Identification and characterization of target genes of the transcription factor Sox2

Abstract

Sox2는 Sox 전사인자그룹에 속하는 유전자로 DNA에 직접 결합가능한 domain인 HMG (high mobility group) box를 공통적으로 가지는 전사인자이다. 신경 조직에서 Sox2는 신경 줄기세포의 미분화 상태를 유지하고, 세포의 성장을 유지시키는 역할을 한다. 따라서 본 연구에서는 Sox2의 target을 밝혀내고, 신경발생과정에서 target의 역할을 밝히려고 한다. Sox2가 높게 발현되는 사람의 신경줄기세포인 ReN 세포 주로 ChIP on chip실험을 실행하여 Sox2의 후보 target 유전자들을 밝혀냈고, 그 중 Sox6와 HDAC9을 선택하였다. 이 후, RNA in situ hybridization 실험을 통해 mouse와 chicken의 신경 관에서 HDAC9의 발현 양상을 살펴보았고, Comparative genomic analysis를 통하여 Sox6와 HDAC9의 promoter부분에서 Sox2 결합부위가 종간 conservation이 잘 되어 있음을 확인하였다. 따라서 각 유전자의 promoter부분에서 Sox2 결합부위를 포함하고 있는 부분을 luciferase gene이 달린 vector에 cloning하여 reporter assay를 해봄으로써 Sox2에 의한 유전자 promoter 활성을 측정하였고, 그 결과로 Sox6와 HDAC9의 promoter가 Sox2에 의해 영향 받음을 확인할 수 있었다. 이로써 Sox6와 HDAC9이 Sox2에 의해 조절 받는 target임을 알았고, 앞으로 더 많은 실험들을 통하여 이 target 유전자들이 Sox2와 관련하여 신경줄기세포의 미분화를 유도하는 기전에 대하여 알아볼 것이다.;Sox2 is a member of the Sox transcription factor family whose defining characteristics is the HMG-box DNA binding domain. The role of Sox2 in neural tissues is to prevent premature neuronal differentiation and maintain the growth of cells. We have isolated Sox6 and HDAC9 as a target of Sox2 by ChIP-on-chip assay using human neural stem cell line REN cells which expresses Sox2 at a high level. We confirmed expression patterns in neural tube of mouse and chicken embryos by RNA in situ hybridization. Comparative genomic analysis showed that a highly conserved potential Sox2 binding site is present within Sox6 and HDAC9 promoter region. Furthermore, we designed luciferase based reporter constructs with Sox6 and HDAC9 promoter and demonstrated that potential Sox2 binding site affect Sox2 driven Sox6 and HDAC9 expresstion. A series of experiments to confirm our finding in vivo has been initiated using in ovo chicken electroporation system. Expression vectors encoding Sox2 were introduced to developing neural tube of chicken embryos. We demonstrated that HDAC9 expression was increased by Sox2 in vivo. Thus, our studies reveal that Sox6 and HDAC9 are indeed regulated by Sox2 through conserved cis-elements present in the Sox6 and HDAC9 promoter region.