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다핵 세포의 생물학 - 근육 세포내 핵간의 유전자 발현 프로그램
김민철
김민철 (Max Delbruck Center for Molecular Medicine)
2022 BRIC 세미나 상반기  |  2022.01.07
우리 몸을 구성하는 장기들의 기능은 그 장기를 구성하는 다양한 분화된 세포들에 의해서 조율된다. 근육 세포는 거대한 다핵 세포로서, 하나의 세포질 안에 수백 개의 핵들을 가지고 있다. 최근까지 근육 세포 내의 유전자 발현 프로그램은 전반적으로 균질한 것으로 믿어져 왔다. 본 연구에서는 근육 세포를 유전적으로 labeling 한 후 분리된 단일 핵의 전사체를 분석함으로써, 이전에 간과되었던 근육 핵 사이의 다양성을 밝혀냈다. 또한, 이 방법을 근육 퇴행성 질환 모델에 적용 함으로써 정상적인 다양성이 질병에서는 망가지며, 동시에 질병에 특이적인 새로운 종류의 핵들이 팽창함을 발견하였다. 더불어 유전적 labeling을 특정 근육 fiber 종류에 국한시킴으로써, 굉장히 희귀하고 특화된 fiber인 spindle fiber 내부가 어떻게 공간적으로 구성되어 있는지를 관찰하였다. 마지막으로 전사 인자와 후생 유전학적 인자들의 발현양을 조사하여 다양한 종류의 핵의 정체성을 조절하는 후보 유전자들을 발굴할 수 있었다. 이 연구는 다핵 세포인 근육 세포가 개념적으로 다세포 조직과 유사함을 시사한다 – 즉, 각각의 근육 핵들은 마치 분화된 세포들처럼 분화되어 있다. 본 연구에서 정립된 방법론은 앞으로 근육 세포의 기능에 영향을 주는 다양한 생리 및 질병 모델에서 (예 – 당뇨, 노화, 운동) 그 기전을 이해하고 치료법을 찾는데도 유용한 것으로 기대된다.
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