Tiam-1 적중 마우스 기능 분석을 통한 무뇌아증 치료 표적 발굴 = Identification of therapeutic targets for anencephaly by investigating Tiam-1 null mutant mice

국문 초록 (Abstract)

Tiam-1은 신경계 형성에 있어서 neuronal migration, spine morphogenesis등에 관여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 in vivo에서 뇌의 발달에 중요한 Tiaml 의 기능은 밝혀진 바가 없다. 본 연구과제에서는 Tiam-1 의 in vivo 기능을 분석하기 위해 deficient mice를 이용하였다. Tiam-1 gene-trap vector가 Tiam-1 의 exon5의 down stream 위치에 삽입되어 beta-geo (LacZ) gene이 연결된 truncated 단백질을 발현하도록 제작된 Tiam-1 의 ES cell line을 이용하여 knockout mice를 제작하였다. 이 마우스에서 primary culture 한 mouse embryonic fibroblast 세포에서는 Tiam-1 의 Rac specific GEF로서의 역할에서 추측할 수 있듯이 활성화된 Rac의 양이 현저히 감소하였다. 또한 Tiam-1 의 발현 양이 감소할수록 세포의 proliferation양도 영향을 받는 다는 것을 알 수 있었다. X-galstaining을 통해 E9.5-E13.5 배아에서 Tiam-1 의 발현을 살펴보면 Tiam-1 은 early embryo 시기에 telencephalon 뒤쪽과 diencephalon의 앞쪽에서 주로 발현한다는 것을 확인할 수 있었다. 이 발현지역은 신경관 접합이 일어나는 중요 부위로 이와 일관성 있게 Tiam-1 deficient mice에서는 anencephaly와 exencephaly등 전형적인 신경관 접합 결핍과 관련한 표현형이 나타났다. 이러한 뇌의발달 이상은 배아에서도 심하지 않은 경우는 diencephalon의 크기가 작아지는 것부터 크게는 neural tube가 닫히지 못하고 완전히 벌어져 안쪽 뇌가 들어나는 등 다양한 결핍 증상을 보였다. 이는 세포 사멸보다는 proliferation 조절의 이상 때문에 나타나는 결과로 예상된다. 이러한 일련의 결과들은 뇌의 신경관 접합이 이루어지는 발달 과정 초기에 Tiam-1 이 중요하게 관여한다는 것을 암시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Tiam-1 has been implicated in the development of the central nervous system. However, the in vivo function of Tiam-1 has not been fully determined in the developing mouse brain. In this study, we generated Tiam-1 knockout mice using a Tiam-1 gene-trapped embryonic stem cell line. Insertion of a gene trap vector into a genomic site downstream of exon 5 resulted in a mutant allele encoding a truncated protein fused with the 3 -geo LacZ gene. Primary mouse embryonic fibroblasts lacking Tiam-1 revealed a significant decrease in Rac activity and cell proliferation. In addition, whole-mount embryonic LacZ expression analysis demonstrated that Tiam-1 is specifically expressed in regions of the developing brain, such as the caudal telencephalon and rostral diencephalon. More importantly, mouse embryos deficient in Tiam-1 gene expression displayed a severe defect in embryonic brain development, including neural tube closure defects or a dramatic decrease in brain size. These findings suggest that embryonic Tiam-1 expression plays a critical role during early brain development in mice.