Mycosporine-glycine과 Porphyra-334은 고리 구조를 가지므로써 빛을 흡수하고 해양 생물의 손상을 억제하거나 피부 노화를 억제하는 물질로 알려져 있다. Prion 질병에 대해 mycosporine-glycine의 처리 결과 prion 감염된 \( \mathrm{ScN} 2 \mathrm{a} \) 세포에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 단백질의 감소는 확인되지 않았으며, porphyra-334의 처리 결과 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)가 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로 변환하는 작용이 촉진되는 것이 관찰되었다. 특히 un-, mono-, di- glycosylated \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 밴드가 모두 4-5배 정도 증가하는 것이 관찰되었다. 또한, shinorine의 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적 변화와 관련된 작용을 확인한 결과 porphyra-334처럼 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로의 전환을 촉진 하는 것으로 확인되었다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <p>Mycosporine-glycine은 고리 구조를 가지고 있는데, 이를 통해 빛을 흡수함으로써 강력한 빛에 의한 해양 생물의 세포 내 미토콘드리아의 손상 혹은 세포를 둘러싸고 있는 지질 막의 산화를 억제하는 물질로 알려져 있다. Prion 질병에 있어, 세포에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)가 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로 전환되는 과정에 mycosporine-glycine의 영향을 확인하기 위해서 여러 농도의 mycosporine-glycine를 처리한 결과, prion 감염된 \( \mathrm{ScN} 2 \mathrm{a} \) 세포에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 단백질의 감소는 확인되지 않았으며, 대조구에 비교하였을 때 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 수준은 변화하지 않았다.</p> <p>Porphyra-334의 경우 mycosporine-glycine와 같이 동일한 고리 구조를 가지고 있다. UVA를 흡수하는 것으로 알려져 있으며, 빛을 차단 하기 위한 물질로서 많이 이용되고 있다. 동시에 피부세포의 노화를 유도하는 활성산소인 reactive oxygen species (ROS)를 제거함과 동시에 matrix metalloproteinase (MMP)과 extracellular matrix(ECM)의 발현을 촉진시킴에 따라 피부의 노화를 억제하는 것으로 알려져 있다. Mycosporine-glycinec 처리 조건과 동일하게 \( \mathrm{ScN} 2 \mathrm{a} \) 세포에 porphyra-334를 처리한 결과 세포에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)가 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로 변환하는 작용이 촉진되는 것이 관찰되었다. 흥미롭게도 mycosporine-glycine의 처리 결과와는 달리, porphyra-334 처리에 의해서 서로 다른 glycosylation 양상을 띠는 세 개의 un-, mono-, di- glycosylated \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 밴드가 모두 증가하는 것이 관찰 되었다. 특히 대조구와 비교시 un-, mono- 그리고 di-glycosylated \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 밴드 모두 \( 4-5 \)배 정도 증가되는 것이 관찰되었다. 그러나 porphyra-334의 처리농도와는 상관 관계가 없이, 저농도인 0.1과 고농도인 \( 10 \mu \mathrm{M} \)로 처리한 세포에서 증가된 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 양의 차이는 크게 나타나지 않는 것으로 확인 되었다.</p> <p>Shinorine은 mycosporine-glycine을 전구체로 하여 serine이 결합되면서 합성되는 MAA 중의 하나로 알려져 있다. Shinorine의 화학적 구조는 mycosporine-glycine과 porphyra-334처럼 고리 구조를 포함하며, cyanobacteria에 있어 강한 빛으로부터 광합성 작용을 보호해주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. Prion질병에 있어 shinorine의 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적 변화와 관련된 작용을 확인한 결과 porphyra-334처럼 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로의 전환을 촉진 하는 것으로 확인되었다. PrP를 인식하는 단일 클론 항체에 의해, 단백질 밴드 중에서 특히 monoglycosylated PrP의 증가가 관찰되었으며, \( 0.1~ \mu \mathrm{M} \) 처리된 shinorine에서는 처리하지 않은 \( \mathrm{ScN} 2 \mathrm{a} \) 세포와 거의 차이가 없는 반면에 \( 0.3~ \mu \mathrm{M} \) 처리시, \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 수준이 점차 증가하는 것으로 관찰되었다.</p> <p>이와 같은 MAA 처리에 있어 prion 질병의 원인인 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)가 MAA에 의한 세포 내 환경 변화에 따라 응집이 증가되는 것이 관찰되는데, 이는 여러 이유에서 기인할 것으로 추론된다. 그 중 하나는 MAA의 경우 prion 단백질이 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)에서 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로 전환하는데 있어 직접적으로 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다. 또한 MAA를 처리 할 경우, \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적에 의해 발생되는, 세포 내 활성 산소가 MAA의 존재로 인해 감소될 것으로 추측되며, 이 같은 결과는 MAA가 존재하지 않은 경우에 비해, \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \) 전사와 번역이 상대적으로 활성화 되어, \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)의 기질인 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)의 양이 상대적으로 동일 세포 내 많이 존재할 수 있게 한다. 따라서 이로 인해 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)에 의한 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)의 변환이 MAA를 처리하지 않은 세포에 비해 상대적으로 많이 진행된 것으로 사료되며, 이로 인해 MAA를 처리한 세포에서 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적이 보다 더 활성화 되는 것으로 추측된다. 실제 세포 내 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)의 발현이 감소되면, \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)의 증식이 감소되면서 prion 질병 발병 시기를 늦추는 것으로 확인되었다.</p> <p>\( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)로의 단백질 전환은 plasminogen에 의해 촉진되는 것으로 보고되었는데, MAA를 처리하였을 경우 직접적으로 세포에 존재하는 plasminogen이 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)의 형성을 촉진하게 되었을 가능성도 존재한다. 이전 연구에서 다양한 아미노산 화합물을 이용하여 \( \mathrm{ScN} 2 \mathrm{a} \)를 처리할 경우, plasminogen과 아미노산 화합물이 결합하면서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{C}} \)의 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 변환을 억제하는 것으로 관찰되는데, 이러한 화합물의 경우 일반적으로 10개 미만의 단량체에서는 효과가 최소화되는 반면에, 30개 이상으로 구성된 화합물에서 prion억제 활성을 보이는 것으로 보고되었다. 따라서 현재 사용된 단량체 MAA의 경우 여러 개의 단량체가 중합되면, plasminogen 활성의 억제를 통해, \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 형성을 억제함으로써, 항 prion 효과를 나타낼 수 있을 것으로 추측되며, prion 치료제로서의 가능성도 타진 할 수 있을 것이다.</p> <p>흥미롭게도 처리된 MAA에 따라 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)의 증식에 대한 효과가 다르게 나타났으며, porphyra-334에 의한 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)의 증식이 가장 활발히 진행된 것으로 확인되었다. 이 같은 결과는 MAAs의 다양한 구조의 차이에 의해서 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 증식에 영향을 미친 것으로 추정된다. Shinorine은 mycosporine-glycine에 아미노산 serine이 화학적으로 결합되어진 화합물이며, porphyra-334는 shinorine에 존재하는 serine에 부가적으로 메칠기가 결합되어 있는 화합물이다. 그러므로 shinorine과 porphyra-334는 mycosporine-glycine에는 존재하지 않는 serine 또는 이의 유도체가 존재한다. \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \)의 축적이 향상되는 현상은 shinorine과 porphyra-334 처리시 나타났으며, 유사현상은 mycosporine-glycine 처리시에는 최소화 되었다. 그러므로 shinorine과 porphyra-334에 공통으로 존재하는 serine 또는 이의 유도체 첨가생성물이 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적에 영향을 미치며, 특히 porphyra-334의 serine 부분에 존재하는 메칠기가 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적에 보다 효과적으로 작용한다고 사료된다. 상이한 구조를 갖는 다양한 MAAs의 생물학적 효과의 차이는 인간 표피 세포의 involucrin 단백질의 변화에 대한 연구에서도 보고되었다.</p> <p>많은 퇴행성 신경계 질환에 있어 공통적으로 나타나는 특징이 특정 단백질의 축적이며, 이와 같은 단백질축적에 의한 세포 내 물리적 손상보다는 활성 산소 증가로 인해 세포 내 대사 작용이 불활성 되면서 세포가 사멸되게 된다. Prion 질병에서 \( \operatorname{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적 역시 세포 내 산화적 스트레스를 발생 시키는 직접적인 원인이 되며, 증가된 활성 산소에 의해 세포 사멸이 진행되는 것으로 보고되고 있다. 본 실험에서는 MAA의 처리 시, prion 단백질 축적이 오히려 세포 내에서 증가하는 것이 관찰되었다. 그러나 MAAs 처리에 의한 \( \mathrm{PrP}^{\mathrm{Sc}} \) 축적 결과는, 오히려 MAA가 활성산소를 제거함으로써 이로 인한 세포 내 산화적 스트레스를 억제 한 결과로도 해석이 가능하다. 따라서, 세포 내에서 prion 단백질 축적 관련 세포사멸 억제에 대한 MAA의 효과는 독립적인 연구에서 수행될 것으로 기대된다.</p>