본 연구진은 최초로 면역계에서 TMEM126A의 역할을 보고하였다. TNF계 단백질인 CD137리간드(CD137L)가 마치 수용체처럼 CD137(TNFR계 단백질)이 결합하면 세포 내로 신호전달(“CD137L 역신호”)을 일으킨다. 이 과정에서 중요한 역할을 할 수 있는 새로운 단백질인 TMEM126A를 동정하였으며 그 역할을 규명하였다. 또한 최근에는 TMEM126A가 선천성면역에 핵심적인 역할을 하는 TLR4신호 중 항원제시능력에 관여함을 규명하였다. 이러한 결과는 TMEM126A가 선천성면역세포에서 CD137L/TLR4 신호와 그로 인한 선천성면역반응에 중요한 역할을 하고 있음을 제시하고 있다. 본 연구에서는 TMEM126A knockout 생쥐를 이용하여 선천성 면역계에서 TLR4/TMEM126A/CD137L axis의 역할을 규명하고자 한다. 1차 년도: TMEM126A 결핍 수지상세포와 OT II 유래 Ova특이 CD4 T 세포 공동배양에 의한 T 세포반응 관찰 ● 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐 수지상세포를 항원제시능과 관련된 세포막단백질 발현양상 조사. ● Ovalbumin pulse 처리한 TMEM126A 결핍 수지상세포와 OT II 생쥐 유래된 CD4 T 세포와 공동 배양 후 T 세포반응을 관찰. ● CSFE 을 염색한 OT II 유래 CD4 T 세포를 수지상세포에 특이적으로 TMEM126A이 결핍된 생쥐에 adoptive transfer 한 후 Ovalbumin을 투여하여 T세포 증식 관찰. ● Ovalbumin pulse 처리한 TMEM126A 결핍 수지상세포와 CD137 결핍된 OT II 생쥐 유래된 CD4 T 세포와 공동 배양 후 T 세포반응을 관찰. 2차 년도: 수지상세포 특이 및 대식세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 E coli 감염 후 선천성 및 적응성 면역반응 관찰 ● 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에 E coli를 감염시킨 후 수지상세포의 반응 및 적응성면역 반응을 관찰. ● 대식세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에 E coli를 감염시킨 후 선천성면역 및 적응성면역 반응을 관찰. 3차 년도: 선천성면역계의 TLR4/CD137L 신호에 있어서 TMEM126A역할 연구 ● 대식세포 또는 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 대식세포 또는 수지상세포를 분리한 후 CD137L 역신호와 그 세포반응을 in vitro에서 관찰. ● 대식세포 또는 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 대식세포 또는 수지상세포를 분리한 후 TLR4 신호와 그 세포반응을 in vitro에서 관찰. ● 대식세포 또는 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 T 세포를 분리한 후 CD137신호와 세포반응을 in vitro에서 관찰.

본 과제는 선천성 면역세포 조절 단백질 CD137L의 실제 모습을 살아 있는 세포 안에서 실시간으로 따라보기 위한 연구임. 연구 목표는 내인성 CD137L의 세포 내 시공간적 동력학(real-time spatiotemporal dynamics)을 관찰해 예측하는 것임. 이를 위해 amber stop codon(TAG) 코딩 번역시스템으로 비천연 형광 아미노산 Anap을 내인성 CD137L 유전체 엑손에 CRISPR/Cas9로 삽입하고, Anap-specific tRNA/tRNA synthethase(RS)를 주입한 뒤 초고해상도 형광현미경으로 발현된 CD137L의 실시간 이동을 관찰함. 기대 효과는 CD137L 및 TMEM126A 등 연관 단백질 기능 규명에 기여함과 동시에, 세포 내 내인성 단백질의 실시간 시공간 이동관측을 다른 단백질·유전자 동시 관측으로 확장 가능한 기반으로 제공함.