지방조직은 에너지 저장고이자 내분비 기관의 역할을 수행하지만, 이들 기능을 조율하는 기전은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 우리는 전사적 공동조절자인 YAP와 TAZ가 지방량을 렙틴 수치로부터 분리시키고, 대사 항상성을 유지하기 위해 지방세포의 가소성(adipocyte plasticity)을 조절한다는 사실을 보여준다. 상위 조절자 Lats1 및 Lats2의 삭제를 통해 지방세포에서 YAP/TAZ 신호전달을 활성화하면, 성숙 지방세포를 탈지질화된 전구세포 유사 세포로 전환함으로써 지방량이 현저히 감소하지만, 순환 렙틴 수치가 역설적으로 증가하기 때문에 지방이영양증(지질이영양증) 관련 대사 이상을 유발하지는 않는다. 기전적으로, 우리는 YAP/TAZ-TEAD 신호전달이 렙틴 유전자의 상류 강화자(upstream enhancer) 부위에 직접 결합함으로써 렙틴 발현을 상향조절함을 입증한다. 또한 YAP/TAZ 활성은 금식과 재섭취 동안의 렙틴 조절과 연관되어 있으며, 렙틴 조절에 기능적으로 필수적임을 보여준다. 이러한 결과는 지방세포 Hippo-YAP/TAZ 신호전달이 지방세포의 가소성과 렙틴 유전자 전사를 조절함으로써, 지방조직의 지질 저장 능력과 전신 에너지 균형을 조율하는 접점(nexus)을 형성한다는 점을 시사한다.

전신의 포도당 및 에너지 항상성은 기관 간 통신 네트워크에 의해 유지되며, 시상하부는 이 과정에서 핵심적인 역할을 한다. 당뇨병 및 비만과 같은 대사질환에 대한 치료 표적으로서 시상하부를 규명하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 연구에 따르면 FGF1을 단 한 번 뇌실내(intracerebroventricular, icv)로 주사하면 당뇨 설치류 모델에서 지속적인 포도당 관해가 유도된다(Scarlett et al.). 그러나 대사 상태가 내인성 뇌 FGF1 발현에 어떻게 영향을 미치는지, 또한 뇌 FGF1이 에너지 항상성에서 어떤 역할을 하는지에 대한 연구는 제한적이다. 2012년에 발표된 한 연구(Jonker et al.)에서는 고지방식이(HFD)를 섭취한 FGF1 결핍 마우스에서 중증의 인슐린 저항성과 지방조직 리모델링의 결함이 관찰되었다. 다만, FGF1의 결핍이 인슐린 저항성을 매개하는 어떤 조직/장기인지가 명확하지 않다는 한계가 있다. 본 연구에서는 중추신경계에서의 FGF1 제거(CNS-deletion, BKO)가 복내중심 시상하부(ventromedial hypothalamus, VMH) 및 궁상핵(arcuate nucleus, ARC)에서 포도당 감지의 손상과 ERK/STAT3 신호전달의 감소를 보임을 확인하였다. 이러한 렙틴 민감성 감소는 포도당 내성 장애 이후 근육의 포도당 섭취 감소로 이어진다. 우리는 공복-섭식 또는 기타 식후 자극 등 여러 대사 상태에서 시상하부의 FGF1 발현을 평가하여, 내인성 FGF1 활성을 매개하는 시상하부의 어떤 영역인지 규명하고자 하였다. 흥미롭게도, 다른 뇌 영역이 아닌 VMH에서의 FGF1 발현은 섭식 또는 포도당 투여 시 증가하며, 이러한 FGF1 유도는 렙틴이나 인슐린이 필요하지 않았다. 성체 VMH에서의 급성 FGF1 제거는 포도당 내성과 함께 렙틴 민감성 감소 및 갈색지방(brown fat) 기능 장애로 인한 체중 증가를 초래하였고, 이로 인해 에너지 소비가 감소하였다. 이러한 결과와 일치하게, VMH 뉴런에서의 생식계(배아계) 유래 FGF1 절제는 지방축적 증가를 나타내었다. 우리는 내인성 뇌 FGF1이 VMH의 렙틴 민감성을 조절함으로써 포도당 및 에너지 항상성을 조절한다고 제안한다. 공시 H. Shin: 해당 없음. J. Suh: 해당 없음.

분비 단백질은 동물의 생리 전반을 조절하는 기관 간 통신 네트워크의 필수 구성요소이다. 특정 세포 및 조직 유형으로부터 분비 단백질을 식별하기 위한 현행 접근법은 대체로 시험관 내(in vitro) 또는 체외(ex vivo) 모델에 제한되어 있으며, 이는 종종 생체 내(in vivo) 생물학을 충분히 재현하지 못한다. 따라서 분비 단백질의 기원, 정체, 그리고 공간-시간적 동역학에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있는 생체 내 분석 도구를 개발하려는 관심이 점차 높아지고 있다. 본 연구에서는 ER-내강에 고정된 근접 표지 효소인 Sec61b-TurboID의 촉매 작용을 통해 고전적 분비 경로를 거쳐 이동하는 단백질을 선택적으로 표지하는 iSLET(in situ Secretory protein Labeling via ER-anchored TurboID)를 기술한다. 전신(whole-body) 시스템에서 iSLET을 검증하기 위해, 마우스 간에서 iSLET을 발현하고, 이를 통해 추적 및 확인이 가능한 간 분비 단백질이 순환하는 혈장 내에서 효율적으로 표지됨을 보여준다. 또한 iSLET 마우스 혈장으로부터 간 분비체 간에 대해 농축한 표지된 간 분비체의 단백질체 분석 결과는 간 분비 단백질 프로파일에 관한 기존 보고들과 매우 높은 일치도를 보였다. 종합하면, iSLET은 분비 단백질의 공간-시간적 동역학을 연구하기 위한 다양하고 강력한 도구이며, 바이오마커 및 치료 표적의 가치 있는 범주에 해당한다. Disclosure K.Kim: 없음. J.Suh: 없음. Funding National Research Foundation of Korea (2018R1A2A3075389, 2016M3A9B6902871, 2017K1A1A2013124, 2021R1A2C2007573, 2020R1C1C1013927); KAIST Key Research Institutes Project; Bio and Medical Technology Development Program (2019M3E5D3073104); Ministry of Science

비만과 노화는 다양한 질환의 주요 위험 요인이며, 따라서 전 세계 보건의료에 큰 사회경제적 부담을 야기한다. 두 과정은 유사한, 수렴한다기보다는 통합되는 양상의 표현형을 공유하며, 점증하는 증거는 한 과정이 다른 과정을 가속시킨다고 시사한다. 비만과 노화 모두 인슐린 저항성, 만성의 저등급 염증, 그리고 전신적 에너지 항상성의 기능 장애와 연관되어 있다. 그러나 유사성의 이면에는 많은 차이 또한 존재하며, 이러한 유사점과 차이의 분자적 기전은 아직 명확하지 않다. 지방조직의 기능장애는 두 과정 모두에서 중요한 역할을 한다. 다수의 연구가 마른 및 비만 마우스의 지방조직을 단일세포 수준에서 특성 규명해 왔으나, 비만 및 노화된 지방조직은 나란히 직접 비교된 바가 없다. 본 연구에서는 비만(식이유도성)과 노화 조건에서, 내장지방(VAT)과 피하지방(SAT) 백색지방조직의 단일세포 전사체(single-cell transcriptomics)를 비교하였다. 비만 VAT에서는 대식세포의 상대적 빈도는 증가한 반면, 림프구의 빈도는 예상대로 감소하였다. 그러나 이러한 골수계(myeloid) 이동은 노화 VAT에서는 관찰되지 않았다. 대사적으로, 비만 VAT에서 증가하는 것으로 알려진 TREM2+ “지질 연관 대식세포(lipid-associated macrophages)”는 노화 VAT에서는 증가하지 않았다. 중간엽 전구세포의 군집화는 이전에 보고된 세포 아형들에서 저장소(depot) 특이적인 차이를 드러냈다. VAT에서는 SAT보다 더 추가로 분화되어 헌신된(커밋된) 단계에 있는 세포가 더 많았다. 이전에 지방형성(adipogenesis)을 억제하는 것으로 밝혀진 CD142+ CLEC11A+ “Aregs”는 노화 VAT 및 비만 SAT에서 증가하였다. 흥미롭게도, 비만 또는 노화 상태에서의 내피세포 빈도는 VAT에서는 그렇지 않으나 SAT에서는 현저하게 감소했다. 본 비교 단일세포 전사체 지도(atlas)는 비만과 노화의 기능유전체학(functional genomics) 배후 기전을 분석하기 위한 상세한 자원을 제공한다. 공시 E. Lee: 없음. D. Kang: 없음. J. Suh: 없음.

지방조직은 에너지 저장고이자 내분비 기관의 역할을 수행하지만, 이들 기능을 조율하는 기전은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 우리는 전사적 공동조절자인 YAP와 TAZ가 지방량을 렙틴 수치로부터 분리시키고, 대사 항상성을 유지하기 위해 지방세포의 가소성(adipocyte plasticity)을 조절한다는 사실을 보여준다. 상위 조절자 Lats1 및 Lats2의 삭제를 통해 지방세포에서 YAP/TAZ 신호전달을 활성화하면, 성숙 지방세포를 탈지질화된 전구세포 유사 세포로 전환함으로써 지방량이 현저히 감소하지만, 순환 렙틴 수치가 역설적으로 증가하기 때문에 지방이영양증(지질이영양증) 관련 대사 이상을 유발하지는 않는다. 기전적으로, 우리는 YAP/TAZ-TEAD 신호전달이 렙틴 유전자의 상류 강화자(upstream enhancer) 부위에 직접 결합함으로써 렙틴 발현을 상향조절함을 입증한다. 또한 YAP/TAZ 활성은 금식과 재섭취 동안의 렙틴 조절과 연관되어 있으며, 렙틴 조절에 기능적으로 필수적임을 보여준다. 이러한 결과는 지방세포 Hippo-YAP/TAZ 신호전달이 지방세포의 가소성과 렙틴 유전자 전사를 조절함으로써, 지방조직의 지질 저장 능력과 전신 에너지 균형을 조율하는 접점(nexus)을 형성한다는 점을 시사한다.

전신의 포도당 및 에너지 항상성은 기관 간 통신 네트워크에 의해 유지되며, 시상하부는 이 과정에서 핵심적인 역할을 한다. 당뇨병 및 비만과 같은 대사질환에 대한 치료 표적으로서 시상하부를 규명하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 연구에 따르면 FGF1을 단 한 번 뇌실내(intracerebroventricular, icv)로 주사하면 당뇨 설치류 모델에서 지속적인 포도당 관해가 유도된다(Scarlett et al.). 그러나 대사 상태가 내인성 뇌 FGF1 발현에 어떻게 영향을 미치는지, 또한 뇌 FGF1이 에너지 항상성에서 어떤 역할을 하는지에 대한 연구는 제한적이다. 2012년에 발표된 한 연구(Jonker et al.)에서는 고지방식이(HFD)를 섭취한 FGF1 결핍 마우스에서 중증의 인슐린 저항성과 지방조직 리모델링의 결함이 관찰되었다. 다만, FGF1의 결핍이 인슐린 저항성을 매개하는 어떤 조직/장기인지가 명확하지 않다는 한계가 있다. 본 연구에서는 중추신경계에서의 FGF1 제거(CNS-deletion, BKO)가 복내중심 시상하부(ventromedial hypothalamus, VMH) 및 궁상핵(arcuate nucleus, ARC)에서 포도당 감지의 손상과 ERK/STAT3 신호전달의 감소를 보임을 확인하였다. 이러한 렙틴 민감성 감소는 포도당 내성 장애 이후 근육의 포도당 섭취 감소로 이어진다. 우리는 공복-섭식 또는 기타 식후 자극 등 여러 대사 상태에서 시상하부의 FGF1 발현을 평가하여, 내인성 FGF1 활성을 매개하는 시상하부의 어떤 영역인지 규명하고자 하였다. 흥미롭게도, 다른 뇌 영역이 아닌 VMH에서의 FGF1 발현은 섭식 또는 포도당 투여 시 증가하며, 이러한 FGF1 유도는 렙틴이나 인슐린이 필요하지 않았다. 성체 VMH에서의 급성 FGF1 제거는 포도당 내성과 함께 렙틴 민감성 감소 및 갈색지방(brown fat) 기능 장애로 인한 체중 증가를 초래하였고, 이로 인해 에너지 소비가 감소하였다. 이러한 결과와 일치하게, VMH 뉴런에서의 생식계(배아계) 유래 FGF1 절제는 지방축적 증가를 나타내었다. 우리는 내인성 뇌 FGF1이 VMH의 렙틴 민감성을 조절함으로써 포도당 및 에너지 항상성을 조절한다고 제안한다. 공시 H. Shin: 해당 없음. J. Suh: 해당 없음.

분비 단백질은 동물의 생리 전반을 조절하는 기관 간 통신 네트워크의 필수 구성요소이다. 특정 세포 및 조직 유형으로부터 분비 단백질을 식별하기 위한 현행 접근법은 대체로 시험관 내(in vitro) 또는 체외(ex vivo) 모델에 제한되어 있으며, 이는 종종 생체 내(in vivo) 생물학을 충분히 재현하지 못한다. 따라서 분비 단백질의 기원, 정체, 그리고 공간-시간적 동역학에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있는 생체 내 분석 도구를 개발하려는 관심이 점차 높아지고 있다. 본 연구에서는 ER-내강에 고정된 근접 표지 효소인 Sec61b-TurboID의 촉매 작용을 통해 고전적 분비 경로를 거쳐 이동하는 단백질을 선택적으로 표지하는 iSLET(in situ Secretory protein Labeling via ER-anchored TurboID)를 기술한다. 전신(whole-body) 시스템에서 iSLET을 검증하기 위해, 마우스 간에서 iSLET을 발현하고, 이를 통해 추적 및 확인이 가능한 간 분비 단백질이 순환하는 혈장 내에서 효율적으로 표지됨을 보여준다. 또한 iSLET 마우스 혈장으로부터 간 분비체 간에 대해 농축한 표지된 간 분비체의 단백질체 분석 결과는 간 분비 단백질 프로파일에 관한 기존 보고들과 매우 높은 일치도를 보였다. 종합하면, iSLET은 분비 단백질의 공간-시간적 동역학을 연구하기 위한 다양하고 강력한 도구이며, 바이오마커 및 치료 표적의 가치 있는 범주에 해당한다. Disclosure K.Kim: 없음. J.Suh: 없음. Funding National Research Foundation of Korea (2018R1A2A3075389, 2016M3A9B6902871, 2017K1A1A2013124, 2021R1A2C2007573, 2020R1C1C1013927); KAIST Key Research Institutes Project; Bio and Medical Technology Development Program (2019M3E5D3073104); Ministry of Science

비만과 노화는 다양한 질환의 주요 위험 요인이며, 따라서 전 세계 보건의료에 큰 사회경제적 부담을 야기한다. 두 과정은 유사한, 수렴한다기보다는 통합되는 양상의 표현형을 공유하며, 점증하는 증거는 한 과정이 다른 과정을 가속시킨다고 시사한다. 비만과 노화 모두 인슐린 저항성, 만성의 저등급 염증, 그리고 전신적 에너지 항상성의 기능 장애와 연관되어 있다. 그러나 유사성의 이면에는 많은 차이 또한 존재하며, 이러한 유사점과 차이의 분자적 기전은 아직 명확하지 않다. 지방조직의 기능장애는 두 과정 모두에서 중요한 역할을 한다. 다수의 연구가 마른 및 비만 마우스의 지방조직을 단일세포 수준에서 특성 규명해 왔으나, 비만 및 노화된 지방조직은 나란히 직접 비교된 바가 없다. 본 연구에서는 비만(식이유도성)과 노화 조건에서, 내장지방(VAT)과 피하지방(SAT) 백색지방조직의 단일세포 전사체(single-cell transcriptomics)를 비교하였다. 비만 VAT에서는 대식세포의 상대적 빈도는 증가한 반면, 림프구의 빈도는 예상대로 감소하였다. 그러나 이러한 골수계(myeloid) 이동은 노화 VAT에서는 관찰되지 않았다. 대사적으로, 비만 VAT에서 증가하는 것으로 알려진 TREM2+ “지질 연관 대식세포(lipid-associated macrophages)”는 노화 VAT에서는 증가하지 않았다. 중간엽 전구세포의 군집화는 이전에 보고된 세포 아형들에서 저장소(depot) 특이적인 차이를 드러냈다. VAT에서는 SAT보다 더 추가로 분화되어 헌신된(커밋된) 단계에 있는 세포가 더 많았다. 이전에 지방형성(adipogenesis)을 억제하는 것으로 밝혀진 CD142+ CLEC11A+ “Aregs”는 노화 VAT 및 비만 SAT에서 증가하였다. 흥미롭게도, 비만 또는 노화 상태에서의 내피세포 빈도는 VAT에서는 그렇지 않으나 SAT에서는 현저하게 감소했다. 본 비교 단일세포 전사체 지도(atlas)는 비만과 노화의 기능유전체학(functional genomics) 배후 기전을 분석하기 위한 상세한 자원을 제공한다. 공시 E. Lee: 없음. D. Kang: 없음. J. Suh: 없음.

갈색지방조직(BAT)은 한랭 자극에 대한 반응으로 열 생성이 조절적으로 이루어지는 적응성 열발생(adaptive thermogenesis)에서 핵심적인 역할을 한다. BAT의 열발생 기능과 관련된 전사 조절 기전은 널리 연구되어 왔으나, BAT 열발생에서의 후전사(posttranscriptional) 과정의 역할은 아직 대부분 규명되지 않았다. RNA 결합 단백질은 후전사 RNA 생물학의 여러 측면을 조절하는 데 중추적이다. 본 연구에서는 갈색 지방 HuR이 적응성 열발생을 조절하는 결정적 조절자임을 규명하였다. 지방세포 특이적 HuR 결손 마우스(AKO)는 한랭 자극에 반응하여 에너지 소모를 증가시킬 수 없었으며, 그 결과 현저한 저체온증이 나타났다. 중성온도(thermoneutrality)에서 사육한 HuR AKO 마우스 또한 β-3 아드레노수용체 작용제 처리 시 에너지 소모를 증가시키지 못하여, 열발생 기능을 하는 BAT의 결함을 시사하였다. HuR이 결손된 갈색 지방세포는 β-아드레너지성 자극 하에서 미토콘드리아 호흡이 손상되어 있었다. RNA 시퀀싱 데이터는 HuR의 소실이 BAT에서 TCA cycle, β-oxidation 및 mTORC1 신호전달과 연관된 유전자들의 하향 조절을 초래함을 보여주었다. 본 연구 결과는 RNA 결합 단백질 HuR이 갈색 지방세포의 열발생 프로그램에서 필수적인 역할을 함을 밝히며, BAT 열발생에서 후전사 과정의 중요성을 강조한다. 공시 K. Park: 없음. S. Choi: 없음. J. Suh: 없음.

세포 크기의 동적 변화는 노화를 포함한 발달 및 병리적 상태와 연관되어 있다. 세포 노화에서 세포 비대는 두드러진 형태학적 특징이지만, 그 기능적 함의는 알려져 있지 않다. 또한 노화된 세포가 자신의 비대 상태를 어떻게 유지하는지는 덜 이해되고 있다. 본 연구에서는 세포 노화 관련 비대와 염증을 촉진하는 노화 관련 분비 표현형(SASP)을 확립하는 데 액틴 골격의 광범위한 리모델링이 필요함을 보여준다. 이러한 리모델링은 SASP 조절인자 GATA4와 기계감지기(mechanosensor) YAP 사이의 균형 작용이 Rho 계열 GTPase인 RHOU의 발현에 미치는 영향에 의해 설명된다. 유전적 또는 약리학적 중재로 세포 비대를 감소시키면, 노화에 의한 성장 정지에는 최소한의 영향만을 주면서 SASP가 완화된다. 기전적으로, 액틴 골격 리모델링은 LINC(Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton) 복합체를 통해 세포 비대를 핵 내 GATA4 및 NF-κB의 위치로 연결한다. RhoU 단백질은 마우스에서 노화를 유도하는 조건 하에 지방 조직에 축적된다. 또한 RHOU 발현은 인간의 노화 동안 지방 조직에서 SASP 발현과 상관관계를 보인다. 따라서 본 연구는 SASP를 조절하는 데 있어 세포 비대가 예상치 못한 지시적 역할을 한다는 점을 부각하며, 노화 조절 네트워크에서의 기계적(mechanical) 분지 경로를 보여준다.

양극성 장애(BD) 환자의 뇌에서는 대사 변화가 관찰되었으며, 양극성 장애는 조증과 우울증이 교대로 나타나는 특징을 가진 신경정신의학적 질환이다. 그러나 이러한 대사 변화에 대한 교세포(glial cell)들의 구체적인 기여는 여전히 대체로 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 BD 환자 유래 유도만능줄기세포로부터 분화한 유도성 성상교세포(induced astrocytes, iAstrocytes)를 리튬 반응성(lithium responsiveness)에 따라 분류하고, 건강한 대조군과 비교하여 iAstrocytes의 대사 특성을 조사하였다. 전사체 분석 결과, BD iAstrocytes에서는 대사성 질환과 연관된 유전자들의 발현이 비정상적으로 조절되어 있었다. 대조군 iAstrocytes와 비교할 때, BD iAstrocytes는 미토콘드리아 호흡이 감소하고, 해당과정(glycolysis)이 증가하며, 젖산(lactate) 분비가 증가하여 미토콘드리아 기능이 손상되었음을 시사하였다. 이러한 결함은 산화적 인산화(oxidative phosphorylation) 복합체 단백질의 하향 조절과 활성산소종(reactive oxygen species) 수준의 감소로도 뒷받침되었다. 특히 BD iAstrocytes에서는 상당한 지질 방울(lipid droplet, LD) 축적이 관찰되었는데, 이는 대사 항상성(metabolic homeostasis)의 붕괴 결과일 가능성이 있다. 리튬 처치는 리튬 반응성(Li-R) iAstrocytes의 LD 수준을 감소시켰으나, 미토콘드리아 호흡을 회복시키거나 젖산 분비를 정상화하지는 못했다. 인간 뉴런과의 공동배양에서 리튬 비반응성(Li-NR) iAstrocytes는 뉴런 유래 지질의 흡수를 증가시켰고, 뉴런의 흥분성(neuronal excitability)을 선택적으로 증가시켰다. 대사체 분석(metabolomic profiling) 결과, Li-R와 Li-NR iAstrocytes 사이에 서로 구별되는 대사체(profiling) 시그니처가 확인되어, 리튬 반응성이 대사 이질성(metabolic heterogeneity)의 핵심 축일 수 있음을 시사하였다. 종합하면, 본 연구는 양극성 장애의 특징으로서 교세포 특이적 대사 기능 장애를 규명하고, 뉴런 기능 조절에서 Li-R 및 Li-NR iAstrocytes가 서로 다른 역할을 수행함을 보여준다. Li-NR iAstrocytes에서의 LD 축적은 리튬에 반응하지 않는 환자에 대한 대체 치료를 동정하기 위한 약물 스크리닝의 기능적 지표로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

in vitro에서 FD-VEC의 ROS 생성과 최대 호흡량. 그 결과 내피-간엽전이(EndMT)가 억제되었고 FD-VEC 기능이 회복되었다. 또한 로메리진을 경구로 6개월간 투여한 FD 모델 마우스(Gla-/-/TSP1Tg)에서는 좌심실 비대, 신장 섬유화, 무한증, 열 불내성을 포함한 여러 FD 표현형에서 뚜렷한 개선이 나타났다. 따라서 본 연구 결과는 로메리진이 FD 치료를 위한 새로운 후보 물질임을 시사한다.

초록 공개: K. Kim: 없음. I. Park: 없음. J. Kim: 없음. J. Kim: 없음. H. Rhee: 없음. J. Suh: 없음. 노화 및 질병 과정과 연관된 대사 변화에 대한 이해를 돕기 위해, 우리는 조직 특이적 소기관(subcellular) 프로테옴 프로파일링을 가능하게 하는 새로운 in vivo 도구를 개발하였다. 먼저, 미토콘드리아 매트릭스 표적 서열을 포함하는 과산화효소 기반 근접 표지(proximity labeling) 효소인 mitoAPEX를 발현하는 형질전환 생쥐를 이용하여 in vivo 미토콘드리아 프로테옴을 프로파일링하는 방법을 기술한다. 표지 활성화 조건에서 mitoAPEX는 생물틴(biotin) 라디칼을 빠르게(<1분) 생성하며, 이 라디칼은 20 nm 반경 내의 단백질을 생물틴화한다. 근접 표지된 mitoAPEX 마우스 조직에서 생물틴화된 프로테옴에 대한 질량 분석을 통해 미토콘드리아 프로테옴의 특이적이고 효율적인 표지가 확인되었고, 매트릭스 프로테옴의 조직 특이적 양상이 밝혀졌다. 젊은 및 노령 mitoAPEX 마우스의 표지된 근육 프로테옴은 단백질 종의 양과 조성에서 유의미한 변화를 보여주었다. 이들 중 RTN4IP1은 노령 생쥐의 근육 조직에서 하향 조절됨이 확인되었다. 그러나 이전 보고들과는 달리, RTN4IP1에 대한 우리의 분석 결과 RTN4IP1은 바깥막(outer membrane)이 아니라 미토콘드리아 매트릭스에 국소화되어 있음을 보여주었다. mitoAPEX 마우스에 더하여, 우리는 또 다른 in vivo 근접 표지 도구 iSLET (in situ Secretory protein Labeling via ER-anchored TurboID)을 생성하였으며, 이는 ER-루멘(lumen)에 표적화된 TurboID를 통해 근접 표지 활성(근접 표지 효소활성)로 분비 경로(secretory pathway) 단백질을 표지한다. 우리는 iSLET을 마우스 간(liver)에 발현시키고, 순환 혈장(circulating blood plasma) 내에서 추적 및 동정이 가능한 간 분비 프로테옴의 효율적인 표지를 입증하였다. 우리는 mitoAPEX 및 iSLET 마우스가 노화 및 관련 질병 과정에서의 미토콘드리아 기능과 장기 간 의사소통 네트워크에 대한 이해를 촉진할 것으로 기대한다. 발표: 2023년 6월 17일 토요일