Cell cycle regulation by Oct-4 in embryonic stem cells
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 김정호
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 200702
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 생명과학
- 식별자(기타) 000000103430
- 본문언어 영어
초록/요약
Pluripotency and self-renewal are representative characteristics of ES cells, which are derived from the inner cell mass (ICM) of blastocysts. ES cells can also be characterized by their distinct pattern of cell cycle compared to somatic cells. Oct-4 is known as the key regulator that maintains and controls the undifferentiated state of ES cells. In this study, I attempted to elucidate the relationship between Oct-4 expression and change in mouse ES cell cycle. I found that reduction of Oct-4 levels induces not only differentiation but also diminution of cell growth rate. From the result of FACS analysis, I recognized that ES cell cycle arrest occurs at G1 phase following Oct-4 repression. These phenomena resulted from change in protein level of cyclin D1 and p21, which are known as key regulators of G1 progression and inhibitor of cyclin-dependent kinase, respectively. Moreover, I found these alterations accompany change at the transcriptional level. Intriguingly, inhibition of Oct-4 did not lead to teratoma formation, although it is natural for ES cells to form teratoma in SCID mice due to the property of ES cells to grow indefinitely. According to these findings, I verified that rapid cell cycle of ES cells could be promoted by Oct-4. This would imply Oct-4 as a key molecule that distinguishes ES cell cycle from somatic cell cycle. In this respect, I suggest that Oct-4 may not only be a key regulator in maintaining the undifferentiated state of ES cells but also in controlling ES cell cycle.
more초록/요약
배아줄기세포 (embryonic stem cell; ES cell) 는 수정란이 분열하여 배반포 (blastocyst) 단계에 이르렀을 때 내세포괴 (ICM) 로부터 얻은 것이다. 줄기세포의 가장 큰 특징은 자가 복제 능력 (self-renewal) 과 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 다형성능 (pluripotency) 을 가지고 있는 것이다. 배아줄기세포의 또 다른 특징은 일반 체세포와는 다른 양상의 세포주기를 갖는다는 것이다. 이러한 줄기세포의 미분화 상태를 유지하는 가장 중요한 상위 유전자로서 Oct-4가 알려져 있다. 따라서 Oct-4의 발현과 세포주기 변화의 연관성을 살펴보는 것은 중요한 의미를 갖는다고 할 수 있다. 본인은 쥐에서 유래한 배아줄기세포의Oct-4 발현을 감소시켰을 때, 세포 분화가 유도될 뿐만 아니라 세포 성장이 느려지는 것을 확인하였다. 유세포 분석을 통한 결과에서는 Oct-4 저해에 따라 세포주기가 G1기에서 정체되는 것을 알았다. 이러한 현상은 G1기 진행에 중요한 역할을 하고 있다고 알려진 cyclin D1과 Cdk 저해 단백질인 p21의 단백질 수준이 변화하면서 유도되는 것을 알 수 있었고, 이는 전사 수준의 변화도 수반하는 것을 확인하였다. 줄기세포의 경우 무한정 증식하는 암과 같은 특성을 갖고 있기 때문에, 이를 면역결핍증상을 유발한 쥐 (SCID mouse) 에 주입하면 테라토마가 만들어져야 정상이다. 그러나 배아줄기세포를 주입하더라도 Oct-4의 발현을 저해하였을 경우에는 세포주기가 정체되어 테라토마를 형성하지 못하는 것을 확인하였다. 이상의 실험들을 통하여 배아줄기세포의 빠른 세포주기는 Oct-4에 의해서 촉진된다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 Oct-4가 배아줄기세포의 세포주기와 체세포주기를 구별하게 하는 중요한 단백질로 작용할 것이라고 생각할 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때, Oct-4는 미분화 상태를 유지하는 데 필수적일 뿐만 아니라, 배아줄기세포의 세포주기를 조절하는 중요한 단백질이라고 할 수 있다.
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