BioWave  Vol. 20 No. 5
광주과학기술원 발생유전학 연구실 진석원 교수
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실험실 소개  
발생유전학 연구실은 척추동물의 발생과정에서 혈관계의 형성을 조절하는 분자생물학 및 세포생물학적인 기작을 규명하고자 제브라피쉬와 마우스를 사용하여 연구하고 있습니다. 특히 발생과정 중 혈관의 주요 구성 세포인 혈관내피세포 (endothelial cell)의 분화 과정 및 형태형성 과정 그리고 기능을 이를 관장하는 신호전달체계를 중심으로 연구하고 있습니다. 이를 바탕으로 발생과정 중 새로운 혈관이 형성되는 혈관신생형성의 기작을 이해하는 것은 물론 이를 토대로 성체에서 생리적인 자극 또는 질환에 의하여 형성이 촉진되는 혈관신생형성을 제어하는 데 적용하고자 합니다.
연구내용  
1. 혈관내피세포에서 Bone Morphogenetic Protein (BMP) 신호전달 과정 규명:
척추동물의 발생을 조절하는 주요 신호전달체계 중 하나인 BMP 신호전달이 어떻게 혈관내피세포를 조절하는지 그 분자세포생물학적인 기작을 탐색하며, 특히 혈관내피세포를 조절하는 가장 중요하다고 알려져 있는VEGF-A (Vascular Endothelial Growth Factor-A) 신호전달체계와 구별되는 BMP 신호전달의 특징을 연구하고 있습니다. 본 연구실에서는 모든 혈관내피세포가 반응하는 VEGF-A 신호전달에 반응하여 혈관신생형성을 일으키는데 비하여 BMP 신호전달체계은 오직 정맥 혈관내피세포 만을 자극하여 선택적으로 혈관신생형성을 유도한다고 보고한 바 있습니다. 이를 기반으로 BMP신호전달체계에 의한 선택적인 혈관신생형성 과정을 조절하는 인자들을 탐색하여 이들의 특징을 생체 내에서 규명하여 혈관내피세포에서BMP 신호전달의 기작을 포괄적으로 이해하고자 합니다.

제브라피쉬에서 BMP 신호전달체계에 의한 정맥 특이적 혈관신생형성 유도

마우스에서 BMP 신호전달체계에 의한 정맥 특이적 혈관신생형성 조절

2. 림프관 형성 과정에서 BMP 신호전달의 기능 분석:
생체 내에서 과다하게 존재하는 액체를 혈액으로 되돌리는 기능을 주로 담당하는 림프관은 혈관계와 밀접한 관계가 있습니다. 발생 과정 중 림프관은 정맥에서 유래한다고 알려져 있습니다. 본 연구실에서는 BMP 신호전달체계가 정맥을 선택적으로 활성화시켜 혈관신생형성을 유도하는 것은 물론 정맥세포의 특성을 유지시키며 그 결과 림프관의 발생 및 림프관신생형성을 억제한다고 보고한 바 있습니다. 따라서 BMP 신호전달체계는 정맥에서 림프관으로 분화하는 혈관내피세포의 숫자를 제한하는 역할을 수행할 것으로 생각됩니다. 이를 기반으로 림프관의 형성 과정에서 BMP 신호전달체계의 활성을 제어하는 인자들을 발굴하고 이들의 기능을 발생 과정은 물론 질환과정에서 림프관신생형성 과정에서 규명하고자 합니다.

BMP 신호전달체계에 의한 림프관 형성 억제

3. 혈관내피세포 내에서 신호전달체계 간의 상호작용 탐색:
BMP 신호전달체계뿐 아니라 많은 신호전달체계에 의하여 혈관내피세포의 기능이 조절됩니다. 하지만, 이들의 상호작용이 어떻게 일어나는지는 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 본 연구실에서는 BMP 신호전달체계의 활성화에 VEGF-C 신호전달체계의 주요 수용체인 VEGFR3가 중요한 역할을 수행하며 VEGFR3가 결여될 경우 BMP 신호전달체계의 이상으로 야기되는 폐고혈압을 유발할 수 있다는 것을 보고한 바 있습니다. 혈관내피세포의 기능을 조절하는 많은 신호전달체계가 존재하는 것을 고려할 때, 다른 신호전달체계도 역시 BMP 신호전달체계의 활성을 조절할 수 있을 것으로 생각됩니다. 이를 기반으로 혈관내피세포 내에서 BMP 신호전달체계와 상호작용을 하는 신호전달체계를 선별하고 BMP 신호전달의 fine tuning에서 이들의 역할을 확립하고자 합니다.

VEGFR3의 활성 저하에 의한 BMP 신호전달체계 억제와 폐고혈압 증상 유도

연구성과  
연구실에서 주저자로 발표한 주요 연구논문들

  • Hwangbo, C., Lee, H.W., Kang, H., Ju, H., Wiley, D.S., Papangeli, I., Han, J., Kim, J.D., Dunworth, W.P., Hu, X., Lee, S., El-Hely, O., Sofer, A., Pak, B., Peterson, L., Comhair, S., Hwang, E.M., Park, J.Y., Thomas, J.L., Bautch, V.L., Erzurum, S.C., Chun, H.J.*, and Jin, S.W. *, (2017)
    Modulation of Endothelial BMPR2 Activity by VEGFR3 in Pulmonary Arterial Hypertension.
    Circulation, 135(23):2288-2298 (*: Co-corresponding authors)

  • Mouillesseaux, K.P., Wiley, D.S., Saunders, L.M., Wylie, L.A., Kushner, E.J., Chong, D.C., Citrin, K.M., Barber, A.T., Park, Y., Kim, J.D., Samsa, L.A., Kim, J., Liu, J., Jin, S.W.*, and Bautch, V.L.* (2016)
    Notch regulates BMP responsiveness and lateral branching in vessel networks via SMAD6.
    Nat Commun., 7:13247. (*: Co-corresponding authors)

  • Dunworth, W.P., Cardona-Costa, J., Cagavi, E., Kim, J.D., Fischer, J.C., Meadows, S., Wang, Y., Cleaver, O., Qyang, Y., Ober, E.A., and Jin, S.W. (2014)
    Bone Morphogenetic Protein 2 Signaling Negatively Modulates Lymphatic Development in Vertebrate Embryos.
    Circ. Res., 114: 56-66

  • Kim, J.D., Kang, H., Larrivee, B., Lee, M.Y., Mettlen, M., Schmid, S.L., Qyang, Y., Eichmann, A. and Jin, S.W. (2012)
    Context Dependent Pro-Angiogenic Function of Bone Morphogenetic Protein Signaling is Mediated by Disabled Homolog 2.
    Dev. Cell, 23:441-44

  • Wiley, D.M., Kim, J.D., Hao, J, Hong, C.C., Bautch, V.L.*, and Jin, S.W.* (2011)
    Distinct Signaling Pathways Regulate Sprouting Angiogenesis from the Dorsal Aorta and Axial Vein.
    Nat. Cell. Biol., 13(6): 686-92. (*: Co-corresponding authors)

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      지도교수: 진석원

     박사과정: 가준, 김아라, 박보령, 최우성, 한어진
     석사과정: 이대헌, 조은정
     학부 인턴: 김동원, 김민정, 최지민
     연구원: 김유현, 이혜숙, 조아라

    Contact : 062-715-3561 (Tel.)
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    등록 2018.04.24
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