입술 초기 발생에서 protein kinase CK2에 의한 상피의 운명 조절

Abstract

[한글]

초기 얼굴 발생과정에서 maxillary process 와 lateral nasal process, frontonasal mass가 EMT (epithelial-mesenchymal transition)등을 통해 중간 상피가 없어지면서 서로 fusion 함으로써 입술이 형성된다. 이와 같은 EMT가 일어나는 과정에 CK2가 관여할 수도 있다고 최근 알려지기 시작했다. CK2는 일반적으로 canonical Wnt pathway에서 β-catenin을 조절하는 것으로 알려져 있으며 세포내에서 proliferation, apoptosis, differentiation, transformation에 관여한다고 보고 되어있다. 그리고 DMAT에 의해 특이적으로 억제되는 CK2는 canonical Wnt pathway에서 β-catenin을 조절하여 입술의 융합과정에 관여한다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 초기 얼굴 발생과정에서 상악돌기와 비돌기가 만나 중간 상피가 없어지고 융합하면서 입술을 형성하게 되는 시기에 CK2가 관여하는지를 DMAT (2-dimethylamino-4,5,6,7-tetrabromo-1H-benzimidazole)를 이용해 상피에서의 CK2 발현억제를 유도하고 그 결과 닭 배아의 입술발생 초기과정에서의 변화를 관찰하여 CK2의 입술융합에 대한 조절메커니즘을 규명하고자 하였다.

실험방법으로는 닭의 입술 발생 과정에서 CK2의 발현억제에 의한 변화를 확인하기 위해 Hamburger-Hamilton (H-H) stage 25에서 frontonasal mass의 subepithelial mesenchyme에 DMAT bead를 이식한 후 H-H st 26과 27에서의 변화를 형태학적, 조직학적 분석 등으로 확인하였다. DMAT 비드를 매식한 닭 배아의 입술 부위의 발생학적 패턴 분석을 통하여 안면 융기의 상악 돌기 및 내, 외측 비돌기의 상피가 융합하는 때에 protein kinase CK2를 포함한 Wnt signaling이 입술의 발생에 관여한다는 것을 다음의 결과를 통해 알 수 있었다.

1. Protein kinase CK2는 정상 닭 배아 얼굴 발생 과정에서 상피 부위에 주로 발현하였다. 얼굴 돌기에서는 상피, 두 돌기의 상피가 합쳐지는 과정에서 강하게 발현되었으며 상피가 융합된 후에는 발현이 소실되었다.

2. 입술부위 돌기들이 합쳐지는 과정에서 protein kinase CK2 발현을 국소적, 일시적으로 DMAT를 이용해 억제하면 입술 상피의 융합, 소실은 지연되었다. 이 과정의 상피 결합 부위에서는 protein kinase CK2와 함께 β-catenin 과 Snail 발현이 모두 감소하였다.

따라서 protein kinase CK2는 입술 발생 과정에서 주로 상피에 발현하면서 Wnt signaling pathway의 β-catenin/ Snail을 통해 상피의 소실-유지에 관여하여 입술 패터닝을 조절한다.

[영문]

Protein kinase CK2 the most extensively studied is a highly conserved serine/threonine kinase is ubiquitously distributed in eukaryotes, implicated in multiple cellular functions, tumorigenesis and transformation. CK2 is correlated with Wnt signaling pathway. The purpose of this study is to identify regulatory function of CK2 related with EMT (epithelial-mesenchymal transition) in the lip patterning of chick embryos. For evauation of the CK2, the developmental patterns of chicken embryos have been analyzed after DMAT, CK2 inhibitor treated. Wnt signal including CK2 is involved in the lip development, especially during the fusion processing of nearly facing epithelium of the facial prominences. When beads soaked with DMAT were implanted into the subepithelial mesenchyme of the frontal mass in H-H st 25 chick embryo, the embryos showed the absence or delayed epithelial fusion and disintegration to make the mesenchymal bridging in H-H 26 and 27. Frequently, it resulted in the slight defect between the maxillary and globular process, but the final phenotype of the embryos failed to show the cleft lip, possibly associated with the lack of DMAT protein effect. Immunohistochemistry revealed that overexpression of DMAT caused the down-regulation of CK2, β-catenin, Snail, which is the downstream of Wnt/β-catenin signal pathway to control the E-cadherin. And E-cadherin, which mediates epithelial cell-to-cell adhesion, was shown to be upregulated from immunohistochemistry. Taken together, protein kinase CK2 as a regulatory component of Wnt signaling pathway is essential for the epithelium to have the developmental fusion and to make EMT at the maxillary process and frontonasal prominence.