The tumor suppressor, RASSF2 (Ras association domain family 2), is frequently downregulated in a number of cancers. However, the regulatory mechanism and physiological role of RASSF2 in vivo remain largely unknown. Here, I generated Rassf2 knockout mice using conventional gene targeting method. Rassf2-deficient mice show severe growth retardation and early postnatal lethality. Moreover, Rassf2-/- mice have critical defects in liver metabolism, hematopoiesis, and osteogenesis. Firstly, I discovered that RASSF2 plays a key role in bile acid homeostasis through the regulations of canalicular/basolateral bile acid transporter genes. Moreover, I found that RASSF2 is important in biliary tract developments. Ablation of RASSF2 induces extrahepatic biliary obstruction and intrahepatic bile duct malformations. Impairments in bile acid transporter gene regulation and biliary tract development resulted in intrahepatic and extrahepatic bile acid accumulations, which might be the main causes of cholestatic liver injuries of Rassf2-/- mice. In addition to these results, I further identified that RASSF2 is crucial for normal hematopoiesis. Rassf2-/- mice show severe defects in primary and secondary lymphoid organ developments, and also in lymphocytes homeostasis. Although lymphopenic phenotypes in Rassf2-/- mice were resulted from dysregulated hematopoietic stem cell homeostasis, this impaired hematopoiesis was not caused by intrinsic defects of hematopoietic stem cells. Importantly, I found that Rassf2-/- mice exhibit osteoporosis caused by increased osteoclasts differentiation and activity. Moreover, I found that Rassf2-deficient osteoblasts have a defect in their differentiation. In an osteoimmunological view, RASSF2 plays a critical role in stem cell microenvironment maintenance, which is crucial for stem cell residence and self-renewal. Taken together, I firstly identified that RASSF2 plays key role in the liver and bone metabolisms, and suggest that RASSF2 is a novel target for diseases prognosis and clinical therapeutics, especially in the liver and bone disorders.
항암 유전자 Rassf2는 대장암, 위암, 유방암, 폐암, 간세포성 암, 코인두암종 및 구강편평세포암종 등 다양한 인간 암종에서 그 발현이 빈번하게 억제되어 있다. 암 세포에서 과발현시킨 RASSF2 단백질은 세포 분열 주기를 억제하고 세포 사멸을 유도한다고 알려져 있으며, 활성화된 발암 단백질 K-Ras에 의해 이러한 세포 성장 억제 기능이 더욱 증가된다고 보고되었다. 최근 연구에 의하면, RASSF2 단백질이 면역 반응, 혈관신생, 암 전이 및 감염과 관련된 유전자들을 조절할 가능성이 높으나, 현재까지 생체내에서 RASSF2 단백질의 생리학적 기능 및 조절기전과 관련된 직접적인 연구 결과는 보고된 바가 없다.
본 연구의 목적은 RASSF2 단백질과 상호작용하는 단백질을 동정하고, 이를 통한 생체내 조절 기작을 밝히며, Rassf2 유전자의 병태생리학적 기능을 확인하는데 있다. 이를 위해, 본 연구자는 유전자 적중 기술을 이용하여 Rassf2 유전자 결손 생쥐를 제작하였으며, 병리학적, 생리??생화학적 분석을 통해 Rassf2 유전자의 생체내 기능 및 기작을 최초로 증명하였다. Rassf2-결손 생쥐는 생후 2주부터 심각한 성장 저해 및 기관 형성 결함을 보이며, 결국 한달 이내에 죽게 된다. Rassf2-결손 생쥐는 간 대사, 특히 담즙산 대사에 중요한 결함을 보이고, 담도폐쇄증, 간섬유화, 담즙울체 지방증, 간세포 사멸 및 괴사를 갖고 있으며, 이외에 성체 조혈 줄기세포 감소로 인한 조혈 작용 결함 및 림프구 감소증을 나타내며, 심각한 뼈 대사 관련 결함에 기인한 골다공증을 보인다.
본 연구자는 Rassf2-결손 생쥐의 생리??생화학적, 분자유전학적 간 분석을 통해, RASSF2 단백질이 세관 및 기저측 담즙산 수송체 유전자들의 발현을 조절함으로써 담즙산 항상성 유지에 필수적이며, 담관 발달에 중요한 인자임을 확인하였다. 또한, 본 연구자는 Rassf2-결손 생쥐의 면역학적 조혈 분석을 통해 Rassf2 유전자의 결손이 성체 조혈 줄기세포 수 감소를 유발하고, 이로 인해 심각한 림프구 감소증, 조혈 세포 이상, 일차 및 이차 림프기관 형성 장애를 초래하며, 이러한 조혈과정 이상이 뼈 생성 과정에서의 결함에 기인함을 증명하였다. Rassf2-결손 생쥐의 파골세포는 성숙 파골세포로의 분화가 증가되어 있고, 뼈 흡수 활성이 증가되어 있으며, Rassf2-결손 조골세포의 경우 성숙 조골세포로의 분화가 억제되어 있어, 미세 컴퓨터단층촬영술로 확인한 Rassf2-결손 생쥐의 골다공증이 유발되는 것으로 판단된다.
이러한 Rassf2 유전자 결손 생쥐의 분석 결과 및 Rassf2 유전자의 생체 신호전달 과정 및 조절 기작 규명은, 항암 유전자 Rassf2가 생체내에서 간 대사, 조혈 작용 및 뼈 대사에 필수적인 기능을 담당하며, Rassf2 유전자 발현이 억제되어 있는 다양한 암종의 치료제 개발 및 임상 적용의 새로운 전기를 마련하는 매우 중요한 연구 결과이다.
