정자에서 Glycogen Synthase Kinase 3 α/β의 기능 연구

Abstract

Glycogen synthase kinase 3 α/β (GSK3α/β)는 serine/threonine kinase로 Wnt와 insulin은 GSK3α/β의 활성을 감소시켜 하위에 있는 많은 표적단백질의 활성과 분해를 조절한다. 본 연구에서는 정자의 성숙과 수정능력획득 과정에서 GSK3α/β의 기능을 규명하고자 하였다. 생쥐 부정소 상피에서 GSK3α/β와 p-GSK3α/β가 발현하였고, 정자의 첨체, 첨체후부 (postacrosomal region), 중편 (mid-piece)에서 발현하였다. p-GSK3α (Ser21)의 발현은 두부 부정소 보다는 미부 부정소 정자에서 높았다. 부정소에서 Wnt 2b, 3a, 10a이 발현하였고, 특히 부정소 두부 상피의 principal cell에 다량으로 발현하였다. 정자성숙에 기여하는 epididymal exosome에서 Wnt2b, 3a, 10a를 확인하였다. 두부 부정소 정자에 Wnt3a를 처리하면 정자의 운동성이 유의하게 증가하였다. 따라서 부정소 두부에서 exosome을 통해 분비된 Wnt가 정자 성숙과정에서 운동성의 증가에 관여하는 것으로 사료된다. 생쥐와 사람 정자의 수정능획득 과정에서 total phosphotyrosine proteome의 증가와 함께 p-GSK3α (Ser21)가 증가하였다. 특히 두부 부정소 보다 미부 부정소 정자에서 p-GSK3α (Ser21)가 높았다. 이는 GSK3α의 억제성인산화가 정자의 운동성에 중요함을 의미한다. 생쥐와 사람의 정자에서 insulin like growth factors-1 (IGF-1)은 GSK3α의 억제성 인산화 및 운동성을 유의적으로 증가시켰다. Protein phosphatase의 억제제인 Calyculin A는 GSK3α의 억제성 인산화 및 운동성을 유의적으로 증가시켰다. 이와는 반대로, AKT inhibitor는 GSK3α의 억제성 인산화 및 운동성을 감소시켰다. 이는 insulin 수용체 하위에서 PI3/AKT kinase 회로를 경유하여 GSK3α/β의 억제성인산화가 진행되어 정자의 운동성이 증가하는 것으로 사료된다. 결론적으로 정자의 성숙과정에서 부정소 기원의 Wnt는 정자의 운동성을 촉진하며, 성숙한 정자의 수정능력획득 과정에서 IGF-1등의 성장인자에 의해 GSK3α/β의 억제성 인산화가 촉진되어 정자의 운동성이 증가하는 것으로 사료된다.