권명희 연구실은 분자면역학을 기반으로 기능성 항체공학, 암세포의 자가포식 및 세포사멸 신호전달, 핵산분해 항체를 이용한 유전자 침묵과 항바이러스 응용 연구를 수행하며, 치료용 항체 개발부터 감염병 진단 및 바이러스 제어 기술까지 의생명과학 전반의 융합 연구를 추진하고 있다.
Nanogel-mediated delivery of oncomodulin secreted from regeneration-associated macrophages promotes sensory axon regeneration in the spinal cord
Min Kwon, Yeo‐Jin Seo, Hana Cho, Hyung Soon Kim, Young Joo Oh, Simay Genişcan, Minjae Kim, Hee Hwan Park, Eun-hye Joe, Myung‐Hee Kwon, Han Chang Kang, Byung Gon Kim
IF 13.3
Theranostics
Preconditioning nerve injury enhances axonal regeneration of dorsal root ganglia (DRG) neurons in part by driving pro-regenerative perineuronal macrophage activation. How these macrophages influence the neuronal capacity of axon regeneration remains elusive. We report that oncomodulin (ONCM) is produced from the regeneration-associated macrophages and strongly influences regeneration of DRG sensory axons. We also attempted to promote sensory axon regeneration by nanogel-mediated delivery of ONCM to DRGs. <b>Methods:</b><i>In vitro</i> neuron-macrophage interaction model and preconditioning sciatic nerve injury were used to verify the necessity of ONCM in preconditioning injury-induced neurite outgrowth. We developed a nanogel-mediated delivery system in which electrostatic encapsulation of ONCM by a reducible epsilon-poly(<sub>L</sub>-lysine)-nanogel (REPL-NG) enabled a controlled release of ONCM. <b>Results:</b> Sciatic nerve injury upregulated ONCM in DRG macrophages. ONCM in macrophages was necessary to produce pro-regenerative macrophages in the <i>in vitro</i> model of neuron-macrophage interaction and played an essential role in preconditioning-induced neurite outgrowth. ONCM increased neurite outgrowth in cultured DRG neurons by activating a distinct gene set, particularly neuropeptide-related genes. Increasing extracellularly secreted ONCM in DRGs sufficiently enhanced the capacity of neurite outgrowth. Intraganglionic injection of REPL-NG/ONCM complex allowed sustained ONCM activity in DRG tissue and achieved a remarkable long-range regeneration of dorsal column sensory axons beyond spinal cord lesion. <b>Conclusion:</b> NG-mediated ONCM delivery could be exploited as a therapeutic strategy for promoting sensory axon regeneration following spinal cord injury.
The chromatin remodeller RSF1 is essential for PLK1 deposition and function at mitotic kinetochores
Ho‐Soo Lee, Yong‐Yea Park, Mi-Young Cho, Sunyoung Chae, Young‐Suk Yoo, Myung‐Hee Kwon, Chang‐Woo Lee, Hyeseong Cho
IF 15.7
Nature Communications
Accumulation of PLK1 at kinetochores is essential for chromosome alignment and segregation; however, the mechanism underlying PLK1 recruitment to kinetochores remains unresolved. The chromatin remodeller RSF1 tightly associates with centromere proteins, but its mitotic function is unknown. Here we show that RSF1 localizes at mitotic kinetochores and directly binds PLK1. RSF1 depletion disrupts localization of PLK1 at kinetochores; the C-terminal fragment of RSF1, which can bind PLK1, is sufficient to restore PLK1 localization. Moreover, CDK1 phosphorylates RSF1 at Ser1375, and this phosphorylation is necessary for PLK1 recruitment. Subsequently, PLK1 phosphorylates RSF1 at Ser1359, stabilizing PLK1 deposition. Importantly, RSF1 depletion mimicks the chromosome misalignment phenotype resulting from PLK1 knockdown; these defects are rescued by RSF1 S1375D or RSF1 S1359D but not RSF1 S1375A, showing a functional link between phosphorylation of RSF1 and chromosome alignment. Together, these data show that RSF1 is an essential centromeric component that recruits PLK1 to kinetochores and plays a crucial role in faithful cell division.
STAT3 transcriptional factor activated by reactive oxygen species induces IL6 in starvation-induced autophagy of cancer cells
Sarah Yoon, Sang Uk Woo, Jung Hee Kang, Kyongmin Kim, Myung‐Hee Kwon, Sun Park, Ho‐Joon Shin, Ho‐Shin Gwak, Yong‐Joon Chwae
IF 14.3
Autophagy
Autophagy is one of the survival processes of cancer cells, especially in stressful conditions such as starvation, hypoxia and chemotherapeutic agents. However, its roles in tumor survival have not yet been fully elucidated. Here, we found for the first time that JAK2/STAT3 was activated in HeLa cells when they were starved or treated with rapamycin. STAT3 activation was associated with autophagic processes, because it was completely inhibited by 3-methyladenine, partially inhibited by knockdown of molecules associated with autophagic processes and blocked by antioxidants, DPI, a Nox inhibitor and knockdown of p22 phox, indicating that ROS generated by Nox that was activated during autophagic processes activated JAK2/STAT3 pathway. Activated STAT3 directly bound to IL6 promoter and increased IL6 mRNA and protein secretion. Finally, the conditioned media, which included IL6, from starved HeLa cells promoted cancer cell survival in both normal and starved conditions, confirmed by clonogenic, proliferation and cell death assays. These data together indicate that the autophagic process in cancer cells can contribute to their survival by JAk2/STAT3 activation and subsequent secretion of growth factors.
세포유입성 항체-매개 염증반응에서 세포질에 존재하는 항체 수용체들 간의 기능적 상호작용기전 규명 및 염증조절물질 발굴
1차년도: 세포유입성 항-DNA IgG 자가항체에 의한 염증반응에 있어서 TRIM21과 β-TrCP2 분자의 상호작용 기전 규명
- HEK293f 세포의 현탁배양을 이용한 세포유입성 모델 항체 단백질 (3D8 IgG)의 정제
- 사람의 면역세포 및 비면역세포 (THP-1 및 HEK293T)에서, 항체 단백질의 세포내 유입 시 TRIM21의 auto-ubiquitination 분석
- 항체 단백질의 세포내 유입 시 TRIM21에 의한 β-TrCP2의 ubiquitination 분석
- 항체 단백질의 세포내 유입 시 β-TrCP2에 의한 TRIM21의 ubiquitination 분석
- 세포내로 유입된 항체 단백질의 ubiquitination 분석
- TRIM21 wild type (wt) 및 β-TrCP2 wt의 과발현 또는 녹다운에 의한 염증성 싸이토카인 (IL-8, TNF-α)의 분비변화 분석
- TRIM21에서 E3 ligase 활성을 없앤 TRIM21△RING 분자의 클로닝 및 세포질에서 발현시키기 위한 벡터 제작
- TRIM21에 결합 못하는 3D8 IgG (IgG-H433A) 항체 단백질 생산
- β-TrCP2에서 E3 ligase 활성을 없앤 변이체 (β-TrCP2/R447A, β-TrCP2/DF) 분자의 클로닝 및 세포질에서 발현시키기 위한 벡터 제작
- TRIM21 또는 β-TrCP2의 mutants를 발현하는 세포에서, TRIM21, β-TrCP2, 및 세포 내 유입 항체의 ubiquitination 분석
- TRIM21 또는 β-TrCP2의 mutants를 발현하는 세포에서, 항체의 세포내 유입에 의한 염증성 싸이토카인 (IL-8, TNF-α) 분비변화 분석
2차년도: β-TrCP2, TRIM21, 및 IgG 항체 단백질 생산을 통한 상호결합 특성 분석
- β-TrCP2와 IgG 항체 단백질간의 결합 방식(직, 간접결합) 분석
- In silico 모델링을 이용하여, β-TrCP2 분자에 의해 인식되는 IgG 항체의 Fc 부위 예측
- IgG(Fc)에 결합하지 않는 후보 β-TrCP2 mutants의 클로닝, HEK293f 세포의 현탁배양을 이용한 단백질 생산, 및 세포에서의 실험적 검증
- In silico 모델링을 이용하여, IgG의 Fc 부위를 인지하는 β-TrCP2 분자 부위 예측
- β-TrCP2에 결합하지 않는 후보 IgG-Fc mutants의 클로닝, HEK293f 세포의 현탁배양을 이용한 단백질 생산(정제), 및 세포에서의 실험적 검증
- 최종적으로 선발된 β-TrCP2 mutant의 세포질 발현 및 IgG-Fc mutant 단백질의 세포처리를 통하여, 세포유입성 IgG 항체에 의한 염증반응에 있어서 TRIM21과 β-TrCP2 분자의 작용기전 규명 실험을 재검증
- TRIM21 단백질 (wt, mut, 또는 활성 단편)과 β-TrCP2 단백질 (wt, mut, 또는 활성 단편), IgG 항체 단백질 (wt. mutants) 간의 결합 특성 (친화도, 경쟁여부) 분석
3차년도: β-TrCP2 표적으로 하는 염증반응조절 물질 발굴
- β-TrCP2와 IgG의 결합을 저해할 수 있는 물질(약물)을 발굴하기 위한 스크리닝 방법 확립
- 사람 단핵구에서 발굴된 물질의 항염효능을 평가
- 루푸스 동물모델 (MRL-lpr 마우스, NZB/NZW F1 마우스)을 이용한 항염효능평가
세포유입성 항체-매개 염증반응에서 세포질에 존재하는 항체 수용체들 간의 기능적 상호작용기전 규명 및 염증조절물질 발굴
1차년도: 세포유입성 항-DNA IgG 자가항체에 의한 염증반응에 있어서 TRIM21과 β-TrCP2 분자의 상호작용 기전 규명
- HEK293f 세포의 현탁배양을 이용한 세포유입성 모델 항체 단백질 (3D8 IgG)의 정제
- 사람의 면역세포 및 비면역세포 (THP-1 및 HEK293T)에서, 항체 단백질의 세포내 유입 시 TRIM21의 auto-ubiquitination 분석
- 항체 단백질의 세포내 유입 시 TRIM21에 의한 β-TrCP2의 ubiquitination 분석
- 항체 단백질의 세포내 유입 시 β-TrCP2에 의한 TRIM21의 ubiquitination 분석
- 세포내로 유입된 항체 단백질의 ubiquitination 분석
- TRIM21 wild type (wt) 및 β-TrCP2 wt의 과발현 또는 녹다운에 의한 염증성 싸이토카인 (IL-8, TNF-α)의 분비변화 분석
- TRIM21에서 E3 ligase 활성을 없앤 TRIM21△RING 분자의 클로닝 및 세포질에서 발현시키기 위한 벡터 제작
- TRIM21에 결합 못하는 3D8 IgG (IgG-H433A) 항체 단백질 생산
- β-TrCP2에서 E3 ligase 활성을 없앤 변이체 (β-TrCP2/R447A, β-TrCP2/DF) 분자의 클로닝 및 세포질에서 발현시키기 위한 벡터 제작
- TRIM21 또는 β-TrCP2의 mutants를 발현하는 세포에서, TRIM21, β-TrCP2, 및 세포 내 유입 항체의 ubiquitination 분석
- TRIM21 또는 β-TrCP2의 mutants를 발현하는 세포에서, 항체의 세포내 유입에 의한 염증성 싸이토카인 (IL-8, TNF-α) 분비변화 분석
2차년도: β-TrCP2, TRIM21, 및 IgG 항체 단백질 생산을 통한 상호결합 특성 분석
- β-TrCP2와 IgG 항체 단백질간의 결합 방식(직, 간접결합) 분석
- In silico 모델링을 이용하여, β-TrCP2 분자에 의해 인식되는 IgG 항체의 Fc 부위 예측
- IgG(Fc)에 결합하지 않는 후보 β-TrCP2 mutants의 클로닝, HEK293f 세포의 현탁배양을 이용한 단백질 생산, 및 세포에서의 실험적 검증
- In silico 모델링을 이용하여, IgG의 Fc 부위를 인지하는 β-TrCP2 분자 부위 예측
- β-TrCP2에 결합하지 않는 후보 IgG-Fc mutants의 클로닝, HEK293f 세포의 현탁배양을 이용한 단백질 생산(정제), 및 세포에서의 실험적 검증
- 최종적으로 선발된 β-TrCP2 mutant의 세포질 발현 및 IgG-Fc mutant 단백질의 세포처리를 통하여, 세포유입성 IgG 항체에 의한 염증반응에 있어서 TRIM21과 β-TrCP2 분자의 작용기전 규명 실험을 재검증
- TRIM21 단백질 (wt, mut, 또는 활성 단편)과 β-TrCP2 단백질 (wt, mut, 또는 활성 단편), IgG 항체 단백질 (wt. mutants) 간의 결합 특성 (친화도, 경쟁여부) 분석
3차년도: β-TrCP2 표적으로 하는 염증반응조절 물질 발굴
- β-TrCP2와 IgG의 결합을 저해할 수 있는 물질(약물)을 발굴하기 위한 스크리닝 방법 확립
- 사람 단핵구에서 발굴된 물질의 항염효능을 평가
- 루푸스 동물모델 (MRL-lpr 마우스, NZB/NZW F1 마우스)을 이용한 항염효능평가
본 과제는 두류(콩·팥)와 감자 종자전염 바이러스의 감염실태를 파악하고 특성을 분석해 피해를 줄이기 위한 연구임.
연구목표는 저비용 현장진단키트 개발을 위한 항체은행 및 생산 시스템 구축, 종자전염 바이러스병 피해해석과 후세대 영향 구명임. 핵심 연구내용은 두류·감자 바이러스 발생현황(용도·지역·품종) 조사, 분리주 확보 및 동정, 생물학적·분자생물학적 특성 구명, 두류 개별·다중진단법 및 생육단계 발현 특성 분석, 차세대 미니항체 선발·미니항체 발현 및 생산기술 확립, 시험관내 항체를 활용한 현장진단키트 생산임. 기대효과는 무병종자 생산 기반, 내병성 육종 기여, 외래·돌발 바이러스 대응 신속화, 수입대체 및 진단 산업 활성화, 저비용·고효율 키트 대량생산을 통한 농업 피해 최소화 및 안정적 생산 기여임