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CSHL Cell Death 참석 후기
CSHL Cell Death 참석 후기 저자 박수정 (울산대학교)
등록일 2019.10.29
자료번호 BRIC VIEW 2019-C27
조회 457  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
2019년 8월 13일~17일 뉴욕 Cold Spring Harbor Laboratory에서 Cell Death meeting에 참석하였다. Keynote speaker인 Doug Green, Beth Levine을 포함해 Cell Death에 관련된 총 51개의 강연과 69개의 포스터 발표가 5일에 걸쳐서 진행되었다. 참석인원은 총 160여 명이었으며, Meet the Speakers Lunch, Wine and Cheese Party 등 각국의 여러 분야의 연구자들과 소통할 수 있는 자리가 많이 준비되어 있었다.
키워드: CSHL, Cell Death, Apoptosis
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< 출처: CSHL instagram >

 

목차

Ⅰ. 주요 발표 내용
  1. 8월 13일 주요 내용
    - Apoptosis and Autophagy
  2. 8월 14일 주요 내용
    - Cell Fate and Cell Cycle
    - Toxic Cell Death and Ferroptosis
    - Cancer Cell Death
  3. 8월 15일 주요내용
    - Bcl2 Family Proteins
    - Death Receptors, IAPs and Necrosome
  4. 8월 16일 주요내용
    - Novel Cell Death Regulation
Ⅱ. 총평

 

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< 모든 session이 진행되었던 Grace Auditorium의 모습 >

 

Ⅰ. 주요 발표 내용

1. 8월 13일 주요 내용

1st session
Keynote Session: Apoptosis and Autophagy


Cell Death 분야에서 Autophagy는 자기 구성성분을 분해하기 위해 자가포식 작용을 하는 것으로 알려져 있지만, 그 외에 과도하게 자가포식 작용이 일어날 때에는 세포의 사멸로 이어지는 “Autosis”가 있다. 이와 같이 명명된 지 오래되지 않았고, 아직 Autophagy가 세포사멸에 연결된다는 것에 대한 의견이 분분하다. Keynote session에서의 Beth Levine 교수는 Autosis의 메커니즘과 역할을 조사하는 연구를 하고 있으며, 질병모델에서 autophagy의 역할을 정의함으로써 임상 의학에 영향을 줄 수 있는 regulator를 발견하는 연구를 진행하고 있다. 주로 연구하고 있는 단백질은 Beclin-1과 Bcl-2이며, Beclin-1이 악성종양 억제, 세포 내부 병원균에 의한 선천면역, 세포사멸 조절, 신경퇴행성 질병들에 저항 할 수 있는 기능을 밝혀냈다. 하지만 종양유전자 Bcl-2에 의해 Beclin-1과 autophagy가 비활성화될 수 있음을 확인하였고, 현재 Beclin-1과 Bcl-2 복합체에 대한 연구를 계속하고 있다.

2. 8월 14일 주요 내용

2nd session: Cell Fate and Cell Cycle

최근 미국에서는 노화에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 그에 발맞추어 학회의 첫 세션은 노화에 관련된 내용이 주를 이루었다.

1) Using PROTAC technology to reduce ABT263

Florida의 Daohong Zhou 교수는 Proteolysis Targeting Chimera (PROTAC)를 이용하여 표적 혈소판의 ABT263을 감소시키고, senolytic activity를 향상시키는 연구에 대해 발표했다. ABT263은 Bcl-2 family 단백질 저해제이며, 현재 가능성 있는 senolytic agent로 잘 알려져 있다. PROTAC은 세포와 조직에 특이적이며, 표적단백질과 E3 liagase에 연결해주어 ubiquitination과 proteasome system을 통하여 분해하는 것을 도와준다. Daohong Zhou 교수는 Bcl-xl-PROTAC이 senescent cells (SC)에서 Bcl-xl를 선택적으로 분해하고, ABT263보다 더 좋은 senolytic agent로 발전할 수 있는 가능성을 연구하고 있다.

2) Cellular senescence, Apoptosis, Inflammation, and Senolytic agents

Senescent cell (SC)은 특정 조직에서 매우 적은 숫자로 존재하지만, 암이나 신경퇴행성 질환을 포함하는 많은 질병의 가장 큰 위험 요소가 되며, pro-inflammatory senescence-associated secretory phenotype (SASP)를 유도한다. SC는 apoptosis에 저항성을 가지는 특성이 있는데 이것을 Senescent cell anti-apoptotic pathways (SCAPs)라고 한다. SCAPs를 제거하는 방법은 크게 두가지가 있는데, RNAi로 targeting하여 제거하거나 senolytic drugs을 용해 제거하는 방법이 있다. Kirkland팀은 PI3K/AKT‐, p53/p21/serpine‐, HIF‐1α‐, BCL‐2/BCL‐XL‐family components에 의해 SC의 생존 기전에 대한 연구를 바탕으로 첫 번째 senolytics: Dasatinib (D), Quercetin (Q)을 발견하였다. 이들은 D가 adipose tissue와 대사기능을 하는 세포 타입만을 선택적으로 표적한다는 것을 확인하였고, Q가 당뇨병의 합병증과 관련이 있는 노화된 혈관 내피세포에 특히 효과적인 것을 발견하였다. 이 연구팀은 이 두 가지를 합쳐서 D+Q combination으로 사용하였으며, 이것은 동물모델에서 당뇨병의 합병증 또는 노화 관련 질병을 완화시키는데 효과적인 것을 확인하였다.

3) Caspase-2 regulates S-phase checkpoint activation to facilitate DNA repair

Apoptosis에서 Caspase-2의 역할이 잘 알려져 있지만, 그 역할은 non-apoptotic한 것일 수도 있고 cell division에 관련된 역할을 하는 것일 수도 있다는 것이 최근 알려졌다. 현재 Caspase-2의 손실이 세포증식률을 높일 수 있다는 것을 확인했지만 어떻게 이 기전에 작용을 하는지는 정확히 알려져 있지 않다. Lisa Bouchier-Hayes팀은 caspase-2가 세포분열하는 과정에서 활성화된다는 것을 확인하였으며, caspase-2의 손실이 일어난다면 세포 주기 중 S-phase 결함이 다수 나타나는 것을 발견했다. 이때 손상된 ATR의 활성이 나타나는데, ATR은 DNA replication fork를 안정화시키는 역할을 한다. 이들은 caspase-2의 손실이 일어난 세포는 제 기능을 못 하게 되어버린 replication fork를 가진다는 것에 주목하였다.

3rd session: Toxic Cell Death and Ferroptosis

1) Ferroptosis: Mechanisms and therapeutic applications

Columbia University의 Brent R stockwell팀은 몇 년 전 몇 화합물들이 철에 의존적인 산화 세포 사멸, 즉 ferroptosis를 유도한다는 것을 보고한 바가 있다. Ferroptosis는 apoptosis, necroptosis, necrosis와는 모양이나 형태를 포함하여 생화학적이나 유전적으로도 구별되는 세포사멸이다. 현재 ferroptosis를 조절하기 위한 메커니즘을 증명하고, ferroptosis와 관련된 다양한 질병을 치료, 진단 할 수 있는 프로그램을 연구 중에 있다. 연구 중 MDM2-MDX complex는 p53을 조절할 수 있는 중요한 복합체인 것을 알게 되었고, 이것을 ferroptosis inducer로 사용하여 암을 표적 할 수 있는지, radiosensitizer 역할을 할 수 있는지 연구 중에 있다.

이와 같이 ferroptosis는 최근 많이 연구되고 있는 cell death type으로, 2020년에는 중국에서 ferroptosis를 주제로 한 학회가 개최될 예정이다.

 

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< Coffee break time에 각국 여러 분야의 연구자들이 삼삼오오 모여서 토론하는 모습 >

 

5th session: Cancer Cell Death

1) The Bcl-2 family and apoptotic cell death

Human cancer의 대부분이 Inhibitor of Apoptosis (IAP), Bcl-2 단백질이 과발현 상태로 존재한다. Israel의 Sarit Larisch팀은 ARTS가 Bcl-2와 XIAP에 직접적으로 결합하고 Ubiquitin Proteasome System (UPS)를 통하여 이 단백질들을 분해함으로써 apoptosis를 촉진하는 것을 발표하였다. ARTS는 XIAP와 Bcl-2를 가까이 두기 위해 필요하며, XIAP와 Bcl-2의 E3-ligase 역할을 한다. 또한, SMAC/Diablo와는 다른 포켓에서 XIAP-BIR3 도메인에 직접 결합을 한다. Sarit Larisch팀은 ARTS 분자를 스크린할 때 structure-based computational screen을 사용하여 XIAP-BIR3 도메인에 ARTS가 결합할 수 있는 특별한 부위가 있는 것을 확인하였다. 또한 ARTS가 XIAP의 antagonist로 기능하는 것과, 암세포에서 높은 발현을 유지하는 XIAP가 ARTS를 처치해 줄 때 더 sensitive하게 반응하는 것을 관찰할 수 있었고, 현재 ARTS mimetic이 UPS-induced degradation에 의한 apoptosis를 촉진시킬 수 있는 dual targeting compounds에 대한 심화 연구를 진행하고 있다.

2) Bcl-2 family targeting in the context of recurrent tumor mutations, dysregulated mitochondrial dynamics

Intrinsic apoptotic pathway는 mitochondria의 Bcl-2 family proteins에 의해 매우 정교하게 조절된다. Kris C Wood팀은 cancer cell이 apoptosis로 갈 수 있도록 cancer therapy와 연결 지어서 세포사멸 기전을 연구하는 것에 중점을 두고 있다. 현재 Bcl-2 family protein이 다양한 tumor에서의 역할과, Bcl2에 의존적인 유전적&대사적 측면에서 어떻게 apoptotic pathway를 조절할 수 있는지 연구 중에 있다. 그 결과 대부분의 solid tumor는 최소 하나의 BH3 mimetics를 가지는 것만으로도 굉장히 섬세하게 조절될 수 있으며, BFL-1과 BCL-w가 BH3 mimetic에 intrinsic resistance를 가지는 single agent therapy가 될 수 있다고 밝혔다. Apoptosis와 cellular pathway, mitochondrial dynamics의 연관성을 연구하는 데 있어서 pharmacologic & systemic method를 사용하였고, 다양한 암종에서의 불완전한 구조의 세포소기관, 미토콘드리아의 활동 및 트래피킹이 암을 치료하는 또 다른 방법이 될 수 있음을 시사했다.

3) 6mer seed toxicity and cancer

RNA interference (RNAi)는 small noncoding RNAs가 mRNA 수준에서 유전자의 발현을 억제할 수 있는 것을 말한다. RNAi에는 크게 19~22 nucleotides로 이루어진 small interfering RNA (siRNA)와 2~7/8개의 seed match만 있어도 표적 mRNA의 3’UTR에서 유전자 발현을 억제하는 microRNA (miRNA)가 있다. Chicago의 Marcus E Peter팀은 CD95L/FasL의 mRNA가 small RNAs로 바뀌어서 RNAi 메커니즘을 통해 세포를 죽일 수 있다고 말했다. 이러한 세포독성은 단 6개의 seed만으로 결정이 된다. 이들은 총 4,096개의 miRNA screening을 통하여 critical한 survival genes을 표적하는 G-rich seed가 매우 toxic한 것을 확인했다. 대부분의 miRNAs는 survival gene을 표적하지 않지만, miR-34-5p/ miR-155-5p/ miR-141-3p는 tumor suppressive miRNAs인 것으로 확인할 수 있었다. 현재 miRNA의 제일 중요한 부분인 이 6mer 안에서 toxicity에 영향을 주는 그 무언가를 찾고 있다. 또한 miRNAs가 normal cell에서는 small toxic RNAs로부터 방어적인 역할을 하는 것에 반해, cancer cell에서는 miRNA의 절대량이 감소하는 것을 확인하고 miRNA array를 진행한 결과, miRNA biogenesis에 꼭 필요한 Drosha, Dicer가 없는 표현형과 유사한 것을 볼 수 있었다. miRNA양을 여러 질병에서 비교해 본 결과, neurodegenerative disease를 가지고 있는 사람에게서 정상인에 비해 total RNA (tRNA)양은 매우 많아지지만, miRNA양은 굉장히 많이 감소하는 것을 확인하였다. 앞으로는 6mer seed toxicity가 Alzheimer’s disease와 같은 다양한 신경퇴행성 질환에 어떻게 더 큰 영향을 줄 수 있는지, therapeutic agent로 사용할 수 있는 방법에 대해 연구할 예정에 있다.

3. 8월 15일 주요 내용

6th Session: Bcl-2 Family Proteins

1) Targeting MCL-1 for cancer therapy

Bcl-2 family proteins은 mitochondrial apoptosis의 중요 조절인자들이며, 검증된 항암 표적 단백질이다. Emily H Cheng 교수는 Mcl-1에 직접 결합하는 inhibitors을 발견하기 위해, x-ray crystallography를 진행하였고, Mcl-1이 pro-apoptotic Bcl-2에 결합하는 것을 방해하는 것을 확인하였다. 이 팀이 발견한 Mcl-1 inhibitors는 Mcl-1에 결합하는 특정한 사이트를 가지고 있고, in vivo에서도 anti-tumor efficacy를 가지는 것을 증명하였다. 전반적으로 이 팀의 연구는 Mcl-1 inhibitors를 발견하고 발전시키는 연구에 초점을 두고 있다.

2) An oxidatives switch regulates the anti-apoptotic function of BFL-1/A1

Cancer에서 anti-apoptotic pathway가 조절이 저해되는 것은 익히 잘 알려져 있다. 이때 과발현되는 단백질인 Mcl-1, Bcl-2, Bfl-1/A1가 cellular immortality를 강화시킨다.

Kyle J Korshavn팀은 cysteine-reactive stapled peptide inhibitor를 사용하여 발암성 단백질을 중화시키기 위해 BFL-1/A1의 BH3-binding groove에 위치하고 있는 unique한 cysteine을 사용했다. 그리고 canonical groove에 위치하는 native cysteine과 결합하는 C-terminal a9 helix의 표면과의 disulfide bonding이 oxidative switch로 작용하여 anti-apoptotic pocket 역할을 할 수 있는 것을 발견하였다. 앞으로도 세포 내부의 disulfide bond의 형성을 조절하는 oxidative switch에 의한 BFL-1/A1의 anti-apoptotic 기능을 조절하는 메커니즘에 대해서 연구할 예정이다.

7th Session: Death Receptors, IAPs and Necrosome

Ubiquitin-mediated regulation of cell death and inflammation

Cell death와 inflammation은 정상적인 생리학 및 항상성 방어기전을 위한 생물학적 중요성을 가지는 과정이다. 세포사멸 조절 인자들이 세포사멸과 염증에서 모두 역할을 하고, 이 단백질들이 주로 세포를 죽이는 것이 아니라 조직을 복구하거나 리모델링하는 과정에 관련하고 있다. 이러한 관점은 세포사멸 조절 인자들이 조직 항상성 positive regulator와 같은 의미로 볼 수 있음을 시사한다. TNF가 세포의 생존과 사멸에 명백한 영향을 끼친다고 증명되었음에도 불구하고 이들 사이의 switch mechanism은 아직 애매한 상황이다. 현재 ubiquitin signaling system이 TNF-induced cell death를 어떻게 조절하는지, 또한 이것이 어떻게 cancer cell의 immunogenic cell death를 유도할 수 있는지 최근 연구가 많이 진행되고 있다.

 

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< 활발하게 이루어지고 있는 poster session >

 

4. 8월 16일 주요 내용

8th Session: Novel Cell Death Regulation

Mitochondria에서 나온 mitochondrial DNA (mtDNA)는 pro-inflammatory stimulus다. Intrinsic aopotosis pathway는 죽어가는 세포의 cytoplasm으로 mtDNA가 방출되게끔 유도한다. Apoptosis 과정 동안에 pro-death proteins인 BAX와 BAK은 미토콘드리아의 막을 투과하여 내부 미토콘드리아 막이 세포질 내로 팽창하는 macropore를 형성한다. 이 현상을 mitochondrial herniation이라고 명명하였다. Caspases가 없는 환경에서 방출된 mtDNA는 죽어가는 세포에 의한 type I interferon의 생산 및 분비를 유도하는 cGAS/STRING 선천면역 신호체계를 유발한다. Benjamin T kile팀은 post-herniation 과정을 이해하기 위해 동물모델과 셀라인에서 미토콘드리아와 관련된 단백질에 형광을 붙여 기본 실험을 진행하고 있다.

이외에도 Novel cell death regulation session에서는 앞의 세션에서 많이 이야기했던 단백질인 BAX/BAK, Bcl-2, Mcl-1과 관련된 연구가 많이 진행되고 있었고, 특히 Mcl-1 inhibitor를 연구하는 팀이 많았으며, domain과 structure 관련되어 많은 새로운 실험 방법을 도입하여 연구를 하는 추세임을 알 수 있었다.

Ⅱ. 총평

Cold Spring Harbor Laboratory에서 열리는 Cell Death meeting은 2년에 한 번씩 개최된다. 이 학회가 다른 학회와 달랐던 신선한 점은, 하루에 한 번씩 session 중간에 Fresh Talk이라고 하는, poster 발표에 참가하는 사람 중 6명 정도를 선별하여 자신의 연구 내용을 한 페이지로 요약하여 2분 내외로 짧게 소개할 수 있는 시간이 있었다. 확실히 포스터 세션에 참가해 보면, Fresh Talk으로 발표내용을 조금 소개할 수 있었던 팀들의 포스터가 더 활발히 토론이 진행되었다. Cell death 분야를 통틀어서 조금 포괄적인 주제로 구성이 되었지만 참석한 연구자들과 최신 연구 동향을 알 수 있는 좋은 기회가 될 수 있는 학회였다. 규모가 크거나 참석인원이 많은 학회는 아니었지만, Coffee break time, Meet the Speakers lunch, Wine & cheese party, Lobster banquet 같은 행사들이 다른 학회보다 더 제한된 공간에서 이루어지면서 연구자들이 더 심도 있고 잦은 토론을 할 수 있는 환경이 구성되었다. 학회 자체가 도심지에서는 조금 벗어나 있기 때문에 학회 일정 동안은 내부 숙소에 머물러야 되었던 점이 장점이자 단점이었던 것 같다. 그만큼 아침부터 저녁까지 하루 종일 이어지는 세션에 조금 지칠 수 있는 일정이었지만, 참석하는 미팅의 빈도와 다른 연구자들과 얘기할 수 있는 기회가 상당히 많은 학회였다.

 

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< 학회장 근처에서 볼 수 있는 실험실들. 보통 유명한 연구자들의 이름을 따서 실험실 이름을 지었다. >

 

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본 게시물의 무단 복제 및 배포를 금하며, 일부 내용 인용시 출처를 밝혀야 합니다.
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박수정(2019). CSHL Cell Death 참석 후기. BRIC View 2019-C27. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3340 (Oct 29, 2019)
* 자료열람안내 본 내용은 BRIC에서 추가적인 검증과정을 거친 정보가 아님을 밝힙니다. 내용 중 잘못된 사실 전달 또는 오역 등이 있을 시 BRIC으로 연락(member@ibric.org) 바랍니다.
 
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