녹아웃(KO) 마우스 | Cyagen Korea

 

 1.유전자 설명

KDM2b F-box 단백질 계열의 구성 요소를 코드화하고, F-box 단백질 계열은  40 아미노산의 특징적인 시퀀스를 가지고 있습니다. F-box 단백질은 유비퀴틴 단백질 연결 효소 복합체 SCF(SKP1-cullin-F-box)  가지 하위 단위  하나를 구성하며 인산화 매개 유비퀴틴화 기능을 가지고 있습니다. F-box 단백질: WD-40 도메인을 포함하는 Fbws 유형, 류신 반복 구조를 포함하는 Fbls 유형, 그리고 마지막 유형인 Fbxs 서로 다른 단백질과 상호 작용하는 시퀀스를 포함하고 있지 않거나 일부 식별되지 않은 시퀀스를 포함하는  가지 유형으로 나뉩니다. Kdm2b 의해 코드화된 단백질은 Fbls 유형에 속합니다. Kdm2b에는 여러 개의 대체 스플라이싱 전사체가 있는 것으로 밝혀졌으며, 이데 따라 일부 전사체의 기능은 아직 완전히 결정되지 않았습니다[1].

 

2.질병 설명

KDM2b 관련된 질병에는 코헨증후군  유아 경련이 있습니다.  단백질과 관련된 기능 경로에는 염색질의 3차원 구조 조절  염색질의 후성적 변형이 포함됩니다.  유전자와 관련된 GO 주석의 기능에는 rRNA 결합 능력과 히스톤 데메틸라제 활성이 포함됩니다.  유전자의 중요한 상동 유전자는 KDM2A입니다[2].

 

3.마우스 모델 표형 설명

유전자가 결실된  대립형질 동형접합 마우스( 전사체) 출생   노출, 배아 또는 출생  치사율, 비정상적인 안구 조직, 꼬리 말림, 정자 과소증, 세포자멸사 증가, 신경세포 전구체 증식 증가를 보였습니다[3].

이전 연구에 따르면 FBXL10(KDM2b) 다음  가지 주요 전사체를 발현하는 것으로 나타났습니다. FBXL10-1   전사체로,  전사체에서 번역된 단백질은 N-말단에 히스톤 데메틸라제 도메인이 있고, C-말단에 F-box, CXXC, PHD, RING  류신 반복 도메인이 있습니다. FBXL10-2  짧은 전사체이고 전사는 다른 엑손에서 시작되며  전사체 번역된 단백질에는 히스톤 데메틸라제 도메인이 없지만 다른 모든 도메인은 유지합니다.

연구자들은 또한 FBXL10-1 FBXL10-2 결실 유형이 현저하게 다른 표현형을 가지고 있음을 발견했습니다. FBXL10-2 결실 마우스는 전뇌 노출, 비정상적인 안구 조직 또는 FBXL10-1 돌연변이체와 같은 꼬리 말림을 보이지 않습니다. 그와 대조적으로, FBXL10-2 생존 개체는 저신장  두개안면 발육 이형성증의 특성을 갖는 반면, 출생 전에 사망한 개체는 두개안면  신경관 발달 이상 현상이 나타났습니다(그림1). FVB와의 역교배 , FBXL10∆−2/∆−2 가진 태아도 출생  척추 지지 균열과 눈꺼풀 이상 현상을 보였습니다(그림1)[4].

 

 

그림1.  E12.5 배아(제 1 라인)와 E17.5 배아(제 3 라인)에서 FBXL10-2 대립유전자가 동형 결손된 상태에서 두개안면 이상을 보였습니다. 유전자 결실 마우스 태아의 두부 전면이 압력을 받는 현상이 뚜렷했고 출생 시에 눈을 뜨고 있는 표현형(하단에 검은색 화살표)도 있었습니다. Δ-2/Δ-2 배아(중간 라인)에서 굴곡된 신경관을 관찰할 수 있습니다.[4]

 

 

연구원들은 FBXL10  하위 유형을 삭제함으로써 FBXL10T 동형 접합 모델을 편집하고,  모델을 사용하여 다른 성별 간의 표현형을 연구했습니다. 야생형과 비교하면,  배아는 그림2 같이 더욱 심각한 표현형과 더욱 분명한 성별 간의 차이를 보였습니다. 배아는 10.5일째에 발달을 멈추고 Fbxl10∆−2/∆-2에서 발견되는 신경관 꼬임을 포함한 여러 가지 심각한 발달 이상이 발생했습니다.그림2 FBXL10-1 FBXL10-2 유전자의 결실에 의해 매개되는 성별 차이를 나타낸 것으로, 발달이 가장 낮은 암컷 배아와 발달이 가장 높은 수컷 배아가 거의 같은 단계에서 발육을 멈추는 것을 관찰할  있습니다[4].

 

 

 

그림2.  Fbxl10T/T 배아의 성별 차이 표현형의 해부학적 도표. 배아기 10.5일째에 배아를 채취하여 Sry 유전자로 성별을 확인했습니다.[4]

 

 

Fbxl10 결실 ES 세포는 계속 줄기를 유지함

연구자들은 배반포에서 Fbxl10T 대립유전자에 대해 동형접합성인 ES 세포를 분리하고 배양 배지에서 확장시켰습니다. 연구자들은 돌연변이 ES 다능성 표기물 NANOG  OCT4 발현할  있고(그림3a), 야생형 배아에서 키메라가   있고 모든 조직의 성장과 분화를 지원할  있다는 것을 발견했습니다(그림3b). DNA 메틸트랜스퍼라제 유전자 발현의 분석은 Fbxl10 T/T ES 세포가 미분화 ES 세포의 특성을 가지고 있음을 추가로 증명했으며, Fbxl10T/T 세포는 배우자 형성의 특정 단계에서 미분화 ES 세포  생식 세포에 고유한 Dnmt3a(Dnmt3A2)  Dnmt3L 발현합니다.  외에도, 야생형 ES  Fbxl10T/T ES에서 Dnmt1  Dnmt3B 발현 수준도 매우 유사합니다.

 

 

 

그림3.  Fbxl10 T/T 배아줄기세포는 다능성과 배아줄기세포의 특성을 유지하고 있습니다.  (A) 다능성 표기물 NANOG(상단)  OCT4(하단) 발현.  (B) WT 배반포에 주입한  돌연변이 ES 세포는 E9.5 배아의 모든 조직 발달을 지원하여 돌연변이 ES 세포의 다능성을 나타냅니다.  (C) DNA 메틸트랜스퍼라제 발현 프로파일 분석. ES 세포 특이적 Dnmt3A2  Dnmt3L 야생형  Fbxl10T/T ES 세포에서 발현되고, Dnmt3L 분화된 세포에서 발현되지 않습니다 외에도, 돌연변이체  야생형 ES 세포에서 Dnmt1  Dnmt3B 발현 프로파일은 일관적입니다[5].

 

 

Fbxl10 유전자 이상은 전뇌 기형을 유발할  있음

Fbxl10+/- 이형접합 배아는 폐쇄되지 않은 중뇌  후뇌 신경관뿐만 아니라 전뇌 기형을 보였습니다. 비정상 전뇌를 가진 모든 Fbxl10-/- 마우스는 출생 직후 중추 신경계 장애로 사망으며, 또한 E18.5에서 뇌출혈  체형 감소를 보였습니다(그림4G  H).  밖에도, Fbxl10-/- 배아에서도 안구 조직 결손과 꼬리 말림 특징을 나타내었으며(그림4F), 비정상 비율은 각각 40%  10%였습니다[6].

 

 

그림4.  Fbxl10 결실 배아 표현형. (A–H) Fbxl10-/-  대조군의 다른 단계에서 배아의 측면도A-D: 9.5  10.5일의 배아 측면도로, 대조군 배아(A  C) 신경관은 닫혀 있지만 돌연변이 배아의 신경 주름은 여전히 닫히지 않았습니다(B  D, 화살표).  E  F: 배아 단계의 14.5일에서, 중뇌 이형성증(E)(화살표), 안구 조직 결손(검은색 삼각형)  꼬리 말림(흰색 삼각형) 포함한 일부 Fbxl10-/- 배아(F) 표현형입니다G  H: 배아기 18.5일째에서 Fbxl10-/- 배아(H) 대조군 배아(G)보다 작으며 전뇌출혈로 전신이 창백합니다.[6]

 

4.결론

KDM2b 염색질의 구조와 히스톤의 후성 유전학적 변형을 조절할  있는 중요한 단백질로 간주되어, 연구자들이 점점  깊이 연구하고 있습니다. Kdm2b 신경과 뇌의 발달에 중요한 역할을 하며, 향후 연구에서는 해당 단백질이 분자 수준에서 모델을 조절하는 방식과 염색질 조직  히스톤 변형에  단백질이 미치는 영향에 초점을 맞출  있습니다.

 

 

 

 

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