[학계주요topic] 해외연구동향 2024년 3월
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- 1. 논문제목: Depletion of SAM leading to loss of heterochromatin drives muscle stem cell ageing
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Jengmin Kang et al., Nature Metabolism (2024.01.06)
- DOI: 10.1038/s42255-023-00955-z
- 효모에서 인간에 이르기까지 진핵생물에서 노화 과정에서 이색 염색질이 전반적으로 손실되는 것이 관찰되었으며, 이는 노화의 원인 중 하나로 제안되었습니다. 그러나 노화와 관련된 이질염색질 손실의 원인은 여전히 수수께끼로 남아있었습니다. 여기에서는 히스톤 H3K9 di/tri-메틸화 및 HP1을 포함한 이질염색질 마커가 근육 줄기세포(MuSC)에서 메틸 공여체인 S-아데노실메티오닌(SAM)의 고갈로 인해 나이가 들면서 감소하는 것을 보여줍니다. 노화된 MuSC에서 세포 내 SAM을 회복시키면 이질염색질 함량이 젊은 수준으로 회복되고 DNA 손상 축적, 세포 사멸 증가, 근육 재생 결함 등 노화와 관련된 특징이 회복된다는 사실을 발견했습니다. SAM은 트랜스메틸화를 위한 메틸기 공여체일 뿐만 아니라 폴리아민 합성을 위한 아미노프로필 공여체이기도 합니다. 폴리아민 합성에 SAM을 과도하게 섭취하면 트랜스메틸화에 대한 가용성이 감소할 수 있습니다. 이러한 전제에 따라, 저자들은 Spermidine 합성 효소를 억제하여 증가된 폴리아민 합성을 교란하면 세포 내 SAM 함량과 이질염색질 형성이 회복되어 수컷 및 암컷 마우스에서 노화된 MuSC 기능과 재생 능력이 향상되는 것을 관찰했습니다. 이 연구는 쥐의 MuSC 노화 과정에서 폴리아민 대사와 후성유전학적 조절 장애 사이의 직접적인 인과 관계를 보여주고 있습니다.
- 2. 논문제목: Gut-liver axis calibrates intestinal stem cell fitness
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Girak Kim et al., Cell (2024.02.15)
- DOI: 10.1016/j.cell.2024.01.001
- 장과 간은 담도, 간문맥 및 전신 순환을 통해 상호 소통하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이 장-간 축이 어떻게 장의 생리를 조절하는지는 아직 명확하지 않습니다. 간 절제술과 전사체 및 단백질체 프로파일링을 통해 간에서 유래한 수용성 Wnt 억제제인 색소 상피 유래 인자(Pigment Epithelium-derived factor (PEDF))가 장 줄기세포(ISC)의 과증식을 억제하여 Wnt/β-카테닌 신호 경로를 억제함으로써 장의 항상성을 유지한다는 사실을 확인했습니다. 또한 장내 염증으로 인한 미생물 위험 신호를 간에서 감지하여 퍼옥시좀 증식인자 활성화 수용체-α(PPARα)를 통해 PEDF 생성을 억제할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이러한 억제는 ISC의 증식을 촉진하여 장의 조직 회복을 촉진합니다. 또한 고지혈증에 사용되는 임상용 PPARα 작용제인 Fenofibrate를 생쥐에 치료하면 PEDF 활성으로 인한 대장염 감수성이 향상됩니다. 따라서 저자들은 장과 간 사이의 상호 작용을 통해 장의 항상성을 위해 ISC 확장을 보정하는 데 있어 PEDF의 뚜렷한 역할을 확인했습니다.
- 3. 논문제목: The transcriptional regulatory network modulating human trophoblast stem cells to extravillous trophoblast differentiation
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Mijeong Kim et al., Nature Communications (2024.02.15)
- DOI: 10.1038/s41467-024-45669-2
- 인간 임신 중, 자궁외 영양막은 태반이 산모 탈락막으로 침입하고 나선형 동맥을 리모델링하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 인간 외배엽 영양막의 특성을 조절하는 조절 인자와 그 작용 메커니즘은 알려지지 않았습니다. 저자들은 인간 영양막 줄기세포가 외배엽 영양막으로 분화하는 동안 전사체와 인핸서 프로파일의 동적 변화를 분석하여 초기 단계의 전사 인자, TFAP2C 및 여러 후기 단계의 전사 인자를 포함한 단계별 조절 인자를 정의했습니다. 기능 상실 연구를 통해 적절한 분화를 위해 확인된 모든 전사인자가 필요함을 확인했으며, TFAP2C 수준의 동적 변화가 필수적임을 밝혀냈습니다. 특히, 분화 초기에는 TFAP2C가 비활성 상태인 외배엽 영양막 활성 유전자의 조절 요소를 선점하고, 분화가 진행되면서 후기 단계의 전사인자들이 자신을 포함한 외배엽 영양막 활성 유전자를 직접 활성화함으로써 분화를 보장하는 전사인자들의 순차적인 작용을 시사하고 있습니다. 본 연구 결과는 단계별 전사 인자와 영양막 분화를 조절하는 상호 연결된 조절 메커니즘을 밝혀 초기 인간 태반 및 태반 관련 합병증을 이해하기위한 프레임 워크를 제공하고 있습니다.