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조혜인 박사, 김민성 박사(공동 제1저자)를 포함한 장연규 교수 연구팀, 마우스 배아줄기세포의 분화와 세포주기 조절에 필수적인 Brpf3-Huwe1-Myst2 단백질 조절 기전 규
작성일
2020.08.19
작성자
시스템생물학과 관리자
게시글 내용

2020-07-03

조혜인 박사 , 김민성 박사를 포함한 장연규 교수 연구팀 , 마우스 배아줄기세포의 분화와 세포주기 조절에 필수적인 Brpf3-Huwe1-Myst2 단백질 조절 기전 규명


우리 시스템생물학과의 장연규 교수 연구팀은 마우스 배아줄기세포에서 히스톤 아세틸화효소인 Myst2 단백질의 안정성이 Brpf3 과 Huwe1 에 의해 조절되고 , 이러한 조절이 배아줄기세포의 적절한 분화와 세포주기에 핵심 역할을 한다는 것을 밝혔다 .


배아줄기세포는 배반포의 내부 세포 덩어리로부터 유래된 줄기세포로 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 전분화능과 자기 자신을 무한히 복제할 수 있는 자기 재생 능력을 가지고 있다 . 이러한 배아줄기세포의 분화 조절과 다양한 세포 기전을 연구하는 것은 배아의 발달 과정을 이해하는 작업과 줄기세포 치료법의 개발에 큰 도움이 되고 있다 .


장연규 교수 연구팀의 선행 연구에 따르면 히스톤 아세틸화효소인 Myst2 가 미분화상태인 배아줄기세포의 전분화능을 유지하는데 관여하는데 , 이 때 , Myst2 의 발현이 감소하면 배아줄기세포의 전분화능이 더 이상 유지되지 않고 분화를 유도하는 분자스위치로 작용한다 . 따라서 , Myst2 의 단백질 양 조절이 배아줄기세포의 유지와 분화에 중요한 역할을 할 것으로 예상되었지만 배아줄기세포에서 Myst2 단백질의 안정화 조절 기전은 밝혀진 바 없었다 .


본 연구에서는 배아줄기세포 내에서 Myst2 단백질이 E3 유비퀴틴 연결효소인 Huwe1 에 의해 유비퀴틴화 된 후 단백질 분해 공장인 프로테아솜을 통해 분해되고 , 이러한 분해 과정은 Myst2 의 결합단백질인 Brpf3 에 의해 저해되는 것을 밝혀냈다 . 특히 , Brpf3 는 Myst2 와 Huwe1 단백질 모두에 결합할 수 있고 , 이를 통해 Huwe1 에 의한 Myst2 의 유비퀴틴화를 막는 것을 확인하였다 .


장연규 교수 연구팀은 또한 Brpf3-Huwe1 에 의한 Myst2 단백질 조절이 배아줄기세포의 분화뿐만 아니라 세포주기에도 영향을 미치는 것을 규명하였다 . 이 과정에서 Brpf3 과발현으로 인한 Myst2 단백질 양의 비정상적인 증가는 배아줄기세포의 초기 분화과정을 지연시키는 것뿐 아니라 세포주기의 진행 속도가 정상 세포보다 빨라지는 이상 현상과 연관됨이 관찰되었다 . 이는 배아줄기세포의 분화와 세포 주기가 서로 밀접하게 연관되어 있다는 기존의 연구 결과와도 잘 맞아떨어지는 결과이다 . 결과적으로 , 본 연구는 특정 단백질 분해를 유도하는 Huwe1 과 이를 방어하는 방패 역할의 Brpf3 에 의한 Myst2 단백질의 정교한 조절이 배아줄기세포의 초기 분화와 세포주기 조절에 매우 중요하다는 것을 말해준다 . 또한 배아줄기세포의 분화와 세포주기 조절에 있어 Huwe1-Brpf3-Myst2 결합체의 정교한 상호작용이 중요하다는 사실을 처음으로 규명한 연구라는 점에서 의의가 있다 .


본 연구는 대한민국 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며 , 네이처 출판그룹에서 출간되는 저명한 국제 학술지인 세포사멸과 분화 (Cell Death and Differentiation)에 2020 년 6 월 18 일 온라인 게재되었다 .