Study on Plk1 function in mitosis using zebrafish embriogenesis as a model

Abstract

Mitosis is a process in which cell divides into two daughter cells and is a common phenomenon in all living things. Cell division is the most important event from development, for proliferation and conservation of life. Defects in mitosis induce genetic instability, resulting in various human diseases such as cancer. Studies on mitosis have significant meaning because they provide clues for diseases therapy and offer answers to basic question of biology to biologist. Plk1 is essential kinase in mitosis. Plk1 is essential for mitotic progression, maintaining genetic stability and are studied to provide profound understanding about mitosis. There is already mouse model of Plk1, but the limitation of mouse model causes restriction in conducting research about mitosis in living organism. Zebrafish model can overcome the limitation of mouse model, for it has many merits like external fertilization, rapid development, transparent, and ease to regulate specific gene expression. Effects of Plk1 knock down in living organism were observed at a single cell level in living zebrafish embryos. Through Plk1 specific small molecule (BI 2536) treatment, zebrafish also useful tool in compound screening especially target mitosis. From a series of experiment, we concluded that zebrafish is a useful model system to study mitosis

세포분열은 모세포가 두 개의 딸 세포로 나뉘는 과정을 뜻하며 모든 생명체 에게서 공통적으로 일어나는 현상이다. 이는 개체의 발생 및 성장에서부터 생명유지까지 생명체에서 가장 중요한 일이다. 이러한 세포분열에 문제가 생기면 유전체 불안정성이 야기되며 개체의 암을 비롯한 다양한 질병이 유 발된다. 세포분열에 대한 연구는 다양한 질병에 대한 치료방법의 단서를 찾 는 과정임과 동시에 생물학의 가장 중요한 질문에 대한 답을 얻는 과정으로 매우 큰 의의를 갖는다. plk1은 세포분열에 있어 필수적인 인산화 효소로 세포분열의 진행 및 유전체 안정성 감시체계에 필수적인 두 유전자에 대한 연구는 세포분열에 대한 깊이 있는 이해를 가능하게 해준다. Plk1과 관련된 동물 모델이 보고되어 있으나 mouse 모델이 갖는 한계로 인해 개체수준에 서의 mitosis 연구는 제약이 있다. zebrafish는 체외수정을 하며, 발생과정 이 빠르고, 투명하며, 특정 유전자의 발현 조절이 용이하다. 이러한 zebrafish를 사용하면 살아있는 개체에 있는 단일세포의 분열과정을 살펴 볼 수 있으며 이를 통해 개체수준에서의 plk1의 기능을 살펴볼 수 있었다. 소분자 억제제인 BI 2536을 활용한 실험을 통해서 zebrafish가 세포분열을 막는 화학 합성물의 탐색에도 유용한 tool임을 확인하였다. 이상의 연구 결과를 통해 zebrafish가 mitosis를 연구함에 있어 유용한 model system임을 확인하였다.