The effect of Jazf1 overexpression in mouse cardiac development : Jazf1 유전자의 과발현이 마우스 심장 발달에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

심장의 형성은 매우 복잡하고 정확한 일련의 분자적인 과정을 통해 일어난다. 심장 형성 과정에 관여하는 유전자 발현의 작은 변화는 선천성 심장질환을 일으키는 원인이 된다. 하지만 선천성 심장질환을 일으키는 정확한 분자적인 매커니즘은 알려져 있지 않다.
Juxtaposed with Another Zinc Finger gene 1 (JAZF1) 유전자는 그 기능이 알려지지 않은 zinc finger protein 이다. 현재까지의 연구에 의하면, NF1 syndrome 을 가진 환자들에게서 선천성 심장질환의 비율이 높게 나타났으며, 환자들의 유전자 분석을 통해 JAZF1의 발현이 높게 나타난다는 사실을 확인하였다. 이러한 연구결과를 토대로, Jazf1 유전자가 심장형성 과정에 관여할 것이라는 가정을 하였다.
형질전환 마우스를 확립하기 전, Jazf1 유전자를 과발현 하는 벡터를 제작하여 zebrafish embryo에 미세주입을 통해 심장의 모습을 확인 하였다. 그 결과 정상 zebrafish와는 달리 심장의 looping이 반대로 일어나거나, looping이 전혀 일어나지 않는 형태의 심장 모습을 확인 할 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 Jazf1 유전자를 과발현 하는 형질전환 마우스 모델을 확립하여 마우스 심장발달에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하였다. 정상 마우스와 형질전환 마우스의 운동성의 차이를 확인하기 위하여 트레드밀 테스트를 수행하였다. 정상 마우스에 비해 형질전환 마우스들은 지구력이 약했으며, 현저하게 운동성이 떨어짐을 확인하였다. 마우스를 마취시킨 후 심전도를 측정 해 본 결과, 형질전환 마우스의 심장박동이 빨랐으나 한번의 박동으로 인한 R peak의 높이는 낮음을 확인하였다. 정상 마우스의 심전도와 비교해 보았을 때 형질전환 마우스의 심장은 약하지만 빠른 속도로 뛰고 있음을 예상할 수 있었다. 13일째의 embryo를 whole embryo section 한 뒤 Hematoxyln & Eosin 염색을 통해 심장의 모습을 확인해 보았을 때, 형질전환 마우스의 심장발달 속도가 정상 마우스에 비해 느림을 확인하였다. 심장의 크기도 작았으며, 심장의 분화 속도도 느렸다. 성체 마우스의 심장 조직을 H&E 염색을 통해 보았을 때, 형질 전환 마우스의 심장 외벽 두께가 얇았으며 그 세포 조직의 괴사가 일어남을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통해 아직까지 정확한 기능이 밝혀지지 않은 Jazf1 유전자가 마우스 심장 형성에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인 하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

JAZF1 (Juxtaposed with Another Zinc Finger gene 1) transcription factors are Zn-finger proteins that bind to the nuclear orphan receptor TAK1/TR4 (Nakajima et al., 2004). The nuclear orphan receptor TAK1/TR4 functions as a positive as well as a negative regulator of transcription. It was recently reported that congenital cardiovascular malformations are significantly more frequent in Neurofibromatosis 1 (NF1) patients with microdeletion syndrome than in those with classical NF1. JAZF1 was expressed in adult heart of patients with NF1 microdeletion syndrome. JAZF1 is highly conserved among various species include mouse.
We hypothesized that the expression of mouse Jazf1 may lead to severe forms of congenital heart disease that allow the survival of newborns and adults. In this study, we created Jazf1 transgenic mice which over-express mouse Jazf1 cDNA under control of the CMV promoter. In the Jazf1-Tg mice, Jazf1 mRNA expression was significantly increased in almost all tissues. The Jazf1-Tg mice showed necrosis of heart tissue and ECG (electrocardiogram) abnormality. Surface ECG recordings revealed multiple abnormalities of cardiac rhythm, including heart rate and RR interval. Importantly RR interval was significantly attenuated in Jazf1-Tg mice, which may contribute to the fasted heart rate. Our results suggested that Jazf1 expression may play an important role in mouse cardiac development.

목차 (Table of Contents)

• INTRODUCTION = 1
• MATERIALS AND METHODS = 4
• Cloning and construction of vector = 4
• Generation of transgenic mice = 4
• Jazf1 gene identification by RT-PCR analysis = 6
• Microinjection of mouse Jazf1 gene into zebrafish embryos = 7
• Histological analysis = 7
• Surface ECG recordings = 8
• Graded treadmill exercise test = 8
• Section in situ hybridization = 9
• Data analysis = 10
• RESULTS = 11
• Protein alignment of Jazf1 from four species = 11
• Characterization of Jazf1 overexpression transgenic mice = 13
• Randomization of heart looping in Jazf1 overexpression zebrafish embryos = 15
• The confirmation of Jazf1 expression in normal and transgenic mouse = 18
• Graded treadmill exercise test = 21
• ECG parameters are significantly affected in transgenic mice = 22
• Histological analysis = 24
• DISCUSSION = 27
• SUMMARY = 30
• REFERENCES = 32
• (초록) = 37