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심근세포로의 분화에 관여하는 새로운 생리활성 단백질 SPP2의 발굴
Identification and Characterization of Secreted Phosphoprotein 2 as a Novel Bioactive Protein for Myocardial Differentiation 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.33 no.1, 2023년, pp.64 - 72  

전세진 (안동대학교 생명공학부 생명백신공학전공)

초록
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심장 발생과정에 관여하는 주요 전사인자들의 기능에 대한 규명 등의 발전에도 불구하고 줄기 세포에서 매우 효율적인 심근 세포로의 분화를 촉진하는 새로운 생체 활성 분자를 찾는 것이 여전히 필요하다. 마우스배아줄기세포(mESC) 유래 심근세포의 Illumina 발현 마이크로어레이 데이터를 분석하였다. 미분화 mESCs와 비교하여 mESC 유래 심근세포에서 4배 이상 유전자 발현이 증가한 276개 유전자가 스크리닝되었다. Secreted phosphoprotein 2 (Spp2)는 후보물질 중 하나이며 bone morphogenetic protein 2 (BMP2)에 대한 슈도수용체로서 BMP2 신호 전달을 억제하는 것으로 알려져 있다. 그러나 심근 형성과의 연관성은 알려진 바 없다. 우리는 mESC 세포주인 TC-1/Kh2와 E14를 이용하여 기능성 심근세포로 분화하는 동안 Spp2 발현이 증가함을 검증하였다. 흥미롭게도, Spp2 분비는 배아체(embryoid body, EBs) 형성 후 3일차에 일시적으로 증가했는데, 이는 Spp2의 분비가 ESCs의 심근세포로의 분화에 관여함을 시사한다. Spp2의 기능을 분석하기 위해, 우리는 BMP2를 처리하면 분화 경로를 근모세포에서 골모세포로 전환되는 특성을 가진 C2C12 마우스 근모세포 세포주를 사용하여 실험을 수행하였다. mESCs의 분화와 유사하게, Spp2의 전사는 C2C12 근모세포가 근관으로 분화됨에 따라 증가하였다. 특히, 분화 초기 단계에서 Spp2의 세포외 분비가 극적으로 증가하였다. 또한, Spp2-Flag 재조합 단백질로 처리하면 C2C12 근모세포의 근관으로의 분화가 촉진되었다. 종합하면, ESCs를 심근 세포로 분화시키는 새로운 생체 활성 단백질로 Spp2를 제안한다. 이것은 심근형성의 분자 경로를 이해하고 허혈성 심장질환에 대한 줄기세포 요법의 실험적 또는 임상적 발전을 촉진하는 역할을 할 것으로 기대한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Despite several advances in identification of cardiac transcription factors, there are still needs to find new bioactive molecules that promote cardiomyogenesis from stem cells to highly efficient myocardial differentiation. We analyzed Illumina expression microarray data of mouse embryonic stem cel...

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AI 본문요약
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대상 데이터

  • 감마조사 후 배아줄기세포주의 피더(feeder) 세포로 사용한다. TC-1/KH2 마우스배아줄기세포주(mouse embryonic stem cells; mESCs)는 alpha-myosin heavy chain (a-MHC) 유전자 프로모터에 enhanced green fluorescence protein (EGFP)가 클로닝된 벡터에 의해 형질전환된 마우스배아줄기세포주로 생명공학연구원의 남기환박사님에게서 제공받았다. 벡터 DNA는 Dr.
  • 벡터 DNA는 Dr. Yamashita June (Kyoto University, Japan) 에게서 제공받았다(Fig. 1A).

데이터처리

  • 2개의 그룹을 비교할 때에는 two-tailed Mann-Whitney (MW) U-test를 진행하고, 3개 이상의 그룹의 데이터를 비교할 때에는 one-way ANOVA 또는 2-way ANOVA (Dunnett's multiple comparisons test)를 진행한다
  • 2차 항체는 goat anti-rabbit IgG Antibody, (H + L) horseradish peroxidase (HRP) conjugate 또는 rabbit anti-goat IgG Antibody, HRP conjugate를 이용하여 1: 3,000으로 TBST 용액에 희석하여 상온에서 1시간 부드럽게 흔들면서 반응시킨다. 면역반응 검출은 ECL Western Blot reagents (GE Healthcare Life Sciences, RPN 2106)을 이용하여, ChemiDoc XRS+ (BioRad)에서 검출하여 ImageLab Software (v6.1, BioRad)와 ImageJ (v1.53c, NIH)를 이용하여 정량화한다. 상대적인 정량을 위해 house-keeping protein β-Actin 또는 GAPDH를 함께 진행한다.
  • 통계 분석은 GraphPad InStat software를 사용한다. 2개의 그룹을 비교할 때에는 two-tailed Mann-Whitney (MW) U-test를 진행하고, 3개 이상의 그룹의 데이터를 비교할 때에는 one-way ANOVA 또는 2-way ANOVA (Dunnett's multiple comparisons test)를 진행한다.
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참고문헌 (28)

  1. Behfar, A., Zingman, L. V., Hodgson, D. M., Rauzier, J. M., Kane, G. C., Terzic, A. and Puceat, M. 2002. Stem cell differentiation requires a paracrine pathway in the heart. FASEB J. 16, 1558-1566. 

  2. Beqqali, A., Kloots, J., Ward-van, Oostwaard D., Mummery, C. and Passier, R. 2006. Genome-wide transcriptional profiling of human embryonic stem cells differentiating to cardiomyocytes. Stem Cells 24, 1956-1967. 

  3. Boheler, K. R., Czyz, J., Tweedie, D., Yang, H. T., Anisimov, S.V. and Wobus A. M. 2002. Differentiation of pluripotent embryonic stem cells into cardiomyocytes. Circ. Res. 91, 189-201. 

  4. Brochmann, E. J., Behnam, K. and Murray, S. S. 2009. Bone morphogenetic protein-2 activity is regulated by secreted phosphoprotein-24 kd, an extracellular pseudoreceptor, the gene for which maps to a region of the human genome important for bone quality. Metabolism 58, 644-650. 

  5. Brochmann, E. J., Simon, R. J., Jawien, J., Behnam, K., Sintuu, C., Wang, J. C. and Murray, S. S. 2010. Carboxy terminus of secreted phosphoprotein-24 kDa (spp24) is essential for full inhibition of BMP-2 activity. J. Orthop. Res. 28, 1200-1207. 

  6. Dib, N., Michler, R. E., Pagani, F. D., Wright, S., Kereiakes, D. J., Lengerich, R., Binkley, P., Buchele, D., Anand, I., Swingen, C., Di, Carli, M. F., Thomas, J. D., Jaber, W. A., Opie, S. R., Campbell, A., McCarthy, P., Yeager, M., Dilsizian, V., Griffith, B. P., Korn, R., Kreuger, S. K., Ghazoul, M., MacLellan, W. R., Fonarow, G., Eisen, H. J., Dinsmore, J. and Diethrich, E. 2005. Safety and feasibility of autologous myoblast transplantation in patients with ischemic cardiomyopathy: four-year follow-up. Circulation 112, 1748-1755. 

  7. Ding, S. and Schultz, P. G. 2004. A role for chemistry in stem cell biology. Nat. Biotechnol. 22, 833-840. 

  8. Doss, M. X., Koehler, C. I., Gissel, C., Hescheler, J. and Sachinidis, A. 2004. Embryonic stem cells: a promising tool for cell replacement therapy. J. Cell. Mol. Med. 8, 465-473. 

  9. Gonzalez, A., Rota, M., Nurzynska, D., Misao, Y., Tillmanns, J., Ojaimi, C., Padin-Iruegas, M. E., Muller, P., Esposito, G., Bearzi, C., Vitale, S., Dawn, B., Sanganalmath, S. K., Baker, M., Hintze, T. H., Bolli, R., Urbanek, K., Hosoda, T., Anversa, P., Kajstura, J. and Leri, A. 2008. Activation of cardiac progenitor cells reverses the failing heart senescent phenotype and prolongs lifespan. Circ. Res. 102, 597-606. 

  10. Jacob, G. S., Daniel, R. B., Julie, A. B., Travis, H., Bingruo, W., Thomas, C. T., Stephen, E. H., Bin, Z., Yuji, M. and Yukiko, S. 2017. BMP2 expression in the endocardial lineage is required for AV endocardial cushion maturation and remodeling. Dev. Biol. 430, 113-128. 

  11. Jamali, M., Rogerson, P. J., Wilton, S. and Skerjanc, I. S. 2001. Nkx2-5 activity is essential for cardiomyogenesis. J. Biol. Chem. 276, 42252-42258. 

  12. Juan, F. S., Hristina, O. and Jelena, K. 2021. BMP2 downregulates urokinase-type plasminogen activator via p38 MAPK: Implications in C2C12 cells myogenic differentiation. Acta Histochem. 123, 151774. 

  13. Karamboulas, C., Dakubo, G. D., Liu, J., De, Repentigny Y., Yutzey, K., Wallace, V. A., Kothary, R. and Skerjanc, I. S. 2006. Disruption of MEF2 activity in cardiomyoblasts inhibits cardiomyogenesis. J. Cell Sci. 119, 4315-4321. 

  14. Kawai, T., Takahashi, T., Esaki, M., Ushikoshi, H., Nagano, S., Fujiwara, H. and Kosai, K. 2004. Efficient cardiomyogenic differentiation of embryonic stem cell by fibroblast growth factor 2 and bone morphogenetic protein 2. Circ. J. 68, 691-702. 

  15. Keller, G. M. 1995. In vitro differentiation of embryonic stem cells. Curr. Opin. Cell Biol. 7, 862-869. 

  16. Menasche, P., Alfieri, O., Janssens, S., McKenna, W., Reichenspurner, H., Trinquart, L., Vilquin, J. T., Marolleau, J. P., Seymour, B., Larghero, J., Lake, S., Chatellier, G., Solomon, S., Desnos, M. and Hagege, A. A. 2008. The Myoblast Autologous Grafting in Ischemic Cardiomyopathy (MAGIC) trial: first randomized placebo-controlled study of myoblast transplantation. Circulation 117, 1189-1200. 

  17. Mike, A. K., Koenig, X., Koley, M., Heher, P., Wahl, G., Rubi, L., Schnurch, M., Mihovilovic, M. D., Weitzer, G. and Hilber, K. 2014. Small molecule cardiogenol C upregulates cardiac markers and induces cardiac functional properties in lineage-committed progenitor cells. Cell Physiol. Biochem. 33, 205-221. 

  18. Murray, E. J., Murray, S. S., Simon, R. and Behnam, K. 2007. Recombinant expression, isolation, and proteolysis of extracellular matrix-secreted phosphoprotein-24 kDa. Connect Tissue Res. 48, 292-299. 

  19. Murray, S. S., Wang, J. C., Duarte, M. E., Zhao, K. W., Tian, H., Francis, T. and Brochmann Murray, E. J. 2015. The bone matrix protein secreted phosphoprotein 24 kD (Spp24): bone metabolism regulator and starting material for biotherapeutic materials. Histol. Histopathol. 30, 531-537. 

  20. Oh, H., Bradfute, S. B., Gallardo, T. D., Nakamura, T., Gaussin, V., Mishina, Y., Pocius, J., Michael, L. H., Behringer, R. R., Garry, D. J., Entman, M. L. and Schneider, M. D. 2003. Cardiac progenitor cells from adult myocardium: Homing, differentiation, and fusion after infarction. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100, 12313-12318. 

  21. Oh, S. W., Lee, J. B., Kim, B., Jeon, S., Kim, M. K., Nam, K. H., Ha, J. R., Bhatia, M., Oh, G. T. and Kim, D. Y. 2012. Peptidomimetic small-molecule compounds promoting cardiogenesis of stem cells. Arch. Pharm. Res. 35, 1979-1988. 

  22. Oh, S. W., Kim, B., Jeon, S., Go, D. M., Kim, M. K., Baek, K., Oh, G. T. and Kim, D. Y. 2013. Identification and characterization of CW108F, a novel β-carboline compound that promotes cardiomyogenesis of stem cells. Life Sci. 93, 409-15. 

  23. Ooi, O. C., Al Habib, H. F., Almsherqi, Z. A. and El Oakley, R. M. 2006. Stem cell transplantation: potential impact on heart failure. Cell Tissue Bank 7, 307-317. 

  24. Sintuu, C., Murray, S. S., Behnam, K., Simon, R., Jawien, J., Silva, J. D., Duarte, M. E. and Brochmann, E. J. 2008. Full-length bovine spp24 [spp24 (24-203)] inhibits BMP-2 induced bone formation. J. Orthop. Res. 26, 753-758. 

  25. Turner, M. E., White, C. A., Taylor, S. M., Neville, K., Rees-Milton, K., Hopman, W. M., Adams, M. A., Anastas siades, T. and Holden, R. M. 2021. Secreted phosphoprotein 24 is a biomarker of mineral metabolism. Calcif Tissue Int. 108, 354-363. 

  26. Wu, X., Ding, S., Ding, Q., Gray, N. S. and Schultz, P. G. 2004. Small molecules that induce cardiomyogenesis in embryonic stem cells. J. Am. Chem. Soc. 126, 1590-1591. 

  27. Yamamoto, N., Akiyama, S., Katagiri, T., Namiki, M., Kurokawa, T. and Suda, T. 1997. Smad1 and smad5 act downstream of intracellular signalings of BMP-2 that inhibits myogenic differentiation and induces osteoblast differentiation in C2C12 myoblasts. Biochem. Biophys. Res. Commun. 238, 574-580. 

  28. Yuasa, S., Itabashi, Y., Koshimizu, U., Tanaka, T., Sugimura, K., Kinoshita, M., Hattori, F., Fukami, S., Shimazaki, T., Ogawa, S., Okano, H. and Fukuda, K. 2005. Transient inhibition of BMP signaling by Noggin induces cardiomyocyte differentiation of mouse embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 23, 607-611. 

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