생쥐 정소 내 Egr1 발현과 표적 유전자

Abstract

Zinc finger transcription factor인 early growth response family는 다양한 종류의 mitogen에 의해 신속히 유도되어, 세포의 성장, 분화, 사멸을 조절한다. 본 연구는 생쥐 정소 내에서 스테로이드생성 (steroidogenesis)을 담당하는 Leydig cell에서 Egr1의 기능과 그 하위 유전자를 규명하고자 하였다. 발생중인 생쥐 정소에서 Egr1은 생후 7~14일에 높은 발현을 보이며 이후 감소하였다. Immunohistochemistry 결과 Egr1은 정원줄기세포와 stem Leydig cell (SLC), progenitor Leydig cell (PLC)에서 주로 발현하였다. Egr1 유전자 적중 생쥐의 뇌하수체 내 FSHβ와 LHβ mRNA가 정상에 비해 유의적으로 낮았다. Egr1 적중 생쥐의 Leydig cell에서 steroidogenic pathway enzyme인 StAR, 3β-HSD6, Cyp11a1 mRNA 발현이 정상에 비해 낮았다. Egr1 적중 생쥐는 야생형 생쥐에 비해 egr-2 mRNA 발현이 높았다. Thy-1(+) SLC에서 Egr1 mRNA는 PDGF, EGF와 같은 growth factor와 PKC activator인 PMA에 의해 증가했으며, MEK1/2 inhibitor인 U0126에 의해 감소하였다. Adult Leydig cell (ALC)의 경우 PDGF AA처리 시 Egr family와 StAR 발현이 증가하였으며 PDGF BB 처리 시 Egr family의 발현은 증가하였으나 StAR는 차이를 보이지 않았다. hCG와 Forskolin 처리 시 ALC에서 Egr 1,2,3 mRNA 발현이 유의하게 증가하였다. 프로모터 부위에 Egr1 결합 가능성에 대한 300여 개의 유전자에 대한 in silico 분석 결과 stemness 및 differentiation에 관여하는 45개의 유전자와 생식에 관여하는 22개의 유전자가 확인되었다. Chromatin immunoprecipitation(ChIP)을 수행하여 확인한 결과 Etv2, Tgfb1, Fgfr2 유전자 promoter 부위에 Egr1 결합이 확인되었다. SLC와 PLC에 다량 발현하는 Egr1은 SLC의 분화 및 줄기성 유지에 관여하는 유전자 전사를 조절함으로써 PLC로 분화하는 과정에 기능하는 것으로 보인다. SLC에서 U0126에 의해 egr1, 2, 3 mRNA가 감소하며, PDGF, EGF 및 PKC activator인 PMA에 의한 egr1 mRNA 발현도 U0126에 의해 억제되었다. Egr-4는 다른 Egr1, 2, 3와는 다른 발현 패턴을 보여 다른 방식으로 전사조절을 받는 것으로 사료된다. ALC에서 hCG/FSK에 의해 발현이 증가함으로 보아 Egr1은 cAMP → PKA → CREB 회로에 의해서도 조절되는 것으로 사료된다. Egr1이 결핍된 수컷 생쥐는 뇌하수체 내에서 FSHβ와 LHβ mRNA, 생식기관의 중량, 일일정자생성량이 감소한다. Leydig cell lineage에서 Egr1은 SLC와 PLC에서 주로 발현하였고 ERK1/2, MAPK pathway에 의해 발현이 조절되는 것으로 사료되며, egr-2, 3의 발현 또한 이에 영향을 받는 것으로 보인다. Egr1의 발현이 LHR-cAMP-PKA-CRE pathway와 PKC pathway에 의해 조절 받았다. Egr2 siRNA 처리 시 Egr1의 발현이 상승하였으며 qRT-PCR 및 RNA seq 결과에서도 Egr1 유전자 적중 생쥐의 Leydig cell에서 Egr2 발현이 높음으로 보아 상호간에 보상작용을 할 것으로 사료된다. Egr1이 결핍되었을 시 SLC에서 PLC로의 분화가 정상적으로 일어나지 않았고 pro-apoptotic gene은 감소하였으며, anti-apoptotic gene인 Bcl6는 증가함으로 보아 Egr1은 SLC에서 PLC로의 분화와 apoptosis를 촉진하는 것으로 사료된다.