성균관대 연구팀, 브로콜리 성분서 알츠하이머 예방·치료 효과 찾았다

 

 

조동규 교수

융합의과학과/ 약학과

 

성균관대학교(총장 신동렬) 약학과 조동규 교수 연구팀이 알츠하이머성 치매의 원인 인자인 아밀로이드베타를 생성하는 효소를 억제하는 단백질과 이를 조절하는 천연물의 작용기전을 규명함으로써 알츠하이머 치매의 예방과 치료에 적용될 수 있는 새로운 연구결과를 발표하였다.
  
알츠하이머병을 유발하는 아밀로이드베타는 BACE1(베이스1)이라는 효소가 세포막에 존재하는 APP라는 단백질을 자르면서 생성된다. BACE1-AS는 BACE1 mRNA를 안정화 시키는 역할을 하여 BACE1 발현을 증가시킨다. BACE1과 BACE1-AS 모두 알츠하이머 치매 환자의 뇌조직에서 발현이 증가했다.  
  
연구팀은 BACE1의 유전자 발현을 억제할 수 있는 식물유래 생리활성 화합물 스크리닝을 통하여 브로콜리에 다량 함유되어 있는 sulforaphane(설포라판)이라는 성분이 NRF2(엔알에프2)라는 전사인자를 활성화시킴으로써 BACE1과 BACE1-AS의 발현을 직접 억제한다는 새로운 기전을 규명하였다.
  
이러한 설포라판의 BACE1/BACE1-AS 발현 억제 효과는 NRF2에 의존적이다. NRF2가 결핍된 세포 및 동물에서는 설포라판의 BACE1, BACE1-AS 억제 효과가 나타나지 않는다.
  
연구팀은 NRF2 유전자가 결핍된 마우스 뇌에서 BACE1 및 BACE1-AS 발현이 증가하여 베타아밀로이드의 생성량도 증가되는 것을 확인하였다. 이와는 반대로, 두 종류의 알츠하이머 동물모델(5XFAD, 3XTg-AD)에 설포라판을 2개월간 투약한 결과 BACE1의 발현이 감소함으로써 손상된 학습 및 인지기능과 치매병리가 정상 수준으로 회복되는 것을 확인하였다.  
  
현재 알츠하이머병 주요 원인인 아밀로이드베타의 생성 기작을 조절하기 위한 약물 뿐 아니라, 광범위한 연구들을 통한 다양한 치료 표적 타겟 치료제들이 개발되었지만 모두 임상시험에 통과하지 못한 실정이다.  
  
조동규 교수는 “이번 연구결과는 알츠하이머 치매에서 증가해있는 BACE1의 발현을 억제하는 새로운 전사인자로써 NRF2를 규명”한 것이라면서 “설포라판과 같은 다양한 NRF2 활성화제들이 알츠하이머 치매 예방 및 치료를 위한 약물로 개발될 수 있는 새로운 근거가 마련된 것이다”라고 밝혔다.
  
이 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)와 한국연구재단(이사장 배병수)이 추진하는 중견연구자지원사업, 선도연구센터지원사업(MR) 및 뇌과학원천기술개발사업으로 진행되었으며, 이번 연구는 세계적 권위지인 미국립과학원회보 (Proceedings of the National Academy of Science USA에 지난 6월 3일 온라인 게재되었다.

 

▷기사원문: https://news.joins.com/article/23488157

 

출처: 중앙일보

Proceedings of the National Academy of Science USA.  2019 Jun 18;116(25):12516-12523.

 

NRF2/ARE pathway negatively regulates BACE1 expression and ameliorates cognitive deficits in mouse Alzheimer's models.

Gahee Bahn, Jong-Sung Park, Ui Jeong Yun, Yoon Jee Lee, Yuri Choi, Jin Su Park, Seung Hyun Baek, Bo Youn Choi, Yoon Suk Cho, Hark Kyun Kim, Jihoon Han, Jae Hoon Sul, Sang-Ha Baik, Jinhwan Lim, Nobunao Wakabayashi, Soo Han Bae, Jeung-Whan Han, Thiruma V. Arumugam, Mark P. Mattson, and Dong-Gyu Jo

 

Abstract

BACE1 is the rate-limiting enzyme for amyloid-β peptides (Aβ) generation, a key event in the pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). By an unknown mechanism, levels of BACE1 and a BACE1 mRNA-stabilizing antisense RNA (BACE1-AS) are elevated in the brains of AD patients, implicating that dysregulation of BACE1 expression plays an important role in AD pathogenesis. We found that nuclear factor erythroid-derived 2-related factor 2 (NRF2/NFE2L2) represses the expression of BACE1 and BACE1-AS through binding to antioxidant response elements (AREs) in their promoters of mouse and human. NRF2-mediated inhibition of BACE1 and BACE1-AS expression is independent of redox regulation. NRF2 activation decreases production of BACE1 and BACE1-AS transcripts and Aβ production and ameliorates cognitive deficits in animal models of AD. Depletion of NRF2 increases BACE1 and BACE1-AS expression and Aβ production and worsens cognitive deficits. Our findings suggest that activation of NRF2 can prevent a key early pathogenic process in AD.