park et al. , 2005). Total cell lysates (500 μg) were immunoprecipitated using antibodies. The precipitated protein was washed five times, subjected to 10% SDS-PAGE, then transferred to an ELC membrane (BioRad Laboratories, Hercules, CA) and immunized with an immunoblot using an ECL detection kit (Amersham Biosciences, Uppsala, Sweden). Applied. Anti-β-actin antibody (Sigma, St. Louis, MO) or anti-GAPDH antibody (Sigma Aldrich) was used as an internal control.

간접 면역형광 분석법Indirect Immunofluorescence Assay

6-웰 플레이트 내에서 커버슬립에 배양된 세포에 목적하는 발현벡터를 도입하였다. 도입 30시간이 경과한 후, 상기 세포를 PBS로 세척하고 PBS에 완충된 4% 포르말린용액으로 고정시킨 다음, 간접 면역형광 분석에 적용하였다. 목적하는 1차 항체를 가하여 반응시킨 다음, 상기 세포에 Alexa 586 또는 Alexa 488가 결합된 IgG를 이차항체(Invitrogen)로서 가하여 반응시켰다. DAPI(Roche)를 이용하여 핵을 염색하였다. 목적하는 단백질의 발현 및 세포내 분포는 공초점 현미경(BioRad, Hertfordshire, UK)을 이용하여 분석되었다.
The desired expression vector was introduced into cells cultured on coverslips in 6-well plates. After 30 hours of introduction, the cells were washed with PBS, fixed with 4% formalin solution buffered in PBS, and then subjected to indirect immunofluorescence analysis. After reacting by adding the desired primary antibody, the reaction was performed by adding IgG bound to Alexa 586 or Alexa 488 as a secondary antibody (Invitrogen). Nuclei were stained using DAPI (Roche). Expression and intracellular distribution of the protein of interest were analyzed using confocal microscopy (BioRad, Hertfordshire, UK).

GFP-LC3의 정량Quantification of GFP-LC3

GFP 표지된 미세소관 결합 단백질 1 경쇄 3(LC3) 발현 벡터를 타모스 요시모리(Osaka University, Osaka, Japan)로부터 입수하였다. 대조군 벡터 또는 DKK3를 발현시키는 MCF-7 또는 헬라세포에, 유전자 전이 시약(Qiagen, Valencia, CA)을 이용하여 GFP-LC3 발현벡터를 도입하고, 10% FBS를 포함하는 영양풍부 조건 또는 4시간 동안 EBSS에서의 배양을 통한 영양고갈 조건에서 배양한 다음, 공초점 현미경(Radiance 2000, Biorad)으로 평가하였다. 자가소화작용의 유도를 정량화하기 위하여, 공초점 현미경을 이용하여 점형태의 자가포식소체의 형성이 결정된 10개 이상의 점을 가지는 200개의 GFP 양성 세포를 계수하였다.
GFP labeled microtubule binding protein 1 light chain 3 (LC3) expression vector was obtained from Tamos Yoshimori (Osaka University, Osaka, Japan). Into a control vector or MCF-7 or HeLa cells expressing DKK3, a GFP-LC3 expression vector was introduced using a gene transfer reagent (Qiagen, Valencia, Calif.) And subjected to nutrient rich conditions containing 10% FBS or for 4 hours. The cells were cultured under nutrient depletion conditions by culturing in EBSS, and then evaluated by confocal microscopy (Radiance 2000, Biorad). To quantify the induction of autodigestion, confocal microscopy was used to count 200 GFP positive cells with 10 or more points at which the formation of a pointed autophagosome was determined.

마이크로 어레이 분석 및 RT-PCR 분석Micro Array Analysis and RT-PCR Analysis

DKK3 발현에 의해 활성화된 하류의 표적을 확인하기 위하여, 공지된 방법(Lee et al., 2005)에 따라, TRIZOL 시약(Invitrogen Life Technologies, Grand Island, NY)을 사용하여 DKK3 발현 세포 및 대조군 벡터 세포로부터 총 세포 RNA를 추출하고, 상기 cDNA를 DNA 칩(Genetrack Human 17K cDNA chip; Genomictree Products, Taejon, South Korea)을 사용하여 cDNA 마이크로어레이 분석에 적용하였다. RT-PCR 분석을 위하여, 역전사효소(Superscript II Reverse Transcriptase, Invitrogen) 및 올리고 (dT) 프라이머를 사용하여 목적하는 세포로부터 추출한 총 세포 RNA를 역전사시키고, 결과로서 얻어진 cDNA를 PCR 증폭용 주형으로 사용하였다. DKK3를 증폭시키기 위한 프라이머의 염기서열은 다음과 같다:
To identify downstream targets activated by DKK3 expression, DKK3 expressing cells and control vector cells using TRIZOL reagent (Invitrogen Life Technologies, Grand Island, NY), according to known methods (Lee et al., 2005). Total cell RNA was extracted from the cDNA and subjected to cDNA microarray analysis using a DNA chip (Genetrack Human 17K cDNA chip; Genomictree Products, Taejon, South Korea). For RT-PCR analysis, Supertranscript II Reverse Transcriptase (Invitrogen) and oligo (dT) primers were used to reverse transcription of total cellular RNA extracted from cells of interest, and the resulting cDNA was used as a template for PCR amplification. . The base sequence of the primer for amplifying DKK3 is as follows:

DKK3 정방향 프라이머, 5'-GAG CGA GCA GAT CCA GTC-3'(서열번호 3)DKK3 forward primer, 5'-GAG CGA GCA GAT CCA GTC-3 '(SEQ ID NO: 3)

DKK3 역방향 프라이머, 5'-AGC CAT GTA GAA CAA ACG GC-3'(서열번호 4).
DKK3 reverse primer, 5'-AGC CAT GTA GAA CAA ACG GC-3 '(SEQ ID NO: 4).

PCR 조건은 최초 변성 95℃ 1분; 95℃ 30초, 60℃ 1분 및 72℃ 1분 30회 반복; 및, 최종 연장 72℃ 7분이었다. 결과로서 얻어진 절편은 2% 아가로스겔 전기영동에 적용하고, DNA 염색시약(0.01% SYBR safe DNA gel stain, Invitrogen, Carlsbad, CA)으로 염색하였다.
PCR conditions were first denaturation 95 1 minute; Repeat 30 times at 95 ° C for 30 seconds, 60 ° C for 1 minute and 72 ° C for 1 minute; And final extension 72 ° C. for 7 minutes. The resulting sections were subjected to 2% agarose gel electrophoresis and stained with DNA staining reagents (0.01% SYBR safe DNA gel stain, Invitrogen, Carlsbad, CA).

TEM 분석법TEM method

배양된 포유동물 세포 또는 종양조직을 2.5% 글루타르알데히드를 포함하는 0.1 M 카코딜레이트 완충용액(cacodylate buffer, pH 7.4)으로 40℃에서 45분동안 고정하고, 글루타르알데히드를 포함하지 않는 완충용액으로 세척하였으며, 1% OsO4를 포함하는 카코딜레이트 완충용액으로 후고정하고, 탈수시킨 다음, Epon에 포매하였다. 마이크로톰(Reichert Ultracut S ultramicrotome, Leica)으로 초박편(70 nm)으로 절단하였다. 상기 박편을 4% 우라닐 아세테이트로 염색하고, 전자현미경(Hitachi H-7100)으로 촬영하였다.
Cultured mammalian cells or tumor tissues were fixed with 0.1 M cacodylate buffer (pH 7.4) containing 2.5% glutaraldehyde for 45 minutes at 40 ° C. and buffered without glutaraldehyde. Washed with, postfixed with cacodylate buffer containing 1% OsO4, dehydrated and embedded in Epon. The microtome (Reichert Ultracut S ultramicrotome, Leica) was cut into ultrathin (70 nm). The flakes were stained with 4% uranyl acetate and photographed with an electron microscope (Hitachi H-7100).

모델 동물Model animals

5주령의 자성 BALB/c 누드(nu/nu) 마우스를 상업적으로 입수하고(Charles River Laboratory, Japan), 무균조건에서 사육하였다. 각 실험군별로 5마리의 동물을 포함한다. 대조군 벡터 또는 DKK3를 발현하는 293T 세포에서 유래된 무혈청 조정배지(CM)를 원심분리하여 수집하고, 센트리콘 장치(Centricon filter devices, MWCO 30, Millipore, Bedford, MA)를 이용하여 농축하였다. 농축된 조정배지의 순도 및 농도는 SDS-PAGE 이후의 면역블럿 분석법을 이용하여 측정하였다. 마우스에 인간의 헬라 자궁경부암 세포(5 x 106 cells)를 경피적으로 주사하고 10일이 경과한 후, 대조군 벡터 또는 DKK3 발현 형질도입체로부터 준비된 농축되고 정제된 무혈청 조정배지를 2주동안 1주일에 2회 마우스에 주사하였다(총 43㎍). 상기 종양을 잘라내어, 중량을 측정한 다음, 면역블럿 분석, 면역조직화학적 분석 및 전자현미경 분석에 적용하였다.
Five week old female BALB / c nude (nu / nu) mice were obtained commercially (Charles River Laboratory, Japan) and bred under aseptic conditions. Each group contains 5 animals. Serum-free media (CM) derived from control vectors or 293T cells expressing DKK3 were collected by centrifugation and concentrated using Centricon filter devices (Centricon filter devices, MWCO 30, Millipore, Bedford, Mass.). Purity and concentration of the concentrated adjusted medium were determined using immunoblot analysis after SDS-PAGE. After 10 days of transdermal injection of human HeLa cervical cancer cells (5 × 10 6 cells) into the mice, concentrated and purified serum-free media prepared from control vectors or DKK3 expressing transducers for 1 week for 2 weeks. Mice were injected twice a week (43 μg total). The tumor was cut out and weighed and then subjected to immunoblot analysis, immunohistochemical analysis and electron microscopic analysis.

통계적 분석Statistical analysis

실험 결과의 차이에 대한 통계적인 유의성은 독립적 분산분석법에 의해 평가하였고, 확률값은 독립적 T 테스트에 의해 산출되었다. P < 0.05인 경우 통계적으로 유의하다고 간주되었다.
The statistical significance of the difference in the experimental results was evaluated by independent analysis of variance, and the probability value was calculated by independent T test. P <0.05 was considered statistically significant.

실시예 1: DKK3의 자가소화작용 유도Example 1: Induction of autophagy of DKK3

본 발명자들은 β-카테닌 단백질의 분해에 프로테아좀 매개 유비퀴틴 분해활성 보다도 DKK3가 관여함을 밝혀내었다. 따라서, DKK3가 자가소화작용에 관여하는지의 여부를 확인하고자 하였다.The inventors have found that DKK3 is involved in the degradation of β-catenin protein rather than proteasome-mediated ubiquitin degradation activity. Therefore, we tried to determine whether DKK3 is involved in autophagy.

우선, 내재적 DKK3가 결여된 헬라세포에 외래의 DKK3 단백질을 발현시킨 후, 자가소화작용 단백질의 발현량을 측정함으로써, 자가소화작용에 대한 DKK3의 효과를 확인하였다. DKK3 발현벡터의 도입을 통한 DKK3의 외래발현은 내재적 자가소화작용 마커 단백질인 베클린-1과 막결합 미세소관 관련 단백질 1의 경쇄 3(MAP1 LC3-II)의 발현을 증가시켰다(도 1A). First, after expressing foreign DKK3 protein in HeLa cells lacking endogenous DKK3, the effect of DKK3 on autophagy was confirmed by measuring the expression level of autophagy protein. The outward expression of DKK3 through the introduction of the DKK3 expression vector increased the expression of the endogenous autophagy marker protein beclin-1 and light chain 3 (MAP1 LC3-II) of membrane-bound microtubule related protein 1 (FIG. 1A).

세포질내 LC3-I를 LC3-II로 전환시키는 해독이후 변형은 근처의 자가포식소체의 막에 LC3-II가 위치한 후에 발생된다고 알려져 있다. 본 발명자들은 DKK3의 증가된 발현이 내재적인 LC3-II와 베클린-1의 수준향상을 유도하고, 용량-의존적인 DKK3 매개 자가소화작용의 유도를 제안하였다(도 1B). Post-translational modifications that convert LC3-I into LC3-II into the cytoplasm are known to occur after LC3-II is located on the membrane of a nearby autophagosome. We suggested that increased expression of DKK3 induces intrinsic LC3-II and beclin-1 levels and induces dose-dependent DKK3 mediated autophagy (FIG. 1B).

추가로, 본 발명자들은 인간의 정상 MRC5 세포에서 siRNA 매개 실험을 통해 자가소화작용에서의 DKK3의 역할을 연구하였다. DKK3-특이적 siRNA는 80% 정도의 DKK3 단백질 발현을 감소시켰고, 내재적인 LC3-II를 감소시켰다(도 1C). In addition, we studied the role of DKK3 in autophagy via siRNA mediated experiments in human normal MRC5 cells. DKK3-specific siRNA reduced DKK3 protein expression by 80% and decreased intrinsic LC3-II (FIG. 1C).

신규한 DKK3-매개 자가소화작용 유도를 확인하고, 분자기작을 탐색하기 위하여, 본 발명자들은 카스파제 3가 결여되고, 카스파제-9의 미약한 활성을 나타내며 DKK3가 발현되지 않는 인간의 유방암 세포인 MCF-7 세포주를 선택하였다. 아데노바이러스 매개 DKK3 유전자 전이는 아팝토시스 유도에 의하여 종양을 억제하는 DKK3의 활성을 나타내었다. 비특이적 세포독성 효과로부터 DKK3의 활성을 구별하기 위하여, 헬라세포와 MCF-7 세포에서 DKK3를 안정하게 발현시켰고, 대조군의 벡터를 발현시킨 다음, G418를 함유하는 배지에서 선별하였다.In order to identify novel DKK3-mediated autophagy induction and explore molecular mechanisms, we present human breast cancer cells that lack caspase 3, exhibit weak activity of caspase-9 and do not express DKK3. MCF-7 cell line was selected. Adenovirus mediated DKK3 gene transfer demonstrated the activity of DKK3 to inhibit tumors by inducing apoptosis. To distinguish DKK3 activity from nonspecific cytotoxic effects, DKK3 was stably expressed in HeLa cells and MCF-7 cells, and the vector of the control group was expressed and then selected in a medium containing G418.

DKK3 단백질 발현은 항 DKK3 항체를 이용한 간접적인 면역형광염색법 및 면역블롯 분석법으로 확인되었다(도 2A). DKK3 단백질은 형질전환체의 세포질에서 발현되었다(도 2A, left). DKK3 protein expression was confirmed by indirect immunofluorescence staining and immunoblot analysis using anti-DKK3 antibodies (FIG. 2A). DKK3 protein was expressed in the cytoplasm of the transformants (FIG. 2A, left).

헬라 DKK3 세포에서 DKK3 매개 자가소화작용의 유도를 확인하기 위하여, 본 발명자들은 GFP 표지된 자가포식소체 결합 LC3 벡터를 대조군 또는 DKK3 발현 헬라세포에 도입한 후, 공초점 현미경으로 자가소화작용 유도의 중요한 초기 마커인 자가포식소체 형성을 시험하였다. LC3에 PE(phosphatidylethanolamine)를 결합시키면, 자가소화작용 유도조건하에서 자가포식소체의 막에 결합된 LC3를 불용성화하게 된다. 그 결과, GFP-LC3는 정상적인 조건하에서는 세포에 분산된 형태로 존재하는 반면, 막에 결합된 형태를 반영하는 점형태로 GFP-LC3가 존재하면 자가소화작용의 유도를 입증하는 증거가 될 수 있다.In order to confirm the induction of DKK3-mediated autophagy in HeLa DKK3 cells, we introduced GFP-labeled autophagosome binding LC3 vectors into control or DKK3 expressing HeLa cells, followed by confocal microscopy. Initial marker autophagosome formation was tested. The binding of phosphatidylethanolamine (PE) to LC3 results in insolubilization of LC3 bound to the membrane of autophagosome under induction conditions. As a result, GFP-LC3 exists in a cell-dispersed form under normal conditions, whereas the presence of GFP-LC3 in the form of a dot reflecting the form bound to the membrane may provide evidence of induction of autophagy. .

따라서, 본 발명자들은 LC3-II의 생성 및 형광표지된 LC3의 세포내 분포 형태의 관찰에 의하여 생화학적으로 자가소화작용의 유도를 확인하는 실험을 수행하였다. 예상대로, 공초점 현미경은 대조군 벡터를 발현하는 세포에서는 GFP-LC3가 분산된 형태로 세포에 존재하지만, DKK3를 발현하는 세포에서는 GFP-LC3가 점의 형태로 세포내에 존재함을 보여주었고, 이로부터 영양이 풍부한 조건에서 조차도 외래 DKK3의 발현에 의하여 자가포식소체의 형성이 유도됨을 알 수 있었다(도 6). DKK3를 발현하는 세포에서 자가포식소체 형성의 증가는 무혈청 조건에서 입증되었다(도 2B). Therefore, the inventors conducted experiments confirming the induction of autochemical digestion by production of LC3-II and observation of the intracellular distribution of fluorescently labeled LC3. As expected, confocal microscopy showed that GFP-LC3 was present in cells in a dispersed form in cells expressing the control vector, whereas GFP-LC3 was present in the cells in the form of dots in cells expressing DKK3. From the nutrient-rich condition, it was found that the formation of autophagosomes was induced by the expression of foreign DKK3 (FIG. 6). An increase in autophagosome formation in cells expressing DKK3 was demonstrated in serum-free conditions (FIG. 2B).

이에 비하여, 클래스 III PI3K(Vps34)의 억제제인 3-MA(3-methyladenine)의 처리는 DKK3 유도된 자가포식소체 형성을 방해하였다(도 2B, right). 무혈청 조건에서 DKK3의 발현은 자가포식소체 형성을 3배 이상 증가시켰다(도 2C).
In contrast, treatment with 3-MA (3-methyladenine), an inhibitor of class III PI3K (Vps34), prevented DKK3-induced autophagocytosis formation (FIG. 2B, right). Expression of DKK3 in serum-free conditions increased autophagosome formation more than threefold (FIG. 2C).

다음으로, 본 발명자들은 자가포식소체 형성의 DKK3 매개 유도를 TEM 분석법으로 확인하였다. TEM 분석법을 통한 형태학적 접근으로부터, 영양이 풍부한 조건하에서 대조군의 세포에 비하여 DKK3가 발현되는 세포에서는 이중막으로 감싸여진 자가소화작용 액포가 대량으로 축적되어 있음을 확인하였다(도 2D). 이로부터 생리학적 수준으로의 DKK3의 외래 발현은 자가포식소체의 형성을 향상시킴을 알 수 있었다.
Next, the inventors confirmed the DKK3-mediated induction of autophagosome formation by TEM analysis. From the morphological approach through the TEM assay, it was confirmed that a large amount of autophagy vacuoles encapsulated by the double membrane was accumulated in the cells expressing DKK3 under nutrient rich conditions compared to the cells of the control group (FIG. 2D). This suggests that exogenous expression of DKK3 at the physiological level enhances the formation of autophagosomes.

실시예 2: 베클린-1과 BCL-2의 결합에 대한 DKK3의 간섭효과Example 2 Interference Effect of DKK3 on the Binding of Becklin-1 and BCL-2

DKK3 매개 자가포식소체 유도의 기작을 설명하기 위하여, 본 발명자들은 DKK3가 자가소화작용의 초기단계에서 자가포식소체 형성에 중요한 역할을 수행하는 베클린-1과 물리적으로 반응하는지의 여부를 확인하였다. Flag-베클린-1이 도입된 MCF-7-DKK3 세포를 분석하여 DKK3와 베클린-1 사이의 반응을 나타내었다(도 3A). To explain the mechanism of DKK3-mediated autophagosome induction, we identified whether DKK3 physically reacts with Becklin-1, which plays an important role in autophagy formation in the early stages of autophagy. MCF-7-DKK3 cells incorporating Flag-Beclin-1 were analyzed to show a response between DKK3 and Becklin-1 (FIG. 3A).

다음으로, 내재적 베클린-1 역시 자가소화작용을 조절가능한 수준으로 내재적으로 발현하는 자가소화-적격 헬라세포를 사용하였다. DKK3를 발현하는 헬라세포에서 항-베클린-1으로 면역침전시킨 결과, 내재적인 베클린-1과 DKK3의 복합체가 형성됨을 확인할 수 있었다(도 3B). Next, endogenous beclin-1 also used autodigestion-competent HeLa cells that expressed endogenously at a controllable level. As a result of immunoprecipitation with anti-veclin-1 in HeLa cells expressing DKK3, it was confirmed that an intrinsic beclin-1 and DKK3 complex was formed (FIG. 3B).

그들의 반응을 추가로 확인하고자, 베클린-1과 DKK3의 세포내 위치를 직접적인 면역형광 염색 및 공초점 현미경 촬영에 의해 결정하였다. 세포질에서 베클린-1과 같이 위치하는 DKK3는 공초점 현미경상에서 관찰되었으므로, DKK3가 베클린-1과 반응함을 알 수 있었다(도 3C).
To further confirm their response, the intracellular locations of Becklin-1 and DKK3 were determined by direct immunofluorescence staining and confocal microscopy. DKK3 co-located with Becklin-1 in the cytoplasm was observed under confocal microscopy, indicating that DKK3 reacts with Becklin-1 (FIG. 3C).

다음으로, 본 발명자들은 DKK3가 베클린-1-BCL-2 반응에 영향을 미치는지의 여부를 확인하고자 하였다. DKK3의 외래 발현은 베클린-1-BCL-2 반응을 간섭하였고, 이는 베클린-1에 결합하는 DKK3와 BCL-2 사이의 경쟁을 제안하였다(도 3B). Next, the present inventors tried to determine whether DKK3 influences the Becklin-1-BCL-2 reaction. Exogenous expression of DKK3 interfered with the Becklin-1-BCL-2 response, suggesting a competition between DKK3 and BCL-2 binding to Becklin-1 (FIG. 3B).

BCL-2는 베클린-1의 BD(BCL-2 binding domain)를 통해 베클린과 반응하고, 자가소화작용의 핵형성 단계에서 베클린-1 의존적 자가소화작용을 하향조절하는 것으로 알려져 있기 때문에, 본 발명자들은 DKK3가 베클린-1의 BD에 결합하여, DKK3가 베클린-1-BCL-2 반응을 억제하는지의 여부를 연구하였다. Because BCL-2 is known to react with beckin through the BCL-2 binding domain (BD) of beckin-1, and downregulates beckin-1 dependent autophagy in the nucleation phase of autophagy, The inventors studied whether DKK3 binds to the BD of beclin-1, thereby inhibiting the beclin-1-BCL-2 response.

DKK3를 발현하는 MCF-7 세포에 Flag 표지된 베클린-1의 전체 또는 BD를 발현하는 발현벡터를 도입하였다. V5 표지된 베클린-1 발현벡터를 이용한 동시 면역침전 분석법은 DKK3가 베클린-1의 BD에 결합할 수 있음을 보여주었다 (도 3D).Expression vectors expressing BD or all of the flag labeled Becklin-1 were introduced into MCF-7 cells expressing DKK3. Simultaneous immunoprecipitation assays using the V5 labeled VECLIN-1 expression vector showed that DKK3 can bind to the BD of VECLIN-1 (FIG. 3D).

놀랍게도, 상기 DKK3와 베클린-1의 BD의 반응은 전체 베클린-1과 DKK3의 반응과 유사하였다(도 3D). 따라서, DKK3는 베클린-1-BCL-2 반응을 억제함에 의하여 자가포식소체의 형성을 유도할 수 있고, 이에 의하여 성공적인 자가포식소체의 형성에 필요한 핵형성을 촉진시킬 수 있다.Surprisingly, the reaction of the DKK3 with the BD of Beclin-1 was similar to that of the whole Beclin-1 with DKK3 (FIG. 3D). Thus, DKK3 can induce the formation of autophagosomes by inhibiting the Becklin-1-BCL-2 response, thereby promoting the nucleation required for the formation of successful autophagosomes.

또한 DKK3 단백질과 베클린-1의 BD 도메인간의 결합은 효모-투하이브리드 분석을 통해 직접적인 상호 결합함을 확인하였다. 4가지 종류의 베클린-1 컨스트럭트를 제작하여 종래에 기술된 대로 수행하였다(Park et al., Cancer Res 65(3):749-757, 2005). 요약하면, 헬라세포 유래의 cDNA 라이브러리(Clontech, USA)에서 PCR 방법으로 베클린-1 단백질을 코딩하는 DNA 단편을 pJG4-5(Clontech, USA)의 EcoRI 및 XhoI 위치로 클로닝하고, DKK3 전장은 LexA와의 융합 단백질로의 발현을 위해 pGilda 벡터(Clontech, USA)의 BamH I 및 Xho I 위치에 클로닝하였다. 각각의 pGilda 및 pJG4-5 융합 컨스트럭트를 실험 효모 균주인 EGY 48(Clontech, USA)에 도입하고, 2% 갈락토스를 포함하는 류신-결핍 배지에서 세포가 자라는 능력, 및 X-gal, 2% 갈락토스 및 2% 라피노스를 포함하는 합성 배지에서 파란색 콜로니 형성 여부를 통해 융합된 단백질 사이의 상호작용을 결정하였다. In addition, it was confirmed that the binding between the DKK3 protein and the BD domain of Becklin-1 was directly cross-linked through yeast-to-hybrid analysis. Four types of Becklin-1 constructs were constructed and performed as previously described (Park et al., Cancer Res 65 (3): 749-757, 2005). In summary, DNA fragments encoding the Becklin-1 protein were cloned into the EcoRI and XhoI positions of pJG4-5 (Clontech, USA) by PCR method in a cDNA library derived from HeLa cells (Clontech, USA), and the DKK3 full length was LexA Cloning was performed at the BamH I and Xho I positions of the pGilda vector (Clontech, USA) for expression into fusion proteins. The ability to introduce each pGilda and pJG4-5 fusion construct into the experimental yeast strain EGY 48 (Clontech, USA) and grow cells in leucine-deficient media containing 2% galactose, and X-gal, 2% The interaction between the fused proteins was determined through the formation of blue colonies in synthetic medium containing galactose and 2% raffinose.

도 3E에서 확인할 수 있는 바와 같이, 베클린-1 단백질의 BD 도메인 단독(1-150)을 포함하는 베클린-1 단백질은 전장 베클린-1 단백질(1-450)과 대등한 수준으로 DKK3와 상호작용을 하였으나, 다른 도메인을 포함하는 베클린-1은 DKK3와 전혀 상호작용을 하지 않았다. 따라서, 이러한 결과는 베클린-1과 DKK3와의 상호작용에서 베클린-1 단백질의 BD도메인의 중요성을 나타내고, 베클린-1의 BD도메인이 DKK3와의 상호작용에 필수충분조건임을 제시한다. As can be seen in FIG. 3E, the VECLIN-1 protein, which includes the BD domain alone (1-150) of the VECLIN-1 protein, comparable to that of DKK3 at a level comparable to that of the full-length Becklin-1 protein (1-450). Although interacting, Becklin-1, including other domains, did not interact with DKK3 at all. Thus, these results indicate the importance of the BD domain of the Becklin-1 protein in the interaction of Bcl-1 and DKK3, suggesting that the BD domain of Bcl-1 is essential and sufficient for interaction with DKK3.

상기 베클린-1-hVps34 복합체는 전구-자가포식소체 막의 형성7의 핵형성 또는 초기에 관여하는 것으로 알려져 있다. BCL-2는 자가소화작용을 촉진하는 베클린-1-hVps34 복합체의 형성을 억제하고, 베클린-1과 연관된 클래스 III PI3K의 활성을 감소시키기 때문에, 본 발명자들은 MCF-7 세포에서 베클린-1-hVps34 복합체에 DKK3 발현이 어떠한 영향을 미치는지 연구하였다. MCF7-DKK3 세포에 V5로 표지된 베클린-1의 유전자를 도입하고, 항-V5 항체로 면역침전시킨 다음, 항-hVps34 항체를 이용하여 면역블럿 분석을 수행하였다.The beclin-1-hVps34 complex is known to be involved in the nucleation or early formation of pro-autophagosome membranes7. Because BCL-2 inhibits the formation of beclin-1-hVps34 complex that promotes autophagy and reduces the activity of class III PI3K associated with beclin-1, we believe that beclin- in MCF-7 cells. The effect of DKK3 expression on the 1-hVps34 complex was studied. A gene of Vclin-1 labeled V5 was introduced into MCF7-DKK3 cells, immunoprecipitated with an anti-V5 antibody, and immunoblot analysis was performed using an anti-hVps34 antibody.

DKK3의 발현은 베클린-1-hVps34 반응에 거의 영향을 미치지 못하였다(도 3F). 따라서, 베클린-1에 대한 Bcl-2의 결합은 상술한 바(도 3B)와 같이 DKK3 발현에 의하여 감소되는 반면, 베클린-1에 대한 hVps34의 결합은 DKK3에 의하여 별다른 영향을 받지 않았다.Expression of DKK3 had little effect on the Becklin-1-hVps34 response (FIG. 3F). Thus, the binding of Bcl-2 to Bcl-1 was reduced by DKK3 expression as described above (FIG. 3B), whereas the binding of hVps34 to Bcl-1 was not significantly affected by DKK3.

다음으로, 본 발명자들은 동시 면역침전 분석법을 이용하여 베클린-1에 대한 DKK3의 결합특이성을 확인하고, 면역블럿 분석법을 이용하여 자가소화작용 단백질 발현의 유도를 확인함에 의하여 DKK3 매개 자가포식소체 형성의 특이성을 연구하였다. DKK3가 베클린-1과 강하게 반응하는 반면(도 3A), 다른 DKK 패밀리 중의 하나인 DKK2는 베클린-1과 반응하지 못하였을 뿐만 아니라 내재적인 자가소화작용 단백질인 LC3-II 및 베클린-1의 발현을 유도하지도 못하였다.
Next, the present inventors confirmed the binding specificity of DKK3 to beclin-1 using a simultaneous immunoprecipitation assay, and confirmed the induction of autophagy protein expression using an immunoblotting assay to form DKK3 mediated autophagy. The specificity of was studied. While DKK3 reacts strongly with Becklin-1 (FIG. 3A), one of the other DKK families, DKK2, failed to react with Becklin-1 as well as the intrinsic autophagy proteins LC3-II and Becklin-1. It did not induce the expression of.

실시예Example 3:  3: DKK3DKK3 of 자가포식소체의Autophagy 형성유도 Induction

생체내 환경에서 자가포식소체의 형성에 대한 DKK3의 효과를 확인하기 위하여, 인간의 자궁경부암을 이식한 모델 마우스를 이용하였다. DKK3 또는 대조군을 발현하는 293T 세포(293T-DKK3 및 293T-Con)로부터 유래된 무혈청 조정배지를 면역블럿 분석법으로 상업적으로 입수가능한 재조합 DKK3 단백질과 비교하여 DKK3의 순도 및 농도를 평가하였다(도 4A). DKK3의 함량과 순도는 상기 조정배지와 제조한 DKK사이에 유의한 차이를 나타내지 않았으므로, 상기 조정배지를 사용함에 대한 근거를 제공하였다. To confirm the effect of DKK3 on the formation of autophagosomes in the in vivo environment, model mice implanted with human cervical cancer were used. Serum-free media derived from 293T cells (293T-DKK3 and 293T-Con) expressing DKK3 or control were compared to recombinant DKK3 protein commercially available by immunoblot assay to assess the purity and concentration of DKK3 (FIG. 4A). ). The content and purity of DKK3 did not show a significant difference between the adjusted medium and the prepared DKK, thus providing a basis for using the adjusted medium.

실험실적 환경의 것과 동일하게, 면역블럿 분석법은 대조군의 조정배지를 처리한 것에 비하여 DKK3 조정배지를 처리한 후에 베클린-1과 LC3-II의 극적인 상향조절 및 BCL-2의 하향조절을 나타내었다(도 4B). 다음으로, 생체내 환경에서 DKK3 조정배지 매개 자가포식소체의 형성은 2주일 동안 주 2회 주사된 대조군 조정배지 또는 DKK3 조정배지로 처리한 종양 조직의 전자현미경 분석을 통해 확인되었다.As in the laboratory environment, immunoblot assay showed dramatic upregulation of Bcl-1 and LC3-II and downregulation of BCL-2 after treatment with DKK3 control media compared to control control media. (FIG. 4B). Next, the formation of DKK3 media mediated autophagy in vivo was confirmed by electron microscopic analysis of tumor tissues treated with DKK3 media or control media injected twice a week for 2 weeks.

종양조직의 전자현미경 분석으로, 대조군 조정배지를 처리한 종양에 비하여 DKK3 조정배지를 처리한 종양에서 자가포식소체의 수가 극적으로 증가되었음을 확인할 수 있었다(도 4C). 이러한 결과는 생체내 환경에서 DKK3의 외래발현이 자가포식소체의 형성을 유도함을 나타내었다.
Electron microscopic analysis of the tumor tissue, it was confirmed that the number of autophagosomes dramatically increased in the tumor treated with DKK3 adjusted medium compared to the control treated medium (Fig. 4C). These results indicated that the outward expression of DKK3 in vivo induces the formation of autophagosomes.

실시예 4: DKK3에 의한 PI3K 신호전달 경로의 조절Example 4 Regulation of PI3K Signaling Pathway by DKK3

클래스 I PI3K 및 mTOR 조절 경로는 자가소화작용을 억제함에 반하여, 클래스 III PI3K는 자가소화작용을 활성화시킨다. 자가소화작용의 조절에 관여하는 PI3K 신호전달 경로에 DKK3의 외래 발현의 효과를 확인하고자, 상기 경로에 관여하는 신호전달 단백질에 대한 항체를 이용한 면역블롯 분석법을 이용하여 P13K 신호전달 경로상에 DKK3의 생리학적인 발현수준의 효과를 평가하기 위하여 DKK3를 발현하는 세포가 사용되었다(도 5). Class I PI3K and mTOR regulatory pathways inhibit autophagy, whereas class III PI3K activates autophagy. To confirm the effect of exogenous expression of DKK3 on the PI3K signaling pathway involved in the regulation of autophagy, the immunoblot analysis of DKK3 on the P13K signaling pathway was performed using an immunoblot assay using antibodies to the signaling protein involved in the pathway. Cells expressing DKK3 were used to assess the effect of physiological expression levels (FIG. 5).

자가소화작용을 유도하는 DKK3의 능력 그대로, 인체 유방 MCF-7 종양세포에서 외래 DKK3 발현은 mTOR 표적 단백질인 p70S6K의 인산화를 감소시켜서, mTOR 신호전달을 억제하였다. mTOR의 신호전달 억제 그대로, 본 발명자들은 베클린-1 및 LC3-II 전환율의 수준이 증가하고, Bcl-2의 수준이 감소하며, PI3K 클래스 III 신호전달 경로를 활성화시키는 결과를 나타내었다(도 5A 및 5B).Intact DKK3 expression in human breast MCF-7 tumor cells, as it is, the ability of DKK3 to induce autophagy, reduced the phosphorylation of p70S6K, an mTOR target protein, thereby inhibiting mTOR signaling. Inhibiting the signaling of mTOR, as it is, we have shown that the levels of beclin-1 and LC3-II conversions are increased, the levels of Bcl-2 are decreased, and the PI3K class III signaling pathway is activated (FIG. 5A). And 5B).

추가로, Ras는 클래스 I PI3-인산화효소 신호전달 경로를 통해 영양고갈로 인한 자가소화작용의 하향조절자로서 중요한 역할을 수행한다(Furuta et al., 2004). 따라서, 본 발명자들은 자가소화작용의 조절에 관여하는 클래스 I PI3-인산화효소 신호전달 경로에 대한 DKK3의 효과를 결정하고자 하였다. DKK3의 외래 발현은 Ras 및 Raf 단백질의 수준을 하향조절하는 결과를 초래하였고, 이는 클래스 I PI3-인산화효소 신호전달 경로의 하향조절을 의미하였다(도 5B).In addition, Ras plays an important role as a downregulator of autophagy due to nutrient depletion via the class I PI3-kinase signaling pathway (Furuta et al., 2004). Therefore, the present inventors sought to determine the effect of DKK3 on the class I PI3-kinase signaling pathway involved in the regulation of autophagy. Exogenous expression of DKK3 resulted in downregulation of Ras and Raf protein levels, indicating downregulation of the class I PI3-kinase signaling pathway (FIG. 5B).

결과적으로, DKK3의 외래 발현은 PI3K 클래스 ImTOR 신호전달 경로를 억제하지만, PI3K 클래스 III 신호전달 경로를 활성화시킴으로써, 자가소화작용을 유도하는 결과를 나타냄을 알 수 있었다.
As a result, it was found that foreign expression of DKK3 suppresses the PI3K class ImTOR signaling pathway, but induces autodigestion by activating the PI3K class III signaling pathway.

<110> SAMSUNG LIFE PUBLIC WELFARE FOUNDATION <120> A Composition for Inducing Cell Autophagy <130> PA110272/KR <160> 4 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 350 <212> PRT <213> Human Dickkopf 3 <400> 1 Met Gln Arg Leu Gly Ala Thr Leu Leu Cys Leu Leu Leu Ala Ala Ala 1 5 10 15 Val Pro Thr Ala Pro Ala Pro Ala Pro Thr Ala Thr Ser Ala Pro Val 20 25 30 Lys Pro Gly Pro Ala Leu Ser Tyr Pro Gln Glu Glu Ala Thr Leu Asn 35 40 45 Glu Met Phe Arg Glu Val Glu Glu Leu Met Glu Asp Thr Gln His Lys 50 55 60 Leu Arg Ser Ala Val Glu Glu Met Glu Ala Glu Glu Ala Ala Ala Lys 65 70 75 80 Ala Ser Ser Glu Val Asn Leu Ala Asn Leu Pro Pro Ser Tyr His Asn 85 90 95 Glu Thr Asn Thr Asp Thr Lys Val Gly Asn Asn Thr Ile His Val His 100 105 110 Arg Glu Ile His Lys Ile Thr Asn Asn Gln Thr Gly Gln Met Val Phe 115 120 125 Ser Glu Thr Val Ile Thr Ser Val Gly Asp Glu Glu Gly Arg Arg Ser 130 135 140 His Glu Cys Ile Ile Asp Glu Asp Cys Gly Pro Ser Met Tyr Cys Gln 145 150 155 160 Phe Ala Ser Phe Gln Tyr Thr Cys Gln Pro Cys Arg Gly 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Claims (14)

디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 세포의 자가소화작용(autophagy) 유도용 조성물.
Dickkopf 3 (DKK3) protein or a composition for inducing autophagy of a cell comprising a polynucleotide encoding the same as an active ingredient.
제1항에 있어서,
상기 DKK3는 세포내에서 자가포식소체(autophagosome)의 형성을 유도하는 것인 조성물.
The method of claim 1,
The DKK3 composition to induce the formation of autophagosomes in the cell (autophagosome).
제1항에 있어서,
상기 DKK3는 베클린-1과 BCL-2의 결합을 저해하여 BCL-2의 활성을 저해하고 베클린-1의 자가소화작용 유도효과를 유지하는 것인 조성물.
The method of claim 1,
The DKK3 inhibits the binding of Bcl-1 and BCL-2 to inhibit the activity of BCL-2 and maintains the effect of inducing autophagy of beclin-1.
제3항에 있어서,
상기 DKK3는 베클린-1 단백질 내 존재하는 BCL-2 결합도메인에 결합하여 베클린-1과 BCL-2의 결합을 저해하는 것인 조성물.
The method of claim 3,
The DKK3 binds to the BCL-2 binding domain present in the Becklin-1 protein and inhibits the binding of Bcl-1 and BCL-2.
제1항에 있어서,
상기 DKK3는 자가소화작용을 억제하는 PI3K 클래스 ImTOR 신호전달 경로를 억제하고, 자가소화작용을 활성화시키는 PI3K 클래스 III 신호전달 경로를 활성화시키는 것인 조성물.
The method of claim 1,
Said DKK3 inhibits the PI3K class ImTOR signaling pathway that inhibits autophagy and activates the PI3K class III signaling pathway that activates autophagy.
제1항에 있어서,
상기 DKK3 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 인간 유래인 것을 특징으로 하는 조성물.
The method of claim 1,
The DKK3 protein or a polynucleotide encoding the same is characterized in that the human origin.
제1항에 있어서,
상기 DKK3 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 것인 조성물.
The method of claim 1,
Wherein said DKK3 protein has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
제1항에 있어서,
상기 DKK3를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 2의 핵산서열을 갖는 것인 조성물.
The method of claim 1,
The polynucleotide encoding the DKK3 has a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 DKK3를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 세포 내 전달을 위한 발현 벡터에 포함되는 것인 조성물.
The method of claim 1,
The polynucleotide encoding the DKK3 is included in an expression vector for intracellular delivery.
디코프 3(Dickkopf 3, DKK3) 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 유효성분으로 포함하는 자가소화작용 장애 관련 질환을 치료할 수 있는 약학 조성물.
A pharmaceutical composition capable of treating diseases related to autophagy disorders comprising Dikopkop 3 (DKK3) protein or a polynucleotide encoding the same as an active ingredient.
제10항에 있어서,
상기 자가소화작용 장애 관련 질환은 종양성 질환 또는 퇴행성 질환인 것인 약학 조성물.
The method of claim 10,
The autophagy disorder-related disease is a tumorous disease or a degenerative disease.
제10항에 있어서,
상기 질환은 척추과민증, 잠재이분척추, 척추관협착증, 관절강직, 무균성 골괴사, 골수염, 알츠하이머 병, 파킨슨 병, 뇌졸중, 타우병증, 근위축성 측삭경화증(ALS), 헌팅턴 병, 전두측두엽 치매, 치매, 척수소뇌성 실조증, 암, 데스민 관련 심근증(desmin-related cardiomyopathy), 감염성 질환, 염증성 질환, α1-안티트립신 부족 간 질환(Perlmutter, 2006) 및 다농병(Danon disease)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것인 약학 조성물.
The method of claim 10,
The diseases include spinal hypersensitivity, latent spinal cord, spinal canal stenosis, joint stiffness, aseptic osteonecrosis, osteomyelitis, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, stroke, tauopathy, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Huntington's disease, frontal lobe dementia, dementia, Selected from the group consisting of spinal cerebellar ataxia, cancer, desmin-related cardiomyopathy, infectious disease, inflammatory disease, α1-antitrypsin deficiency liver disease (Perlmutter, 2006) and Danon disease Phosphorus pharmaceutical composition.
Dkk-3 폴리펩타이드 및 베클린-1 폴리펩타이드의 상호작용을 이용하여, 세포의 자가소화작용을 상향 또는 하향 조절하는 물질을 스크리닝하는 방법.
A method of screening a substance that upregulates or downregulates autophagy of a cell using the interaction of a Dkk-3 polypeptide and a Becklin-1 polypeptide.
제13항에 있어서,
상기 상호작용은 베클린-1 폴리펩타이드의 BCL-2 결합도메인과 DKK3 폴리펩타이드의 결합인 것인 방법.
The method of claim 13,
Wherein said interaction is a binding of a BCL-2 binding domain of a Becklin-1 polypeptide to a DKK3 polypeptide.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015170795A1 (en) * 2014-05-08 2015-11-12 한국식품연구원 Method for screening for autophagy activator or inhibitor
JP2018515080A (en) * 2015-04-29 2018-06-14 中国科学院上海生命科学研究院 Screening and use of muscle atrophy-related protein molecular marker Dkk-3
CN112135836A (en) * 2018-04-23 2020-12-25 L基础有限公司 Composition for inhibiting autophagy and pharmaceutical composition for preventing or treating neoplastic diseases or inhibiting resistance to anticancer drugs comprising the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822189B (en) * 2018-06-26 2021-11-23 江苏大学 Specific polypeptide combined with lymphoma cell line in targeted mode and application thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090005538A1 (en) * 2005-03-15 2009-01-01 Hiromi Kumon Apoptosis-Inducing Agent for Prostate Cancer Cells
EP2508606B1 (en) * 2006-10-24 2017-09-13 Momotaro-Gene Inc. Partial fragment of REIC/Dkk-3 gene and therapeutic agent for cancer containing the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015170795A1 (en) * 2014-05-08 2015-11-12 한국식품연구원 Method for screening for autophagy activator or inhibitor
US10189900B2 (en) 2014-05-08 2019-01-29 Korea Food Research Institute Method for screening for autophagy activator or inhibitor
JP2018515080A (en) * 2015-04-29 2018-06-14 中国科学院上海生命科学研究院 Screening and use of muscle atrophy-related protein molecular marker Dkk-3
US11340221B2 (en) 2015-04-29 2022-05-24 Shanghai Institutes For Biological Sciences, Chinese Academy Of Sciences Use of molecular marker Dkk-3 associated with muscle atrophy
CN112135836A (en) * 2018-04-23 2020-12-25 L基础有限公司 Composition for inhibiting autophagy and pharmaceutical composition for preventing or treating neoplastic diseases or inhibiting resistance to anticancer drugs comprising the same

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