신경줄기세포 분화 시 Nurr1 단백 안정유지에 의한 배양 및 이식 후 환경에서의 도파민 신경세포의 생존 및 기능 증대

Abstract

Nurr1은 중뇌 신경세포의 유지와 발생단계에서 매우 중요한 전사인자이다. 신경전구 세포에서 과발현 된 Nurr1은 운동성 장애를 가지게 된 파킨슨 질병 모델 쥐에서 도파민 신경세포를 유도한다. 하지만 이러한 치료적 접근의 문제는 파킨슨 질병 모델에 이식 한 도파민 신경세포의 낮은 생존력과 신경세포의 불완전한 형태에 있다. 그리하여 이 실험에서는 분화가 유도된 신경줄기세포에서 Nurr1 단백질이 Ubiquitin-Proteosome시스템의 매개로 인해 분해되어지며, 이 분해 과정은 Akt에 의한 Nurr1단백질의 인산화에 의해서 일어나며 인산화를 일으키는 Nurr1의 특정부분을 돌연변이화 함으로써 Nurr1단백질 분해과정을 억제 할 수도 있다. Akt에 의한 Nurr1단백질 돌연변이는 신경줄기세포에서의 Nurr1단백질의 발현을 더 오래 연장시켜 준다. 그리고 그렇게 안정화된 Nurr1단백질은 유해한 자극에도 견딜 수 있고, 생존력도 증가된 도파민 신경세포로 유도하며, in vitro 또는 이식 후의 환경인 in vivo 에서도 신경줄기세포의 형태를 유지하게 해준다.; Nurr1 is a transcription factor specific for the development and maintenance of the midbrain dopamine (DA) neurons. Exogenous Nurr1 in neural precursor (NP) cells induces the differentiation of DA neurons in vitro that are capable of reversing motor dysfunctions in Parkinson disease (PD)-model rats. The promise of this therapeutic approach, however, is unclear due to poor cell survival and phenotype loss of DA cells after transplantation. We here demonstrate that Nurr1 proteins undergo ubiquitin-proteasome-system (UPS)-mediated degradation in differentiating NP cells. The degradation process is activated by a direct Akt-mediated phosphorylation of Nurr1 proteins and can be prevented by abolishing the Akt-target sequence in Nurr1 (Nurr1^(Akt)). Overexpression of Nurr1^(Akt) in NP cells yielded DA neurons in which Nurr1 protein levels were maintained for prolonged periods. The sustained Nurr1 expression endowed the Nurr1^(Akt)-induced DA neurons with resistance to toxic stimuli, enhanced survival, and sustained DA phenotypes in vitro and in vivo after transplantation.