Sox11 inhibits osteoblast differentiation of adipose tissue derived mesenchymal

Abstract

Adipose tissue derived mesenchymal stem cells are a kind of adult stem cells with self-renewing ability and developmental potential to differentiate into various cell types. These cells can be obtained by a less invasive procedure and in large quantities than bone marrow-derived mesenchymal stem cells, and they have been recognized as a promising source for regenerative medicine. Sox11 (SRY-related HMG box containing gene 11) is a member of the group C high mobility group Sox gene family. Like other members of the family, Sox11 has a high-mobility group (HMG) box as the DNA binding domain, and binds to minor groove of DNA in a sequence specific manner. Sequence specific DNA binding and restricted spatial and temporal expression pattern are both characteristic features associated with the function of Sox proteins as important developmental regulators. At present 20 Sox genes in mammals have been identified and are classified into several subgroups according to homology within the HMG domain. In this study, we analyzed the expression level change of transcription factors in adipose derived stem cells during osteogenic differentiation and found a candidate regulatory gene, Sox11. We show that Sox11 suppresses osteogenic differentiation through overexpression and knock down experiments. Moreover, Sox11 hinders adipogenic differentiation from adipose derived stem cells. We also show that Sox11 inhibits osteogenic differentiation by activating transcription of target genes. Our study reveals a novel function of Sox11 and suggests a way of regulating adipose derived stem cell.;지방 조직에서 유래한 중간엽 줄기세포는 성체줄기세포의 한 종류로서 분열하여 원래의 세포와 같은 세포를 재생산할 수 있는 자가 재생 능력과 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 다분화능을 가진 세포를 말한다. 지방 조직에서 줄기세포를 추출하는 방법은 주변신체조직의 손상을 최소화하여 많은 양의 줄기세포를 얻을 수 있기 때문에 재생 의학의 대체 공급원으로 여겨져 많은 연구가 진행되고 있다. Sox11은 high mobility group Sox gene family에 속한 유전자로서 DNA binding domain 인 HMG box를 가지고 있다. 이 HMG domain은 DNA minor groove의 특정 sequence에 binding하여 표적유전자의 발현을 조절한다. 포유류에 존재하는 Sox 유전자는 약 20여가지가 알려져 있고, 가지고 있는 HMG box의 homology에 따라 여러 subgroup으로 나뉘어진다. 이 논문에서는 지방세포에서 유래한 줄기세포가 골세포로 분화하는 과정에서 발현 정도의 차이를 보이는 전사인자를 분석하여 target 후보유전자로 Sox11을 찾았다. Sox11을 과발현 시켰을 때, Sox11이 골세포로의 분화에 영향을 미치는 유전자발현을 촉진시켜 지방유래 줄기세포가 골세포로 분화하는 것을 억제하였다. 반면, Sox11을 knock down시켰을 때 지방유래 줄기세포가 골세포로 분화되는 정도가 증가하였다. 또한 Sox11이 골세포로의 분화뿐만 아니라 지방세포 로의 분화 또한 억제한다는 것을 확인하였다. 결과적으로, 이 실험들을 통해서 Sox11이 전사의 촉매제 또는 억제제로 작용하여 골세포 분화 또는 지방세포 분화를 억제하여 지방유래줄기세포의 다분화능을 유지시킨다는 것을 알 수 있다.