KR20160036889A - Novel marker of nerve cell and uses thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to: a differentiation method of neural cells comprising a step of overexpressing dual-specificity phosphatase 4 (DUSP4) which is a novel neuronal marker in stem cells; a composition for promoting neural cell differentiation including the DUSP4 gene; and a pharmaceutical composition for treating cranial nerve diseases including stem cells in which the DUSP4 gene is overexpressed. The differentiation into neuronal cells can be promoted, when overexpressing the DUSP4 provided from the present invention in the stem cells. Therefore, the present invention can be widely used in the effective treatment of various cerebral nerve diseases such as Alzheimer′s disease by using the stem cells in which the DUSP4 gene is overexpressed.

Description

신규한 신경세포 마커 및 이의 용도{Novel marker of nerve cell and uses thereof}Novel marker of nerve cell and uses thereof < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 신규한 신경세포 마커 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 신규한 신경세포 마커인 DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)를 줄기세포에서 과발현시키는 단계를 포함하는 신경세포의 분화방법, 상기 DUSP4 유전자를 포함하는 신경세포 분화촉진용 조성물 및 상기 DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포를 포함하는 뇌신경계 질환 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel neuron cell marker and its use, and more specifically, to a neuron cell differentiation method comprising the step of overexpressing a novel neuron cell marker DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) A composition for promoting differentiation of neurons including the DUSP4 gene, and a stem cell overexpressing the DUSP4 gene.

포유동물은 외인성 손상, 상처 등의 원인으로 인하여 신경이 직접적으로 손상되거나 또는 유전적인 원인으로 인하여 신경세포의 퇴행성 손상이 수반되는 뇌신경계 질환이 발병될 경우에 신경세포가 손상될 수 있는데, 상기 신경세포가 손상되면 더 이상 재생되지 않으며, 외인성 손상에 의하여 신경세포가 손상될 경우에도 그의 후유증으로 뇌졸중, 파킨슨병 또는 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환(neurodegenerative diseases)이 추가로 발생할 수 있기 때문에 신경세포 사멸에 따른 질환을 치료할 수 있는 치료법 개발은 오랫동안 전 세계적으로 활발히 연구되고 있지만, 아직까지 좋은 치료법이 개발되지 못하고 있는 상태이다.In mammals, nerve cells may be damaged if the neurons are directly damaged due to extrinsic damage, wounds, or the like, or if a neurological disease accompanied by degenerative damage of nerve cells is caused by a genetic cause, When cells are damaged, they are no longer regenerated. Even if neuronal damage is caused by extrinsic damage, neurodegenerative diseases, such as stroke, Parkinson's disease or Alzheimer's disease, The development of therapies that can treat the underlying diseases has been actively studied all over the world for a long time, but no good therapies have yet been developed.

최근에는, 다양한 세포로 분화될 수 있는 만능세포인 줄기세포(stem cells)를 신경세포로 분화시켜 손상된 신경세포를 치료하는 방법을 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 줄기세포는 다양한 세포로 분화될 수 있기 때문에, 조직손상을 유발하는 질환을 치료하는 근본적인 방법이 될 수 있으나, 줄기세포를 수득하기가 용이하지 않고, 줄기세포를 목적하는 세포로 분화시키기가 용이하지 않으며, 줄기세포 자체가 환자의 면역체계에 의해 거부되지 않아야 한다는 문제점으로 인하여, 아직까지는 보편적으로 사용되지 못하고 있다. 그러나, 신경세포의 손상이 수반되는 뇌신경계 질환의 경우에는, 다른 어느 질병보다 줄기세포를 이용한 치료에 가장 합당한 대상이라 여겨지는데, 이는 뇌신경계 조직이 다른 조직과는 달리 면역거부반응이 거의 없어, 외부로부터 세포를 이식하였을 때 이식된 세포의 장기간 생존을 기대할 수 있기 때문이다. In recent years, studies have been actively conducted to develop a method of treating damaged neurons by differentiating stem cells, which are pluripotent cells capable of differentiating into various cells, into neurons. Since stem cells can be differentiated into various cells, it can be a fundamental method for treating diseases causing tissue damage, but it is not easy to obtain stem cells, and it is easy to differentiate stem cells into desired cells And the stem cell itself should not be rejected by the patient's immune system, so it has not yet been universally used. However, in the case of brain nervous system diseases accompanied by damage of nerve cells, it is considered to be most suitable for the treatment using stem cells than any other diseases, because the brain nervous system tissue has almost no immune rejection reaction unlike other tissues, When cells are transplanted from the outside, long-term survival of the transplanted cells can be expected.

이에, 뇌졸중, 알쯔하이머병, 파킨슨병, 탈수초질환(demyelinating disease) 및 척추손상(spinal cord injury) 등의 질환 치료에 줄기세포를 적용하는 방법을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 국제특허공개 WO 2005/003320호에는 줄기세포에 염기성 섬유아세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자 8과 SHH(Sonic Hedgehog) 및 뇌-유래 신경영양 인자를 순차적으로 가하여 배양하고, 마지막으로 신경교 성상세포와 공동배양하는 단계를 포함하는 줄기세포를 신경세포로 분화 유도하는 방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제495532호에는 중간엽 줄기세포를 상피세포 성장 인자(epidermal growth factor)와 간세포 성장 인자(hepatocyte growth factor)를 포함하는 배지에서 배양하여 신경세포로 분화 및 증식시키는 방법이 개시되어 있다.Accordingly, studies for developing a method for applying stem cells to treat diseases such as stroke, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, demyelinating disease, and spinal cord injury have been actively conducted. For example, in WO 2005/003320, stem cells are cultured by sequentially adding basic fibroblast growth factor, fibroblast growth factor 8, SHH (Sonic Hedgehog) and brain-derived neurotrophic factor, Discloses a method for inducing the differentiation of stem cells into neurons including co-culturing with astrocytes. In Korean Patent No. 495532, mesenchymal stem cells are treated with epidermal growth factor and hepatocyte growth factor (hepatocyte growth factor) to differentiate and proliferate into neuronal cells.

그러나, 상기 생체외부에서 분화된 신경세포는 상기 뇌신경계 질환이 발병된 환자의 체내조건에 부합될 수 있는지 확인할 수 없고, 심지어는 상기 신경세포를 이식한 후 면역거부반응 등에 의하여 환자의 증상이 더욱 악화될 수도 있다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하는 방안으로서, 신경세포로의 분화가 예정된 줄기세포를 신경손상이 유발된 부위에 이식하는 방법이 연구되고 있는데, 아직까지는 신경분화 성공율이 낮거나, 신경분화가 정상적으로 수행되지 않는다는 단점이 해결되지 않고 있는 실정이다.
However, the nerve cells differentiated from the outside of the living body can not confirm whether or not the neurons in the brain can be matched with the conditions of the patient suffering from the neurological diseases, and even when the neural cells are implanted, There is a problem that it may be deteriorated. As a method to solve such a problem, a method of transplanting stem cells scheduled to be differentiated into neural cells into a site where nerve injury has occurred has been studied. However, the success rate of neural differentiation is still low or disadvantage that neural differentiation is not performed normally Is not solved.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있는 방법을 개발하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 신규한 신경세포 마커인 DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)가 과발현된 줄기세포가 신경세포로의 분화가 촉진됨을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
Under these circumstances, the present inventors have made intensive researches to develop a method for promoting differentiation into neurons. As a result, it has been found that stem cells overexpressing the novel neuron cell marker DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) And the present invention has been completed.

본 발명의 하나의 목적은 DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)를 줄기세포에서 과발현시키는 단계를 포함하는 신경세포의 분화방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method of differentiating neural cells comprising over-expressing DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) in stem cells.

본 발명의 다른 목적은 DUSP4 유전자를 포함하는 신경세포 분화촉진용 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a composition for promoting neuronal differentiation promotion comprising a DUSP4 gene.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포를 포함하는 뇌신경계 질환 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for treating cerebral neurological diseases, which comprises stem cells overexpressing the DUSP4 gene.

본 발명자들은 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있는 방법을 개발하기 위하여, 신경세포의 분화시에 발현수준이 증가하는 단백질을 대상으로 신경세포 분화인자를 스크리닝한 결과, DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)에 주목하게 되었다. 본 발명자들은 상기 DUSP4가 신경세포의 분화에 미치는 영향을 분석한 결과, DUSP4는 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서부터 소량으로 발현되고 신경세포의 분화가 수행되면서 발현량이 대폭 증가하였으나, 신경세포로의 분화가 완료된 시점에서는 그의 발현량이 최고 수준을 나타냄을 확인하였다. 뿐만 아니라, 상기 DUSP4는 배아의 임신일수가 증가할 수록 배아의 뇌 피질조직에서 수준이 증가하고, 출산후에는 더 이상 증가하지 않으므로, 상기 DUSP4는 뇌신경계의 발달에 따라 발현량이 증가하는 신경세포 마커의 일종임을 알 수 있었으나, 상기 DUSP4의 신경세포 마커로서의 기능은 지금까지 보고되지 않았고, 본 발명자에 의하여 최초로 규명되었다. In order to develop a method for promoting differentiation into neural cells, the present inventors screened neuronal differentiation factors for proteins whose expression levels were increased during differentiation of neurons, and found that DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4 ). The present inventors analyzed the effect of DUSP4 on differentiation of neurons. As a result, DUSP4 was expressed in a small amount from embryonic stem cells and embryoid-like cell mass, and the expression level was greatly increased by neuronal differentiation, At the time of completion of differentiation, the expression level thereof was confirmed to be the highest level. In addition, the DUSP4 increases the level in the embryonic cerebral cortex as the number of days of embryonic pregnancy increases, and does not increase further after birth. Therefore, the DUSP4 is a neuronal cell marker whose expression level increases with the development of the cranial nervous system . However, the function of the DUSP4 as a neuron marker has not been reported so far, and was first identified by the inventors of the present invention.

이에, 상기 DUSP4의 발현을 억제한 결과, 신경세포의 분화수준이 저하되고, 다양한 신경세포 특이적인 마커의 발현이 억제된 반면, 상기 DUSP4의 발현을 회복시키면, 저하된 신경세포의 분화수준이 정상수준으로 회복되고, 신경세포 특이적인 마커의 발현수준 역시 정상수준으로 회복됨을 확인하였다. 또한, 상기 DUSP4가 신경세포의 분화에 영향을 미치는 작용기작을 분석한 결과, 신경세포분화를 야기시키는 외부 신호가 미분화된 줄기세포내로 전달되면, DUSP4는 ERK의 인산화를 억제하여 Cav1.2 채널 단백질의 발현을 유도하고, 발현된 Cav1.2 채널 단백질은 세포막으로 이동하여 칼슘을 유입시켜서, CaMKK를 인산화시키며, 이에 의하여 CaMKI 및 MARK2가 인산화되어 최종적으로는 줄기세포가 신경세포로 분화됨을 알 수 있었다.As a result of inhibiting the expression of DUSP4, the level of differentiation of neurons decreased and the expression of various neuron-specific markers was inhibited. On the other hand, when the expression of DUSP4 was restored, And the expression level of the neuron - specific marker was also restored to the normal level. As a result of analyzing the mechanism of action of DUSP4 on neuronal differentiation, when an external signal that induces neuronal differentiation is transferred into undifferentiated stem cells, DUSP4 inhibits phosphorylation of ERK, And the expressed Cav1.2 channel protein migrates to the cell membrane and calcium is introduced to phosphorylate CaMKK. As a result, CaMKI and MARK2 are phosphorylated and ultimately, stem cells are differentiated into neuronal cells .

따라서, 상기 DUSP4를 과발현시키면 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다.
Thus, it was found that overexpression of the DUSP4 promotes differentiation into neurons.

상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시양태로서, 본 발명은 DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)를 줄기세포에서 과발현시키는 단계를 포함하는 신경세포의 분화방법을 제공한다.
In one embodiment, the present invention provides a method of differentiating neural cells comprising overexpressing DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) in stem cells.

본 발명의 용어 "DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)"란, MAPK(Mitogen-activated protein kinase) 탈인산화효소(MAPK phosphatases, MKPs)라고도 지칭되는, 세린/트레오닌과 타이로신 잔기를 탈인산화할 수 있는 단백질 타이로신 포스파타아제의 일종을 의미하는데, 사람의 경우 DUSP4를 코딩하는 유전자는 8번 염색체에 존재한다고 알려져 있다. 상기 DUSP4는 세포 종류에 따라서 세포외 신호-조절 키나아제(ERK), c-Jun N-말단 키나아제(JNK) 및 p38의 조절에 관여하고, 유방암, 간암, 난소암 및 급성 골수성 백혈병의 진행과도 연관되었다고 알려져 있다. 특히, DUSP4 유전자가 결실되면 유방암을 발병시킬 수 있다고 알려져 있어, DUSP4는 암억제 유전자로서의 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라, 상기 DUSP4는 제브라피시 발달 과정에서 내배엽 결정에 중요한 역할을 하고, 배아줄기세포에서 심장의 발달과정에서 관여하며, 노화된 세포에서는 DUSP4의 발현수준이 증가하여 대사안정화를 추구할 수 있고, 산화 스트레스에 의한 세포자멸(apoptosis)시에는 p53의 전사표적으로 사용될 수 있다고 알려져 있다. The term "DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) " of the present invention refers to a protein capable of dephosphorylating serine / threonine and tyrosine residues, also called MAPK (mitogen-activated protein kinase) MAPK phosphatases (MKPs) Tyrosine phosphatase is a type of human, the gene encoding DUSP4 is known to exist on chromosome 8. DUSP4 is involved in the regulation of extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK) and p38 depending on the cell type and is also involved in the progression of breast cancer, liver cancer, ovarian cancer and acute myelogenous leukemia . In particular, it is known that DUSP4 gene can cause breast cancer if it is deleted, and DUSP4 is known to play a role as a cancer suppressor gene. In addition, DUSP4 plays an important role in the determination of endoderm in the process of zebrafish development, is involved in the development of the heart in embryonic stem cells, and can increase the expression level of DUSP4 in aged cells, It is known that apoptosis caused by oxidative stress can be used as a transcription target for p53.

상기 DUSP4의 서열 정보는 미국 국립생물정보센터(National Center for Biotechnology Information; NCBI) 등과 같은 공지의 데이터 베이스(예를 들어, NM_001394, NM_176933, NP_001385, NP_795907 등)로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 DUSP4 단백질로서 서열번호 1의 아미노산 서열을 사용하고, DUSP4 유전자로서 서열번호 2의 폴리뉴클레오티드를 사용하였다.
Sequence information of the DUSP4 can be obtained from known databases (e.g., NM_001394, NM_176933, NP_001385, NP_795907, etc.) such as National Center for Biotechnology Information (NCBI). For example, in the present invention, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 was used as the DUSP4 protein and the polynucleotide of SEQ ID NO: 2 was used as the DUSP4 gene.

본 발명에 있어서, 상기 DUSP4는 줄기세포에서 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있는 한, 상기 서열번호 1의 아미노산 서열의 N-말단 또는 C-말단에 다양한 아미노산 서열이 부가된 모든 펩타이드를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 표적화 서열, 태그(tag), 표지된 잔기, 반감기 또는 펩타이드의 안정성을 증가시키기 위한 특정 목적으로 고안된 아미노산 서열을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 줄기세포에서 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있다면, 상기 서열번호 1의 아미노산 서열의 일부 아미노산이 부가, 치환, 결실 등의 방법으로 변이된 변이체 단백질도 본 발명에서 제공하는 DUSP4의 범주에 포함될 수 있다.In the present invention, as long as DUSP4 can promote the differentiation from stem cells to neurons, it includes all peptides to which various amino acid sequences are added at the N-terminal or C-terminal of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 . In addition, it may further comprise a targeting sequence, a tag, an amino acid sequence designed for specific purposes to increase the stability of the labeled residue, half-life or peptide. In addition, if it is possible to promote the differentiation of stem cells into neurons, mutant proteins in which some amino acids of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 are mutated by addition, substitution, deletion or the like are also included in the category of DUSP4 .

예를 들어, 본 발명에서 제공하는 DUSP4는 서열번호 1의 아미노산 서열과 하나 이상의 아미노산 잔기가 상이한 서열을 가지는 폴리펩티드를 포함할 수 있다. 분자의 활성을 전체적으로 변경시키지 않는 단백질 및 폴리펩티드에서의 아미노산 교환은 당해 분야에 공지되어 있다. 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. 또한, 아미노산 서열상의 변이 또는 수식에 의해서 단백질의 열, pH등에 대한 구조적 안정성이 증가하거나 단백질 활성이 증가한 단백질을 포함할 수 있다.
For example, the DUSP4 provided in the present invention may comprise a polypeptide having a sequence that differs from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 by one or more amino acid residues. Amino acid exchange in proteins and polypeptides that do not globally alter the activity of the molecule is known in the art. 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 addition, the protein may include a protein having increased structural stability or increased protein activity due to mutation or modification of the amino acid sequence, such as heat, pH and the like.

본 발명에 있어서, 상기 과발현은 줄기세포에 DUSP4 유전자를 도입하여 수행할 수 있는데, 상기 DUSP4 유전자는 이를 포함하는 발현벡터의 형태로 줄기세포에 도입된 다음, 상기 줄기세포내에서 발현되는 방식으로 과발현될 수 있다. 이때, 상기 발현벡터로는 상업적으로 개발된 플라스미드(pUC18, pBAD, pIDTSAMRT-AMP 등), 대장균 유래 플라스미드(pYG601BR322, pBR325, pUC118 및 pUC119), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)-유래 플라스미드(pUB110 및 pTP5), 효모-유래 플라스미드(YEp13, YEp24 및 YCp50), λ-파아지(Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, λgt10, λgt11 및 λZAP), 렌티바이러스, 레트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus), 백시니아 바이러스(vaccinia virus), 배큘로바이러스(baculovirus) 등을 사용할 수 있다.
In the present invention, the overexpression can be carried out by introducing a DUSP4 gene into a stem cell. The DUSP4 gene is introduced into a stem cell in the form of an expression vector containing the DUSP4 gene, and then the overexpressed . (PUC18, pBAD, pIDTSAMRT-AMP, etc.), Escherichia coli-derived plasmids (pYG601BR322, pBR325, pUC118 and pUC119), Bacillus subtilis-derived plasmids pTTP5), yeast-derived plasmids (YEp13, YEp24 and YCp50), lambda-phage (Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, lambda gt10, lambda gt11 and lambda ZAP), lentivirus, retrovirus, adenovirus, Vaccinia virus, baculovirus and the like can be used.

상기 DUSP4 유전자를 구성하는 염기서열은 상기 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩할 수 있는 염기서열 또는 상기 서열번호 1의 아미노산 서열의 N-말단 또는 C-말단에 부가될 수 있는 다양한 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열이 상기 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩할 수 있는 염기서열의 5'-말단 또는 3'-말단에 부가된 형태가 될 수 있고, 바람직하게는 상기 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩할 수 있는 서열번호 2의 염기서열 또는 상기 서열번호 1의 아미노산 서열의 N-말단 또는 C-말단에 부가될 수 있는 다양한 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열이 상기 서열번호 2의 염기서열의 5'-말단 또는 3'-말단에 부가된 형태가 될 수 있다.The nucleotide sequence constituting the DUSP4 gene may be a base sequence capable of encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or a variety of amino acid sequences capable of being added to the N-terminal or C-terminal of the amino acid sequence of SEQ ID NO: The nucleotide sequence may be added to the 5'-end or the 3'-end of the nucleotide sequence capable of encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, preferably the nucleotide sequence may be a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or the various amino acid sequences which can be added to the N-terminal or the C-terminal of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is the 5'-terminal or the 5'-terminal of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 Terminal < / RTI >

또한, 줄기세포에서 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있는 단백질을 코딩할 수 있는 한, 상기 염기서열과 상동성을 나타내는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드 역시 본 발명에서 제공하는 폴리뉴클레오티드의 범주에 포함될 수 있는데, 바람직하게는 80% 이상의 상동성을 나타내는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드가 될 수 있고, 보다 바람직하게는 90% 이상의 상동성을 나타내는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드가 될 수 있으며, 가장 바람직하게는 95% 이상의 상동성을 나타내는 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드가 될 수 있다.In addition, as long as it is capable of encoding a protein capable of promoting differentiation from stem cells to neurons, a polynucleotide including a nucleotide sequence homologous with the above nucleotide sequence is also included in the category of the polynucleotide provided in the present invention . The polynucleotide may be a polynucleotide including a nucleotide sequence preferably showing a homology of 80% or more, more preferably a polynucleotide including a nucleotide sequence having 90% or more homology, The polynucleotide may be a polynucleotide comprising a nucleotide sequence having 95% or more homology.

한편, 상기 폴리뉴클레오티드는 하나 이상의 염기가 치환, 결실, 삽입 또는 이들의 조합에 의해 변이될 수 있다. 뉴클레오티드 서열을 화학적으로 합성하여 제조하는 경우, 당업계에 널리 공지된 합성법, 예를 들어 문헌(Engels and Uhlmann, Angew Chem IntEd Engl., 37:73-127, 1988)에 기술된 방법을 이용할 수 있으며, 트리에스테르, 포스파이트, 포스포르아미다이트 및 H-포스페이트 방법, PCR 및 기타 오토프라이머 방법, 고체 지지체상의 올리고뉴클레오타이드 합성법 등을 들 수 있다.
On the other hand, the polynucleotide may be mutated by substitution, deletion, insertion, or a combination of one or more bases. When the nucleotide sequence is prepared by chemically synthesizing, it is possible to use a method well known in the art, for example, a method described in Engels and Uhlmann, Angew Chem IntEd Engl., 37: 73-127, 1988 , Triesters, phosphites, phosphoramidites and H-phosphate methods, PCR and other auto primer methods, and oligonucleotide synthesis on solid supports.

본 발명의 용어 "줄기세포(stem cell)"란, 자기 복제 능력을 가지면서 두 개 이상의 새로운 세포로 분화하는 능력을 갖는 세포를 의미하며, 분화능에 따라 만능 줄기세포(totipotent stem cell), 전분화능 줄기세포(pluripotent stem cells), 다분화능 줄기세포(multpotent stem cells)로 분류할 수 있고, 줄기세포의 유래조직에 따라 중간엽 줄기세포, 배아줄기세포 및 역분화줄기세포로 분류할 수 있다.The term "stem cell " as used herein means a cell capable of self-replicating and capable of differentiating into two or more new cells. According to the ability to differentiate, a stem cell, And can be classified into pluripotent stem cells and multipotent stem cells, and can be classified into mesenchymal stem cells, embryonic stem cells, and degenerated stem cells depending on the stem cells.

본 발명에 있어서, 상기 줄기세포는 신경세포로 분화될 수 있는 줄기세포로 해석될 수 있는데, 상기 줄기세포는 배아유사세포 덩어리, 신경구세포 및 신경전구세포를 거쳐 콜린성 신경세포로 분화될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 상기 신경세포로 분화가능하다면 중간엽 줄기세포, 배아줄기세포, 역분화줄기세포 등의 모든 종류의 줄기세포를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 배아줄기세포, 역분화 줄기세포 또는 골수, 지방조직, 치아, 치아조직, 혈액, 제대혈, 간장, 피부, 위장관, 태반, 자궁, 태아로부터 유래한 중간엽 줄기세포가 될 수 있다.
In the present invention, the stem cell can be interpreted as a stem cell capable of being differentiated into a neuron, and the stem cell can be differentiated into a cholinergic neuron through an embryo-like cell mass, a neuron cell, and a neuronal progenitor cell. Therefore, in the present invention, if it is possible to differentiate into the neurons, all kinds of stem cells such as mesenchymal stem cells, embryonic stem cells, and degenerative stem cells can be used. Preferably, embryonic stem cells, degenerated stem cells, May be mesenchymal stem cells derived from bone marrow, adipose tissue, teeth, dental tissue, blood, umbilical cord blood, liver, skin, gastrointestinal tract, placenta, uterus, fetus.

본 발명의 용어 "배아유사세포 덩어리(embryoid body)"는, 배상체라고도 하며, 세포분열 초기에 줄기세포들이 공모양으로 뭉쳐 형성된 세포덩어리를 의미한다. 상기 배아유사세포 덩어리는 통상적인 배아줄기세포와 유사한 수준의 전분화능을 나타내어, 골세포, 근육세포, 신경세포, 상피세포, 섬유세포 등의 다양한 생체조직으로 분화될 수 있다.The term "embryoid body " of the present invention, also referred to as a soma, refers to a cell mass in which stem cells are formed in a ball shape at the initial stage of cell division. The embryoid-like cell mass exhibits a level of differentiation potential similar to that of ordinary embryonic stem cells, and can be differentiated into a variety of living tissues such as bone cells, muscle cells, nerve cells, epithelial cells and fibroblasts.

본 발명에 있어서, 상기 배아유사세포 덩어리는 줄기세포를 신경전구세포로 분화시키기 위한 중간매개체로서 사용될 수 있으며, 이는 줄기세포를 다양한 성분(예를 들어, 혈청, NEAA, 항생제, LDN193189, SB431542 등)이 포함된 통상적인 줄기세포 배양용 배지(예를 들어, DMEM/F12 배지, KO-DMEM/F12 배지 등)에서 배양함으로써 형성될 수 있다.
In the present invention, the embryoid-like cell mass may be used as an intermediate medium for differentiating stem cells into neural progenitor cells, which may be prepared by culturing stem cells with various components (for example, serum, NEAA, antibiotics, LDN193189, SB431542, (For example, DMEM / F12 medium, KO-DMEM / F12 medium, etc.) containing the above-mentioned medium.

본 발명의 용어 "신경전구세포(neural progenitor cell)"란, "뉴런전구세포(neuron precursor cell)"라고도 하는데, 넓은 범위에서는 신경세포로 분화할 수 있거나 또는 분화과정중에 존재하는 모든 세포를 의미한다. 상기 신경전구세포는 신경줄기세포 또는 그외의 다른 줄기세포가 분열되어 신경아세포(neuroblast)를 형성하고, 상기 형성된 신경아세포는 신경관 또는 신경세포가 형성될 부위로 이동한 다음, 이동한 부위에서 축삭과 수상돌기를 형성하도록 형태적 및 기능적으로 분화되어, 최종적으로 신경세포를 형성하는데, 상기 줄기세포로부터 분화가 완료되기 직전까지의 모든 세포가 넓은 범위의 신경전구세포에 해당하며, 보다 좁은 범위로는 분열이 종료된 신경아세포가 신경전구세포에 해당한다고 볼 수 있다.
The term "neural progenitor cell " of the present invention, also referred to as a" neuron precursor cell ", refers to all cells that can differentiate into neurons in a wide range or are present during the differentiation process . The neural progenitor cells divide neuron stem cells or other stem cells to form neuroblasts, and the formed neuroblasts move to a site where neural tube or nerve cell is formed. Then, And finally form neurons. All the cells from the stem cells to just before the completion of differentiation correspond to a wide range of neuronal progenitor cells, and the narrower range includes division This terminated neuroblastoma corresponds to neural progenitor cells.

본 발명의 용어 "신경세포(nerve cell)"란, 뉴런(neuron)이라고도 하고, 동물의 뇌신경계를 구성하는 단위세포로서, 신경돌기를 제외한 세포체부분, 핵 및 이들을 둘러싸는 세포질로 구성되며 일반적으로 다른 체세포보다 크기가 큰 세포를 의미한다. 상기 신경세포는 이에 포함된 신경돌기의 수에 따라 무극신경세포, 단극신경세포, 쌍극신경세포, 위단극신경세포, 다극신경세포 등으로 분류할 수 있다.
The term "nerve cell" of the present invention is also referred to as a neuron, and is a unit cell constituting the cranial nervous system of an animal. It is composed of a cell body portion excluding a neuron, nucleus, and cytoplasm surrounding them. It means cells larger than other somatic cells. The nerve cells can be divided into apical neurons, unipotential neurons, bipolar neurons, gastric unipotential neurons, and multipolar neurons according to the number of neurons contained therein.

본 발명에서 제공하는 DUSP4는 배아의 발달과정 중에서 신경세포의 분화수준에 비례하여 발현수준이 증가하고, 신경세포의 분화가 완료되면 그의 발현수준이 더 이상 증가하지 않는 신경세포 마커의 일종임을 확인하였는데, 이러한 신경세포 분화에 미치는 DUSP4의 기능은 종래에 전혀 알려지지 않았고, 본 발명자에 의하여 최초로 규명되었다.
DUSP4 provided by the present invention was found to be a type of nerve cell marker whose expression level is increased in proportion to the level of differentiation of neurons during the developmental process of the embryo and its expression level is no longer increased when the differentiation of neurons is completed , The function of DUSP4 on such neuronal differentiation has not been known at all in the past and has been first identified by the present inventors.

본 발명의 일 실시예에 의하면, DUSP4는 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서부터 소량으로 발현되고 신경세포의 분화가 수행되면서 발현량이 대폭 증가하였으나, 신경세포로의 분화가 완료된 시점에서는 그의 발현량이 최고 수준을 나타내며(도 2a), DUSP4 단백질은 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서부터 소량으로 검출되었고, 신경세포의 분화가 수행되면서 DUSP4 단백질의 검출수준이 대폭 증가하고(도 2b), DUSP4는 주로 핵에 위치하지만 세포 기질에서도 발견되며(도 2c), 배아의 임신일수가 증가할 수록 배아의 뇌 피질조직에 포함된 DUSP4의 단백질 수준이 증가하고, 출산후에는 DUSP4의 단백질 수준이 더 이상 증가하지 않으므로(도 2d), 상기 DUSP4는 뇌신경계의 발달에 따라 발현량이 증가하는 신경세포 마커의 일종임을 알 수 있었다.According to one embodiment of the present invention, DUSP4 is expressed in a small amount from the embryonic stem cell and embryoid-like cell mass, and the amount of expression is greatly increased by the differentiation of neurons. However, when the differentiation into neurons is completed, (Fig. 2A). DUSP4 protein was detected in small amounts from embryonic stem cells and embryoid-like cell mass, and the level of detection of DUSP4 protein was greatly increased when neuronal differentiation was performed (Fig. 2B) (Fig. 2c). As the number of days of embryo gestation increases, the protein level of DUSP4 contained in the embryonic brain cortex increases, and the protein level of DUSP4 is no longer increased after birth (FIG. 2d), it was found that the DUSP4 is a type of neuronal marker that increases in expression level with development of the cranial nervous system.

상기 DUSP4의 발현이 억제되면(도 3a), 신경돌기의 길이가 현저히 감소하고(도 3b), 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 발현량이 현저히 감소하였으므로(도 3c, 3d 및 3e), DUSP4의 발현이 억제되면, 전반적으로 신경세포의 분화수준이 저하됨을 알 수 있었다.When the expression of DUSP4 was inhibited (FIG. 3A), the length of the neurite significantly decreased (FIG. 3B) and the expression level of neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III) , And the expression level of DUSP4 was inhibited, indicating that the level of neuronal differentiation was generally decreased.

또한, 상기 DUSP4의 발현을 억제시킨 후, 야생형 DUSP4 또는 284번 아미노산인 시스테인이 세린으로 변이된 DUSP4를 도입한 결과, shDUPS4를 처리하여 DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에 야생형 DUPS4를 발현시키면, 신경돌기의 길이가 신장되었으나, 대조군 및 변이된 DUSP4를 발현시킨 경우에는 신경돌기의 길이가 변화되지 않음을 확인하였고(도 4b), 마커(nestin)와 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준은 shDUSP4가 도입된 신경세포에 야생형 DUSP4가 추가로 도입된 경우에는 모든 마커의 발현수준이 회복되었으나, shDUSP4가 도입된 신경세포에 변이된 DUSP4가 추가로 도입된 경우에는 마커의 발현수준이 회복되지 않음을 확인하였으므로(도 4c), DUSP4의 발현을 회복시키면 전반적으로 신경세포의 분화수준이 향상됨을 알 수 있었다.In addition, when wild-type DUSP4 or wild-type DUSP4 or 284-amino acid cysteine serine-transformed DUSP4 was introduced after the suppression of the expression of DUSP4, when wild-type DUPS4 was expressed in nerve cells inhibiting DUSP4 expression by treating shDUPS4, It was confirmed that the length of the protrusions was extended but the length of the neurite was not changed when the control and the mutated DUSP4 were expressed (Fig. 4b). The nestin and neuronal markers (MAP2, β-tubulin III and synaptophysin ) Expression level of all markers was restored when wild-type DUSP4 was introduced into shDUSP4-introduced neurons, but when the mutant DUSP4 was introduced into shDUSP4-introduced neurons, expression of the marker (Fig. 4C), it was found that restoration of DUSP4 expression improved the level of neuronal differentiation as a whole.

한편, DUSP4의 작용기작을 분석한 결과, DUSP4가 정상적으로 발현될 경우에는 인산화된 ERK가 일정수준을 유지하였으나, DUSP4의 발현이 억제되면, 인산화된 ERK가 분화시간의 경과에 따라 지속적으로 증가하였고(도 5a), 인산화되지 않은 ERK는 세포질과 핵에 모두 존재하였으나, 인산화된 ERK는 DUSP4의 발현수준과 반비례하여, DUSP4의 발현수준이 낮은 수록 증가함을 확인하였으며(도 5c), ERK에 의하여 영향을 받는 신경세포 분화인자 중에서 인산화된 CaMKI(도 5d), 상기 CaMKI의 인산화에 관여하는 인산화된 CaMKK(도 5g) 및 상기 CaMKK에 의해 인산화되는 인산화된 MARK2의 수준(도 5h), 상기 인산화된 CaMKI의 활성에 영향을 미치는 세포내 칼슘이온 수준(도 6a), 상기 세포내 칼슘이온의 수준에 영향을 미치는 Cav1.2 채널 단백질(도 6b)은 DUSP4의 발현이 억제될 경우, 그들의 수준이 모두 감소됨을 확인하였다.On the other hand, when DUSP4 was expressed normally, the phosphorylated ERK was maintained at a certain level. However, when the expression of DUSP4 was suppressed, the phosphorylated ERK was continuously increased with the elapse of the differentiation time 5a). It was confirmed that the non-phosphorylated ERK was present in both the cytoplasm and the nucleus, but the phosphorylated ERK increased in inverse proportion to the expression level of DUSP4 as the DUSP4 expression level was lower (Fig. 5c) (FIG. 5d), phosphorylated CaMKK (FIG. 5g) involved in the phosphorylation of CaMKI (FIG. 5g) and phosphorylated phosphorylated MARK2 (FIG. 5h) in the neuronal differentiation factor receiving the phosphorylated CaMKI (Fig. 6A), which affects the activity of the intracellular calcium ion, and Cav1.2 channel protein (Fig. 6B), which affects the level of the intracellular calcium ion, Both were confirmed reduced.

따라서, 신경세포분화를 야기시키는 외부 신호가 세포내로 전달되면, DUSP4는 ERK의 인산화를 억제하여 Cav1.2 채널 단백질의 발현을 유도하고, 발현된 Cav1.2 채널 단백질은 세포막으로 이동하여 칼슘을 유입시켜서, CaMKK를 인산화시키고, 이에 의하여 CaMKI 및 MARK2가 인산화되어 신경세포로 분화됨을 알 수 있었다(도 7).
Thus, when an external signal that induces neuronal differentiation is delivered into the cell, DUSP4 inhibits ERK phosphorylation and induces expression of Cav1.2 channel protein, and the expressed Cav1.2 channel protein migrates into the cell membrane to enter calcium , CaMKK was phosphorylated and CaMKI and MARK2 were phosphorylated and differentiated into neuronal cells (Fig. 7).

따라서, 상기 DUSP4를 줄기세포에서 과발현시키면, 상술한 작용기작에 의하여 신경세포로의 분화가 촉진될 수 있음을 알 수 있었다.
Thus, when the DUSP4 was overexpressed in the stem cells, it was found that the differentiation into neurons could be accelerated by the above-mentioned action mechanism.

상술한 목적을 달성하기 위한 다른 실시양태로서, 본 발명은 DUSP4 유전자를 포함하는 신경세포 분화촉진용 조성물을 제공한다.
As another embodiment for achieving the above-mentioned object, the present invention provides a composition for promoting neuronal differentiation promotion comprising a DUSP4 gene.

상술한 바와 같이, DUSP4를 줄기세포에서 과발현시키면, 줄기세포로부터 신경세포의 분화가 촉진될 수 있으므로, 줄기세포내에서 DUSP4를 과발현시킬 수 있도록 상기 DUSP4 유전자를 줄기세포에 도입할 수 있는 조성물을 이용할 수 있다.As described above, since overexpression of DUSP4 in stem cells can promote the differentiation of neural cells from stem cells, a composition capable of introducing the DUSP4 gene into stem cells can be used so as to overexpress DUSP4 in stem cells .

상기 DUSP4 유전자를 포함하는 신경세포 분화촉진용 조성물은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 벡터에 DUSP4 유전자가 포함된 발현벡터를 유효성분으로 포함할 수 있다.
The composition for promoting differentiation of neurons including the DUSP4 gene is not particularly limited, but preferably includes an expression vector containing a DUSP4 gene as an active ingredient.

본 발명의 용어 "발현벡터"란, 적절한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있도록 유전자 삽입물을 포함하고, 상기 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 의미한다. 상기 발현벡터는 개시코돈, 종결코돈, 프로모터, 오퍼레이터 등의 발현조절 요소들을 포함하는데, 상기 개시 코돈 및 종결 코돈은 일반적으로 폴리펩타이드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열의 일부로 간주되며, 유전자 제작물이 투여되었을 때 개체에서 반드시 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. The term "expression vector" of the present invention means a gene construct comprising a gene insert that is capable of expressing a desired protein in an appropriate host cell, and an essential regulatory element operably linked to the expression of said gene insert. The expression vector includes expression control elements such as an initiation codon, a termination codon, a promoter, an operator, etc. The initiation codon and termination codon are generally regarded as part of the nucleotide sequence encoding the polypeptide, and when the gene product is administered, And must be in coding sequence and in frame. The promoter of the vector may be constitutive or inducible.

본 발명의 용어 "작동가능하게 연결(operably linked)"이란, 일반적 기능을 수행하도록 핵산 발현조절 서열과 목적하는 단백질 또는 RNA를 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결(functional linkage)되어 있는 상태를 의미한다. 예를 들어 프로모터와 단백질 또는 RNA를 코딩하는 핵산 서열이 작동가능하게 연결되어 코딩서열의 발현에 영향을 미칠 수 있다. 발현 벡터와의 작동적 연결은 당해 기술분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술 분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용할 수 있다.The term "operably linked" of the present invention means a state in which a nucleic acid sequence encoding a desired protein or RNA is functionally linked to a nucleic acid expression control sequence so as to perform a general function . For example, a nucleic acid sequence encoding a promoter and a protein or RNA may be operably linked to affect the expression of the coding sequence. The operative linkage with an expression vector can be produced using gene recombination techniques well known in the art, and site-specific DNA cleavage and linkage can be performed using enzymes generally known in the art.

또한, 상기 발현벡터는 줄기세포 또는 상기 줄기세포로부터 분화된 신경세포 내에서 DUSP4의 발현여부를 용이하게 검출하기 위하여, 임의로 엔도펩티아이제를 사용하여 제거할 수 있는 단백질 태그를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the expression vector may further include a protein tag which can be optionally removed using endopeptidase to easily detect the expression of DUSP4 in stem cells or neurons differentiated from the stem cells have.

본 발명의 용어 "태그(tag)"란, 정량가능한 활성 또는 특성을 나타내는 분자를 의미하며, 플로오레세인과 같은 화학적 형광물질(fluoracer), 형광 단백질(GFP) 또는 관련 단백질과 같은 폴리펩타이드 형광물질을 포함한 형광분자일 수도 있고; Myc 태그, 플래그(Flag) 태그, 히스티딘 태그, 루신 태그, IgG 태그, 스트랩타비딘 태그 등의 에피톱 태그일 수도 있다. 특히, 에피톱 태그를 사용할 경우, 바람직하게는 6개 이상의 아미노산 잔기로 구성되고, 보다 바람직하게는 8개 내지 50개의 아미노산 잔기로 구성된 펩타이드 태그를 사용할 수 있다.The term "tag " of the present invention means a molecule exhibiting quantifiable activity or property and includes a polypeptide fluorescent substance such as a fluorophore such as fluorescein, a fluorescent protein (GFP) Or may be a fluorescent molecule including; Myc tag, a Flag tag, a histidine tag, a Lucin tag, an IgG tag, or a strap tagidine tag. Particularly, in the case of using an epitope tag, a peptide tag composed of preferably 6 or more amino acid residues, more preferably 8 to 50 amino acid residues can be used.

본 발명에 있어서, 상기 발현벡터는 상기 폴리뉴클레오티드를 발현시켜서 본 발명에서 제공하는 DUSP4를 생산할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는데, 포유류 세포(예를 들어, 사람, 원숭이, 토끼, 래트, 햄스터, 마우스 세포 등), 식물 세포, 효모 세포, 곤충 세포 또는 박테리아 세포(예를 들어, 대장균 등)를 포함하는 진핵 또는 원핵세포에서 상기 폴리뉴클레오티드를 복제 및/또는 발현할 수 있는 벡터가 될 수 있고, 바람직하게는 숙주세포에서 상기 폴리뉴클레오티드가 발현될 수 있도록 적절한 프로모터에 작동가능하도록 연결되며, 적어도 하나의 선별마커를 포함하는 벡터가 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 포유류의 줄기세포에서 발현될 수 있는 발현벡터가 될 수 있고, 가장 바람직하게는 인간의 줄기세포에서 발현되어 신경세포로의 분화를 유도할 수 있는 발현벡터가 될 수 있다. In the present invention, the expression vector is not particularly limited as long as it is capable of producing the DUSP4 provided by the present invention by expressing the polynucleotide. The expression vector may be a mammalian cell (for example, a human, a monkey, a rabbit, a rat, a hamster, The vector may be a vector capable of replicating and / or expressing the polynucleotide in eukaryotic or prokaryotic cells including plant cells, yeast cells, insect cells or bacterial cells (for example, Escherichia coli, etc.) Is operably linked to a suitable promoter so that the polynucleotide can be expressed in the host cell and can be a vector comprising at least one selectable marker and more preferably an expression vector capable of being expressed in mammalian stem cells And most preferably is expressed in human stem cells to induce differentiation into neurons Can be expressed in the vector can be.

상기 발현벡터는 숙주 세포에 따라서 단백질의 발현량과 수식 등이 다르게 나타나므로, 목적에 가장 적합한 숙주세포를 선택하여 사용함이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 발현벡터로서 렌티 바이러스 벡터를 사용하였다.
Since the amount of expression of the protein and the expression of the expression vector are different depending on the host cell, it is preferable to select and use the host cell most suitable for the purpose. In the present invention, a lentiviral vector was used as the expression vector.

상술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양태로서, 본 발명은 상기 DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포 또는 이로부터 분화유도된 세포를 포함하는 뇌신경계 질환 치료용 약학 조성물 및 상기 약학적 조성물을 약제학적으로 유효한 양으로 뇌신경계 질환이 발병될 가능성이 있거나 또는 발병된 개체에 투여하는 단계를 포함하는 뇌신경계 질환의 예방 또는 치료방법을 제공한다.
In another aspect of the present invention, the present invention provides a pharmaceutical composition for the treatment of cerebral neurological diseases comprising stem cells overexpressing the DUSP4 gene or cells differentiated from the stem cells, and a pharmaceutical composition The present invention provides a method for preventing or treating a cerebral neurological disease, comprising the step of administering to an individual having or potentially causing a cerebral neurological disease in an effective amount.

본 발명의 용어 "분화유도된 세포"란, 줄기세포로부터 분화가 진행중이거나 분화가 완료된 세포를 의미한다.The term "differentiation-induced cell" as used herein means a cell in which differentiation from a stem cell is under way or has been completed.

본 발명에 있어서, 상기 분화유도된 세포는 DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포로부터 신경세포로 분화되는 중간과정에 형성되는 세포라면 제한없이 모두 포함될 수 있다. 예를 들어, 줄기세포가 신경세포로 분화될 때, 처음으로 생성되는 배아유사세포 덩어리, 상기 배아유사세포 덩어리로부터 분화되는 신경전구세포, 상기 신경전구세포로부터 분하되는 신경아세포 등이 될 수 있다.
In the present invention, the differentiation-inducing cell may be any cell that is formed in the intermediate process in which the DUSP4 gene is differentiated from stem cells into neurons. For example, when a stem cell is differentiated into a neuron, it may be a first embryonic-like cell mass produced, a neuronal precursor cell differentiated from the embryoid-like cell mass, a neural cell differentiated from the neural progenitor cell, and the like .

상술한 바와 같이, 신경세포로의 분화가 낮은 수준을 나타내는 세포에 DUSP4 유전자를 도입하여 과발현시키면, 신경세포의 분화가 정상수준으로 회복되는 효과를 나타냄을 확인하였으므로, 외인성 손상, 상처 또는 퇴행성 질환으로 인하여 신경손상이 유발된 환자에게 상기 DUSP4 유전자가 도입되어 DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포를 투여하면, 손상된 부위에서 새로운 신경세포가 생성될 수 있어, 상기 신경손상을 치료하는 효과를 나타낼 수 있다.
As described above, it has been confirmed that when the DUSP4 gene is overexpressed in a cell showing a low level of differentiation into neurons, neuronal differentiation is restored to a normal level. Therefore, Therefore, when the DUSP4 gene is introduced into a patient in which nerve injury has been induced, the stem cells overexpressing the DUSP4 gene can produce new neurons in the injured area, and thus may be effective in treating the nerve injury.

본 발명의 용어 "DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포"란, 신경세포로 분화될 수 있는 줄기세포에 상기 DUSP4 유전자를 포함하는 신경세포 분화촉진용 조성물이 도입되어, 신경세포로의 분화가 촉진되는 줄기세포를 의미한다. 이때, 줄기세포, DUSP4 유전자, 신경세포 분화촉진용 조성물 등은 상술한 바와 동일하다.
The term "a stem cell overexpressing the DUSP4 gene" of the present invention refers to a stem cell capable of differentiating into a neural cell, into which a composition for promoting differentiation of a neural cell including the DUSP4 gene is introduced, Cells. At this time, stem cells, DUSP4 gene, compositions for promoting differentiation of neurons and the like are the same as described above.

본 발명의 용어 "뇌신경계 질환"이란, 외인성 손상, 상처 등의 원인으로 인하여 신경이 직접적으로 손상되거나 또는 유전적인 원인으로 인하여 신경세포의 퇴행성 손상이 수반되는 질환을 포괄적으로 의미한다. 이러한 뇌신경계 질환의 예로써, 외인성 신경손상, 퇴행성 신경질환 등을 포함할 수 있는데, 특히 퇴행성 신경질환으로는 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 타우병증 등을 포함할 수 있다.
The term "cranial nervous system disease" as used herein encompasses diseases in which neurons are directly damaged due to extrinsic damage, wounds, or the like, or degenerative damage of nerve cells due to a genetic cause. Exemplary neurodegenerative diseases include exogenous nerve damage, degenerative neurological diseases, and degenerative neurological diseases may include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, tauopathy, and the like.

본 발명의 용어 "개체"란 상기 뇌신경계 질환이 발병될 가능성이 있거나 또는 발병된 쥐, 가축, 인간 등을 포함하는 포유동물을 제한 없이 포함한다.
The term "individual" of the present invention includes, without limitation, mammals including rats, livestock, humans, and the like in which the cranial nerve system disease is likely to be or will be developed.

아울러, 본 발명의 약학 조성물은 유효성분으로 사용되는 DUSP4 유전자가 과발현되는 줄기세포 이외에 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 약학 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 약학 조성물은 줄기세포를 유효성분으로 포함하는 특성상 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장화제, 안정화제 등을 혼합하여 주사 투여용 제제의 형태로 제형화 할 수 있는데, 바람직하게는 단위 투약앰플 또는 다중 투약형태로 제형화 할 수 있다.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may further include appropriate carriers, excipients, and diluents commonly used in the manufacture of pharmaceutical compositions, in addition to stem cells overexpressing the DUSP4 gene used as an active ingredient. Examples of carriers, excipients and diluents that can be contained in the pharmaceutical composition include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose , Methylcellulose, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. Preferably, the pharmaceutical composition of the present invention can be formulated in the form of an injectable preparation by mixing a buffer, a preservative, an anhydrous agent, a solubilizing agent, an isotonic agent, a stabilizer, and the like in the nature of containing stem cells as an active ingredient , Preferably in unit dosage ampoules or in multiple dosage forms.

한편, 본 발명의 약학 조성물은 비경구 투여를 통해 뇌신경계 질환이 발병된 환자의 신경이 손상된 부위에 이식 또는 주사될 수 있는데, 신경이 손상된 부위의 해부학적 특성에 따라 당해 기술분야의 공지된 기법 또는 통용되는 기법으로 투여될 수 있다.Meanwhile, the pharmaceutical composition of the present invention can be transplanted or injected into a nerve-damaged region of a patient suffering from a cerebral neurological disease through parenteral administration. According to the anatomical characteristics of the nerve-damaged region, Or may be administered in a conventional manner.

아울러, 본 발명의 약학 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건상상태, 식이, 투여시간, 투여방법 및 질환의 중증도에 따라 그 범위가 다양하며, 당해 기술분야의 통상의 전문가에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
In addition, the dosage of the pharmaceutical composition of the present invention varies depending on the patient's body weight, age, sex, dry state, diet, administration time, administration method and severity of the disease, Can be easily determined.

본 발명에서 제공하는 DUSP4를 줄기세포에서 과발현시키면, 신경세포로의 분화를 촉진시킬 수 있으므로, 상기 DUSP4가 과발현되는 줄기세포를 이용할 경우, 알츠하이머 병과 같은 다양한 뇌신경계 질환의 효과적인 치료에 널리 활용될 수 있을 것이다.
Since overexpression of DUSP4 provided by the present invention in stem cells can promote differentiation into neural cells, when the above-mentioned DUSP4 overexpressing stem cells are used, they can be widely used for effective treatment of various brain diseases such as Alzheimer's disease There will be.

도 1a는 129s4/Jae로부터 유래된 쥐의 배아줄기세포, 상기 배아줄기세포로부터 형성된 배아유사세포 덩어리 및 상기 배아유사세포 덩어리로부터 분화된 신경세포의 외관을 나타내는 현미경사진이다.
도 1b는 배아줄기세포, 배아유사세포 덩어리 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 대상으로, 신경줄기세포 마커(nestin)와 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준의 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1c는 배아줄기세포 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)를 이용한 면역염색을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 2a는 배아줄기세포, 배아유사세포 덩어리 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 대상으로, DUSP4의 발현수준의 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2b는 배아줄기세포, 배아유사세포 덩어리 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 대상으로 웨스턴 블럿을 수행하여 DUSP4의 발현수준을 정량분석한 결과를 나타내는 사진 및 그래프이다.
도 2c는 배아줄기세포 및 5일 동안 분화된 세포를 대상으로 DUSP4에 대한 면역염색을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 2d는 마우스의 배아 및 신생아의 뇌 피질조직에서 DUSP4를 대상으로 웨스턴블럿 분석을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3a는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포(J1 ES)에서 발현되는 DUSP4의 mRNA 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프(상단)와 상기 각각의 배아줄기세포(J1 ES) 또는 이로부터 분화된 신경세포에 존재하는 DUSP4 단백질의 수준을 비교한 결과를 나타내는 웨스턴블럿 분석사진이다.
도 3b는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포에서 분화된 신경세포의 형태를 촬영한 결과를 나타내는 위상차 현미경 사진 및 신경돌기의 길이를 비교한 그래프이다.
도 3c는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포, 배아유사세포 덩어리 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 대상으로, 신경줄기세포 마커(nestin)와 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준의 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3d는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 신경세포를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)를 이용한 면역염색을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3e는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포, 배아유사세포 덩어리 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준의 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4a는 shRNA가 도입된 배아줄기세포(J1 ES-shRNA) 및 상기 배아줄기세포로부터 분화된 신경세포(Neuron Day3-shRNA)에 대조군(vector), 야생형 DUSP4 유전자(DUSP4) 및 변이된 DUSP4 유전자(DUSP4 CS)를 도입하여 형질전환시킨 결과를 나타내는 사진으로서, 상단은 각 형질전환세포에 도입된 GFP의 발현여부를 형광현미경으로 촬영한 결과를 나타내는 사진이고, 하단은 항-FLAG 항체와 항-DUSP4-GFP 항체를 이용한 웨스턴블럿 분석결과를 나타내는 사진이다.
도 4b는 야생형 또는 변이된 DUSP4를 발현시키도록 형질전환된 신경세포의 신경돌기 길이의 변화를 나타내는 사진 및 그래프로서, 상단은 형질전환된 신경세포의 사진이고, 하단은 각 형질전환된 신경세포의 신경돌기 길이를 나타내는 그래프이다.
도 4c는 스크램블 shRNA(scrambled) 또는 shDUSP4가 도입되거나(shDUSP4), shDUSP4가 도입된 후 야생형 DUSP4가 추가로 도입되거나(shDUSP4+DUSP4) 또는 shDUSP4가 도입된 후 변이된 DUSP4가 추가로 도입된(shDUSP4+DUSP4 CS) 각각의 배아줄기세포, 이들 각 배아줄기세포에서 분화된 배아유사세포 덩어리 및 이로부터 분화된 각 신경세포를 대상으로, 신경줄기세포 마커(nestin)와 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준의 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4d는 형질전환된 신경세포(vector, DUSP4 및 DUSP4 CS)를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)를 이용한 면역염색을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 4e는 형질전환된 신경세포(vector, DUSP4 및 DUSP4 CS)를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준의 변화를 웨스턴블럿 분석을 통해 비교한 결과를 나타내는 사진이다.
도 5a는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 활성화된(인산화된) ERK와 활성화되지 않은 ERK의 함량을 비교한 결과를 나타내는 웨스턴블럿 분석사진 및 그래프이다.
도 5b는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 인산화된 ERK에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행한 결과를 나타내는 사진이다.
도 5c는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포의 핵 및 세포질에서 DUSP4 및 ERK의 함량을 웨스턴블럿 분석을 통해 확인한 결과를 나타내는 사진이다.
도 5d는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입되거나, shDUSP4가 도입된 후 ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입되거나 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK(dominant-negative mutant ERK)의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 각 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 인산화된 CaMKI, 인산화되지 않은 CaMKI 및 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준의 변화를 웨스턴블럿 분석을 통해 비교한 결과를 나타내는 사진이다.
도 5e는 shRNA가 도입되지 않은 신경세포(Neuron Day3), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 빈벡터를 도입한 세포(shDUSP4+Vector), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 정상적인 CaMKI 유전자를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 변이된 CaMKI 유전자(CaMKI T117A)를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI T117A) 및 shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 변이된 CaMKI 유전자(CaMKI T117A)를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI T117D)를 대상으로 신경돌기의 길이를 비교한 결과를 나타내는 사진 및 그래프이다.
도 5f는 shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 빈벡터를 도입한 세포(shDUSP4+Vector), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 정상적인 CaMKI 유전자를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 변이된 CaMKI 유전자(CaMKI T117A)를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI T117A) 및 shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 변이된 CaMKI 유전자(CaMKI T117A)를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI T117D)를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준의 변화를 웨스턴블럿 분석으로 분석한 결과를 나타내는 사진이다.
도 5g는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 각 배아줄기세포를 대상으로 CaMKK의 인산화 여부를 확인한 면역분석 결과를 나타낸 사진이다.
도 5h는 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 각 배아줄기세포를 대상으로 MARK2의 인산화 여부를 확인한 면역분석 결과를 나타낸 사진이다.
도 6a는 스크램블 shRNA(Scrambled) 또는 shDUSP4가 도입되거나(shDUSP4), shDUSP4가 도입된 후 빈 벡터가 도입되거나(shDUSP4+Vector) 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된(shDUSP4+DN ERK) 각각의 신경세포의 세포내 칼슘수준을 비교한 결과를 나타내는 사진 및 그래프와 상기 각 신경세포에서 측정된 신경돌기의 길이를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 스크램블 shRNA(Scrambled) 또는 shDUSP4가 도입되거나(shDUSP4), shDUSP4가 도입된 후 빈 벡터가 도입되거나(shDUSP4+Vector) 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된(shDUSP4+DN ERK) 각각의 배아줄기세포 및 이로부터 분화된 각각의 신경세포의 총 단백질(Total lysate) 또는 세포막 분획(NeutrAvidin)에서 Cav1.2 채널 단백질의 수준을 측정한 결과를 나타내는 웨스턴블럿 분석사진 및 그래프이다.
도 6c는 스크램블 shRNA(Scrambled) 또는 shDUSP4가 도입되거나(shDUSP4), shDUSP4가 도입된 후 빈 벡터가 도입되거나(shDUSP4+Vector) 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된(shDUSP4+DN ERK) 각각의 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 Cav1.2 채널 단백질에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행한 결과를 나타내는 사진 및 그래프이다.
도 7은 신경분화에 관여하는 DUSP4를 포함하는 신호전달 과정을 나타내는 개략도이다.
FIG. 1A is a photomicrograph showing the appearance of rat embryonic stem cells derived from 129s4 / Jae, embryonic-like cell mass formed from the embryonic stem cells and differentiated nerve cells from the embryoid-like cell mass.
FIG. 1B shows the changes in the expression levels of neural stem cell markers (nestin) and neural cell markers (MAP2, β-tubulin III and synaptophysin) in embryonic stem cells, embryonic-like cell masses, And FIG.
FIG. 1C is a photograph showing immunostaining of neural cell markers (MAP2 and β-tubulin III) on cells in the differentiation process of embryonic stem cells and neurons.
2A is a graph showing the results of comparing changes in the expression level of DUSP4 in embryonic stem cells, embryonic-like cell masses, and cells in the differentiation process of neuronal cells.
FIG. 2B is a photograph and a graph showing the result of quantitative analysis of expression level of DUSP4 by performing Western blot on embryonic stem cells, embryonic-like cell masses, and cells in the differentiation process of nerve cells.
FIG. 2c is a photograph showing immunostaining for DUSP4 in embryonic stem cells and cells differentiated for 5 days. FIG.
FIG. 2d is a photograph showing Western blot analysis of DUSP4 in mouse embryo and neonatal brain cortex tissues. FIG.
FIG. 3A is a graph showing the results of comparison of mRNA levels of DUSP4 expressed in each embryonic stem cell (J1 ES) into which scrambled shRNA or shDUSP4 is introduced, and a graph (top) showing the results of the comparison between the respective embryonic stem cells (J1 ES) Western blot analysis showing the results of comparing levels of DUSP4 protein in differentiated neurons.
FIG. 3B is a graph comparing the lengths of the neurites and the phase-contrast microscope photographs showing the results of photographing the morphology of differentiated neurons in each embryonic stem cell into which scrambled shRNA or shDUSP4 was introduced.
Fig. 3c is a graph showing the distribution of the neural stem cell marker (nestin) and neuronal cell marker (MAP2, beta-tubulin III) in the embryonic stem cells, embryonic cell clusters and neuronal differentiation cells into which scrambled shRNA or shDUSP4 was introduced ≪ / RTI > and synaptophysin).
FIG. 3D is a photograph showing the result of performing immunostaining using neuron markers (MAP2 and? -Tubulin III) on scaffold shRNA or shDUSP4-introduced neuron cells.
FIG. 3E is a graph showing changes in the protein levels of neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III) in cells in the differentiation process of embryonic stem cells, embryonic-like cell clusters and neurons into which scrambled shRNA or shDUSP4 was introduced And FIG.
FIG. 4A is a graph showing the results of a comparison between the shRNA-injected embryonic stem cell (J1 ES-shRNA) and the neuron differentiated from the embryonic stem cell (Neuron Day3-shRNA) as a vector, wild type DUSP4 gene (DUSP4) DUSP4 CS). The upper part shows the result of photographing the expression of GFP introduced into each transfected cell by fluorescence microscope, and the lower part shows the result of anti-FLAG antibody and anti-DUSP4 -GFP antibody using Western blot analysis.
FIG. 4B is a photograph and a graph showing the change in neurite length of the neuron transformed to express wild-type or mutated DUSP4, wherein the top is a photograph of the transformed neuron, and the bottom is a photograph of each transformed neuron A graph showing the length of nerve processes.
FIG. 4C shows the results of the addition of shDUSP4 or shDUSP4 (shDUSP4), addition of wild type DUSP4 after introduction of shDUSP4 (shDUSP4 + DUSP4) or addition of mutated DUSP4 after introduction of shDUSP4 (shDUSP4 + DUSP4 CS) Each embryonic stem cell, embryonic-like cell mass differentiated from each of these embryonic stem cells, and each differentiated neuron were subjected to nestin and nerve cell markers (MAP2, β-tubulin III < / RTI > and synaptophysin).
FIG. 4D is a photograph showing immunostaining of neuronal cell markers (MAP2 and β-tubulin III) on transformed neurons (vectors, DUSP4 and DUSP4 CS).
FIG. 4E is a photograph showing the results of Western blot analysis of changes in protein levels of neuron markers (MAP2 and β-tubulin III) in transformed neurons (vector, DUSP4 and DUSP4 CS).
5A is a graph showing the results of comparing the amounts of activated (phosphorylated) ERK and non-activated ERK in each embryonic stem cell into which scrambled shRNA or shDUSP4 was introduced and each neuron differentiated from the embryonic stem cell. It is a blot analysis photograph and graph.
FIG. 5B is a photograph showing immunostaining using antibodies against phosphorylated ERK in each neuron differentiated from embryonic stem cells into which scrambled shRNA or shDUSP4 was introduced.
FIG. 5c is a photograph showing the results of Western blot analysis of the content of DUSP4 and ERK in nucleus and cytoplasm of each neuron differentiated from embryonic stem cells into which scrambled shRNA or shDUSP4 was introduced.
FIG. 5D shows an example of a vector that induces over-expression of DN ERK (dominant-negative mutant ERK) after the introduction of a scrambled shRNA or shDUSP4, a vector inducing overexpression of ERK after shDUSP4 is introduced, or shDUSP4 introduced Western blot analysis of changes in protein levels of phosphorylated CaMKI, non-phosphorylated CaMKI and neuronal cell markers (MAP2 and β-tubulin III) on each embryonic stem cell and each neuron differentiated from each of the embryonic stem cells The results are shown in Fig.
FIG. 5E is a graph showing the results of a comparison between the neurons (Neuron Day 3) to which shRNA was not introduced, the cells (shDUSP4 + Vector) into which the empty vector was introduced into the differentiated nerve cells into which shDUSP4 was introduced, and the normal CaMKI gene (ShDUSP4 + CaMKI T117A) transfected with shDUSP4 and CaMKI gene (CaMKI T117A) transfected into differentiated neurons, and CaMKI gene (shDUSP4 + CaMKI T117A) transfected with shDUSP4 CaMKI T117A) (shDUSP4 + CaMKI T117D). The results are shown in Fig.
FIG. 5f shows a cell in which shDUSP4 is introduced and an empty vector is introduced into a differentiated neural cell (shDUSP4 + Vector), a cell in which a normal CaMKI gene has been introduced into neurons differentiated with shDUSP4 (shDUSP4 + CaMKI), and shDUSP4 (ShDUSP4 + CaMKI T117A) transfected with the CaMKI gene (ShDUSP4 + CaMKI T117A) mutated to the differentiated neuron and the CaMKI gene (CaMKI T117A) transfected into the differentiated neuron by the introduction of shDUSP4 (MAP2 and β-tubulin III), Western blot analysis of the protein levels of the neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III).
FIG. 5G is a photograph showing immunological analysis results of confirming the phosphorylation of CaMKK in each embryonic stem cell into which scrambled shRNA or shDUSP4 has been introduced and each embryonic stem cell.
FIG. 5H is a photograph showing immunological analysis results of confirming the phosphorylation of MARK2 in each embryonic stem cell into which scrambled shRNA or shDUSP4 has been introduced and each embryonic stem cell.
FIG. 6A is a graph showing the results of the expression of the scFvs (shDUSP4) or shDUSP4 (shDUSP4), shDUSP4, shDUSP4 + vector, or shDUSP4 after induction of DN ERK overexpression shDUSP4 + DN ERK) is a graph showing the results of comparing the intracellular calcium levels of the respective neurons with the photographs and graphs and comparing the lengths of the neurites measured in each neuron.
FIG. 6B shows the results of the expression of the gene encoding the scFv-1 gene, in which a vector inducing overexpression of DN ERK was introduced (shDUSP4 + Vector) or shDUSP4 was introduced after shDUSP4, shDUSP4, shDUSP4, shDUSP4 + DN ERK) Western blot analysis showing the level of Cav1.2 channel protein in total lysate or cell membrane fraction (NeutrAvidin) of each embryonic stem cell and each differentiated neuron And graphs.
FIG. 6C shows a vector containing a scrambled shRNA (Scrambled) or shDUSP4 (shDUSP4), a vector inducing overexpression of DN ERK after introduction of shDUSP4 (shDUSP4 + Vector) or shDUSP4 shDUSP4 + DN ERK) photographs and graphs showing the results of immunological staining of each neuron differentiated from embryonic stem cells using an antibody against Cav1.2 channel protein.
7 is a schematic diagram showing a signal transduction process involving DUSP4 involved in neural differentiation.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: 배아줄기세포로부터 분화된 신경세포의 생산Example 1: Production of differentiated neurons from embryonic stem cells

실시예 1-1: 신경세포의 분화유도Example 1-1: induction of neuronal differentiation

129s4/Jae로부터 유래된 쥐의 배아줄기세포 J1 ES를 ESC 배지(15% ES FBS, 1% 페니실린-스트렙토마이신, 2 mM L-글루타민, 1% 비필수아미노산(NEAA), 0.1 mM 베타-메르캅토에탄올 및 1 × 103 U/㎖ 의 백혈병 억제 인자(LIF)를 포함하는 DMEM 배지)에 있는 γ선 조사된 쥐 배아 섬유아세포(MEFs) 상에서, 5% CO2 및 37℃ 습윤 조건에서 배양하였다. Rat embryonic stem cells J1 ES derived from 129s4 / Jae were cultured in ESC medium (15% ES FBS, 1% penicillin-streptomycin, 2 mM L-glutamine, 1% non essential amino acid (NEAA), 0.1 mM beta-mercapto (DMEM medium containing ethanol and 1 x 10 3 U / ml of leukemia inhibitory factor (LIF)) at 5% CO 2 and 37 ° C wet conditions on γ-irradiated mouse embryonic fibroblasts (MEFs).

상기 배양된 배아줄기세포를 90mm 배양용기에 3 × 106 세포수/㎠의 밀도로 접종하고 8일 동안 배양하여 배아유사세포 덩어리(EBs)를 수득하였다. 이때, 2일마다 배지를 교체하였고, 4일째 되는 시점에서 10μM의 레티논산을 처리하였다. 배양이 종료된 후, 상기 배아유사세포 덩어리(EBs)에 트립신을 가하여 단세포화시키고, 폴리-D-라이신-라미닌이 코팅된 배양용기에 접종하였으며, 20 ng/㎖ bFGF를 포함하는 N2 배지(Invitrogen)를 가하고 5일 동안 배양하여 상기 배아줄기세포를 신경세포로 분화시켰다(도 1a).The cultured embryonic stem cells were inoculated into a 90 mm culture dish at a density of 3 × 10 6 cells / cm 2 and cultured for 8 days to obtain embryoid-like cell masses (EBs). At this time, the medium was changed every two days, and at the fourth day, 10 μM of retinoic acid was treated. After completion of the incubation, the embryoid-like cell masses (EBs) were unicellularized by adding trypsin, inoculated into a poly-D-lysine-laminin coated culture container, and cultured in N2 medium containing 20 ng / ml bFGF ) Was added and cultured for 5 days to differentiate the embryonic stem cells into neurons (Fig. 1A).

도 1a에서 보듯이, 배아줄기세포로부터 수득한 배아유사세포 덩어리를 5일 동안 배양하여 신경세포로 분화시킬 수 있음을 확인하였다.
As shown in FIG. 1A, it was confirmed that embryoid-like cell clumps obtained from embryonic stem cells can be cultured for 5 days to differentiate into neurons.

실시예 1-2: 신경세포 마커의 mRNA 수준 검증Example 1-2: Verification of mRNA level of neuron marker

상기 실시예 1-1의 방법으로 배아유사세포 덩어리를 5일 동안 배양하여 신경세포를 분화시키면서, 2, 3 및 5일에 각각의 시료를 채취하고, 채취된 각 시료로부터 mRNA를 분석하였다. 구체적으로, 상기 각 시료에 Trizol RNA 시약(Qiagen, Hilden, Germany)를 가하여 각 시료의 세포를 파쇄하고, 이를 원심분리(10,770 x g, 10분, 4℃)하여, 상층액을 수득하였다. 상기 수득한 상층액에 0.2㎖의 클로로포름을 가하여 혼합하고, 상기 혼합물을 원심분리(10,770 x g, 2분, 4℃)하여, 상층액을 수득하였다. 상기 수득한 상층액에 동일 부피의 아이소프로판올을 가하고, 실온에서 10분 동안 반응시킨 다음, 상기 반응물을 원심분리(10,770 x g, 15분, 4℃)하여, 침전된 RNA를 수득하였다. 상기 수득한 RNA를 0.5㎖의 차가운 70% 에탄올로 세척하고, 다시 원심분리(10,770 x g, 1분, 4℃)한 다음, 침전된 총 RNA를 수득하였다.The embryo-like cell mass was cultured for 5 days by the method of Example 1-1, and the specimens were collected on days 2, 3 and 5 while neurons were differentiated, and mRNA was analyzed from each collected sample. Specifically, Trizol RNA reagent (Qiagen, Hilden, Germany) was added to each sample to disrupt the cells of each sample and centrifuged (10,770 x g, 10 minutes, 4 ° C) to obtain a supernatant. 0.2 ml of chloroform was added to the supernatant obtained above and mixed, and the mixture was centrifuged (10,770 x g, 2 minutes, 4 캜) to obtain a supernatant. The same volume of isopropanol was added to the supernatant obtained above, and the reaction was allowed to proceed at room temperature for 10 minutes. Then, the reaction product was centrifuged (10,770 x g, 15 minutes, 4 캜) to obtain precipitated RNA. The obtained RNA was washed with 0.5 ml of cold 70% ethanol, centrifuged again (10,770 x g, 1 min, 4 캜), and the precipitated total RNA was obtained.

상기 수득한 총 RNA 2㎍, 랜덤 프라이머 500ng, M-MLV 역전사효소 200 units 및 Rnasin RNase 억제제 25.2 units를 사용한 역전사 반응을 수행하여 cDNA를 수득하였다. CDNA was obtained by performing a reverse transcription reaction using 2 μg of the obtained total RNA, 500 ng of random primer, 200 units of M-MLV reverse transcriptase and 25.2 units of Rnasin RNase inhibitor.

CFX96TM Real-Time 시스템(Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA)를 이용하여, 상기 수득한 cDNA를 주형으로 하고, 하기의 프라이머를 사용한 PCR을 수행하여 네스틴(nestin), MAP2, 튜블린(β-tubulin III) 및 시냅토피신(synaptophysin)의 발현수준을 비교하였다(도 1b). 이때, 대조군으로는 배아줄기세포(J1 ES) 및 배아유사세포 덩어리(EB)를 사용하였다.
PCR was performed using the above-obtained cDNA as a template using the CFX96TM Real-Time system (Bio-Rad Laboratories, Hercules, Calif.) To obtain nestin, MAP2, tubulin III) and synaptophysin (Fig. 1B). At this time, embryonic stem cells (J1 ES) and embryoid-like cell mass (EB) were used as a control group.

nestin F: 5'-GAGGTGACCCTTGGGTTAGA-3'(서열번호 3)nestin F: 5'-GAGGTGACCCTTGGGTTAGA-3 '(SEQ ID NO: 3)

nestin R: 5'-TAGCCCTACCACTTCCTGCT-3'(서열번호 4)nestin R: 5'-TAGCCCTACCACTTCCTGCT-3 '(SEQ ID NO: 4)

β-tubulin III F: 5'-AGCCCTCTACGACATCTGCT-3'(서열번호 5)β-tubulin III F: 5'-AGCCCTCTACGACATCTGCT-3 '(SEQ ID NO: 5)

β-tubulin III R: 5'-ATTGAGCTGACCAGGGAATC-3'(서열번호 6) β-tubulin III R: 5'-ATTGAGCTGACCAGGGAATC-3 '(SEQ ID NO: 6)

MAP2 F: 5'-CACTGGACATCAGCCTCACT-3'(서열번호 7)MAP2 F: 5'-CACTGGACATCAGCCTCACT-3 '(SEQ ID NO: 7)

MAP2 R: 5'-CACCCTGGTCCTTCATCTCT-3'(서열번호 8)MAP2 R: 5'-CACCCTGGTCCTTCATCTCT-3 '(SEQ ID NO: 8)

synaptophysin F: 5'-GAGAACAACAAAGGGCCAAT-3'(서열번호 9)synaptophysin F: 5'-GAGAACAACAAAGGGCCAAT-3 '(SEQ ID NO: 9)

synaptophysin R: 5'-GCACATAGGCATCTCCTTGA-3'(서열번호 10)
synaptophysin R: 5'-GCACATAGGCATCTCCTTGA-3 '(SEQ ID NO: 10)

도 1b에서 보듯이, 신경줄기세포 마커(nestin)는 배아유사세포 덩어리에서부터 일정수준으로 발현되고 신경세포의 분화가 수행되면서 발현량이 대폭 증가하였으나, 신경세포로의 분화가 완료된 시점에서는 그의 발현량이 감소함을 확인하였다. 이에 반하여, 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)는 배아유사세포 덩어리에서도 발현되지 않고, 신경세포의 분화가 수행되면서 발현량이 대폭 증가하며, 분화가 완료된 시점에서 최고 수준으로 발현됨을 확인하였다.
As shown in FIG. 1B, the neural stem cell marker (nestin) was expressed at a certain level from the embryo-like cell mass, and the expression level was greatly increased when neuron differentiation was performed. However, when the neural stem cell differentiation was completed, Respectively. In contrast, neuronal markers (MAP2, β-tubulin III, and synaptophysin) are not expressed in embryonic-like cell masses, but their expression levels are greatly increased as neuronal differentiation is performed, and they are expressed at the highest level at the completion of differentiation Respectively.

실시예 1-3: 신경세포 마커를 이용한 면역염색 분석Example 1-3: Immunostaining using neuron markers

상기 채취한 각각의 시료를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행하였다.Each of the samples thus obtained was subjected to immunostaining using an antibody against neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III).

구체적으로, 상기 채취된 각 시료에 4% 파라포름알데히드를 처리하여 고정시키고, 0.1% 트리톤 X-100이 포함된 PBS를 처리하여, 상기 시료에 투과성을 부여한 다음, 상온에서 1시간 동안 5% 염소 혈청(GS)을 처리하여 비특이적 결합을 방지하였다. 이어, 항-MAP2 항체(Abcam, Cambridge, UK) 또는 항-베타-튜불린 III 항체(Cell signaling, Danvers, MA) 및 0.2% BSA를 포함하는 PBS를 처리하여 면역반응을 수행하였다. 상기 면역반응이 종료된 후, 각 시료에 0.1% Tween-20를 포함하는 PBS(PBS-T)를 처리하여 세척하고, Alexa-488-2차 항체(Invitrogen) 또는 594-2차 항체(Invitrogen)를 처리하고 1시간 동안 실온에서 반응시켰다. 반응이 종료된 후, 각 시료에 PBS-T를 처리하여 세척하고, Leica 현미경 (Leica Microsystems) 또는 Axiovert 200 현미경 (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 이용하여 형광사진을 촬영하였다(도 1c). 이때, 대조군으로는 배아줄기세포(J1 ES)를 사용하였다.Specifically, each sample thus obtained was treated and fixed with 4% paraformaldehyde, treated with PBS containing 0.1% Triton X-100 to impart permeability to the sample, and then washed with 5% chlorine Serum (GS) was treated to prevent nonspecific binding. Immunoreactivity was then performed by treatment with PBS containing anti-MAP2 antibody (Abcam, Cambridge, UK) or anti-beta-tubulin III antibody (Cell signaling, Danvers, MA) and 0.2% BSA. After completion of the immune reaction, each sample was washed with PBS (PBS-T) containing 0.1% Tween-20 and washed with Alexa-488 secondary antibody (Invitrogen) or 594 secondary antibody (Invitrogen) And reacted at room temperature for 1 hour. After completion of the reaction, each sample was treated with PBS-T, washed and photographed with a Leica microscope (Leica Microsystems) or an Axiovert 200 microscope (Carl Zeiss, Oberkochen, Germany) (FIG. At this time, embryonic stem cells (J1 ES) were used as a control group.

도 1c에서 보듯이, 각 신경세포 마커가 배아줄기세포에서는 발현되지 않고, 신경세포의 분화과정에 있는 세포에서만 발현됨을 확인하였다.
As shown in FIG. 1C, it was confirmed that each nerve cell marker was not expressed in embryonic stem cells but only in cells in the differentiation process of neurons.

상기 도 1b 및 1c의 결과로부터, 상기 분화가 완료된 세포는 신경세포임을 알 수 있었다.
From the results of FIGS. 1B and 1C, it can be seen that the differentiated cells were nerve cells.

실시예 2: 신규 신경세포 분화마커 DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)의 발굴Example 2: Detection of novel neuronal differentiation marker DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4)

신경 분화와 관련 있는 단백질 타이로신 포스파타아제(PTPs)의 새로운 후보를 확인하기 위해서, 배아줄기세포와 분화된 신경세포 사이의 유전자빈도 차이를 qPCR 배열을 통해 분석한 결과, DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)를 도출하였다.
In order to identify new candidates for protein tyrosine phosphatases (PTPs) associated with neurogenic differentiation, differences in gene frequencies between embryonic stem cells and differentiated neurons were analyzed by qPCR sequencing. As a result, DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4 Respectively.

실시예 2-1: DUSP4의 mRNA 수준 검증Example 2-1: Verification of mRNA level of DUSP4

신경세포 분화시 상기 도출된 DUSP4의 mRNA 수준변화를 확인하고자 하였다.
We examined the changes of mRNA level of DUSP4 during neuronal differentiation.

상기 실시예 1-2의 방법을 수행하여, 상기 실시예 1-1의 방법으로 배아유사세포 덩어리를 5일 동안 배양하여 신경세포를 분화시키면서, 1 내지 5일에 각각의 시료를 채취하였다. 상기 채취한 각 시료와 하기의 프라이머를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-2의 방법을 수행하여, DUSP4의 mRNA 수준변화를 확인하였다(도 2a).
The embryoid-like cell mass was cultured for 5 days by the method of Example 1-2, and the specimens were collected on days 1 to 5 while neurons were differentiated. The mRNA level of DUSP4 was confirmed by performing the method of Example 1-2 except that each of the samples thus obtained and the following primers were used (Fig. 2A).

DUSP4 F: 5'-CTGGCCTACCTGATGATGAA-3'(서열번호 11)DUSP4 F: 5'-CTGGCCTACCTGATGATGAA-3 '(SEQ ID NO: 11)

DUSP4 R: 5'-TGAGACTCAAACTGCAGCAA-3'(서열번호 12)
DUSP4 R: 5'-TGAGACTCAAACTGCAGCAA-3 '(SEQ ID NO: 12)

도 2a에서 보듯이, DUSP4는 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서부터 소량으로 발현되고 신경세포의 분화가 수행되면서 발현량이 대폭 증가하였으나, 신경세포로의 분화가 완료된 시점에서는 그의 발현량이 최고 수준을 나타냄을 확인하였다. 이러한 DUSP4의 발현수준 변화는 앞서 확인한 신경줄기세포 마커(nestin) 및 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준과 다소 상이하였는데, 분화가 완료된 시점에서 발현수준이 명확히 감소하지 않는다는 점에서 신경줄기세포 마커와 구별되고, 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서부터 소량으로 발현된다는 점에서 신경세포 마커와 구별된다. 그러나, 신경세포로의 분화가 종료된 시점에서 최고 수준을 나타낸다는 점에서 볼 때, 상기 DUSP4는 신경세포 마커의 일종인 것으로 파악되었다.
As shown in FIG. 2A, DUSP4 was expressed in a small amount from the embryonic stem cell and embryoid-like cell mass, and the expression level was greatly increased when neuron differentiation was performed. However, when the differentiation into neuron was completed, the expression level of DUSP4 was the highest Respectively. The level of expression of DUSP4 was slightly different from that of neural stem cell markers (nestin) and neuronal markers (MAP2, β-tubulin III and synaptophysin) previously identified, but the level of expression was not clearly decreased at the time of completion of differentiation Is distinguished from neural stem cell markers and distinguished from neural cell markers in that they are expressed in small amounts from embryonic stem cells and embryonic-like cell masses. However, DUSP4 was found to be a type of neuronal marker in that it showed the highest level at the end of neuronal differentiation.

실시예 2-2: DUSP4를 이용한 웨스턴블럿 분석Example 2-2: Western blot analysis using DUSP4

상기 실시예 2-1의 결과로부터, DUSP4가 신경세포 마커의 일종인 것으로 파악되었으므로, 이를 이용한 웨스턴블럿 분석을 수행하였다. From the results of Example 2-1, it was determined that DUSP4 is a kind of neuron marker, so Western blot analysis using it was performed.

구체적으로, 배아줄기세포(J1 ES), 배아유사세포 덩어리(EB) 및 신경세포의 분화과정에 있는 세포를 PBS로 세척하고, 프로테아제 억제인자와 포스파타아제 억제인자 칵테일(Roche, Penzberg, Germany)을 포함하는 차가운 RIPA 완충액(1% NP-40, 0.5% 소듐-디옥시콜레이트, 0.1% SDS, 150mM 소듐 클로라이드, 2 mM EDTA, 50 mM 소듐 플루오린화물, 50 mM Tris-HCl, pH 7.4)을 가하여 세포를 파쇄한 다음, 원심분리하여 상층액을 수득하였다, 상기 수득한 상층액을 SDS-PAGE에 적용하여 전개된 단백질 밴드가 포함된 젤을 수득하고, 전개된 단백질 밴드를 PVDF 멤브레인에 전이시킨 다음, 항-DUSP4 항체 및 HRP-접합 2차 항체(Santa Cruz, Santa Cruz, CA)를 순차적으로 처리하여 반응시킨 다음, 강화 화학 발광 검출 키트 (GE Healthcare Bio-Sciences Corp., Piscataway, NJ)를 이용하여 DUSP4를 검출하고, 이를 Image J 소프트웨어에 적용하여 정량분석하였다(도 2b). 이때, 내부대조군으로는 액틴을 사용하였다.Specifically, embryonic stem cells (J1 ES), embryo-like cell masses (EB), and cells undergoing differentiation of neurons were washed with PBS and incubated with protease inhibitor and phosphatase inhibitor cocktail (Roche, Penzberg, Germany) (1% NP-40, 0.5% sodium-deoxycholate, 0.1% SDS, 150 mM sodium chloride, 2 mM EDTA, 50 mM sodium fluoride, 50 mM Tris-HCl, pH 7.4) The supernatant thus obtained was subjected to SDS-PAGE to obtain a gel containing the developed protein bands, and the developed protein bands were transferred to a PVDF membrane (GE Healthcare Bio-Sciences Corp., Piscataway, NJ) was added to the reaction solution, followed by the reaction with an anti-DUSP4 antibody and an HRP-conjugated secondary antibody (Santa Cruz, Santa Cruz, CA) DUSP4 was detected using Image J software (Fig. 2B). At this time, actin was used as an internal control group.

도 2b에서 보듯이, DUSP4 단백질은 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서부터 소량으로 검출되었고, 신경세포의 분화가 수행되면서 DUSP4 단백질의 검출수준이 대폭 증가함을 확인하였다.
As shown in FIG. 2b, the DUSP4 protein was detected in a small amount from embryonic stem cells and embryoid-like cell clusters, and the detection level of DUSP4 protein was significantly increased by the differentiation of neurons.

실시예 2-3: DUSP4를 이용한 면역염색 분석Example 2-3: Immunostaining using DUSP4

세포내 DUSP4의 위치를 확인하기 위하여, 항-DUSP4 항체를 이용한 면역염색 분석을 수행하였다. 대략적으로, 배아줄기세포 및 5일 동안 분화된 세포를 대상으로 하고, 항-DUSP4 항체를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-3의 방법을 수행하여, 세포내 DUSP4의 위치를 확인하고자 하였다(도 2c).Immunostaining analysis using anti-DUSP4 antibody was performed to confirm the position of DUSP4 in the cells. Approximately, the method of Example 1-3 was carried out except that the embryonic stem cells and the cells differentiated for 5 days were used and the anti-DUSP4 antibody was used to confirm the position of the intracellular DUSP4 (Fig. 2C).

도 2c에서 보듯이, DUSP4는 주로 핵에 위치하지만 세포 기질에서도 발견됨을 확인하였다.
As shown in FIG. 2C, DUSP4 is found mainly in the nucleus but also in the cell matrix.

실시예 2-4: 신경계 발달시 DUSP4의 발현량 변화Example 2-4: Change in expression level of DUSP4 in the development of the nervous system

신경계 발달과정 중에서 DUSP4의 발현량이 어떻게 변화되는지를 확인하고자 하였다.We examined how the expression level of DUSP4 changes in the neural developmental process.

구체적으로, 임신한 C57BL/6J 마우스(KOATECH, Pyeongtaek, Korea)의 임신 10, 12, 15 및 18일째 배아와 출생 후 1일 및 4일이 경과된 마우스의 뇌를 절개하여 각각의 뇌의 피질조직을 적출하였다. 적출된 조직을 완충액(1 mM MgCl2, 2 mM EGTA, 1 mM DTT, 1% 트리톤 X-100, 1% 프로테아제 혼합물, 포스파타아제 억제제 및 20 mM HEPES)에서 파쇄하고, 상기 파쇄물을 원심분리(4℃, 15, 10,770 x g)하여 상층액을 수득하였다. Specifically, the embryos at the 10th, 12th, 15th, and 18th gestations of pregnant C57BL / 6J mice (KOATECH, Pyeongtaek, Korea) and the brains of mice 1 and 4 days after birth were dissected, Lt; / RTI > Crushing the excised tissue in a buffer (1 mM MgCl 2, 2 mM EGTA, 1 mM DTT, 1% Triton X-100, 1% protease mixture, phosphatase inhibitors and 20 mM HEPES), centrifuged the lysate ( 4 ° C, 15, 10,770 xg) to give a supernatant.

상기 수득한 상층액을 시료로서 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-2와 동일한 방법을 수행하여 웨스턴 블럿 분석을 수행하였다(도 2d). 이때, 내부대조군으로는 GAPDH를 사용하였다.Western blot analysis was carried out in the same manner as in Example 2-2, except that the obtained supernatant was used as a sample (Fig. 2D). At this time, GAPDH was used as an internal control group.

도 2d에서 보듯이, 배아의 임신일수가 증가할 수록 배아의 뇌 피질조직에 포함된 DUSP4의 단백질 수준이 증가하였고, 출산후에는 DUSP4의 단백질 수준이 더 이상 증가하지 않음을 확인하였다.As shown in FIG. 2d, it was confirmed that the protein level of DUSP4 contained in the embryonic cerebral cortex increased as the number of days of embryo gestation increased, and that the protein level of DUSP4 did not increase any more after birth.

따라서, 상기 DUSP4는 뇌신경계의 발달에 따라 발현량이 증가하는 단백질임을 알 수 있었다.
Therefore, it was found that DUSP4 is a protein whose expression amount increases with the development of the cranial nervous system.

실시예 3: DUSP4의 발현억제를 통한 기능분석Example 3: Functional analysis by inhibiting expression of DUSP4

실시예 3-1: DUSP4의 발현이 억제된 배아줄기세포 및 이로부터 분화된 신경세포의 수득Example 3-1: Obtaining Embryonic Stem Cells Suppressing DUSP4 Expression and Differentiated Neurons

상기 실시예 2-4의 결과로부터, DUSP4가 뇌신경계의 발달에 따라 발현량이 증가하는 단백질임을 알 수 있었으므로, 상기 DUSP4가 신경분화에 필수적인지의 여부를 확인하고자, 렌티바이러스 감염 시스템을 사용하여, DUSP4의 발현을 억제시키고, 이의 효과를 분석하였다.From the results of Example 2-4, it was found that DUSP4 is a protein whose expression level increases with development of the cranial nervous system. Therefore, in order to confirm whether DUSP4 is essential for neuronal differentiation, , The expression of DUSP4 was inhibited and its effect was analyzed.

구체적으로, 렌티바이러스는 MISSION Lentiviral Packaging Mix (Sigma-Aldrich)를 이용하여 제작하였다. 리포펙타민 2000(Invitrogen)은 렌티 X 293T 세포에 DUSP4 (TRCN0000054348, TRCN0000054349, TRCN0000054350, TRCN0000054351, 및 TRCN0000054352)를 타깃으로 하는 shRNA 배열을 포함하는 벡터 또는 타깃 없는 shRNA 대조군 벡터(스크램블-shRNA, SHC-002, Sigma-Aldrich)를 형질도입하기 위해 사용하였다. 안정적으로 DUSP4의 발현을 억제하는 배아줄기세포는 8 ㎍/㎖ 폴리브렌(Sigma-Aldrich)이 처리된 조건에서 DUSP4를 억제하는 shRNA(shDUSP4) 또는 스크램블 shRNA의 렌티바이러스 형질도입을 통해 생산했다. 선택 과정은 10일동안 2 ㎍/㎖의 퓨로마이신(Invitrogen)을 포함하는 배지에서 진행되었다. 이를 통해 제작된 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 배아줄기세포에서 발현되는 발현되는 DUSP4의 mRNA 수준을 실시예 1-2의 방법으로 확인하였다(도 3a).Specifically, lentivirus was prepared using MISSION Lentiviral Packaging Mix (Sigma-Aldrich). Lipofectamine 2000 (Invitrogen) is a vector or targetless shRNA control vector (scrambled-shRNA, SHC-002 (Invitrogen) containing shRNA sequences targeting Lenti X 293T cells with DUSP4 (TRCN0000054348, TRCN0000054349, TRCN0000054350, TRCN0000054335, TRCN0000054351, and TRCN0000054352) , Sigma-Aldrich). Embryonic stem cells that stably inhibited the expression of DUSP4 were produced by lentiviral transduction of shRNA (shDUSP4) inhibiting DUSP4 or scrambled shRNA at a condition treated with 8 μg / ml polybrene (Sigma-Aldrich). The selection process was carried out in medium containing 2 ug / ml of puromycin (Invitrogen) for 10 days. MRNA levels of expressed DUSP4 expressed in embryonic stem cells into which the scrambled shRNA or shDUSP4 was produced were confirmed by the method of Example 1-2 (Fig. 3A).

상기 제작된 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 배아줄기세포(J1 ES)를 대상으로 실시예 1-1의 방법을 수행하여 배아유사세포 덩어리로부터 3일 동안 분화된 각각의 신경세포를 수득한 다음, 수득한 각 신경세포에 포함된 DUSP4 단백질의 수준을 실시예 2-2의 웨스턴블럿 분석법을 통해 확인하였다(도 3a).The thus prepared scrambled shRNA or shDUSP4-introduced embryonic stem cells (J1 ES) were subjected to the method of Example 1-1 to obtain respective neurons differentiated for 3 days from the embryoid-like cell mass, The level of DUSP4 protein contained in each nerve cell was confirmed by Western blot analysis of Example 2-2 (Fig. 3a).

도 3a에서 보듯이, 스크램블 shRNA가 도입된 배아줄기세포(대조군)에 비하여 shDUSP4가 도입된 배아줄기세포에서는 DUSP4의 mRNA 수준이 현저히 감소하였고, 상기 shDUSP4가 도입된 배아줄기세포는 물론, 이로부터 분화된 신경세포에서도 DUSP4 단백질의 함량이 대조군에 비하여 현저히 낮은 수준을 나타냄을 확인하였다.
As shown in Fig. 3A, the level of mRNA of DUSP4 was significantly decreased in shDUSP4-introduced embryonic stem cells compared with embryonic stem cells into which shRNA was introduced (control group), and the shDUSP4-introduced embryonic stem cells And the level of DUSP4 protein was significantly lower than that of the control group.

실시예 3-2: 신경세포의 분화효율 분석Example 3-2: Analysis of neuronal differentiation efficiency

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포의 분화효율을 비교하기 위하여, 신경세포의 신경돌기 길이를 비교하였다.In order to compare the differentiation efficiency of each neuron differentiated from each embryonic stem cell into which the scramble shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced, the neurite length of the neuron was compared.

구체적으로, 상기 각 배아줄기세포로부터 유래된 배아유사세포 덩어리로부터 3일 동안 분화된 신경세포를 대상으로 위상차 현미경을 사용하여 신경돌기의 길이를 측정하였다(도 3b). 이때, 신경 돌기는 길이 상으로 하나의 세포체보다 길거나 같은 것으로 정의하고, 평균 신경 돌기 길이는 각각의 세포로부터 MetaMorph 7.1 (Universal Imaging, Media, PA)을 사용하여 측정하였다.Specifically, the neurites differentiated for 3 days from embryonic-like cell masses derived from the respective embryonic stem cells were measured using a phase contrast microscope (FIG. 3B). At this time, the length of the neurites was defined as being longer than or equal to one cell body, and the average neurite length was measured from each cell using MetaMorph 7.1 (Universal Imaging, Media, PA).

도 3b에서 보듯이, shDUSP4가 도입된 배아줄기세포에서 분화된 신경세포는 대조군에 비하여 신경돌기의 길이가 현저히 감소함을 확인하였다.As shown in FIG. 3B, it was confirmed that the length of neurites differentiated from embryonic stem cells into which shDUSP4 was introduced significantly decreased in comparison with the control group.

따라서, DUSP4의 발현이 억제되면, 신경세포의 분화효율이 감소함을 알 수 있었다.
Therefore, when the expression of DUSP4 is inhibited, the differentiation efficiency of neurons decreases.

실시예 3-3: 신경줄기세포 및 신경세포 마커의 발현수준 분석Example 3-3: Analysis of expression levels of neural stem cells and neuronal marker

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포, 이들 각 배아줄기세포에서 분화된 배아유사세포 덩어리 및 이로부터 분화된 각 신경세포를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-2의 방법을 수행하여, 신경줄기세포 마커(nestin)와 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준의 변화를 비교하였다(도 3c).Except that each embryonic stem cell into which the scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced, embryoid-like cell clusters differentiated from each of these embryonic stem cells, and each neuron differentiated therefrom was used, The method of Example 1-2 was performed to compare the changes in the expression levels of neural stem cell markers (nestin) and neuronal markers (MAP2, β-tubulin III and synaptophysin) (FIG. 3c).

도 3c에서 보듯이, 모든 마커의 발현수준은 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4에 의한 차이를 나타내지 않았으나, 신경세포의 분화과정에 있는 세포에서는 스크램블 shRNA가 도입된 대조군 보다는 shDUSP4가 도입된 신경세포에서 그들의 발현수준이 현저히 감소함을 확인하였다.
As shown in Fig. 3C, the expression level of all markers did not show any difference by scrambled shRNA or shDUSP4 in embryonic stem cells and embryo-like cell clusters, but shDUSP4 was observed in the cells in the differentiation process of neurons rather than the scrambled shRNA- It was confirmed that their expression level was significantly reduced in the introduced neuron.

실시예 3-4: 면역염색 분석Example 3-4: Immunostaining assay

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포로부터 분화된 각 신경세포를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-3의 방법을 수행하여, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행하였다(도 3d).The method of Example 1-3 was carried out except that each neuron differentiated from each embryonic stem cell into which scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced was used to prepare a neural cell marker (MAP2 and < RTI ID = 0.0 > P-tubulin III) < / RTI >

도 3d에서 보듯이, 스크램블 shRNA가 도입된 대조군 보다는 shDUSP4가 도입된 신경세포에서 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 함량이 현저히 낮은 수준을 나타냄을 확인하였다.
As shown in FIG. 3D, it was confirmed that the content of neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III) in shDUSP4-introduced neurons was significantly lower than that of the control group in which scrambled shRNA was introduced.

실시예 3-5: 웨스턴블럿 분석Example 3-5: Western blot analysis

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포, 이들 각 배아줄기세포에서 분화된 배아유사세포 덩어리 및 이로부터 분화된 각 신경세포를 사용하고, 1차 항체로서 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)에 대한 항체를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-2의 방법을 수행하여, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 발현수준을 비교하였다(도 3e). 이때, 내부대조군으로는 액틴을 사용하였다.Each of the embryonic stem cells into which the scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced, the embryoid-like cell clusters differentiated from the embryonic stem cells, and the differentiated neurons were used as the primary antibody The method of Example 2-2 above was performed to compare the expression levels of neuronal markers (MAP2 and beta-tubulin III), except that antibodies against neuronal markers (MAP2 and beta-tubulin III) were used (Fig. 3E). At this time, actin was used as an internal control group.

도 3e에서 보듯이, 스크램블 shRNA가 도입된 대조군 보다는 shDUSP4가 도입된 신경세포에서 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준이 현저히 낮은 수준을 나타냄을 확인하였다.
As shown in FIG. 3E, it was confirmed that the protein levels of neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III) in shDUSP4-transfected neurons were significantly lower than those in the control group in which scrambled shRNA was introduced.

상기 실시예 3-2 내지 3-5의 결과를 종합하면, 배아줄기세포에서 DUSP4의 발현을 억제하면 전반적으로 신경세포의 분화수준이 저하됨을 알 수 있었다.
The results of Examples 3-2 to 3-5 show that inhibition of DUSP4 expression in embryonic stem cells results in a decrease in neuronal differentiation level as a whole.

실시예 4: DUSP4의 회복을 통한 기능분석Example 4: Functional analysis through recovery of DUSP4

상기 실시예 3을 통해, DUSP4의 발현을 억제할 경우 신경세포의 분화효율이 저하됨을 확인하였으므로, 상기 DUSP4의 발현을 회복시킬 경우, 신경세포의 분화효율이 증가되는지의 여부를 확인하고자 하였다. 이를 위하여, 상기 실시예 3에서 제작한 shDUSP4가 도입된 배아줄기세포에 유전자가 포함되지 않은 렌티바이러스를 감염시킨 대조군, 야생형 DUSP4 유전자가 포함된 렌티바이러스를 감염시킨 실험군 및 변이된 DUSP4 유전자가 포함된 렌티바이러스를 감염시킨 실험군을 각각 제작하고, 이를 신경세포로 분화시킨 후에 분화효율을 비교하였다.
In Example 3, it was confirmed that when the expression of DUSP4 was inhibited, the efficiency of differentiation of neurons was decreased. Therefore, it was examined whether the efficiency of differentiation of neurons was increased when the expression of DUSP4 was restored. To this end, the shDUSP4-transfected embryonic stem cells prepared in Example 3 were infected with a lentivirus containing no gene, a test group infected with lentivirus containing the wild-type DUSP4 gene, and a test group containing the mutated DUSP4 gene Experimental groups infected with lentivirus were prepared and their differentiation efficiencies were compared after differentiation into neurons.

실시예 4-1: 형질전환체의 제작Example 4-1: Preparation of transformant

FLAG를 코딩하는 유전자가 결합된 야생형 DUSP4 유전자 또는 284번 아미노산인 시스테인이 세린으로 변이된 DUSP4 유전자를 바이러스 벡터인 pLentiX-GFP-c1 벡터(Clontech Laboratories, Mountain View, CA)에 도입하여 각각의 발현벡터를 수득한 다음, 리포펙타민 2000 (Invitrogen) 을 이용하여 렌티 X 293T 세포에 형질도입한 후, 배양하였다. 24. 48 및 72시간 동안 배양하면서 배양상등액을 수집한 다음, 이를 원심분리하여 농축함으로써, 렌티바이러스 농축액을 수득하였다. 상기 렌티바이러스 농축액을 8 ㎍/㎖의 폴리브렌이 처리된 조건에서 상기 실시예 3에서 제작된 shRNA가 도입된 배아줄기세포 및 상기 배아줄기세포로부터 분화된 신경세포에 감염시켰다. 감염된 세포는 FACS Aria cell sorter (BD Biosciences, San Jose, CA)를 이용하여 선별하고, 성장 배지에서 추가로 배양하여, 형질전환된 배아줄기세포를 수득하였다. 또한, 상기 수득한 형질전환된 배아줄기세포를 실시예 1-1의 방법으로 분화시켜서 분화된 신경세포를 수득하였다. FLAG-태그된 DUSP4의 이소성 발현은 웨스턴 블랏 분석을 통해 확인하였다(도 4a). 이때, 대조군으로는 유전자가 포함되지 않은 pLentiX-GFP-c1 벡터가 도입된 배아줄기세포를 사용하였다.FLAG-encoding wild-type DUSP4 gene or the 2874 amino acid cysteine serine-transformed DUSP4 gene was introduced into a pLentiX-GFP-c1 vector (Clontech Laboratories, Mountain View, CA) And then transfected into Lenti X 293T cells using Lipofectamine 2000 (Invitrogen) and then cultured. 24. Collect culture supernatant while culturing for 48 and 72 hours, then centrifuge and concentrate to obtain lentivirus concentrate. The lentivirus concentrate was infected with the shRNA-injected embryonic stem cells prepared in Example 3 and the neurons differentiated from the embryonic stem cells under the condition that polybrene was treated at 8 / / ml. The infected cells were selected using a FACS Aria cell sorter (BD Biosciences, San Jose, Calif.) And further cultured in growth medium to obtain transformed embryonic stem cells. Further, the transformed embryonic stem cells obtained above were differentiated by the method of Example 1-1 to obtain differentiated neurons. Ectopic expression of FLAG-tagged DUSP4 was confirmed by Western blot analysis (Fig. 4A). At this time, as the control group, embryonic stem cells into which the pLentiX-GFP-c1 vector without the gene was introduced were used.

도 4a에서 보듯이, shRNA가 도입된 배아줄기세포 및 상기 배아줄기세포로부터 분화된 신경세포에 야생형 DUSP4 유전자 또는 284번 아미노산인 시스테인이 세린으로 변이된 DUSP4 유전자가 도입된 형질전환체를 제작하였음을 확인하였다.
As shown in FIG. 4A, the wild-type DUSP4 gene or the 284-amino acid cysteine serine-transformed DUSP4 gene was transfected into embryonic stem cells into which shRNA was introduced and neurons differentiated from the embryonic stem cells Respectively.

실시예 4-2: 신경세포의 분화효율 분석Example 4-2: Analysis of neuronal differentiation efficiency

상기 실시예 4-1에서 제작한 각각의 형질전환된 신경세포(vector, DUSP4 및 DUSP4 CS)를 사용하고, 대조군으로 형질전환되지 않은 신경세포(Neuron Day3-shRNA)를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 3-2의 방법을 수행하여, DUSP4의 발현회복에 따른 신경세포의 신경돌기의 길이 변화를 비교하였다(도 4b). Except that each of the transformed neurons (vector, DUSP4 and DUSP4 CS) prepared in Example 4-1 was used and Neuron Day3-shRNA, which was not transformed into the control group, was used. The method of Example 3-2 was performed to compare changes in the length of the nerve processes of neurons upon restoration of DUSP4 expression (Fig. 4B).

도 4b에서 보듯이, shDUPS4를 처리하여 DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에 야생형 DUPS4를 발현시키면, 신경돌기의 길이가 신장되었으나, 대조군 및 변이된 DUSP4를 발현시킨 경우에는 신경돌기의 길이가 변화되지 않음을 확인하였다.
As shown in FIG. 4B, when shDUPS4 was treated to express wild-type DUPS4 in neurons whose expression of DUSP4 was inhibited, the length of the neurite was elongated, but when the control and mutated DUSP4 were expressed, the length of the neurite was changed Respectively.

실시예 4-3: 신경줄기세포 및 신경세포 마커의 발현수준 분석Example 4-3: Analysis of expression levels of neural stem cells and neuronal marker

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입되거나, 상기 실시예 4-1에서 수득한 shDUSP4가 도입된 후 야생형 DUSP4가 추가로 도입되거나 또는 shDUSP4가 도입된 후 변이된 DUSP4가 추가로 도입된 각각의 배아줄기세포, 이들 각 배아줄기세포에서 분화된 배아유사세포 덩어리 및 이로부터 분화된 각 신경세포를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-2의 방법을 수행하여, 신경줄기세포 마커(nestin)와 신경세포 마커(MAP2, β-tubulin III 및 synaptophysin)의 발현수준의 변화를 비교하였다(도 4c).The wild-type DUSP4 is introduced after the introduction of the shredded shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1, the shDUSP4 obtained in the above-mentioned Example 4-1, or the mutated DUSP4 after the introduction of shDUSP4 is further added Using the method of Example 1-2 above, except that each introduced embryonic stem cell, embryonic-like cell mass differentiated from each of these embryonic stem cells, and each differentiated neuron were used, the neural stem cells The changes in the expression levels of the nestin and neuronal markers (MAP2, beta-tubulin III and synaptophysin) were compared (FIG. 4C).

도 4c에서 보듯이, 모든 마커의 발현수준은 배아줄기세포 및 배아유사세포 덩어리에서는 차이를 나타내지 않았으나, 신경세포의 분화과정에 있는 세포에서는 스크램블 shRNA가 도입된 대조군 보다는 shDUSP4가 도입된 신경세포에서 그들의 발현수준이 현저히 감소하였고, shDUSP4가 도입된 신경세포에 야생형 DUSP4가 추가로 도입된 경우에는 모든 마커의 발현수준이 회복되었으나, shDUSP4가 도입된 신경세포에 변이된 DUSP4가 추가로 도입된 경우에는 마커의 발현수준이 회복되지 않음을 확인하였다.
As shown in FIG. 4C, the expression levels of all the markers did not differ in the embryonic stem cell and embryoid-like cell mass, but in the cells in the differentiation process of the neuron, the shDUSP4- Expression levels were significantly decreased, and when wild-type DUSP4 was introduced into shDUSP4-introduced neurons, expression levels of all markers were restored. However, when DUSP4 mutated in shDUSP4-introduced neurons was further introduced, Was not recovered.

실시예 4-4: 면역염색 분석Example 4-4: Immunostaining assay

상기 실시예 4-1에서 제작한 각각의 형질전환된 신경세포(vector, DUSP4 및 DUSP4 CS)를 사용하고, 대조군으로 형질전환되지 않은 신경세포(Neuron Day3-shRNA)를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-3의 방법을 수행하여, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행하였다(도 4d).Except that each of the transformed neurons (vector, DUSP4 and DUSP4 CS) prepared in Example 4-1 was used and Neuron Day3-shRNA, which was not transformed into the control group, was used. Immunostaining was performed using antibodies against neuronal markers (MAP2 and beta-tubulin III) by performing the methods of Examples 1-3 (Fig. 4d).

도 4d에서 보듯이, 야생형 DUSP4가 도입된 형질전환 세포(DUSP4)에서는 대조군보다는 낮은 수준으로 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 발현량이 증가되었으나, 변이된 DUSP4가 도입된 형질전환 세포(DUSP4 CS)에서는 야생형 DUSP4가 도입된 형질전환 세포(DUSP4) 보다 낮은 수준으로 상기 신경세포 마커의 발현량이 증가하였으며, 형질전환되지 않은 세포(vector)에서는 상기 신경세포 마커가 거의 발현되지 않음을 확인하였다.
As shown in FIG. 4D, the expression level of neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III) was increased at a lower level than that of the control group in the wild-type DUSP4 transduced cells (DUSP4), but the transformed cells transduced with mutated DUSP4 DUSP4 CS), the expression level of the neuronal cell marker was increased to a level lower than that of the wild-type DUSP4 transduced cell (DUSP4), and the neuronal marker was not expressed in the non-transformed cell (vector) .

실시예 4-5: 웨스턴블럿 분석Example 4-5: Western blot analysis

상기 실시예 4-1에서 제작한 각각의 형질전환된 신경세포(vector, DUSP4 및 DUSP4 CS)를 사용하고, 대조군으로 형질전환되지 않은 신경세포(Neuron Day3-shRNA)를 사용하고, 1차 항체로서 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)에 대한 항체를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2-2의 방법을 수행하여, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 발현수준을 비교하였다(도 4e). 이때, 내부대조군으로는 액틴을 사용하였다.Neuron Day3-shRNA, which was not transformed into the control group, was used for each of the transformed neurons (vector, DUSP4 and DUSP4 CS) prepared in Example 4-1, The method of Example 2-2 above was performed to compare the expression levels of neuronal markers (MAP2 and beta-tubulin III), except that antibodies against neuronal markers (MAP2 and beta-tubulin III) were used (Fig. 4E). At this time, actin was used as an internal control group.

도 4e에서 보듯이, 야생형 DUSP4가 도입된 형질전환 세포(DUSP4)에서는 두가지 신경세포 마커의 발현이 모두 증가하였으나, 변이된 DUSP4가 도입된 형질전환 세포(DUSP4 CS)에서는 한가지 신경세포 마커(β-tubulin III)의 발현만이 증가함을 학인하였다.
As shown in FIG. 4E, the expression of both neuronal markers was increased in wild-type DUSP4 transduced cells (DUSP4). However, in transformed cells (DUSP4 CS) transformed with mutant DUSP4, tubulin III) expression was increased.

상기 실시예 4-2 내지 4-5의 결과를 종합하면, DUSP4의 발현을 회복시키면 전반적으로 신경세포의 분화수준이 향상됨을 알 수 있었다.
The results of Examples 4-2 to 4-5 show that restoration of expression of DUSP4 improves the differentiation level of neurons as a whole.

실시예 5: ERK의 활성화와 연관된 DUSP4의 작용기작 분석Example 5: Analysis of action mechanism of DUSP4 associated with ERK activation

지금까지 알려진 바에 의하면, DUSP4는 포스포-세린/트레오닌 및 포스포-타이로신 잔기의 탈인산화를 통해 목적으로 하는 키나아제를 비활성화시킬 수 있는데, 특히 활성화되지 않은 ERK, JNK 및 p38에 결합할 수 있다고 알려져 있다. 이에, DUSP4의 발현이 억제될 경우, ERK의 활성화에 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.
It is known that DUSP4 can deactivate the kinase of interest through the dephosphorylation of phospho-serine / threonine and phospho-tyrosine residues, in particular it is known to bind to inactive ERK, JNK and p38 have. Thus, we investigated the effect of the inhibition of DUSP4 on ERK activation.

실시예 5-1: 웨스턴블럿 분석Example 5-1: Western blot analysis

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 활성화된(인산화된) ERK와 활성화되지 않은 ERK의 함량을 웨스턴블럿 분석을 통해 비교하였다(도 5a). 이때, 내부대조군으로는 액틴을 사용하였다.The amount of activated (phosphorylated) ERK and unactivated ERK in each embryonic stem cell into which the scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced and in each neuron differentiated from the embryonic stem cell was measured Western blot analysis (Fig. 5A). At this time, actin was used as an internal control group.

도 5a에서 보듯이, DUSP4가 정상적으로 발현될 경우(Scrambled)에는 인산화된 ERK가 일정수준을 유지하였으나, DUSP4의 발현이 억제되면, 인산화된 ERK가 분화시간의 경과에 따라 지속적으로 증가함을 확인하였다.
As shown in FIG. 5A, when DUSP4 was normally expressed (scrambled), the phosphorylated ERK remained constant, but when the expression of DUSP4 was suppressed, it was confirmed that the phosphorylated ERK was continuously increased with the lapse of the differentiation time .

실시예 5-2: 면역염색 분석Example 5-2: Immunostaining assay

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 인산화된 ERK에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행하였다(도 5b).Immunostaining was performed using antibodies against phosphorylated ERK in each neuron differentiated from embryonic stem cells into which the scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced (FIG. 5B).

도 5b에서 보듯이, DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에서는 인산화된 ERK의 함량이 증가함을 확인하였다.
As shown in FIG. 5B, it was confirmed that the content of phosphorylated ERK was increased in the neurons in which the expression of DUSP4 was inhibited.

실시예 5-3: 세포구획 분석Example 5-3: Cell division analysis

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 원심분리하고(574 x g, 4℃, 20분), 침전물을 완충액(250 mM 수크로오스, 프로테아제 억제제, 10 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 10 mM Tris-HCl, pH 7.4)에 현탁시킨 다음, 얼음조건에서 10분간 방치하고, 이를 다시 원심분리(500 x g, 4℃, 5분)하여, 핵을 포함하는 침전분획과, 세포질 부분을 포함하는 상층액을 각각 수득하였다. 상기 상층액은 다시 원심분리(20,000 x g, 4℃, 20분)하여 세포질 성분을 포함하는 침전물을 수득하였다. 상기 수득한 핵분획과 세포질 성분을 대상으로 DUSP4 및 ERK에 대한 웨스턴블럿 분석을 수행하였다(도 5c). 이때, 대조군으로는 shRNA가 도입되지 않은 신경세포를 사용하였고, 웨스턴블럿 분석에 사용된 내부대조군으로는 세포질 마커인 α-튜불린(α-tubulin) 및 핵마커인 히스톤(histone) H1을 사용하였다.Each neuron differentiated from each embryonic stem cell into which the scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced was centrifuged (574 xg, 4 ° C, 20 minutes) and the precipitate was diluted with buffer (250 mM sucrose, (10 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 10 mM Tris-HCl, pH 7.4) and incubated for 10 minutes under ice conditions. 4 ° C, 5 minutes) to obtain a supernatant containing a nucleus-containing precipitate fraction and a cytoplasmic portion, respectively. The supernatant was centrifuged again (20,000 xg, 4 캜, 20 minutes) to obtain a precipitate containing cytoplasmic components. Western blot analysis for DUSP4 and ERK was performed on the resulting nuclear fraction and cytoplasmic components (Figure 5c). At this time, shRNA-free neurons were used as a control group, and α-tubulin, which is a cytoplasmic marker, and histone H1, a nuclear marker, were used as an internal control for Western blot analysis .

도 5c에서 보듯이, 인산화되지 않은 ERK는 세포질과 핵에 모두 존재하였으나, 인산화된 ERK는 DUSP4의 발현수준과 반비례하여, DUSP4의 발현수준이 낮은 수록 증가함을 확인하였다.
As shown in FIG. 5C, the non-phosphorylated ERK was present in both the cytoplasm and the nucleus, but phosphorylated ERK was inversely proportional to the expression level of DUSP4, and it was confirmed that the expression level of DUSP4 was increased as the level was lowered.

실시예 5-4: CaMKI 분석Example 5-4: CaMKI assay

ERK와 관련된 신호 분자 중에서 신경돌기 생성과 연관된다고 알려진 CaMKI(Ca2+/calmodulin-dependent kinase I)를 대상으로 ERK의 인산화에 의한 영향을 분석하기 위하여, 상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입되거나, shDUSP4가 도입된 후 ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입되거나 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK(dominant-negative mutant ERK)의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 각 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 인산화된 CaMKI, 인산화되지 않은 CaMKI 및 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준의 변화를 웨스턴블럿 분석을 통해 비교하였다(도 5d). 이때, 내부대조군으로는 액틴을 사용하였다.In order to analyze the effect of phosphorylation of ERK on CaMKI (Ca 2+ / calmodulin-dependent kinase I), which is known to be involved in neurite outgrowth among signal molecules associated with ERK, the scramble shRNA Or shDUSP4, shDUSP4, or shDUSP4, respectively, or a vector that induces the overexpression of DN ERK (dominant-negative mutant ERK) is introduced into each embryonic stem cell And the changes in protein levels of phosphorylated CaMKI, non-phosphorylated CaMKI and neuronal cell markers (MAP2 and β-tubulin III) in each neuron differentiated from each embryonic stem cell were compared by Western blot analysis 5d). At this time, actin was used as an internal control group.

도 5d에서 보듯이, 정상적인 ERK가 과발현된 경우에는 인산화된 CaMKI 및 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준이 현저하게 감소되었으나, 비정상적인 ERK가 과발현된 경우에는 인산화된 CaMKI 및 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준이 크게 감소되지 않음을 확인하였다.
As shown in FIG. 5D, when normal ERK was overexpressed, the protein levels of phosphorylated CaMKI and neuronal markers (MAP2 and β-tubulin III) were markedly decreased. However, when abnormal ERK was overexpressed, phosphorylated CaMKI and nerve cells It was confirmed that the protein levels of the markers (MAP2 and β-tubulin III) were not significantly reduced.

실시예 5-5: 변이된 CaMKI를 이용한 분화효율 분석Example 5-5: Analysis of differentiation efficiency using mutated CaMKI

먼저, 인산화된 형태를 모방한 변이된 CaMKI(CaMKI T177D)를 코딩하는 유전자를 하기 프라이머를 이용한 PCR을 수행하여 합성하였다.
First, a gene coding for mutated CaMKI (CaMKI T177D) mimicking a phosphorylated form was synthesized by performing PCR using the following primers.

T177D F: 5'-CAGTGTGCTCTCCGACGCCTGTGGGACTCC-3'(서열번호 13) T177D F: 5'-CAGTGTGCTCTCCGACGCCTGTGGGACTCC-3 '(SEQ ID NO: 13)

T177D R: 5'-GGAGTCCCACAGGCGTCGGAGAGCACACTG-3'(서열번호 14)
T177D R: 5'-GGAGTCCCACAGGCGTCGGAGAGCACACTG-3 '(SEQ ID NO: 14)

다음으로, 인산화될 수 없는 변이된 CaMKI(CaMKI T177A)를 코딩하는 유전자를 하기 프라이머를 이용한 PCR을 수행하여 합성하였다.
Next, a gene encoding mutated CaMKI (CaMKI T177A) which can not be phosphorylated was synthesized by performing PCR using the following primers.

T177A F: 5'-CAGTGTGCTCTCCGCAGCCTGTGGGACTCC-3'(서열번호 15)T177A F: 5'-CAGTGTGCTCTCCGCAGCCTGTGGGACTCC-3 '(SEQ ID NO: 15)

T177A R: 5'-GGAGTCCCACAGGCTGCGGAGAGCACACTG-3'(서열번호 16)
T177A R: 5'-GGAGTCCCACAGGCTGCGGAGAGCACACTG-3 '(SEQ ID NO: 16)

상기 합성된 각각의 변이된 CaMKI 유전자를 상기 실시예 3-1에서 수득한 shDUSP4가 도입된 배아줄기세포로부터 분화된 신경세포에 도입하고, 신경돌기의 길이를 비교하였다(도 5e). 이때, 대조군으로는 shRNA가 도입되지 않은 신경세포, shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 빈벡터를 도입한 세포 및 shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 정상적인 CaMKI 유전자를 도입한 세포를 사용하였다.Each of the thus-synthesized mutated CaMKI genes was introduced into neurons differentiated from embryonic stem cells into which shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced, and the lengths of neurites were compared (Fig. 5E). At this time, as a control group, shRNA-free neurons, shDUSP4-introduced neuron-derived cells, and shDUSP4-introduced neuron cells were used to introduce normal CaMKI gene.

도 5e에서 보듯이, DUSP4의 발현이 억제된 신경세포(shDUSP4+Vector)와 상기 DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에서 인산화될 수 없는 변이된 CaMKI(CaMKI T177A)가 발현된 신경세포에서는 신경돌기의 길이가 감소하는 반면, 상기 DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에서 정상적인 CaMKI 및 인산화된 형태를 모방한 변이된 CaMKI(CaMKI T177D)가 발현된 신경세포에서는 신경돌기의 길이가 대조군(Neuron Day3)와 유사한 수준을 나타냄을 확인하였다.As shown in FIG. 5E, neurons expressing the DUSP4 (shDUSP4 + Vector) and the mutant CaMKI (CaMKI T177A), which can not be phosphorylated in the neurons inhibiting DUSP4 expression, On the other hand, in the neurons expressing mutant CaMKI (CaMKI T177D) mimicking normal CaMKI and phosphorylated forms in neurons whose DUSP4 expression was suppressed, the length of the neurites was similar to that of the control (Neuron Day 3) Level.

상기 신경돌기의 길이가 대조군(Neuron Day3)과 유사한 수준을 나타내었다는 것은 신경분화가 정상적으로 수행되었음을 나타내므로, DUSP4의 발현이 억제되어 정상적인 신경분화가 수행되지 않은 신경세포에 인산화될 수 있는 정상적인 CaMKI 및 인산화된 형태를 모방한 변이된 CaMKI(CaMKI T177D)가 발현되었을 경우 신경돌기가 정상과 유사한 수준으로 증가하였다는 것은 DUSP4의 발현에 의하여 CaMKI의 인산화가 수행되고, 상기 CaMKI의 인산화로 인하여 신경세포의 분화가 수행됨을 암시하는 것으로 분석되었다.
The fact that the length of the nerve procession was similar to that of the control group (Neuron Day 3) indicates that the neural differentiation was normally performed. Therefore, normal CaMKI and NK cells which can be phosphorylated on nerve cells in which the expression of DUSP4 is suppressed, The expression of mutated CaMKI (CaMKI T177D) mimicking the phosphorylated form increased the level of neurites to a level similar to that of normal, indicating that phosphorylation of CaMKI was carried out by expression of DUSP4, It is analyzed that it implies that differentiation is performed.

한편, 상기 분석내용을 확인하기 위하여, shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 빈벡터를 도입한 세포(shDUSP4+Vector), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 정상적인 CaMKI 유전자를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI), shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 변이된 CaMKI 유전자(CaMKI T117A)를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI T117A) 및 shDUSP4가 도입되어 분화된 신경세포에 변이된 CaMKI 유전자(CaMKI T117A)를 도입한 세포(shDUSP4+CaMKI T117D)를 대상으로, 신경세포 마커(MAP2 및 β-tubulin III)의 단백질 수준의 변화를 웨스턴블럿 분석을 통해 비교하였다(도 5f). 이때, 대조군으로는 정상적인 배아줄기세포를 사용하였고, 웨스턴블럿 분석의 내부대조군으로는 액틴을 사용하였다. In order to confirm the above analysis, shDUSP4 + vector in which shDUSP4 was introduced and an empty vector was introduced into differentiated neurons, shDUSP4 + vector, shDUSP4 + (ShDUSP4 + CaMKI T117A) introduced with shDUSP4 and CaMKI gene (CaMKI T117A) mutated into differentiated neuron, and CaMKI gene (CaMKI T117A) mutated into differentiated neuron by introduction of shDUSP4 In one cell (shDUSP4 + CaMKI T117D), changes in protein levels of neuronal markers (MAP2 and beta-tubulin III) were compared via western blot analysis (Fig. 5f). At this time, normal embryonic stem cells were used as a control group, and actin was used as an internal control of western blot analysis.

도 5f에서 보듯이, 모든 세포에서는 하나의 신경세포 마커(β-tubulin III)가 정상적으로 검출되었으나, 또 다른 신경세포 마커(MAP2)는 정상적인 CaMKI 및 인산화된 형태를 모방한 변이된 CaMKI(CaMKI T177D)가 발현된 신경세포에서만 발현됨을 확인하였다. 이는 DUSP4의 발현에 의하여 CaMKI의 인산화가 수행되고, 상기 CaMKI의 인산화로 인하여 신경세포의 분화가 수행됨을 입증하는 증거임을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 5F, one neuronal marker (β-tubulin III) was normally detected in all cells, while another neuronal marker (MAP2) was CaMKI (CaMKI T177D) mutated mimicking normal CaMKI and phosphorylated forms, Was expressed only in the neurons expressing. This indicates that the phosphorylation of CaMKI is carried out by the expression of DUSP4 and that the phosphorylation of CaMKI results in the differentiation of neurons.

실시예 5-6: CaMKK 분석Example 5-6: CaMKK assay

상기 실시예 5-4 및 5-5를 통해 CaMKI의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여함을 확인하였으므로, 상기 CaMKI의 인산화에 관여하는 CaMKK의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여하는지의 여부를 확인하고자 하였다.It was confirmed through the above Examples 5-4 and 5-5 that phosphorylation of CaMKI is involved in neuronal differentiation by DUSP4. Therefore, whether or not phosphorylation of CaMKK involved in phosphorylation of CaMKI is involved in neuronal differentiation by DUSP4 .

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 각 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 각각의 세포용해물을 수득하고, 상기 수득한 세포용해물에 항-CaMKK 항체(Novus, Littleton, CO, USA)를 가하고 4℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 상기 반응물에 단백질 A/G 플러스 아가로스 비드(Calbiochem, Billerica, MA)를 가하고, 4℃에서 2시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응이 종료된 후, 반응물을 3000 x g로 원심분리하여 침전물을 회수하고, 상기 회수된 침전물을 NP-40 완충액으로 3회 세척한 다음, 이를 대상으로 인산화된 세린/트레오닌 항체(ECM Biosciences, Versailles, KY)를 이용한 웨스턴블럿 분석을 수행하였다(도 5g). 이때, 내부대조군으로는 항-CaMKK 항체를 이용한 웨스턴블럿 분석결과를 사용하였다.Each cell lysate was obtained from each embryonic stem cell into which the scramble shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced and each neuron differentiated from each embryonic stem cell, Anti-CaMKK antibody (Novus, Littleton, CO, USA) was added to the seafood and reacted overnight at 4 ° C. Protein A / G plus agarose beads (Calbiochem, Billerica, Mass.) Was added to the reaction and reacted at 4 ° C with stirring for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction product was centrifuged at 3000 xg to recover the precipitate, and the recovered precipitate was washed three times with NP-40 buffer, and then this was incubated with phosphorylated serine / threonine antibody (ECM Biosciences, Versailles, KY) (Fig. 5G). At this time, Western blot analysis using an anti-CaMKK antibody was used as an internal control.

도 5g에서 보듯이, DUSP4의 발현이 억제된 세포에서는 CaMKK의 발현수준은 변화되지 않았으나, 인산화된 CaMKK의 수준이 감소함을 확인하였다.As shown in FIG. 5G, it was confirmed that the expression level of CaMKK was not changed but the level of phosphorylated CaMKK was decreased in cells in which DUSP4 expression was suppressed.

따라서, CaMKK의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여할 것으로 예상되었다.
Therefore, phosphorylation of CaMKK was expected to be involved in neuronal differentiation by DUSP4.

실시예 5-7: MARK2 분석Example 5-7: MARK2 assay

상기 실시예 5-6을 통해 CaMKK의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여할 것으로 예상되었으므로, 상기 CaMKK의 인산화에 의하여 영향을 받는 관여하는 MARK2의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여하는지의 여부를 확인하고자 하였다.Since the phosphorylation of CaMKK was expected to be involved in the differentiation of neurons by DUSP4 through the above Examples 5-6, it was confirmed whether or not the involved phosphorylation of MARK2, which is affected by CaMKK phosphorylation, is involved in neuronal differentiation by DUSP4 .

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 상기 각 배아줄기세포에서 분화된 각 신경세포를 대상으로 각각의 세포용해물을 수득하고, 상기 수득한 세포용해물에 항-MARK2 항체(Abcam)를 가하고 4℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 상기 반응물에 단백질 A/G 플러스 아가로스 비드(Calbiochem, Billerica, MA)를 가하고, 4℃에서 2시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응이 종료된 후, 반응물을 3000 x g로 원심분리하여 침전물을 회수하고, 상기 회수된 침전물을 NP-40 완충액으로 3회 세척한 다음, 이를 대상으로 인산화된 세린/트레오닌 항체를 이용한 웨스턴블럿 분석을 수행하였다(도 5h). 이때, 내부대조군으로는 항-MARK2 항체를 이용한 웨스턴블럿 분석결과를 사용하였다.Each cell lysate was obtained from each embryonic stem cell into which the scramble shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1 was introduced and each neuron differentiated from each embryonic stem cell, The anti-MARK2 antibody (Abcam) was added to the seafood and reacted at 4 ° C overnight. Protein A / G plus agarose beads (Calbiochem, Billerica, Mass.) Was added to the reaction and reacted at 4 ° C with stirring for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction product was centrifuged at 3000 xg to recover precipitates. The recovered precipitates were washed three times with NP-40 buffer, and subjected to western blot analysis using a phosphorylated serine / threonine antibody (Fig. 5H). At this time, Western blot analysis using an anti-MARK2 antibody was used as an internal control.

도 5h에서 보듯이, DUSP4의 발현이 억제된 세포에서는 MARK2의 발현수준은 변화되지 않았으나, 인산화된 MARK2의 수준이 감소함을 확인하였다.As shown in FIG. 5h, it was confirmed that the expression level of MARK2 was not changed but the level of phosphorylated MARK2 was decreased in cells in which DUSP4 expression was suppressed.

따라서, MARK2의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여할 것으로 예상되었다.
Thus, phosphorylation of MARK2 was expected to be involved in neuronal differentiation by DUSP4.

실시예 6: 세포내 칼슘수준 조절과 연관된 DUSP4의 작용기작 분석Example 6: Analysis of the action mechanism of DUSP4 associated with the regulation of intracellular calcium level

실시예 6-1: 세포내 칼슘수준 분석Example 6-1: Analysis of intracellular calcium level

상기 실시예 5-4 및 5-5를 통해 CaMKI의 인산화가 DUSP4에 의한 신경세포 분화에 관여함을 확인하였으므로, 상기 CaMKI의 활성에 직접적으로 영향을 미치는 세포내 칼슘농도의 변화를 확인하고자 하였다.It was confirmed through the above Examples 5-4 and 5-5 that phosphorylation of CaMKI is involved in neuronal differentiation by DUSP4, so that the change of intracellular calcium concentration directly affecting CaMKI activity was examined.

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입되거나, shDUSP4가 도입된 후 빈 벡터가 도입되거나 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된 각각의 신경세포를 각각 Fluo-4/AM 염료(Invitrogen)가 포함된 N2 배지(Invitrogen)에서 30분 동안 37℃, 5% CO2 조건에서 배양하고, N2 배지로 두 번 세척하였다. 그런 다음, 세척된 세포를 대상으로 형광 현미경(Leica Microsystems)을 사용하여 형광염색된 세포내 칼슘의 수준을 측정하고, 측정된 값을 MetaMorph 7.1 (Universal Imaging)에 적용하여 정량분석 하였다(도 6a). Each of the neurons into which the vector inducing overexpression of DN ERK was introduced after introduction of the scramble shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1, shDUSP4 introduced, or an empty vector introduced or shDUSP4 introduced The cells were cultured in N2 medium (Invitrogen) containing Fluo-4 / AM dye (Invitrogen) for 30 min at 37 ° C, 5% CO 2 and washed twice with N2 medium. Then, the level of intracellular calcium in the fluorescent stained cells was measured using a fluorescence microscope (Leica Microsystems), and the measured values were quantitatively analyzed by applying MetaMorph 7.1 (Universal Imaging) (Fig. 6A) .

도 6a에서 보듯이, DUSP4의 발현이 억제된 경우(shDUSP4 또는 shDUSP4+Vector)에는 세포내 칼슘수준이 낮은 수준을 나타내고 신경돌기의 길이가 감소하는 반면, DUSP4가 정상적으로 발현되거나(Scrambled) 또는 DUSP4의 발현이 회복된 경우(shDUSP4+DN ERK)에는 세포내 칼슘수준이 높이 증가하고 신경돌기의 길이도 증가함을 확인하였다.As shown in FIG. 6A, when the expression of DUSP4 is suppressed (shDUSP4 or shDUSP4 + Vector), the level of intracellular calcium is low and the length of neurite is decreased, while DUSP4 is normally expressed (Scrambled) When the expression was restored (shDUSP4 + DN ERK), the level of intracellular calcium was increased and the length of neurite was increased.

따라서, DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에서는 신경세포 분화에 핵심적인 기능인 세포내 칼슘 방출기능이 손상되었음을 알 수 있었다.
Therefore, it was found that the neuronal cell in which the expression of DUSP4 was inhibited was impaired in intracellular calcium release function, which is a key function for neuron differentiation.

실시예 6-2: 세포표면에서의 Cav1.2 채널의 발현수준 분석Example 6-2: Analysis of expression level of Cav1.2 channel on cell surface

상기 실시예 6-1을 통해 DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에서는 신경세포 분화에 핵심적인 기능인 세포내 칼슘 방출기능이 손상됨을 확인하였으므로, 상기 칼슘 방출기능에 관여하는 세포표면에서의 Cav1.2 채널의 발현수준에 미치는 DUSP4의 영향을 확인하고자 하였다.In Example 6-1, it was confirmed that the neuronal cell in which the expression of DUSP4 was inhibited was impaired in intracellular calcium release function, which is a key function for neuron differentiation. Therefore, Of the expression level of DUSP4.

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입되거나, shDUSP4가 도입된 후 빈 벡터가 도입되거나 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된 각각의 배아줄기세포 및 이로부터 분화된 각각의 신경세포를 차가운 PBS로 세 번 세척하고, 4℃에서 30분 동안 방치한 다음, 세포막 결합 시약인 0.5 mg/㎖의 술포-NHS-SS-비오틴이 포함된 PBS를 가하고 천천히 흔들어 주었다. 그런 다음, 상기 각 세포를 10% BSA가 포함된 PBS로 세척하고 비오틴이 제외된 동일한 용액을 가하여 5분 동안 반응시켜서, 세포에 결합되지 않은 NHS-SS-비오틴을 제거하였다. 이어, 상기 세포를 PBS로 3회 세척하고, 회수완충액(137 mM 소듐 클로라이드, 5 mM EDTA, 5 mM EGTA, 10% 글리세롤, 0.5% 트리톤 X-100, 50 mM 소듐 플루오린화물, 20 mM 벤즈아마이드, 프로테아제 억제제 칵테일 및 20 mM Tris-HCl, pH 8.0)을 가한 다음, 30초 동안 초음파를 처리하여 세포파쇄물을 수득하고, 상기수득한 세포파쇄물을 원심분리(5,000 x g, 4℃, 10분)하여, 상층액을 수득하였다. 상기 수득한 상층액에 고정 NeutrAvidin 수지(Thermo Fisher Scientific Inc.)를 가한 다음, 천천히 교반하면서 4℃에서 12시간동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후, 반응물을 원심분리(6,000 x g, 5분)하여 세포막 분획을 포함하는 침전물을 수득하고, 수득한 침전물을 상기 회수완충액으로 3회 세척하였다. 상기 세척된 침전물과 상층액을 대상으로 항-Cav1.2 항체(Thermo Fisher Scientific Inc.)를 이용한 웨스턴블럿 분석을 수행하였다(도 6b). 이때, 세포막 마커로서 pan-cadhelin을 사용하고, 웨스턴블럿 분석의 내부대조군으로서 액틴을 사용하였다.Each embryonic stem cell into which a vector inducing overexpression of DN ERK was introduced after introducing the scrambled shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1, the empty vector after shDUSP4 was introduced, or shDUSP4 was introduced, Each of the differentiated neurons was washed three times with cold PBS, allowed to stand at 4 ° C for 30 minutes, and PBS containing 0.5 mg / ml of sulfo-NHS-SS-biotin as a cell membrane-binding reagent was slowly added Shake it. Then, each of the cells was washed with PBS containing 10% BSA and reacted with the same solution except for biotin for 5 minutes to remove NHS-SS-biotin not bound to the cells. The cells were then washed three times with PBS and resuspended in the recovery buffer (137 mM sodium chloride, 5 mM EDTA, 5 mM EGTA, 10% glycerol, 0.5% Triton X-100, 50 mM sodium fluoride, 20 mM benzamide , Protease inhibitor cocktail and 20 mM Tris-HCl, pH 8.0), followed by sonication for 30 seconds to obtain a cell lysate. The obtained cell lysate was centrifuged (5,000 xg, 4 캜 for 10 minutes) , And a supernatant was obtained. Fixed NeutrAvidin resin (Thermo Fisher Scientific Inc.) was added to the supernatant obtained above, and reacted at 4 캜 for 12 hours while stirring slowly. After the reaction was completed, the reaction product was centrifuged (6,000 x g, 5 minutes) to obtain a precipitate containing the cell membrane fraction, and the obtained precipitate was washed three times with the recovery buffer. The washed precipitate and supernatant were subjected to Western blot analysis using anti-Cav 1.2 antibody (Thermo Fisher Scientific Inc.) (Fig. 6B). At this time, pan-cadhelin was used as a cell membrane marker, and actin was used as an internal control of western blot analysis.

도 6b에서 보듯이, 전체적으로 Cav1.2 채널 단백질은 배아줄기세포에서는 발현되지 않고, 신경세포의 분화가 진행될 수록 발현수준이 증가함을 확인하였는데, DUSP4의 발현이 억제된 경우(shDUSP4 또는 shDUSP4+Vector)보다는 DUSP4가 정상적으로 발현되거나(Scrambled) 또는 그의 발현이 회복된 경우(shDUSP4+DN ERK)에 Cav1.2 채널 단백질의 발현수준이 증가함을 확인하였다. 또한, 세포막 분획에서는 이러한 Cav1.2 채널 단백질의 발현수준의 변화의 폭이 더욱 크게 나타남을 확인하였다.As shown in FIG. 6B, it was confirmed that Cav1.2 channel protein was not expressed in embryonic stem cells and that expression level was increased as neuronal differentiation progressed. When suppression of DUSP4 expression (shDUSP4 or shDUSP4 + Vector ), The expression level of Cav1.2 channel protein was increased in the case that DUSP4 was normally expressed (scrambled) or its expression was restored (shDUSP4 + DN ERK). In addition, it was confirmed that the cell membrane fraction showed a larger variation in the expression level of Cav1.2 channel protein.

따라서, DUSP4의 발현이 억제되면, 신경세포에서 Cav1.2 채널 단백질의 발현수준이 감소하고, 이미 발현된 Cav1.2 채널 단백질의 세포막으로의 이동이 저해됨을 알 수 있었다.
Therefore, when the expression of DUSP4 is suppressed, the expression level of Cav1.2 channel protein is decreased in neurons and the migration of already expressed Cav1.2 channel protein to cell membrane is inhibited.

실시예 6-3: Cav1.2 채널의 면역염색 분석Example 6-3: Immunochromatographic analysis of Cav1.2 channel

상기 실시예 3-1에서 수득한 스크램블 shRNA 또는 shDUSP4가 도입되거나, shDUSP4가 도입된 후 빈 벡터가 도입되거나 또는 shDUSP4가 도입된 후 DN ERK의 과발현을 유도하는 벡터가 도입된 각각의 신경세포를대상으로 Cav1.2 채널 단백질에 대한 항체를 이용한 면역염색을 수행하였다(도 6c).Each of the neurons into which a vector inducing overexpression of DN ERK was introduced after introduction of the scramble shRNA or shDUSP4 obtained in Example 3-1, shDUSP4 introduced, or an empty vector introduced or shDUSP4 introduced Immunostaining was performed using an antibody against Cav1.2 channel protein (Fig. 6C).

도 6c에서 보듯이, DUSP4의 발현이 억제된 신경세포에서는 Cav1.2 채널 단백질의 수준이 감소함을 확인하였다.
As shown in FIG. 6C, it was confirmed that the level of Cav1.2 channel protein was decreased in the neurons in which the expression of DUSP4 was inhibited.

상술한 실시예 4 내지 6의 결과를 종합하면, 본 발명에서 제공하는 DUSP4는 줄기세포로부터 신경세포로의 분화에 관여하는 다양한 세포내 신호전달 경로에 관여함을 알 수 있었다(도 7). The results of Examples 4 to 6 above show that DUSP4 provided by the present invention is involved in various intracellular signal transduction pathways involved in the differentiation of stem cells into neurons (Fig. 7).

도 7에서 보듯이, 신경세포분화를 야기시키는 외부 신호가 세포내로 전달되면, DUSP4는 ERK의 인산화를 억제하여 Cav1.2 채널 단백질의 발현을 유도하고, 발현된 Cav1.2 채널 단백질은 세포막으로 이동하여 칼슘을 유입시켜서, CaMKK를 인산화시키고, 이에 의하여 CaMKI 및 MARK2가 인산화되어 신경세포로 분화됨을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 7, when an external signal that induces neuron differentiation is delivered into cells, DUSP4 inhibits ERK phosphorylation and induces expression of Cav1.2 channel protein, and the expressed Cav1.2 channel protein migrates to cell membrane CaMKI and MARK2 were phosphorylated and differentiated into neuronal cells.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Novel marker of nerve cell and uses thereof <130> KPA140717-KR <160> 16 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 394 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> recombinant DUSP4 <400> 1 Met Val Thr Met Glu Glu Leu Arg Glu Met Asp Cys Ser Val Leu Lys 1 5 10 15 Arg Leu Met Asn Arg Asp Glu Asn Gly Gly Gly Ala Gly Gly Ser Gly 20 25 30 Ser His Gly Thr Leu Gly Leu Pro Ser Gly Gly Lys Cys Leu Leu Leu 35 40 45 Asp Cys Arg Pro Phe Leu Ala His Ser Ala Gly Tyr Ile Leu Gly Ser 50 55 60 Val Asn Val Arg Cys Asn Thr Ile Val Arg Arg Arg Ala Lys Gly Ser 65 70 75 80 Val Ser Leu Glu Gln Ile Leu Pro Ala Glu Glu Glu Val Arg Ala Arg 85 90 95 Leu Arg Ser Gly Leu Tyr Ser Ala Val Ile Val Tyr Asp Glu Arg Ser 100 105 110 Pro Arg Ala Glu Ser Leu Arg Glu Asp Ser Thr Val Ser Leu Val Val 115 120 125 Gln Ala Leu Arg Arg Asn Ala Glu Arg Thr Asp Ile Cys Leu Leu Lys 130 135 140 Gly Gly Tyr Glu Arg Phe Ser Ser Glu Tyr Pro Glu Phe Cys Ser Lys 145 150 155 160 Thr Lys Ala Leu Ala Ala Ile Pro Pro Pro Val Pro Pro Ser Ala Thr 165 170 175 Glu Pro Leu Asp Leu Gly Cys Ser Ser Cys Gly Thr Pro Leu His Asp 180 185 190 Gln Gly Gly Pro Val Glu Ile Leu Pro Phe Leu Tyr Leu Gly Ser Ala 195 200 205 Tyr His Ala Ala Arg Arg Asp Met Leu Asp Ala Leu Gly Ile Thr Ala 210 215 220 Leu Leu Asn Val Ser Ser Asp Cys Pro Asn His Phe Glu Gly His Tyr 225 230 235 240 Gln Tyr Lys Cys Ile Pro Val Glu Asp Asn His Lys Ala Asp Ile Ser 245 250 255 Ser Trp Phe Met Glu Ala Ile Glu Tyr Ile Asp Ala Val Lys Asp Cys 260 265 270 Arg Gly Arg Val Leu Val His Cys Gln Ala Gly Ile Ser Arg Ser Ala 275 280 285 Thr Ile Cys Leu Ala Tyr Leu Met Met Lys Lys Arg Val Arg Leu Glu 290 295 300 Glu Ala Phe Glu Phe Val Lys Gln Arg Arg Ser Ile Ile Ser Pro Asn 305 310 315 320 Phe Ser Phe Met Gly Gln Leu Leu Gln Phe Glu Ser Gln Val Leu Ala 325 330 335 Thr Ser Cys Ala Ala Glu Ala Ala Ser Pro Ser Gly Pro Leu Arg Glu 340 345 350 Arg Gly Lys Thr Pro Ala Thr Pro Thr Ser Gln Phe Val Phe Ser Phe 355 360 365 Pro Val Ser Val Gly Val His Ser Ala Pro Ser Ser Leu Pro Tyr Leu 370 375 380 His Ser Pro Ile Thr Thr Ser Pro Ser Cys 385 390 <210> 2 <211> 5625 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 acctagcgcc ccctcccccg ggagcgcgga ggagcattaa taaacctcta agccgaggag 60 aaaactctgg ctggggcagt gcgctgagcg ccggaggagc gtaggcaggg cagcgctggc 120 gccagtggcg acaggagccg cgcgaccggc aaaaatacac gggaggccgt cgccgaaaag 180 agtccgcggt cctctctcgt aaacacactc tcctccaccg gcgcctcccc ctccgctctg 240 cgcgccgccc ggctgggcgc ccgaggccgc tccgactgct atgtgaccgc gaggctgcgg 300 gaggaagggg acagggaaga agaggctctc ccgcgggagc ccttgaggac caagtttgcg 360 gccacttctg caggcgtccc ttcttagctc tcgcccgccc ctttctgcag cctaggcggc 420 ccgggttctc ttctcttcct cgcgcgccca gccgcctcgg ttcccggcga ccatggtgac 480 gatggaggag ctgcgggaga tggactgcag tgtgctcaaa aggctgatga accgggacga 540 gaatggcggc ggcgcgggcg gcagcggcag ccacggcacc ctggggctgc cgagcggcgg 600 caagtgcctg ctgctggact gcagaccgtt cctggcgcac agcgcgggct acatcctagg 660 ttcggtcaac gtgcgctgta acaccatcgt gcggcggcgg gctaagggct ccgtgagcct 720 ggagcagatc ctgcccgccg aggaggaggt acgcgcccgc ttgcgctccg gcctctactc 780 ggcggtcatc gtctacgacg agcgcagccc gcgcgccgag agcctccgcg aggacagcac 840 cgtgtcgctg gtggtgcagg cgctgcgccg caacgccgag cgcaccgaca tctgcctgct 900 caaaggcggc tatgagaggt tttcctccga gtacccagaa ttctgttcta aaaccaaggc 960 cctggcagcc atcccacccc cggttccccc cagtgccaca gagcccttgg acctgggctg 1020 cagctcctgt gggaccccac tacacgacca ggggggtcct gtggagatcc ttcccttcct 1080 ctacctcggc agtgcctacc atgctgcccg gagagacatg ctggacgccc tgggcatcac 1140 ggctctgttg aatgtctcct cggactgccc aaaccacttt gaaggacact atcagtacaa 1200 gtgcatccca gtggaagata accacaaggc cgacatcagc tcctggttca tggaagccat 1260 agagtacatc gatgccgtga aggactgccg tgggcgcgtg ctggtgcact gccaggcggg 1320 catctcgcgg tcggccacca tctgcctggc ctacctgatg atgaagaaac gggtgaggct 1380 ggaggaggcc ttcgagttcg ttaagcagcg ccgcagcatc atctcgccca acttcagctt 1440 catggggcag ctgctgcagt tcgagtccca ggtgctggcc acgtcctgtg ctgcggaggc 1500 tgctagcccc tcgggacccc tgcgggagcg gggcaagacc cccgccaccc ccacctcgca 1560 gttcgtcttc agctttccgg tctccgtggg cgtgcactcg gcccccagca gcctgcccta 1620 cctgcacagc cccatcacca cctctcccag ctgttagagc cgccctgggg gccccagaac 1680 cagagctggc tcccagcaag ggtaggacgg gccgcatgcg ggcagaaagt tgggactgag 1740 cagctgggag caggcgaccg agctccttcc ccatcatttc tccttggcca acgacgaggc 1800 cagccagaat ggcaataagg actccgaata cataataaaa gcaaacagaa cactccaact 1860 tagagcaata acggctgccg cagcagccag ggaagacctt ggtttggttt atgtgtcagt 1920 ttcacttttc cgatagaaat ttcttacctc atttttttaa gcagtaaggc ttgaagtgat 1980 gaaacccaca gatcctagca aatgtgccca accagcttta ctaaaggggg aggaagggag 2040 ggcaaaggga tgagaagaca agtttcccag aagtgcctgg ttctgtgtac ttgtcccttt 2100 gttgtcgttg ttgtagttaa aggaatttca ttttttaaaa gaaatcttcg aaggtgtggt 2160 tttcatttct cagtcaccaa cagatgaata attatgctta ataataaagt atttattaag 2220 actttcttca gagtatgaaa gtacaaaaag tctagttaca gtggatttag aatatattta 2280 tgttgatgtc aaacagctga gcaccgtagc atgcagatgt caaggcagtt aggaagtaaa 2340 tggtgtcttg tagatatgtg caaggtagca tgatgagcaa cttgagtttg ttgccactga 2400 gaagcaggcg ggttgggtgg gaggaggaag aaagggaaga attaggtttg aattgctttt 2460 taaaaaaaaa agaaaagaaa aagacagcat ctcactatgt tgccaaggct catcttgaga 2520 agcaggcggg ttgggtggga ggaggaagaa agggaagaat taggtttgaa ttgctttttt 2580 aaaaaaaaag aaaagaaaaa aaaagacagc atctcactat gttgccaagg ctcatctcaa 2640 gctcttgggc tcaagagatc ctcccacctc ggcctcctga gtagctggga ctgcaggtgt 2700 gtgtcatcat gaccaatgtg aattgctttt gaagctggtt catgggcatg taggccaccg 2760 aagcaatttt agaccacagt aagtcaagct tttttccctc cgatgatcac tgggtggttg 2820 cagcattttt tgcataaacc tgcctaagac ttgtctatcg tctgtgatca atatgccata 2880 ttacactaag gtgctcctgg aaaattgggt gcagttcaaa ttttcctaca gcaaatcatt 2940 tggcaaggcc agccattggg gaaaccagac aactagagat aaccctgaaa tgaatccttt 3000 tgtaaattga agcaccatct tttctttttt tgcataaatt ggaggtttta attttagggc 3060 agttacctga agtgaaatat accaacaatt tcttgtgttc tttaaattcc tagttaggtg 3120 aatatttttg aaggtcctct tttgaataaa gaggggaatg gacaccacat ttcaggtctt 3180 ctcgaagtgt ggaagggcaa gagagcatca gtgagctgat ggtggattgc ttacatcgga 3240 ttccattggt atgaatttcc caaactggaa atcaaagcgc cagggtgggg ttggggctga 3300 ctgctggtga gggggctggc cgctggctcc cgtgacgtgc gtcatgggca cgcaggcgcc 3360 attttgaatc tatcgtcggc acgtgggtgc cattttgaat ccttagttgg gcctttctaa 3420 atggagaatg gctttggagg gagacacgtt ttctgtgggg agggtttggg ggggagggag 3480 gagggaacaa gctacatgct attttgtttg tagtattgtg gaacagtctt gttatggagt 3540 gccagcttag aggttgttgc aaacttgtct agaagtgaga gcatggtttt ttttagccct 3600 ttgagagtct acatctaatg aacattcttg ctcacccata aataacgtca agcctcaatg 3660 tcaccgtcac gttgggatac tctttctcat ctggcatcct agacaggaca aggttggtta 3720 cctttccttc catgaaccat gaacctgtga cggcatcatt catcctgact tcaccaagct 3780 ccgcctgtgg gtgaggccag agctcccact ggcaattttt agaagagcca gaggctccct 3840 gcttcctcta gaaataacag ttcagggtga agcatggagg gtttcagttc ccagacaatg 3900 gaaccattta gagacaacac agttggacat ttccactttt tccttgattc ctggaagtcc 3960 agtgggttct gcagctgaaa aagccctggg tcccagcagc agagagacag gacagagggg 4020 atgcttgggc ggggagggac ggtaacctgc agaacagatt ccatttttat agaacgagta 4080 cacgtttgct aaaacagtcc tgctttccca gactggattc ccaccacagg gacagtcgga 4140 actcaggact agctccagcg acatctttcc tccgaattca agccttctat cacaatgtca 4200 aaacagctat ttataaagcc attttcattg tacttgataa cagcacgagt cccaaaactt 4260 ttagaaataa aataggacat tggcttgatt gaaaagaggg actttttaaa aattgttctt 4320 tcgtcagaag ccttttggat gacttacaat agctctgatg aagataccac cccagcgtca 4380 gtccaatagg tcagtgagtt tcaacaggca tccatccctc ccatgaaggg attctggtga 4440 tgggaagttt ctgtaatgac aggaaagcat tgaccctcat tgattgtcaa ctttggtatt 4500 agccatgaaa gacaggatgc tcattgggtg ttctgtagag tgaggaatgc tgcctattcc 4560 ctcccagaac gtctgaccca ggggtgtgtg ttgaggagcc ctgggggaaa tggaccaagt 4620 tttcccacag agcagtatta ggctgaagag caggtgactg gtaggcccca gctcccatca 4680 ttccctccca aagccatttt gttcagttgc tcatccacgc tggattccag agagttttcc 4740 aatttgggaa gccatgagaa aggtttttaa atcttgggaa gatggagaga gggacatagg 4800 atagttgact ccaacatgac aggaagaggc tggagattgg gaattggcca tcaaccaagc 4860 ctgtagtagt aaagccatgg tcccgcattg gaattacttg gggaacttat acagttctga 4920 tacccaggct ctcctagacc agttcaacca attctaggtg ggggactcag gcatcagtgt 4980 gtttcgtagc tccccgggtg ttttccctgt gcagccgagc ttgggaaact gccatgcttt 5040 ttggatgtca aggcgctgtt ggaggctggg tgtgacagca cagagccagg ttgtcttgtg 5100 gaaaccacag ccacgggttt gccactggct cagcatggcc tcactgccag tcccagcctg 5160 gctgagggac aagatggttt ctcttgggag ttcctgagtg gagcaccctt ccaggctttt 5220 tgaaagccag ctgatctgtg gagccttgtt aagggactca atacggtgtt tggatattga 5280 tgtttttcct tgagactgtc ttgtccatca ataaagatgg aggatgtctc ctctttgaac 5340 cccgcttccc caccagtact ctctctccct tagagtttat gagttattca aggaggagac 5400 ttcttaaaga cagcaacgca attcttgtaa cttgtgtaaa tagccccatc tttcagagtg 5460 ataccatttc tacatttgat aatgcctgta ttcctgtagg atgtatatag tttaggggat 5520 tttttttttg tttggttttg ttttttagaa gtcaatatgt ctggttttat ttattgcttg 5580 aaaaagatca tttgaaaaaa ataaatacat tttcaaccac taaaa 5625 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 gaggtgaccc ttgggttaga 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial 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ttcccttcct 1080 ctacctcggc agtgcctacc atgctgcccg gagagacatg ctggacgccc tgggcatcac 1140 ggctctgttg aatgtctcct cggactgccc aaaccacttt gaaggacact atcagtacaa 1200 gtgcatccca gtggaagata accacaaggc cgacatcagc tcctggttca tggaagccat 1260 agagtacatc gatgccgtga aggactgccg tgggcgcgtg ctggtgcact gccaggcggg 1320 catctcgcgg tcggccacca tctgcctggc ctacctgatg atgaagaaac gggtgaggct 1380 ggaggaggcc ttcgagttcg ttaagcagcg ccgcagcatc atctcgccca acttcagctt 1440 catggggcag ctgctgcagt tcgagtccca ggtgctggcc acgtcctgtg ctgcggaggc 1500 tgctagcccc tcgggacccc tgcgggagcg gggcaagacc cccgccaccc ccacctcgca 1560 gttcgtcttc agctttccgg tctccgtggg cgtgcactcg gcccccagca gcctgcccta 1620 cctgcacagc cccatcacca cctctcccag ctgttagagc cgccctgggg gccccagaac 1680 cagagctggc tcccagcaag ggtaggacgg gccgcatgcg ggcagaaagt tgggactgag 1740 cagctgggag caggcgaccg agctccttcc ccatcatttc tccttggcca acgacgaggc 1800 cagccagaat ggcaataagg actccgaata cataataaaa gcaaacagaa cactccaact 1860 tagagcaata acggctgccg cagcagccag ggaagacctt ggtttggttt atgtgtcagt 1920 ttcacttttc cgatagaaat ttcttacctc atttttttaa gcagtaaggc ttgaagtgat 1980 gaaacccaca gatcctagca aatgtgccca accagcttta ctaaaggggg aggaagggag 2040 ggcaaaggga tgagaagaca agtttcccag aagtgcctgg ttctgtgtac ttgtcccttt 2100 gttgtcgttg ttgtagttaa aggaatttca ttttttaaaa gaaatcttcg aaggtgtggt 2160 tttcatttct cagtcaccaa cagatgaata attatgctta ataataaagt atttattaag 2220 actttcttca gagtatgaaa gtacaaaaag tctagttaca gtggatttag aatatattta 2280 tgttgatgtc aaacagctga gcaccgtagc atgcagatgt caaggcagtt aggaagtaaa 2340 tggtgtcttg tagatatgtg caaggtagca tgatgagcaa cttgagtttg ttgccactga 2400 gaagcaggcg ggttgggtgg gaggaggaag aaagggaaga attaggtttg aattgctttt 2460 taaaaaaaaa agaaaagaaa aagacagcat ctcactatgt tgccaaggct catcttgaga 2520 agcaggcggg ttgggtggga ggaggaagaa agggaagaat taggtttgaa ttgctttttt 2580 aaaaaaaaaaaaaagaaaaa aaaagacagc atctcactat gttgccaagg ctcatctcaa 2640 gctcttgggc tcaagagatc ctcccacctc ggcctcctga gtagctggga ctgcaggtgt 2700 gtgtcatcat gaccaatgtg aattgctttt gaagctggtt catgggcatg taggccaccg 2760 aagcaatttt agaccacagt aagtcaagct tttttccctc cgatgatcac tgggtggttg 2820 cagcattttt tgcataaacc tgcctaagac ttgtctatcg tctgtgatca atatgccata 2880 ttacactaag gtgctcctgg aaaattgggt gcagttcaaa ttttcctaca gcaaatcatt 2940 tggcaaggcc agccattggg gaaaccagac aactagagat aaccctgaaa tgaatccttt 3000 tgtaaattga agcaccatct tttctttttt tgcataaatt ggaggtttta attttagggc 3060 agttacctga agtgaaatat accaacaatt tcttgtgttc tttaaattcc tagttaggtg 3120 aatatttttg aaggtcctct tttgaataaa gaggggaatg gacaccacat ttcaggtctt 3180 ctcgaagtgt ggaagggcaa gagagcatca gtgagctgat ggtggattgc ttacatcgga 3240 ttccattggt atgaatttcc caaactggaa atcaaagcgc cagggtgggg ttggggctga 3300 ctgctggtga gggggctggc cgctggctcc cgtgacgtgc gtcatgggca cgcaggcgcc 3360 attttgaatc tatcgtcggc acgtgggtgc cattttgaat ccttagttgg gcctttctaa 3420 atggagaatg gctttggagg gagacacgtt ttctgtgggg agggtttggg ggggagggag 3480 gagggaacaa gctacatgct attttgtttg tagtattgtg gaacagtctt gttatggagt 3540 gccagcttag aggttgttgc aaacttgtct agaagtgaga gcatggtttt 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tggatattga 5280 tgtttttcct tgagactgtc ttgtccatca ataaagatgg aggatgtctc ctctttgaac 5340 cccgcttccc caccagtact ctctctccct tagagtttat gagttattca aggaggagac 5400 ttcttaaaga cagcaacgca attcttgtaa cttgtgtaaa tagccccatc tttcagagtg 5460 ataccatttc tacatttgat aatgcctgta ttcctgtagg atgtatatag tttaggggat 5520 tttttttttg tttggttttg ttttttagaa gtcaatatgt ctggttttat ttattgcttg 5580 aaaaagatca tttgaaaaaa ataaatacat tttcaaccac taaaa 5625 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 gaggtgaccc ttgggttaga 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 tagccctacc acttcctgct 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 agccctctac gacatctgct 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 attgagctga ccagggaatc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cactggacat cagcctcact 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 caccctggtc cttcatctct 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 gagaacaaca aagggccaat 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 gcacataggc atctccttga 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 ctggcctacc tgatgatgaa 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 tgagactcaa actgcagcaa 20 <210> 13 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 cagtgtgctc tccgacgcct gtgggactcc 30 <210> 14 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 ggagtcccac aggcgtcgga gagcacactg 30 <210> 15 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 cagtgtgctc tccgcagcct gtgggactcc 30 <210> 16 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 ggagtcccac aggctgcgga gagcacactg 30

Claims (13)

DUSP4(dual-specificity phosphatase 4)를 줄기세포에서 과발현시키는 단계를 포함하는 신경세포의 분화방법.
A method of differentiating neural cells comprising the step of overexpressing DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) in stem cells.
제1항에 있어서,
상기 과발현은 줄기세포에 DUSP4 유전자를 도입하여 수행되는 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the overexpression is performed by introducing the DUSP4 gene into the stem cells.
제2항에 있어서,
상기 DUSP4 유전자는 이를 포함하는 발현벡터의 형태로 줄기세포에 도입되는 것인 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein said DUSP4 gene is introduced into a stem cell in the form of an expression vector comprising said DUSP4 gene.
제2항에 있어서,
상기 DUSP4 유전자는 서열번호 2의 염기서열을 포함하는 것인 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the DUSP4 gene comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 줄기세포는 배아줄기세포, 역분화 줄기세포 또는 중간엽 줄기세포인 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said stem cells are embryonic stem cells, degenerated stem cells or mesenchymal stem cells.
제1항에 있어서,
상기 DUSP4 유전자가 과발현된 줄기세포는 배아유사세포 덩어리, 신경구세포 및 신경전구세포를 거쳐 신경세포로 분화되는 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the stem cell overexpressing the DUSP4 gene is differentiated into a neural cell via an embryo-like cell mass, a neural progenitor cell, and a neural progenitor cell.
DUSP4(dual-specificity phosphatase 4) 유전자를 포함하는 신경세포 분화촉진용 조성물.
A composition for promoting differentiation of neurons comprising DUSP4 (dual-specificity phosphatase 4) gene.
제7항에 있어서,
DUSP4 유전자가 도입된 발현벡터를 포함하는 것인 조성물.
8. The method of claim 7,
RTI ID = 0.0 &gt; DUSP4 &lt; / RTI &gt; gene.
제8항에 있어서,
상기 DUSP4 유전자는 서열번호 2의 염기서열을 포함하는 것인 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein the DUSP4 gene comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.
DUSP4(dual-specificity phosphatase 4) 유전자가 과발현되는 줄기세포 또는 이로부터 분화유도된 세포를 포함하는 뇌신경계 질환 치료용 약학 조성물.
A stem cell having dual-specificity phosphatase 4 (DUSP4) gene overexpression, or a cell differentiated therefrom.
제10항에 있어서,
상기 분화유도된 세포는 배아유사세포 덩어리, 신경전구세포 또는 신경아세포인 것인 조성물.
11. The method of claim 10,
Wherein the differentiation-induced cell is an embryonic-like cell mass, a neural progenitor cell or a neuroblastoma.
제10항에 있어서,
상기 뇌신경계 질환은 외인성 신경손상 또는 퇴행성 신경질환인 것인 조성물.
11. The method of claim 10,
Wherein the cranial nerve system disease is an exogenous nerve injury or degenerative nerve disease.
제12항에 있어서,
상기 퇴행성 신경질환은 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 타우병증 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 질환인 것인 조성물.
13. The method of claim 12,
Wherein the degenerative neurological disease is a disease selected from the group consisting of Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, tauopathy, and combinations thereof.
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