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난자성숙 과정의 단일 시료에서 일곱 가지 인산화 단백질의 동시 분석 방법
Simultaneous Detection of Seven Phosphoproteins in a Single Lysate Sample during Oocyte Maturation Process

윤세진    (스탠포드 의과대학교   ); 김윤선    (CHA 의과학대학교 의생명대학 의생명과학과   ); 김경화    (CHA 의과학대학교 의생명대학 의생명과학과   ); 윤태기    (차병원 여성의학연구소   ); 이우식    (차병원 여성의학연구소   ); 이경아    (CHA 의과학대학교 의생명대학 의생명과학과  );
  • 초록

    목 적: 단백질 인산화는 세포신호전달에 매우 중요한 현상으로서, 수많은 조절인자들이 난자성숙에 관여하게 된다. 그러나 이들 중에서 어떤 단백질이 인산화되어 난자성숙을 조절하는지는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 체세포의 신호전달과정에서 인산화를 통해 중요한 기능을 한다고 알려져 있는 일곱 가지 단백질들이 생쥐의 난자성숙과정에서 어떻게 인산화 되고 있는지 알아보고자 한 개 샘플에서 일곱 개의 변화를 한꺼번에 측정할 수 있는 bead-based multiplex phosphorylation assay를 이용하여 본 연구를 수행하였다. 연구방법: ICR 생쥐에 PMSG를 주사하고 46시간 후에 cumulus-oocyte complex (COCs) 형태로 미성숙 난자를 채취한 후 체외배양 하면서, 배양 2시간 후에 GVBD를, 배양 8시간 후에 MI을, 배양 16시간 후에 MII 단계의 난자를 얻었고 체내에서 배란한 MII 단계의 난자는 수란관에서 얻었다. 각 단계의 난자를 100개씩 모아서 mitogen-activated protein kinase (MAPK)에 속하는 세가지 단백질인 ERK1/2, JNK, p38 MAPK와 Akt, GSK- $3{\alpha}/{\beta}$ , $I{\kapa}B{\alpha}$ , STAT3 등 총 일곱 단백질의 인산화를 Bio-Plex System을 이용하여 같은 시료에서 동시에 측정하였으며 세 번의 반복실험을 통하여 얻어진 결과를 통계적으로 분석하였다. 결 과: 생쥐의 난자성숙과정에서 측정된 일곱 가지 단백질 중에서 인산화가 현저히 증가하는 단백질로는 ERK1/2, JNK, p38 MAPK와 STAT3로서 미성숙 난자에 비해서 3배에서 20배까지 인산화되는 결과를 보였다. 반면에 GSK- $3{\alpha}/{\beta}$ , $I{\kappa}B{\alpha}$ 의 인산화의 변화는 미약하였으며, Akt의 경우에는 변화가 전혀 없었다. 난자성숙 과정에서 분석 대상 단백질들의 인산화는 GVBD 단계에서 활성화되기 시작하여 MI에서 현저히 높게 증가하며 MII까지 높게 유지되었다. 결 론: 본 연구는 난자성숙과정에서 일곱 가지 단백질의 인산화를 동시에 측정한 최초의 보고로서 이 방법은 난자와 같이 적은 양의 시료에서의 여러 개의 단백질 인산화를 동시에 분석하는데 유용할 것으로 생각된다. 본 연구결과, 세 가지 MAPK 단백질인 ERK1/2, JNK, p38 MAPK 외에도 STAT3가 난자성숙에 있어서 매우 중요한 조절자로 생각되었다. 또한 Akt의 473번 serine기의 인산화는 난자성숙에 관여하지 않음을 알 수 있었다.


    Objective: Phosphorylation and dephosphorylation of proteins are important in regulating cellular signaling pathways. Bead-based multiplex phosphorylation assay was conducted to detect the phosphorylation of seven proteins to maximize the information obtained from a single lysate of stage-specific mouse oocytes at a time. Methods: Cumulus-oocyte complexes (COCs) were cultured for 2 h, 8 h, and 16 h, respectively to address phosphorylation status of seven target proteins during oocyte maturation process. We analyzed the changes in phosphorylation at germinal vesicle (GV, 0 h), germinal vesicle breakdown (GVBD, 2 h), metaphase I (MI, 8 h), and metaphase II (MII, 16 h in vitro or in vivo) mouse oocytes by using Bio-Plex phosphoprotein assay system. We chose seven target proteins, namely, three mitogen-activated protein kinases (MAPKs), ERK1/2, JNK, and p38 MAPK, and other 4 well known signaling molecules, Akt, GSK- $3{\alpha}/{\beta}$ , $I{\kappa}B{\alpha}$ , and STAT3 to measure their phosphorylation status. Western blot analysis and kinase inhibitor treatment for ERK1/2, JNK, and Akt during in vitro maturation of oocytes were conducted for the confirmation. Results: Phosphorylation of ERK1/2, JNK, p38 MAPK and STAT3 was increased over 3 folds up to 20 folds, while phosphorylation of the other three signal molecules, Akt, GSK- $3{\alpha}/{\beta}$ , and $I{\kapa}B{\alpha}$ was less than 3 folds. All of these results except for Akt were statistically significant (p


  • 주제어

    난자성숙 .   단백질 인산화.  

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