초록 ▼

• 줄기세포 자가증식 및 전능화 조절에 중요한 역할을 하는 H3K4 메틸화 효소의 특정적인 역할을 연구하기 위하여 포유류 세포에 존재하는 6종의 H3K4 메틸화 효소를 각각 유전자 침묵시켰을 경우 Set1B를 유전자 침묵시켰을 때 근육세포 분화가 제대로 이루어지지 않음을 확인하였음. 골격근 특이적인 유전자 (MyoD, Myogenin, MHC, MCK) 프로모터 부분에 대한 ChIP 분석을 수행한 결과 Set1B가 선택적으로 표적화됨을 확인하였고, MyoD 유전자 여러 곳에 대한 ChIP 분석을 수행한 결과 Set1B는 프로모터 및

• 줄기세포 자가증식 및 전능화 조절에 중요한 역할을 하는 H3K4 메틸화 효소의 특정적인 역할을 연구하기 위하여 포유류 세포에 존재하는 6종의 H3K4 메틸화 효소를 각각 유전자 침묵시켰을 경우 Set1B를 유전자 침묵시켰을 때 근육세포 분화가 제대로 이루어지지 않음을 확인하였음. 골격근 특이적인 유전자 (MyoD, Myogenin, MHC, MCK) 프로모터 부분에 대한 ChIP 분석을 수행한 결과 Set1B가 선택적으로 표적화됨을 확인하였고, MyoD 유전자 여러 곳에 대한 ChIP 분석을 수행한 결과 Set1B는 프로모터 및 전사시작점에 선택적으로 표적화됨을 확인하였음. 이상의 결과는 포유류 세포 내 6종의 H3K4 메틸화 효소 중 Set1B가 근육세포 분화 과정 중 중요한 역할을 하고 있음을 의미함.
• 줄기세포능 관련 유전자 (Oct4, Sox2, Nanog 등) 외에도 Esrrb는 줄기세포 자가증식 및 전분능화 조절에 중요한 역할을 하고 있음이 알려져 있으나 그 분자 기전에 대한 자세한 이해는 부족함. Esrrb를 유전자 침묵시키거나 과발현 시켰을 경우 Sox2, Nanog 유전자의 발현에 이상이 생기는 것을 확인하였고, 이는 Esrrb가 이들 유전자 발현을 조절하고 있음을 의미함. Esrrb 결합 부위를 포함한 Sox2와 Nanog 프로모터를 이용한 luciferase 분석 결과 Esrrb의 발현에 따라 이들 유전자의 발현이 증가함을 확인하였음. Esrrb에 의한 전사 조절 분자 기전을 더욱 자세히 연구하기 위해 Esrrb에 결합하는 단백질을 질량분석 방법을 통해 스크리닝한 결과 mediator, PRMT1을 동정하였고, 순수정제한 단백질을 이용한 in vitro 단백질 결합 분석을 통해 이들 단백질들이 직접적으로 Esrrb와 결합하고 있음을 확인하였음.
• Klf2의 줄기세포능 조절에서의 역할을 분자수준에서 이해하기 위해 yeast two hybrid 스크리닝을 수행한 결과 H2A 유비퀴틴화 효소인 Ring1b를 동정하였음. Kif2와 Ring1b 단백질 간의 결합을 in vitro, in vivo 단백질 결합 분석을 통해 확인하였고, ChIP-seq 분석을 통해 두 단백질이 여러 유전자에 동시에 표적화 됨을 확인하였음. Klf2 및 Ring1b를 유전자 침묵시켰을 경우 원시성세포 관련 유전자의 발현이 증가함을 확인하였음.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
To elucidate the roles of epigenetic and transcription factors in transcriptional regulation of stem cell lineage- and differentiation- specific genes at molecular level

Results
∙ To elucidate molecular mechanism of H3K4 methylation in stem cell self-renewal and pluri

Purpose & Contents
To elucidate the roles of epigenetic and transcription factors in transcriptional regulation of stem cell lineage- and differentiation- specific genes at molecular level

Results
∙ To elucidate molecular mechanism of H3K4 methylation in stem cell self-renewal and pluripotency, we knock down six H3K4 methyltransferases using individual shRNA. We found that knock-down of Set1B exhibits defect in muscle cell differentiation. Set1B enriched to promoter regions of myoskeleton specific genes such as MyoD, Myogenin, MHC and MCK. Furthermore, more detailed analysis of Set1B recruitment revealed that Set1B concentrate on the promoter and transcription start site of MyoD gene. These data indicate that Set1B plays critical role during muscle cell differentiation.
∙ DNA binding transcription factor Esrrb plays important role in regulation of stem cell self-renewal and pluripotency, however, its molecular mechanism has not been clearly understood. We found that overexpression or knock-down of Esrrb causes changes in expression of stem cell core transcription factors Oct4 and Nanog. Luciferase analyses further found that Esrrb can regulation Oct4 and Nanog gene expression through binding to Esrrb-binding sites within the Oct4 and Nanog promoters. Furthermore, mass-spectrometry-based screening of Esrrb-binding proteins and in vitro protein interaction studies with purified proteins revealed that PRMT1 (protein arginine methyltransferase) and Med4 (mediator complex subunit) directly interact with Esrrb. We are investigating roles of PRMT1 and Med4 in Esrrb-mediated transcription regulation of Oct4 and Nanog genes.
∙ DNA binding transcription factor Klf2 also plays important role in regulation of stem cell self-renewal and pluripotency, however, its molecular mechanism has not been clearly understood. Through yeast two hybrid screening and subsequent in vitro an in vivo protein interaction studies, we found that H2A ubiquitylation enzyme Ring1b directly interact with Klf2. ChIP-seq analyses further found that Klf2 and Ring1b co-localize at the promoter regions of many genes. We further found that knock-down of Klf2 and Ring1b result in depression of several primordial germ cell-related genes. These results indicate that Klf2 and Ring1b play a role in repression of primordial germ cell-related genes during maintenance of stemness.

Expected Contribution
Our work elucidate roles and molecular mechanism of specific H3K4 methyltransferase and stemness-related transcription factors during differentiation and stemness maintenance of stem cells and provide important information for stem cell therapies and biomarkers.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발 목적 ... 8
• 2. 연구개발의 필요성 ... 8
• 3. 연구개발 범위 ... 11
• 제2장 국내외 기술 개발 현황 ... 14
• 제3장 연구 수행 내용 및 성과 ... 16
• 1. H3K4 메틸화 복합체에 의한 줄기세포 분화 조절 ... 16
• 2. Esrrb에 의한 줄기세포능 조절 ... 19
• 3. Ring1b에 의한 줄기세포능 조절 ... 23
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 27
• 제5장 연구개발성과의 활용계획 ... 28
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 29
• 제7장 연구개발성과의 보안등급 ... 30
• 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 30
• 제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실의 안전조치 이행 실적 ... 31
• 제10장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 32
• 제11장 기타 사항 ... 32
• 제12장 참고문헌 ... 33
• 끝페이지 ... 37