NeuO는 뇌 세포의 이질적인 집단 내에서 살아 있는 뉴런을 선택적으로 표지할 수 있는 흥미로운 분자 탐침이다. 뉴런 표지에 대한 정확한 기전은 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼로 남아 있었다. 본 연구에서는 뉴런 단백질과의 상호작용, 뉴런 내로의 수송, 교세포로부터의 유출, 뉴런 내 구조적 변화 등 NeuO의 형광에 관여할 수 있는 네 가지 잠재 기전을 조사하였다. 그 결과, NeuO는 PAK6 키나제에 의한 인산화(Phosphorylation)로 인해 구조적 변화를 겪으며, 이로써 뉴런에서 높은 형광이 나타남을 확인하였다. 이러한 현상은 형광이 유도되는(fluorogenic) 활성화와 뉴런 내부에서의 세포내 잔류로 인해 나타나는 것으로 보인다. 이번 발견은 뉴런에서의 NeuO의 분자적 기전에 대한 이해를 향상시키며, 생세포 내에서 키나제에 의해 선택적으로 변형될 수 있는 새로운 화합물의 개발을 용이하게 한다.

본 연구에서는 포름알데하이드(FA)를 단일 탄소 시약으로 사용하여 트리메틴 시아닌(Cy3)을 원자 효율적으로 합성하는 혁신적 방법을 제시한다. 바이오이미징 및 유전체/단백질체 분야에서 Cy3 염료의 광범위한 적용은 대체로 낮은 원자 경제성과 상당한 부산물 생성으로 인해 합성 경로가 제한되는 경우가 많다. 체계적인 탐색을 통해, 대칭형 및 비대칭형 Cy3 유도체 모두에 적용 가능한 실용적이고 효율적인 합성 경로를 개발하였으며, 이를 통해 자원 사용을 유의미하게 최소화하였다. 특히, 본 접근법은 지속가능한 화학의 원칙에 부합하게 부산물로 물을 생성한다. 또한 효율적인 원팟(one-pot) 합성은 생세포에서의 Cy3 형광 신호를 활용하여 세포 내 FA 수준을 검출할 수 있게 한다. 더 나아가 장 조직에서 내인성 FA를 검출하는 것도 가능하다. 우리는 건강한 마우스에 비해 염증성 장질환(IBD) 마우스의 소장에서 FA가 유의미하게 감소하는 것을 관찰하였다. 이러한 방법론적 진전은 형광 염료 합성의 범위를 확장할 뿐 아니라 화학 제조 과정에서의 지속가능한 실천에 기여함으로써, 환경친화적 합성 전략 개발에 있어 중요한 도약을 제공한다.

대식세포는 감염과 암으로부터 우리 몸을 보호하는 데 중요한 역할을 한다. 대식세포는 다기능성 면역세포이므로, M0의 순진 세포(naïve M0)에서 유래한 M1 및 M2와 같은 다양한 가소성(플라스티시티) 아형을 지닌다. 아형 특이적 대식세포 탐침은 대식세포의 다양한 활성화를 해독하고 모니터링하는 데 필수적이지만, 이러한 탐침을 개발하는 일은 어려운 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 M2 또는 M0에 비해 M1 대식세포에 선택적인 형광 탐침 CDr17을 보고한다. CDr17의 선택적 염색 기전은 M1 대식세포에서 과발현된 GLUT1을 통해 Gating-Oriented Live-cell Distinction(GOLD)으로 설명된다. 마지막으로, 류마티스 관절염 동물 모델에서 CDr17이 생체 내에서 M1 대식세포를 추적하는 데 적합함을 입증한다.

NeuO는 뇌 세포의 이질적인 집단 내에서 살아 있는 뉴런을 선택적으로 표지할 수 있는 흥미로운 분자 탐침이다. 뉴런 표지에 대한 정확한 기전은 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼로 남아 있었다. 본 연구에서는 뉴런 단백질과의 상호작용, 뉴런 내로의 수송, 교세포로부터의 유출, 뉴런 내 구조적 변화 등 NeuO의 형광에 관여할 수 있는 네 가지 잠재 기전을 조사하였다. 그 결과, NeuO는 PAK6 키나제에 의한 인산화(Phosphorylation)로 인해 구조적 변화를 겪으며, 이로써 뉴런에서 높은 형광이 나타남을 확인하였다. 이러한 현상은 형광이 유도되는(fluorogenic) 활성화와 뉴런 내부에서의 세포내 잔류로 인해 나타나는 것으로 보인다. 이번 발견은 뉴런에서의 NeuO의 분자적 기전에 대한 이해를 향상시키며, 생세포 내에서 키나제에 의해 선택적으로 변형될 수 있는 새로운 화합물의 개발을 용이하게 한다.

본 연구에서는 포름알데하이드(FA)를 단일 탄소 시약으로 사용하여 트리메틴 시아닌(Cy3)을 원자 효율적으로 합성하는 혁신적 방법을 제시한다. 바이오이미징 및 유전체/단백질체 분야에서 Cy3 염료의 광범위한 적용은 대체로 낮은 원자 경제성과 상당한 부산물 생성으로 인해 합성 경로가 제한되는 경우가 많다. 체계적인 탐색을 통해, 대칭형 및 비대칭형 Cy3 유도체 모두에 적용 가능한 실용적이고 효율적인 합성 경로를 개발하였으며, 이를 통해 자원 사용을 유의미하게 최소화하였다. 특히, 본 접근법은 지속가능한 화학의 원칙에 부합하게 부산물로 물을 생성한다. 또한 효율적인 원팟(one-pot) 합성은 생세포에서의 Cy3 형광 신호를 활용하여 세포 내 FA 수준을 검출할 수 있게 한다. 더 나아가 장 조직에서 내인성 FA를 검출하는 것도 가능하다. 우리는 건강한 마우스에 비해 염증성 장질환(IBD) 마우스의 소장에서 FA가 유의미하게 감소하는 것을 관찰하였다. 이러한 방법론적 진전은 형광 염료 합성의 범위를 확장할 뿐 아니라 화학 제조 과정에서의 지속가능한 실천에 기여함으로써, 환경친화적 합성 전략 개발에 있어 중요한 도약을 제공한다.

대식세포는 감염과 암으로부터 우리 몸을 보호하는 데 중요한 역할을 한다. 대식세포는 다기능성 면역세포이므로, M0의 순진 세포(naïve M0)에서 유래한 M1 및 M2와 같은 다양한 가소성(플라스티시티) 아형을 지닌다. 아형 특이적 대식세포 탐침은 대식세포의 다양한 활성화를 해독하고 모니터링하는 데 필수적이지만, 이러한 탐침을 개발하는 일은 어려운 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 M2 또는 M0에 비해 M1 대식세포에 선택적인 형광 탐침 CDr17을 보고한다. CDr17의 선택적 염색 기전은 M1 대식세포에서 과발현된 GLUT1을 통해 Gating-Oriented Live-cell Distinction(GOLD)으로 설명된다. 마지막으로, 류마티스 관절염 동물 모델에서 CDr17이 생체 내에서 M1 대식세포를 추적하는 데 적합함을 입증한다.

수송체는 대사에 참여한다. 표적 차이에 기반하여 형광 프로브 전략은 여러 범주로 나눌 수 있다: 단백질 지향적 생세포 구별(POLD), 탄수화물 지향적 생세포 구별(COLD), DNA 지향적 생세포 구별(DOLD), 게이팅(gating) 지향적 생세포 구별(GOLD), 대사 지향적 생세포 구별(MOLD), 지질 지향적 생세포 구별(LOLD). 본 총설에서는 다양한 전략의 개념과 작용 기전을 개괄하고, 세포 유형 구별에서의 적용을 소개하며, 이 분야에서의 장점과 과제를 논의하고자 한다. 본 튜토리얼은 형광 프로브 전략의 기전에 대한 새로운 관점을 제공하고, 세포 유형 특이적 프로브 개발을 촉진할 것으로 기대한다.

이 저장소에는 "수컷 마우스 갈색 지방세포에서 지질분해(lipolytic) 및 OXPHOS 유전자 발현 조절을 통해 Bmal1이 열발생 기능을 조절한다"라는 원고에 대한 보충그림 1, 보충표 1, 보충표 2가 포함되어 있다.

이 저장소에는 남성 마우스 갈색 지방세포에서 지질분해(lipolytic) 및 OXPHOS 유전자 발현 조절을 통해 Bmal1이 열발생(thermogenic) 기능을 조절한다는 제목의 원고에 대한 부록 그림 1, 부록 표 1, 부록 표 2가 포함되어 있다.