spinal progenitor domain 형성에서 Rnf220의 기능 규명

Abstract

척수의 배아 발달 과정에서, sonic hedgehog (Shh)의 농도기울

기에 따라 신경세포의 운명을 결정하는 전사인자들의 발현이 시공간적으

로 조절됨으로써 여러 ventral progenitor domain들이 형성된다. 하지

만, 척수의 ventral progenitor domain의 형성과정에서 단백질의 안정

성 조절이 어떻게 관여하는지에 대해서는 잘 알려져 있지 않았다.

본 연구에서는 E3 ubiquitin ligase로 작용하는 RNF220가 전사

인자 Dbx1/2 및 Nkx2.2의 분해를 매개함으로써 ventral progenitor

domain들의 생성에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다. 배아의 척수에

서 RNF220는 zinc finger protein ZC4H2와 함께 발현되어 서로 상호

작용하고, ZC4H2는 RNF220에 의한 Dbx1/2 및 Nkx2.2의 분해를 돕

는다는 것을 확인하였다. RNF220ΔN과 RNF220ΔNΔR 결실 돌연변

이는 ZC4H2와의 상호작용이 감소하였고 Dbx2를 분해시키는 능력이 감

소하였다. Arthrogryposis multiplex congenita 환자들에서 확인된

ZC4H2의 점 돌연변이 V63L과 R198Q는 RNF220에 의한 Dbx2의 분

해를 촉진하지 못하였다. RNF220가 척수 신경 발달에 어떻게 기능하는

지 알아보기 위해 CRISPR/Cas9 system을 이용하여 Rnf220의 결손마

우스를 제작하였다. RNF220 결손 마우스 배아의 척수에서는 ventral

progenitor domain들의 형성이 영향을 받았으며, 특히 p2 domain이 크

게 감소하였다. chick 배아의 척수에서는 RNF220과 ZC4H2를

knock-down했을 때 V2-interneuron의 마커인 Chx10과 Gata3의 발

현이 감소된 것을 관찰할 수 있었다. chick에서 Nkx6.1과 함께

RNF220와 ZC4H2를 공동발현 했을 때에는 Nkx6.1의 ectopic

Chx10+ V2-IN의 형성이 촉진되었다. 하지만, RNF220ΔN이나

ZC4H2의 V63L 또는 R198Q 돌연변이는 Nkx6.1과 함께 V2-IN의 발

현을 유도하지 못하였다. 따라서, RNF220가 ZC4H2와 협동하여

ventral progenitor domain 형성에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수

있다.

본 연구에서는 세포의 운명을 결정하는 전사인자들의 단백질 안정

성을 조절해서 별개의 progenitor domain을 형성하는 새로운 조절 경

로를 찾아내었다. 사람에서 ZC4H2에 돌연변이가 생기면 Wieacker

-Wolf syndrome(WS) 뿐만 아니라 Arthrogryposis multiplex

congenita(AMC) 와 Miles-Carpenter syndrome(MCS)과 같은 증후

군을 야기하여 운동능력 발달 등에 많은 결함을 나타낼 수 있다고 알려

져 있다. 본 연구 결과는 E3 유비퀴틴 연결효소인 RNF220가 ZC4H2

와 함께 progenitor domain의 선별화에 작용한다는 것을 확인하였을

뿐만 아니라, ZC4H2의 돌연변이에 의해 발생하는 WS/AMC/MCS를 일

으키는 분자적 기전에 대한 이해를 제공한다.