Cited time in webofscience Cited time in scopus

Full metadata record

DC Field Value Language
dc.contributor.advisor 이성배 -
dc.contributor.author Jeong Hyang Park -
dc.date.accessioned 2022-07-07T02:29:08Z -
dc.date.available 2022-07-07T02:29:08Z -
dc.date.issued 2021 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/common/orgView/200000363109 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/16672 -
dc.description.abstract Cytoplasmic accumulation of TDP-43 in motor neurons is the most prominent pathological feature in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). A feedback cycle between nucleocytoplasmic transport (NCT) defect and TDP-43 aggregation was shown to contribute to accumulation of TDP-43 in the cytoplasm. However, little is known about cellular factors that can control the activity of NCT, thereby affecting TDP-43 accumulation in the cytoplasm. In this study, I found that TDP-43 shows cell type-dependent variation in its localization and can undergo dynamic and reversible changes in its localization during development, one of the major cellular events, in Drosophila sensory neurons. Furthermore, I identified cytosolic calcium as a key cellular factor controlling NCT of TDP-43 via FRAP and optogenetics. Genetic and immunohistochemical analyses identified the cytosolic calcium-Calpain-A-Importin α3 pathway as a regulatory mechanism underlying NCT of TDP-43. In C9orf72 ALS fly models, upregulation of the pathway activity by increasing cytosolic calcium reduced cytoplasmic accumulation of TDP-43 and mitigated behavioral defects. Together, these results suggest the calcium-Calpain-A-Importin α3 pathway as a potential therapeutic target of ALS. -
dc.description.statementofresponsibility Y -
dc.description.tableofcontents Abstract i
List of contents ii
List of tables iv
List of figures v

Ⅰ. Introduction
1.1 Proper nucleocytoplasmic localization of TDP-43 is important for neuronal function 1
1.2 A feedback cycle between nucleocytoplasmic transport defect and TDP-43 aggregation was proposed as a model to explain the cytoplasmic accumulation of TDP-43 2
1.3 TDP-43 localization can be dynamically changed upon cellular demands 3
II. Materials and Methods 5
III. Results
3.1 Proportions of nucleus- and cytoplasm-localized TBPH vary with cell type and developmental stage in Drosophila neurons 15
3.2 Cytosolic calcium mediates nucleocytoplasmic translocation of TBPH 24
3.3 Calcium-dependent regulators and nuclear import components regulate nucleocytoplasmic translocation of TBPH 50
3.4 Calpain-A controls the nucleocytoplasmic distribution of Importin α3 60
3.5 An untimely nuclear mis-localization of TDP-43 in larval C4 da neurons is associated with dysregulation of dendrite arborization 71
3.6 Increased cytosolic calcium restores defects in TBPH localization and larval locomotion in C9orf72 ALS models 87
IV. Discussion 95
V. References 107
VI. Summary in Korean (국문) 114
-
dc.format.extent 115 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject TDP-43, nucleocytoplasmic transport (NCT), Amyotrophic lateral sclerosis (ALS), calcium, Calpain, Importin, Drosophila melanogaster -
dc.title Characterization of the regulatory mechanism underlying nucleocytoplasmic transport of TDP-43 proteins in neurons -
dc.title.alternative 신경 세포에서 TDP-43 단백질의 핵과 세포질 간 이동을 조절하는 메커니즘에 대한 규명 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.200000363109 -
dc.description.alternativeAbstract 본 논문은 색 선택성 유기 포토다이오드 (Organic Photodiodes -
dc.description.alternativeAbstract OPD)에 적용되는 다양한 접합 공학 방법을 다루며, 각각의 접합 공학 방법은 (1) 검출능, (2) 색 선택성, 그리고 (3) 외부 양자 효율을 향상시킨다. (1) 검출능 향상을 위한 접합 공학 방법으로 고분자 반도체에 반응성 디도핑 (dedoping ↔ doping) 기법을 적용하는 것을 제안한다. 프로필아민 (1-propylamine -
dc.description.alternativeAbstract PA) 용액으로 녹색 선택성 고분자 반도체인 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) 박막을 디도핑하면, 고분자의 전자 수용체 결함 (acceptor-defect) 밀도뿐만 아니라 고유 도핑 수준도 크게 감소하여 금속–고분자 접합의 공핍 영역 (depletion region) 폭이 크게 확대되는데, 이는 자외선 광전자 분광법 (ultraviolet photoelectron spectroscopy -
dc.description.alternativeAbstract UPS)과 모트–쇼트키 (Mott–Schottky) 접합 분석으로 확인된다. 결과적으로, P3HT의 흡수 대역에 해당하는 모든 광자의 침투 영역은 외부 전기장의 도움 없이도 쇼트키 접합의 공핍 영역으로 완전히 덮일 수 있다. 또한, 프로필아민 디도핑 방법의 비용매 (non-solvent) 노출 효과는 고분자 박막의 더 낮은 다결정 무질서도를 유도하여 전하 수송자 이동도를 상승시키는데, 이는 이차원 그레이징 입사 X선 회절 (two-dimensional grazing incidence X-ray diffraction -
dc.description.alternativeAbstract 2D-GIXD) 분석과 전계 효과 이동도 (field-effect mobility) 및 공간 전하 제한 전류 (space-charge-limited current -
dc.description.alternativeAbstract SCLC) 분석을 통해 확인된다. 프로필아민 디도핑 방법의 이러한 시너지 이점의 결과로, 6 × 10^12 Jones를 초과하는 검출능과 5.05 × 10^(−14) W Hz^(−0.5)의 낮은 잡음 등가 전력 (noise-equivalent power -
dc.description.alternativeAbstract NEP)을 보이는 비전력 구동, 녹색 선택성의 고성능 유기 포토다이오드가 구현된다. 더 나아가, 26.9 μs의 빠른 응답 시간과 201 dB의 넓은 선형동적범위 (linear dynamic range -
dc.description.alternativeAbstract LDR)를 보이는 유기 포토다이오드를 제시함으로써, 간편한 디도핑 방법을 사용하여 용액 공정 기반 (solution-processed) 유기 포토다이오드의 비전력 구동을 실현할 수 있는 가능성을 입증한다. (2) 색 선택성 향상을 위한 접합 공학 방법으로 화학적 도핑 기법을 제안한다. 이 방법은 유기 포토다이오드의 광활성층을 전자를 수용하려는 경향이 강한 분자로 도핑하여 공핍 영역 폭 (depletion region width -
dc.description.alternativeAbstract DW)을 조절하는데, 이를 통하여 원치 않는 파장의 광자(photon)는 공핍 영역에 도달하기 전에 소멸 (quenching)시키고 원하는 파장 범위의 광자로 형성된 엑시톤 (exciton)만이 선택적으로 전하 수송자 (전자와 정공)로 분리된다. 이 방법은 활성층의 전체 두께가 아닌 공핍 영역 폭만 제어하여 박막형, 협대역 (narrowband) 선택성 유기 포토다이오드를 구현한다는 점에서 이전 협대역 감지 전략과 다르다. 유기포토다이오드의 각 구성 층에서 광 흡수 및 엑시톤 분리 거동을 이론 및 실험적으로 연구하여 앞서 설명한 도핑 유도 스펙트럼 정제 메커니즘을 설명한다. 설계된 평면 이종접합 (planar heterojunction -
dc.description.alternativeAbstract PHJ) 구조 기반의 박막형 (~500 nm), 협대역 (FWHM < 60 nm), 적색/적외선 선택성 유기 포토다이오드는 검출능 희생 없이 (> 10^12 Jones) 구현된다. 제안한 도핑 유도 스펙트럼 정제 방법으로 구현한 유기 포토다이오드의 실용성을 보여주기 위하여 (ㄱ) 실리콘 반도체 기반 플랫폼에 비해 주변 광원에 대한 노이즈 내성이 우수한 유기 포토다이오드 기반 광통신 플랫폼과 (ㄴ) 두 개의 적외선 선택성 유기 포토다이오드로 구성된 고성능 용존맥박산소측정기가 시연된다. (3) 외부 양자 효율 향상을 위한 접합 공학 방법으로 전자 트랩을 도입하여 쇼트키–유사오믹 접합 변환 기법을 제안한다. 광전증폭 (photomultiplication -
dc.description.alternativeAbstract PM)형 유기 포토다이오드의 전자 트랩으로 사용되는 단분자인 2,2ʹ-[[6,6,12,12-tetrakis(4-hexylphenyl)-6,12-dihydrodithieno[2,3-d:2ʹ,3ʹ-dʹ]-s-indaceno[1,2-b:5,6-bʹ]dithiophene-2,8-diyl]bis[methylidyne(3-oxo1H-indene-2,1(3H)-diylidene)]]bis[propanedinitrile](ITIC)에 thienylenevinylene (TV) 작용기를 추가하여 새로운 단분자를 설계 및 합성한다. 추가된 TV 작용기는 공액 길이(conjugation length)를 증가시켜 최저준위 비점유 분자궤도 (lowest unoccupied molecular orbital -
dc.description.alternativeAbstract LUMO) 준위를 깊게 위치하게 할 뿐만 아니라, 증가된 소수성으로 전자 주개 고분자 반도체인 P3HT와의 섞임성을 향상시킨다. 또한, TV–ITIC는 잘 정열된 비등방성 결정 구조를 보인다. 이러한 광물리적 특성들은 광전증폭형 유기 포토다이오드의 전자 트랩 효율, 전하 분리 능력, 그리고 전하 주입 능력을 모두 향상시키는데, 최적화된 광전증 폭형 유기 포토다이오드는 높은 외부 양자 효율 (> 74,000%)과 검출능 (> 10^12 Jones)을 보인다. 특수한 상황에 따라 TDP-43 단백질의 분포가 달라질 수 있는 가능성을 열어 두고 연구를 진행하였다. 특이적으로, 초파리 감각 신경 세포에서 TDP-43 단백질이, 초파리의 발달 단계에 따라, TDP-43 단백질의 분포가 역동적으로 변화하는 것을 발견하였다. 이에 TDP-43 단백질의 분포가 변화하는 시기 간 공통점이 칼슘 양의 변화임을 밝혀냈다. 또한 유전학적으로, 광유전학적으로 칼슘의 양을 조절하여 TDP-43 단백질의 분포 변화를 유도할 수 있었으며, 칼슘의 하위 단계에 있는 후보 인자들과 핵과 세포질 간 이동에 관여하는 수송단백질 후보 인자들을 screning 하여 calpain 과 importin 이 중요한 인자임을 발견했다. 그리고 이들 간 상관관계를 확인하여, 칼슘-calpain-importin pathway 가 TDP-43 단백질의 분포를 조절 메커니즘임을 밝혀냈다. 그리고 루게릭병을 일으키는 원인으로 잘 알려진 독성 단백질이 발현된 운동 신경 세포에서 칼슘 양을 유전학적으로 조절하여, TDP-43 단백질의 세포내 분포의 변화와 루게릭병 초파리 운동성 회복을 확인하였다. 저자가 학위 과정 동안 연구한 결과들이 루게릭병 초기 발병 기작을 이해하는데 도움이 되리라 생각한다. -
dc.description.degree Doctor -
dc.contributor.department Brain and Cognitive Sciences -
dc.contributor.coadvisor Daehee Hwang -
dc.date.awarded 2021/02 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.citation XT.BD 박74 202102 -
dc.contributor.alternativeDepartment 뇌인지과학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Jeong Hyang Park -
dc.contributor.affiliatedAuthor Sung Bae Lee -
dc.contributor.affiliatedAuthor Daehee Hwang -
dc.contributor.alternativeName 박정향 -
dc.contributor.alternativeName Sung Bae Lee -
dc.contributor.alternativeName 황대희 -
Files in This Item:
200000363109.pdf

200000363109.pdf

기타 데이터 / 9.51 MB / Adobe PDF download
Appears in Collections:
Department of Brain Sciences Theses Ph.D.

qrcode

  • twitter
  • facebook
  • mendeley

Items in Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

BROWSE