근육 줄기세포의 이형분화에 관여하는 유전자 발굴 = Identification of the genes responsible for transdifferentiation of myogenic satellite cells into adipocyte-like cells.
저자
발행사항
경산 : 영남대학교 대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 영남대학교 대학원 : 생명공학과 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경상북도
형태사항
v, 54 p. ; 26cm
소장기관
Myogenic satellite cells (MSCs) are mononuclear progenitors of adult skeletal muscle cells which participate in muscle damage and regeneration. It possess multipotential capacity of forming osteocytes and adipocyte-like cells. As a step toward understanding the molecular mechanism of MSC transdifferentiation into adipocyte-like cells, microarray analysis was performed with cDNA synthesis from total RNA extracted of bovine MSCs and adipocyte-like cells (ALC). 9 genes were selected and expression pattern of the genes were studied in both mouse primary MSCs and C2C12 cells into adipocyte-like cells after transdifferentiation. Lipid accumulation observed after 7 days were stained by oil-red O staining and the gene expression analysis was performed by real-time RT-PCR. As a result, FABP4, KLF9, and CD36 genes were found to be upregulated in both mouse primary and C2C12 ALC compare with MSCs with more than 10 fold difference at day 7. Again the expression pattern of genes in C2C12 cells were analysed in different time points (0 h, 8 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, 5 days, and 7 days) after treatment with the transdifferentitaion solution. Different expression pattern of gene showed, CD36, FABP4, and CXCL12 expression gradually increased from day 1 and reached maximum at day 7. However, KLF9 induction was highest at 12 hrs which was maintained till day 5 but again rose to the highest at day 7 acting as a key regulator of transdifferentiation of MSC into ALC. But, HBA2, RNASE4, and RNASE5 were induced maximally at 24 hrs which then decreased gradually. Indicating them as an early stage expressive genes. Taking together, the study will provide an new insight for better understanding of adipogenic transdifferentiation mechanism and provides an important information to research on obesity and meat industry.
더보기근육 줄기세포 (myogenic satellite cell)는 근육 손상과 같은 자극에 반응하여 근육재생에 관여하는 성체줄기세포로 근육세포로의 분화(myotube-formed cell) 및 지방세포로의 분화 (이형분화, adipocyte-like cell; ALC)등 다양한 세포로 분화가 가능하다. 본 연구는 근육 줄기세포가 지방세포로 이형분화 될 때 관여하는 유전자 발현을 관찰하고자 하였으며, 이를 위해 지방세포로의 분화에 따른 유전자를 규명하고 분화기전에 대한 단서를 찾고자 하였다. 이미 확보한 소 근육 줄기세포와 지방세포로 분화한 세포 간 유전자 발현 차이를 규명한 bovine DNA microarray 결과를 통해 근육 줄기세포가 지방세포로 분화할 때 높게 발현되는 유전자 fatty acid binding protein 4 (FABP4), cluster of differentiation 36 (CD36), chemokine (C-X-C motif) ligand 12 (CXCL12), G protein-coupled receptor 77 (GPR77), kruppel-like factor (KLF9), hemoglobin alpha chain 2 (HBA2), neurotensin (NTS), ribonuclease, RNase A family, 4 (RNASE4), angiogenin, ribonuclease, RNase A family, 5 (RNASE5)와 같은 9개의 유전자를 발굴하였다. 이러한 유전자는 쥐에서 추출한 근육 줄기세포 (rat primary myogenic satellite cell)와 쥐의 근원세포 주인 C2C12 세포에서 지방세포로 이형분화 유도 및 유전자 발현을 분화 단계별로 확인하였다. 두 세포 모두 이형분화 유도 배지 처리에 의해 세포 내 지방이 축적되는 것을 oil red O 염색을 통해 지방세포로 이형분화 가능성을 확인 하였다. 또한, real- time RT-PCR을 이용하여 이형분화 시 특이적으로 나타나는 유전자 발현을 연구하였다. 그 결과 근육 줄기세포에 비해 이형분화 된 지방세포에서 높은 발현 값을 가지는 FABP4와 CD36 유전자는 이형분화 동안 근육 줄기세포 내 지방 축적에 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 또한, KLF9 유전자는 근육 줄기세포가 지방세포로 이형분화 될 때 초기에 발현하여 지속적으로 세포 내 지방형성 및 이형분화에 관여 하는 특이 유전자임을 확인할 수 있었다. HBA2, RNASE4, RNASE5 유전자는 이형분화 처리 후 24시간 때 10배 이상의 가장 높은 발현 값을 보였으나 시간이 지남에 따라서 다시 감소하는 경향을 보이는 유전자로 이형분화 초기에만 발현되는 유전자로 추측하였다. 이러한 근육 줄기세포의 지방세포로 이형분화에 관여하는 특이 유전자 발굴과 발현 조절 기전의 이해는 인체의 비만과 관련하여 중요한 단서를 제공할 수 있을 것이며, 산업적으로는 소고기의 근내 지방 축적 정도를 증가시켜 고급육 생산에 중요한 근거자료를 제공하게 될 것이다.
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