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인간 배아줄기세포의 세포주기 조절 및 분화관련 조절인자 연구

Title
인간 배아줄기세포의 세포주기 조절 및 분화관련 조절인자 연구
Other Titles
Cell cycle regulation and regulatory factor related differentiation in human embryonic stem cells
Author
박소현
Alternative Author(s)
Park, So-Hyun
Advisor(s)
이철훈 교수님
Issue Date
2007-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
인간 배아줄기세포는 전능성을 가진 세포로써, 몸을 구성하는 기관의 거의 모든 세포유형으로 분화할 수 있는 잠재성을 갖고 있다. 인간 배아줄기세포는 보통의 성체세포들과는 다르게 빠른 세포성장을 보이고 세포주기의 시간이 보통의 성체세포들 보다 짧은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 인간 배아줄기세포의 세포주기의 조절과 분화에 관련한 조절인자들에 대해 연구하였다. 인간 배아줄기세포에서의 세포주기를 살펴본 결과, 미분화 상태일 때에는 G1기가 짧고 S기가 긴 것을 볼 수 있었고, 분화할수록 G1기가 길어지고 S기가 짧아지는 것을 관찰하였다. 세포주기의 진행은 세포질에 있는 단백질에 의해 조절되고, 그 일을 하는 단백질들에는 Cyclin, Cyclin Dependent Kinase(CDK)등이 존재하여 조절기능을 하게 된다. 세포주기의 각 단계마다 특정한 Cyclin/CDK 복합체가 정해져 있고, 이들의 기능을 수행하게 된다. G1기에서 cyclin D1, 2, 3가 미분화 상태에서 분화할수록 발현 증가를 확인하였다. 이는 미분화 상태인 인간 배아줄기세포는 짧은 G1기를 가지다가 분화할수록 G1기가 길어짐에 대한 것임을 확인하였다. Cyclin E, cyclin A와 CDK2는 분화할수록 발현감소를 확인하였다. G2/M기에서는 cyclin A와 CDK1, cyclin B와 CDK1이 분화할수록 발현감소를 확인하였다. 또한 CDK inhibitor들 중 p27을 제외한 CKI들은 발현이 되지 않았다. 인간 배아줄기세포에 nocodazol과 thymidine을 각각 처리한 결과, G2기의 억제는 발생되지만 G1기의 억제는 발생되지 않았다. 이를 통해 인간 배아줄기세포에서는 G1 checkpoint가 존재하지 않음을 확인 하였다. p27은 분화하면서 급격한 발현 증가를 확인 하였다. CKI로 알려진 p27의 발현이 증가하면 일반적으로 cyclin D3의 발현은 감소해야 하는데 본 연구에서는 cyclin D3와 p27 모두 분화하면서 발현이 증가하는 것을 확인 하였다. 따라서 cyclin D3와 p27의 상호작용의 가능성을 제시할 수 있었다. 인간 배아줄기세포를 분화 유도 시 p27을 knockdown시켰을 때, p27이 knockdown된 EB에서는 caspase-3의 활성화를 관찰하였으며, 이를 통해 apoptosis가 유도되었음을 알 수 있었다. 따라서 p27은 분화과정 중 인간 배아줄기세포의 apoptosis의 발생을 억제하는 기능과 관련이 있음을 추측할 수 있었다. 결론적으로, 인간 배아줄기세포는 짧은 G1기를 가지고 있고 G1 checkpoint를 가지지 않으며, 인간배아줄기세포에서 p27은 일반적인 세포주기에서의 CKI의 역할 뿐 아니라 인간 배아줄기세포의 분화를 조절하며 apoptosis를 억제하는 역할을 하고 있다는 것을 확인하였다. 본 연구는 한양대학교 의과대학 배아연구기관 생명윤리심의위원회에 승인을 받았음(승인번호 34호)
Competency for self-renewal of human embryonic stem cells (hESC) is linked to pluripotency. They can differentiation into almost cell type of an organism. hES cells rapidly proliferate due to very short overall cell cycle (15-16h) compared to somatic cells. In this study I show that hES cells cell cycle regulation and regulatory factor related differentiation. The hES cell cycle maintains the four canonical cell cycle stage G1, S, G2, M, but the duration of G1 is dramatically shorted. A flow cytometric analysis using propidium iodidie (PI) revealed that hES cells have abundance S phase. I determined that hES cells synchronization with either nocodazole or thymidine have no G1 checkpoint. In hES cells, the expression of p27 and cyclin D3 are elevated when differentiation is induced. Hence, p27 and cyclin D3 have cross talk. Using EB cells lacking p27 we tested the important of p27 for the regulation of differentiation and apoptosis. The expression of caspase-3 is increased in p27-lacking EB cells. I suggest that the role of p27 in at least some differentiation pathway of hEB cells is to prevent apoptosis. In conclusion, hES cells have short G1 phase and no G1 checkpoint. And, p27 has a novel function to regulation of hES cells differentiation and inhibition of apoptosis in hES cells.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/150330http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000406346
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > DEPARTMENT OF BIOMEDICAL SCIENCES(의생명공학과) > Theses (Master)
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