| 초록 |
1.분석자 서문 생체시계는 진화적으로 보존된 시계로서 수면과 각성의 전환, 음식 섭취 패턴, 체온 및 호르몬 조절과 같은 다양한 과정에 영향을 주어, 약 24시간의 일주기로 신체생리학을 적응시킨다. 분자시계 장치는 전사인자인 BMAL1과 CLOCK이 시간주기에 따라 조절되는 유전자들에 결합하는 경로를 포함하며, 이는 조직 특이적으로 주기적인 유전자발현을 일으킨다. 생체시계의 유전학적 및 환경적 교란은 수면에서부터 대사질환과 암 발생에 이르는 다양한 질환들에 관여하고 있다. 여기에서는 줄기세포에서 생체리듬의 기원과 분화한 세포 및 조직에서의 기능에 대하여 분석하였다. 어떻게 시간이 줄기세포의 유지와 조직생리학에 영향을 미치는지, 어떻게 계통 유지와 조직 재생 그리고 노화에 영향을 주는지 서술하였다[1]. 2. 목차 1. 소개 2. 분자시계는 전사/번역 피드백 고리로 구성되어 있다 3. 조직 특이적 전사인자들을 통한 생체시계의 확립 4. 조직 특이적 생체시계는 조직의 생리에 영향을 준다 5. 줄기세포 유래세포에서 생체시계 6. 배아줄기세포에서 기능적 생체시계의 부재 7. 생체시계 유전자들이 배아줄기세포에서 발현되는 이유? 8. 성체줄기세포에서 생체시계의 역할 9. (심장)질병과 재생에서 생체시계 10. 전망 포유동물은 거의 모든 세포가 주기 변화를 예측하는 기능적 시계를 가지고 있다. 지난 십여 년 전부터 생체시계의 조직 특이성이 제시되었고, 현재는 전사인자와 조절 엘리먼트 간의 상호작용 또는 CCGs와의 인접성에 의해 확립되는 것으로 알려졌다. 이론적으로 생체시계는 세포들을 동기화시키기 위한 것이었지만, 시계 유전자들의 서로 다른 발현량이 보고되는 점들을 감안하면, 한 장기 내에서도 세포 종류에 따른 차이가 있는 것으로 보인다. 발생 초기에는 기능적인 시계가 없다가 수정 이후에 증가하여 임신 기간 동안 점차 주기성을 가진 발생이 이루어진다. 시계 유전자들은 배아줄기세포에서도 발현하지만, 기능적 시계 시스템의 존재는 분화와 밀접하게 연관되어 있으며, 추가적인 기능은 갖지 않는다. 앞서 기술한 바와 같이 줄기세포의 증식이 이러한 인자들에 의해 조절된다. 성체줄기세포에 존재하는 기능적 시계는 증식과 분화를 유도하여 조직의 항상성과 재생을 촉진한다. 신체 내부의 성체줄기세포의 시계를 표적으로 하는 약물을 사용하면 손상 이후 재생을 촉진시킬 수 있을 것이다. 또는 체외에서 배양하여 세포들의 시계를 동기화시킨 뒤, 환자의 몸에 가장 적합한 시기에 투여하여 조직 내로 잘 생착되도록 유도하는 것도 가능할 것이다. 생체시계를 표적으로 하는 새로운 합성 리간드는 현재 다양한 목적을 위해 연구되고 있다. SR9009와 SR9011 같은 물질은 REV-ERB alpha;/ beta;를 활성화시켜 에너지 소비를 늘리고 비만을 낮춰주었다. 그러나 이러한 효과가 다른 세포의 반응에 영향을 미치는지는 주의 깊게 연구되어야 한다. 예를 들면, SR9009와 SR9011은 백혈병 줄기세포에 항증식성 효과를 나타내어 새로운 약물의 가능성이 있지만, 건강한 성체줄기세포에 어떤 기능을 갖는지는 알려지지 않았다. 결론적으로, 생체시계는 다양한 반응을 통해 조직의 항상성과 재생을 촉진하는 데 중요한 역할을 한다. 생체리듬은 줄기세포의 대사, 자가증식, 분화를 유도할 수 있으며 줄기세포의 고갈로부터 개체를 보호하기 위해 한 장기 내에서도 이질성을 가질 수도 있다. 줄기세포에서 생체리듬을 보존하기 위한 방법을 찾는 것은 조직 항상성과 건강한 노화를 이룰 수 있을 것이다. References 1. Dierickx P, Van Laake LW, Geijsen N. Circadian clocks: from stem cells to tissue homeostasis and regeneration. EMBO Rep. (2018) 19(1):18-28. 2. http://scienceon.hani.co.kr/553479 3. Ebihara S, Tsuji K, Kondo K. Strain differences of the mouse rsquo;s freerunning circadian rhythm in continuous darkness. Physiol Behav (1978) 20:795-799. 4. Balsalobre A, Damiola F, Schibler U. A serum shock induces circadian gene expression in mammalian tissue culture cells. Cell (1998) 93:929- 937. 5. Keesler GA, Camacho F, Guo Y, Virshup D, Mondadori C, Yao Z. Phosphorylation and destabilization of human period I clock protein by human casein kinase I epsilon. NeuroReport (2000) 11:951-955. 6. Lowrey PL, Shimomura K, Antoch MP, Yamazaki S, Zemenides PD, Ralph MR, Menaker M, Takahashi JS. Positional syntenic cloning and functional characterization of the mammalian circadian mutation tau. Science (2000) 288:483-492. 7. Yagita K, Horie K, Koinuma S, Nakamura W, Yamanaka I, Urasaki A, Shigeyoshi Y, Kawakami K, Shimada S, Takeda J. Development of the circadian oscillator during differentiation of mouse embryonic stem cells in vitro. Proc Natl Acad Sci USA (2010) 107:3846-3851. ※ 이 자료의 분석은 전북대학교의 강완석님께서 수고해주셨습니다. |
