α-synuclein is a synuclein protein primarily found in neural tissue. It is naturally soluble, but the aggregation form of it has been shown as the main component of Lewy bodies in patients with several neurodegenerative diseases including Parkinson’s disease, dementia with Lewy bodies, and multiple system atrophy. Although the clinical significance of α-synuclein aggregation is noteworthy, the cause and the mechanism of it are remained as unknown so far. Resent research evidence suggests that the majority of α-synuclein within Lewy bodies from patients with Parkinson’s disease and related synucleinopathies is phosphorylated at Ser-129. In this manner, studying about the effect of phosphorylation at α-synuclein Ser-129 region on neuronal toxicity is strongly needed. We biosynthesized wild type α-synuclein and phosphorylated α-synuclein at Ser-129. To generate phosphorylated α-synuclein at Ser-129, the newly developed synthetic biology-inspired methodology was utilized. The products of our research will be used to reveal α-synuclein aggregation mechanism and its role in pathological process of neurodegenerative diseases.
알파-시뉴클레인은 시뉴클레인 단백질의 일종으로 주로 뇌세포에 존재한다. 그 기능은 정확히 밝혀져 있지 않으나 여러 연구들로부터 관찰된 바에 따르면 분자 샤페론의 역할을 하며, 인지질에 결합하여 지방 대사 조절에 관여하는 것으로 추정된다. 알파-시뉴클레인은 본래 수용성이나, 이것의 응집된 형태가 파킨슨병, 루이 소체 치매 (Dementia with Lewy bodies), 다계통 위축증 등 여러 퇴행성 뇌질환 환자의 루이 소체 (Lewy bodies)에서 가장 중요한 구성물질로 발견되었다. 그러나 알파-시뉴클레인 응집 현상의 분명한 병리적 관련성에도 불구하고, 이 현상의 원인과 그 메커니즘은 여전히 미궁에 빠져 있다. 한편, 최근 연구 결과에 따르면, 파킨슨병을 비롯한 시뉴클레인병증 (Synucleinopathy) 환자의 루이 소체를 구성하는 알파-시뉴클레인의 대다수가 129번 아미노산이 인산화 되어있는 것으로 알려졌다. 따라서 이 인산화된 알파-시뉴클레인이 이 단백질의 응집 현상을 규명하는 중요한 단서가 될 수 있다. 우리는 알파-시뉴클레인 단백질을 생합성 하였고, 또한 합성생물학 기술을 이용한 신개념 변형 합성 단백질 생합성 방법으로 129번 자리의 아미노산이 인산화된 알파-시뉴클레인을 생합성 하였다. 이 합성된 단백질들로 하여금 알파-시뉴클레인의 응집 메커니즘과 나아가 알파-시뉴클레인의 응집 현상으로 공통분모를 이루는 여러 퇴행성 뇌질환의 발병학적 메커니즘을 규명하는 연구가 진행될 것으로 기대된다.
