CreERT2 마우스를 이용한 ARC AgRP 신경세포 타겟팅
비만과 굶주림은 복잡한 신경 및 호르몬 조절 메커니즘을 포함하는 밀접하게 연관된 생리적 상태입니다. 이러한 대사 메커니즘을 연구하는 데 있어, 굶주림 신호에 민감한 NPY/AgRP 신경세포는 중요한 역할을 합니다. 오늘날, Cyagen은 뇌하수체의 원추핵(ARC, arcuate nucleus of the hypothalamus)을 특이적으로 타겟으로 하는 Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato Cre 유도형 형광 레포터 마우스 모델(제품 번호: C001558)을 소개합니다.
Hungry 상태에서의 NPY/AgRP 신경세포 조절
뇌 내 NPY/AgRP 신경세포는 ARC 내에서만 발견되며, 굶주림 상태일 때 렙틴과 인슐린 수용체를 발현하여 이들 호르몬의 존재 시 억제되는 활성 상태에 있습니다. 이러한 신경세포는 신경전달물질 Y(NPY) 신호를 증가시킴으로써 식욕을 효과적으로 자극하며, 또한 멜라노코르틴 신호를 억제하는 아고티-관련 단백질(AgRP)을 방출합니다.[1] 아고티-관련 단백질(AgRP)은 AGRP 유전자에 의해 코딩되며, 주로 ARC에서 발현되며, 신장 및 부신피질에서도 발현됩니다. 뇌하수체 ARC의 전측 부분에서 AgRP는 NPY를 포함하는 세포체에서만 합성되며, NPY와 공발현되어 식욕 증가, 대사 감소 및 에너지 소비 감소에 기여합니다. 이러한 특성으로 인해 AgRP는 가장 효과적이고 지속적인 식욕 자극제 중 하나입니다.
Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato 마우스 모델: 유전적 배경 및 기능성
Cyagen은 유전자 편집 기술을 활용하여 Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato Cre 조건부 형광 레포터 마우스 모델(제품 번호: C001558)을 개발하였습니다. 이 모델은 내재된 Agrp 마우스 유전자 조절 요소에 의해 조절되는 타모시펜 유도형 CreERT2 재조합효소를 발현합니다. 또한, 이 품종의 CreERT2 재조합효소 발현 요소 뒤에는 빨간 형광 단백질(tdTomato) 발현 요소가 연결되어 있어, Agrp 양성 세포의 계통 추적을 가능하게 합니다.
타모시펜 처리가 없는 상태에서는 CreERT2 재조합효소는 세포질에 존재합니다. 타모시펜 처리 후에는 CreERT2 재조합효소가 핵으로 이동하여 재조합 효소 기능을 발휘합니다. Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato 마우스를 loxP 사이트를 지닌 마우스와 교배하면, 타모시펜 유도에 의해 AgRP 양성 신경세포 내의 loxP 사이트 간에 Cre 재조합효소 매개 캐스셋 교환(RMCE)이 유도됩니다. 이 접근법은 NPY/AgRP 신경세포와 관련된 비만 연구를 위한 조건부 CreERT2 유도형 형광 레포터 마우스 모델 개발을 가능하게 합니다.
하부질에서 형광 단백질 발현의 성공적 유도
브리딩 실험에서 Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato 마우스는 조건부 ZsGreen 형광 단백질 발현을 하는 LSL_ZsGreen 마우스와 교배되었습니다. 타모시펜 유도 후, 자손의 하부질 조직을 냉동 절편을 이용하여 ZsGreen 단백질의 자가 형광을 분석하였습니다. 그 결과, 타모시펜 처리된 Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato; LSL_ZsGreen 이중 양성 마우스에서 뇌하수체의 원추핵(ARC) 영역에서 특이적으로 녹색 형광 신호가 관찰되었습니다.
tdTomato 및 ZsGreen 형광 단백질의 공존 발현
이 교배 마우스 모델의 세포 유형 특이성을 확인하기 위해 tdTomato 단백질 발현에 대한 면역형광(IF) 염색을 수행하였습니다. 결과적으로, 타모시펜 처리된 Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato; LSL_ZsGreen 이중 양성 마우스에서 하부질 내에서 tdTomato(빨간 형광 단백질) 및 ZsGreen(초록 형광 단백질) 신호 모두가 검출되었습니다. Cre 재조합효소에 의해 유도된 ZsGreen 신호는 내재된 Agrp 조절 tdTomato 형광과 공존하였으며, 이는 본 모델에서 Cre 재조합효소의 발현 패턴이 마우스 내의 내재된 Agrp 발현 패턴과 일치함을 나타냅니다.
결론
Agrp-IRES-CreERT2-P2A-tdTomato 마우스 모델(카탈로그 번호: C001558)은 뇌하수체의 원추핵(ARC) 내에서 정밀한 Cre 재조합효소 발현을 가능하게 합니다. 교배 실험에서 타모시펜 유도에 의한 이중 형광 단백질 발현은 본 마우스 모델의 특이성을 확인하였으며, AgRP 유전자 및 NPY/AgRP 신경세포에 초점을 맞춘 비만 연구에 매우 유용한 도구입니다.
종합적인 Cre 드라이버 및 KO/cKO 마우스 모델
이 유도형 모델 외에도, Cyagen은 연구자들을 위한 포괄적인 자료를 제공하기 위해 사전 개발된 설치류 모델 라이브러리를 확장하고 있습니다. Cyagen의 Knockout 카탈로그 모델 레포지토리(eBank)는 다양한 연구 응용 분야에 사용 가능한 Knockout(KO) 및 조건부 녹아웃(cKO) 라인을 제공합니다. Cyagen의 광범위한 KO/cKO 마우스 모델 선택에 대해 더 자세히 알고 싶으시다면, 아래 링크를 통해 Knockout 카탈로그 모델 레포지토리(eBank)를 확인하시기 바랍니다.
또한, KO/cKO 마우스 모델 eBank 외에도, 다양한 조직에서 정밀한 유전적 수정을 지원하기 위한 iCre 및 CreERT2를 포함한 강력한 전용 Cre 드라이버 마우스 라인을 제공하고 있습니다. >>Cre 마우스 라인 확인하기
참고문헌:
- Morton GJ, Schwartz MW. The NPY/AgRP neuron and energy homeostasis. Int J Obes Relat Metab Disord. 2001 Dec;25 Suppl 5:S56-62.
- Han J, Liang X, Guo Y, Wu X, Li Z, Hong T. Agouti-related protein as the glucose signaling sensor in the central melanocortin circuits in regulating fish food intake. Front Endocrinol (Lausanne). 2022 Nov 1;13:1010472.
