The Ste-20 family kinase Hippo restricts cell proliferation and promotes apoptosis for proper organ development in $\It{Drosophila}$. In $\It{C. elegans}$, Hippo homolog also regulates longevity. The mammalian Ste20-like protein kinase, MST1 and closely related ortholog MST2, play a role in apoptosis induced by various types of apoptotic stress. MST1 also regulates peripheral naive T cell trafficking and proliferation in mice. However, their functions in mammals are not fully understood. Here, I showed that the MST1-FoxO signaling pathway plays a crucial role in survival, but not apoptosis, of naive T cells. In $\It{Mst1^{-/-}}$ mice, peripheral T cells showed impaired FoxO1/3 activation and decreased FoxO protein levels. Consistently, the FoxO targets, Sod2 and catalase, were significantly down-regulated in $\It{Mst1^{-/-}}$ T cells, thereby resulting in elevated levels of intracellular reactive oxygen species (ROS) and induction of apoptosis. Expression of constitutively active FoxO3a restored $\It{Mst1^{-/-}}$ T cell survival. Crossing Mst1 transgenic mice (Mst1 Tg) with $\It{Mst1^{-/-}}$ mice reduced ROS levels and restored normal numbers of peripheral naive T cells in Mst1 Tg; $\It{Mst1^{-/-}}$ progeny. Interestingly, peripheral T cells from $\It{Mst1^{-/-}}$ mice were hypersensitive to $\gamma$-irradiation and paraquat-induced oxidative stresses, whereas those from Mst1 Tg mice were resistant. These data support the hypothesis that tolerance to increased levels of intracellular ROS provided by the Mst1-FoxOs signaling pathway is crucial for the maintenance of $na\ddot{i}ve$ T cell homeostasis in the periphery. However, $\It{Mst2^{-/-}}$ T cells did not show any defects seen in $\It{Mst1^{-/-}}$ T cells. This implies that MST1 has more major functions than MST2 does in maintaining naive T cell homeostasis. And although MST1 and MST2 also function in apoptotic stress, MEFs from $\It{Mst1^{-/-}}$ and $\It{Mst2^{-/-}}$mice showed normal apoptotic responses to various stress signals. This result means that there is a functional redundancy to apoptotic signal between MST1 and MST2. Consistently, $Mst1^{-/-}$ / v / mice died at about E8.5 with severe growth retardation, failed placental development, impaired yolks sac and embryo vascular patterning, and increased apoptosis in placentas and embryos. Thus, although MST1 and MST2 kinases are functionally similar, both play essential roles in early mouse development. And MST1, but not MST2, plays a distinct role in maintaining $na\ddot{i}ve$ T cells homeostasis.
조직의 정상적인 발생 및 항상성 유지를 위해서는 세포의 증식 및 세포 사멸이 적절하게 이루어져야 한다. 하지만 이에 대한 메커니즘은 아직 많이 밝혀진 것이 없다. MST1 및 MST2 단백질은 초파리에서 기관세포 발생시 세포 주기 및 세포 사멸을 조절하는 Hippo 단백질과 매우 유사한 아미노산 서열을 가지고 있는 단백질로서 발견되었다. 또한 꼬마선충에서도 이와 비슷한 역할을 가지는 CST 단백질이 산화 스트레스를 해소하고 수명을 조절할 수 있다는 것이 보고가 되었다. 그러나, 포유 동물내에서 실제로 MST1과 MST2 단백질이 어떠한 역할을 하는가는 아직 완벽하게 밝혀진 것이 없었다. 본인은 $\It{ Mst1}$ 및 $\It{ Mst2}$ 유전자 적중 생쥐를 제작하여 이들의 생체 내에서의 역할을 밝히고자 하였다. $\It{ Mst1}$ 유전자 적중 생쥐의 경우, 말초 나이브 T 림프구 (peripheral $na\ddot{i}ve$ T lymphocytes) 들이 MnSOD와 Catalase의 발현을 조절하는 FoxO3a 유전자를 활성화시키지 못함으로써 이들 T 림프구내의 활성산소가 높아지며 이로인해 림프구들이 죽어가는 것을 확인하였다. FoxO3a의 활성체 돌연변이 유전자 (FoxO3a-S207D) 를 림프구에 도입함으로써 림프구 내의 활성산소의 양을 줄이고 림프구의 세포 사멸 또한 줄일 수 있었다. Mst1 유전자 적중 생쥐에 MST1 과발현 생쥐 ($\It{ Mst1}$ transgenic mice) 를 교배하여 말초 나이브 T 림프구들이 정상적인 수로 회복됨을 확인 할 수 있었다. 또한 $\It{ Mst1}$ 유전자 생쥐는 방사선 조사 및 paraquat에 의해 생성되는 활성 산소 스트레스에 대해 민감성을 보였으나 MST1 과발현 쥐는 이에 대해 저항성을 보임을 확인하였다. $\It{ Mst2}$ 유전자 적중 생쥐의 경우 림프구들의 발생, 수 모두 정상이었으며, Mst1 유전자 적중 생쥐에서 나타나는 현상들을 관찰할 수 없었다. 또한 $\It{ Mst2}$ 유전자 적중 생쥐에서 추출한 흉선세포 (thymocytes), 비장세포 (splenocytes), 그리고 배아 섬유아세포 (mouse embryonic fibroblasts) 에서 방사선 조사, 활성 산소, 또는 Fas 항체를 이용한 세포 사멸 유도과정 또한 정상 생쥐와 비슷한 패턴으로 나타났다. Mst1 유전자 적중 생쥐에서 추출한 배아 섬유아세포에서도 Fas 신호전달 체계에 의해 유도되는 세포 사멸 반응이 정상 생쥐와 차이가 없었다. 이는 MST1-FoxO3a 신호 전달 체계에 의해 조절되는 활성산소의 양이 말초 나이브 T 림프구의 항상성 유지에 매우 중요하며 이는 MST1 단백질이 기존에 알려진 세포 사멸과정의 유도역할보다는, 세포의 생존 및 항상성 유지에 더 중요한 역할을 하고 있음을 의미한다. 또한 MST1 및 MST2는 세포사멸과정에서도 역할을 하고 있지만, MST1 과 MST2 단백질간의 중복성 및 유사성 때문에 각각 단백질의 결손만으로는 세포 사멸과정에 차이를 보지 못함을 알 수 있었다. 그러나, MST1 과 MST2 모두 결손되었을때에는 태아의 성장저해 및 태반 결함으로 인하여 E8.5 day에 죽어감을 알 수 있었다. 위의 결과를 통해 MST1 단백질이 말초 나이브 T 림프구의 항상성을 유지하는데 MST2보다 중요하다는 것을 알수 있었으며 MST1 과 MST2 단백질간에 유사성과 중복성이 있지만, 이 둘 모두 태아의 발생기전에서 중요한 역할을 하고 있음을 밝혀내었다.
