Leydig cell 에서의 TAZ 하향 조절에 따른 대사 경로 이상: LC-MS/MS를 기반으로 한 대사체학적 접근

Abstract

Hippo 신호 전달 경로(The Hippo signaling pathway)는 세포의 증식과 분열 및 사멸을 조절하여 생체 내 기관의 크기를 유지하고 조절하는 매우 핵심적이고 기본이 되는 기능을 가지며, 관련 연구가 광범위하게 진행되어 왔다. TAZ(Transcriptional co-activator with PDZ binding domain)는 Hippo 신호 전달 경로를 억제하는 조절자로 알려져 있으며, 세포의 증식을 촉진하는 기능을 한다. TAZ와 Hippo 신호 전달 경로는 세포 증식 및 분화와 관련된 기능을 하기 때문에 주로 암세포에서 많이 연구가 되어왔으나, 남성 생식 기관에 존재하는 Leydig cell에서는 TAZ의 대사체학적 중요성이 밝혀지지 않았다. 이에, 본 연구에서는 남성 생식 기관 중 고환에 존재하는 Leydig cell에서의 TAZ 가 세포 내의 변화에 어떻게 관여하며, 해당 변화를 대사체학(Metabolomics)적으로 연구하여 관련이 있는 대사 경로에 대한 통찰을 제시한다. Leydig cell에서 3번 염색체에 존재하는 유전자인 WWTR1의 발현을 감소시켜 세포 내 TAZ의 발현량이 감소되었을 때의 변화를 관찰하였다. 초고성능 액체 크로마토그래피-텐덤 고분해능 질량분석기(UPLC-MS/MS)와 빠르게 부상하는 데이터 처리 기법(Algorithm)을 결합하여, untargeted metabolomic analysis를 실시하고 Leydig cell에서의 TAZ의 역할을 포괄적으로 이해하였다. 대사체를 기반으로 한 대사 경로 분석(Pathway Analysis)의 결과, Leydig cell에서 TAZ를 발현하는 유전자가 감소하여 TAZ의 발현량이 감소하면, 세포 분열과 DNA 복제에 관련된 대사경로가 교란될 것이라 예측할 수 있다. 퓨린과 피리미딘의 대사 경로가 유의하게 하향 조절되고, 몇몇 아미노산의 대사 경로 역시 유의하게 하향 조절될 유의한 가능성을 갖는다. 이 연구를 통하여, Leydig cell에서의 TAZ가 남성 생식 기관에서 생식 능력을 발현하는 데에 주요 조절 인자로 제시되며 그 중요성을 강조한다.

Hippo signaling pathway has been widely researched for its fundamental functions in controlling and maintaining organ size through regulation of cell proliferation and apoptosis. Transcriptional co-activator with PDZ binding domain, TAZ is known for one of downstream regulators in Hippo pathway and promoting cell proliferation. While TAZ and Hippo pathway have been studied usually in stem cell in fact that they are relevant to cell proliferation and differentiation, the metabolomic importance of TAZ in Leydig cell of the male reproductive system has not yet been evaluated. Here, we report the metabolomic alteration regarding TAZ in Leydig cell and give insight into related metabolic pathway. By combining ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) with a rapidly arising data processing algorithm, we can achieve an untargeted metabolomic approach and suggest a comprehensive understanding of TAZ in Leydig cell. Our pathway analysis states that when TAZ is knock-down in Leydig cell, cell division and DNA replication are highly down-regulated and lead to disrupting relevant metabolic pathways. We expect the importance of TAZ in Leydig cell to be the main regulating component in testicular functions and reproductivity.