[혈종] 20151012 월3 남석우 Cancer genomics & proteomics

1. expression genomics

1.1. 1특정 질병에 대한 예후

1.2. 2약제에 대한 반응성 예측

1.3. 3조직 병리학으로 진단이 불가능한 종양 의 분류: 염기 서열로 분류되기 때문에 gross로 구분 불가능한 종양도 구별을 할 수가 있습니다.

1.4. 4특정 질병과 관련되는 유전자 변이에 의한 발병 기전 탐색: 특정 암에서 특정 유전자 서열이 계속 관찰된다면 그 암과 유전서열이 연관성을 가지고 있다고 추측 을 할 수 있게 되고 기전을 파악하기에 용이하겠죠.

1.5. sporadic colorectal cacer를 유발 하는 두 pathway

1.5.1. CIN (chromosomal instability)

1.5.1.1. CIN경로는 b-catenin pathway에서 APC(gate-keeper gene)가 mutation되 서 발생하는 colorectal cancer pathway 입니다.

1.5.1.2. b- catenin의 cell-cycle 촉 진을 APC가 막아야 하는데 이를 막지 못하므로 암이 발생

1.5.1.3. polyp이 생기는 대장암에 걸리게 됩니다.

1.5.2. MSI (microsatellite instability)

1.5.2.1. MLH MSH 같이 DNA repair유전자에 문제가 생기는 경우

1.5.2.2. Frame shift mutation으로 인해 MLH, MSH 에 이상이 생기면 MSI 경로로 colorectal cancer가 발생

1.5.2.3. polyp이 생기지 않는 대장암이 발 생

1.5.2.4. CIN경로에 의한 대장암보다 예후가 좋다

2. GIST

2.1. GIST 라는 암의 종류에 대해서 연구해봤더니 꼭 C-KIT, PDGFRA 간에 상호배타성이 있을 때만(한 놈이 이상하면 다른 한 놈이 정상) 암이 발생하더라는 겁니다

2.2. gate-keeper gene 이 아니라 gate-keeper

2.3. PDGFR 에 mutation 이 있는 경우/ KIT 에 mutation 이 있는 경우

2.3.1. PDGFR 이 돌연변이가 생긴 경우는 Erk pathway 가 활성화

2.3.2. KIT 의 경우는 STAT pathway 가 활성화

3. Genomics의 연장

3.1. Functional gene(단백질 coding sq)은 3만개 내외 일 것으로 추 정하고 있구요. 현재 알 고 있는 것은 24000개 정도

3.2. Coding region은 2%, 98%는 non coding DNA

3.3. 진화를 할 수록 Gene과 Trasncripts간의 숫자 간극이 크 다는 것입니다....

3.3.1. 진화될수록 전사된 RNA 중에 서 Ptn coding 출신이 아닌 것들이 많 다는 추론을 할 수가 있게 되죠

3.4. 진화될수록 전사된 RNA 중에 서 Ptn coding 출신이 아닌 것들이 많 다는 추론

3.5. RNA Duplex로 gene silencing이 일 어 난다는 중대사건을 관찰

4. miRNA

4.1. Discovery

4.1.1. 식물에서 발견

4.1.2. 모든 동물에있는 독특한 RNA

4.2. 먼저 전사가 일어나 Pri-miRNA가 생 성 됩니다.

4.3. 일련의 가공을 통해 Pre-miRNA가 되  고 핵 밖으로 나오게 됩니다.

4.4. Pre-miRNA이 hairpin 구조를 잃고  duplex가 되고 helicase에 의해 한 가닥 만 RISC+Argonaute complex로 들어가 게 됩니다.

4.5. 다음 쪽의 그림처럼 mRNA의 3’UTR  에는 miRNA가 duplex를 이룰 수 있는 seed sq가 존재하여 miRNA를 품은 RISC가 가서 binding 합니다.

4.6. 서열의 상동성이 높으면 degradation하고 상동성이 높은 수준이 아니라면 그냥 잡고서 놓지 않음으로써 번역을 억제하게 됩니다.

4.7. 유전조절 물질로서의 miRNA: miRNA 가 mRNA 의 30%를 조절

4.7.1. 암의 발생과 관련

4.7.1.1. 이렇게 조절되는 단백질 유전자들 중에는 tumor suppressor로 작용하는 것도 있고, oncogene으로 작용하는 것도 있습니다.

4.7.1.2. 그렇기 때문에 miRNA는 중에는 종양을 억제하는 tumor suppressor miRNA도 있고, 종양을 유발하는 onco-miRNA도 있습니다.

4.7.1.3. lung cancer에서는 miR- 29, Let-7 등이 문제

4.7.1.4. breast cancer에서는 miR-145, miR-125b

4.7.1.5. colon cancer에서는 miR-143, miR-145 등이 문제

4.8. miRNA중에서 miR-155라는 종류가 있는데 요 이 miRNA가 과발현시 lymphoma 생성 될 수가 있다

4.8.1. miRNA가 oncogene으로 작용하 는 경우

4.9. Bead에 miRNA-155의 antisense를 붙여 서 cell에 주입했더니 miR-155의 과발현 을 억제해서 암을 억제

4.10. 5' 쪽을 5p

4.10.1. 3'쪽을 3p 라고 micro RNA을 표현한다.

4.11. MiRNAs repress mRNAs by seed pairing

4.11.1. 6개정도만 matching이 되면 인식이 된다.

4.11.2. mRNA의 반복서열을 인식해 결합함으로써 그 RNA를 억제하는 역할

4.11.3. miRNA는 약 20bp 정도의 사이즈

4.11.3.1. 이러한 기전을 miRNA-seed paring이라고 부릅니다

4.11.4. 60%정도 모든 gene에 결합할 수 있다.

4.11.5. 하나의 유전자가 transcript 될때 intron의 어떤놈이 pre-miRNA가 되서 mRNA와 동시에 miRNA 가 된다.

4.11.6. mRNA하나로 전체를 조절할수있는 강력한 유전물질이 될 수 있다.

4.11.7. 하나가 아닌 여러 miRNA가 조절할 수 있다는것.

4.11.8. miRNA의 potential을 늘려줄수 있고; 복합성을 나타낼 수도 있고.

4.11.9. 60개 정도가 3’region에 결합할 수 있습니다.

4.11.10. 만약 19~21bp로 mRNA에 결합하여 번역을 막는 RNA를 물었어요 그럼 miRNA 찍는겁니다....shRNA이런거 아니 에요.

4.12. miRNA 를 overexpression 시키면 lymphoma를 만든다.

4.13. miRNA의 전사조절

4.13.1. 여러 단계를 한꺼번에 중지시킬 수도 있고, 여러 개의 miRNA가 복합적으로 작용하여 한나의 단계를 조절하는 mRNA를 저해

4.13.2. 따라서 miRNA는 다양한 형식으로 하나의 기전을 저해할 수 있고

4.13.3. biological process를 조절하는 역할을 한다고 볼 수 있습니다.

4.14. miRNA silencing for cancer therapy

4.14.1. miR-155의 과발현으로 인해 lymphoma가 생긴 생쥐에게 antisense miRNA-155를 넣어주었더니 며칠 지나지 않아 드라마틱하게 lymphoma가 없어졌다는 실험

5. Epigenetic Gene Regulation

5.1. 영국 King's College

5.2. Twin Epigenetics

5.2.1. 같은 chromosome의 methylation정도를 나타낸것.

5.3. Methylation이 TSS 사이ㅡ 주위에 잘못 positioning 하지 않기하게 위해서 정확한 부위에 transcription 관련인자들이 recruiting 되도락

5.4. Genomic instability:

5.5. 대표적인 tumor suppressor gene.

5.6. 뒤에는 mismatch repair를 할 수 없어서 colorectal cancer에서 특정 nucleotide nnit이 게속 리핏된다 => microsatellite instability가 높아진다.

5.7. Frame shift mutation

5.8. 어느부분이 hypo methylation인지 hypermethylation인지 이미 다 알고있다.

5.9. Histone modification: Histone Code

5.9.1. 모두 9개가 있다: hetero tetramer로 nucleosome을 구성하고.

5.9.2. linker histone이 하나

5.9.3. 많은 modification이 있을 수 있다.

5.9.4. 발달과정에서 fine tuning되어있어야 함. in order to keep normal physiology

5.9.5. Histone Deacetylase (18개가 있다)

5.9.5.1. 잘못되면 cancer와 관련되어있음

6. Non-coding RNA

6.1. how much do we know about our genome?

6.2. transcript numbers in various species

6.3. 고등동물로 갈수록 많은부분이 non-coding region

6.3.1. 빨간부분의 trascript되는 부분들이 어떤 기능을 할것이다.

6.4. Non protein -coing RNA

6.5. 정의: A functional RNA molecule that is not translated into a protein