Primary cilia, antenna-like structures protruding from the cell surface, play roles in the reception and transduction of extracellular signals. Mutations in genes involved in the formation or function of cilia cause a broad spectrum of diseases referred as “ciliopathies” that include Joubert syndrome, Bardet-Biedl syndrome, and Oral-facial-digital syndrome. Frequent symptoms of ciliopathies are brain malformation, retinal degeneration, cystic kidney, bone malformation and obesity. Our laboratory has identified genes that are required for ciliogenesis, using genome-wide siRNA screening. Myosin heavy chain 10 (MYH10), one of the isoforms of non-muscle myosin II, was selected as a top screen hit. Here, I demonstrate that MYH10 is required for centriole migration to the apical plasma membrane, which is a prerequisite for ciliogenesis. The ciliogenesis defect in MYH10-depleted cells coincided with a reduction in the level of cortical actin filaments and its binding protein EZRIN. MYH10 knockdown interfered with centriolar migration and centrosomal recruitment of IFT88, which is required for the transport of building blocks to the ciliary tip.
JBTS17 is a newly identified ciliopathy gene mutated in Joubert syndrome and Oral-facial-digital syndrome. Here, I elucidate the subcellular localization of JBTS17 and its unexpected roles in mitotic progression. I found that JBTS17 is recruited to the ciliary basal body and required for the assembly of primary cilia. Remarkably, JBTS17 was detected at the kinetochores in mitotic cells. Depletion of JBTS17 caused a delay in the metaphase-anaphase transition. In addition, mitotic spindle angles were disturbed in JBTS-depleted cells. JBTS17 knockdown in mouse embryos inhibited both the mitotic progression of neural progenitors and the migration of differentiating neurons. Moreover, I present evidence that JBTS17 interacts with the Dynein regulator LIS1, and regulates the recruitment and mitotic functions of the Dynein-LIS1 complex. Therefore, I suggest cilia-independent roles of JBTS17, which may provide new insight on ciliopathy pathogenesis.
일차섬모는 세포 표면에서 튀어 나온 안테나와 같은 구조로, 외부에서의 신호수신 및 세포내부로의 전달에 중요한 역할을 수행한다. 섬모의 형성 또는 기능에 관여하는 유전자의 돌연변이는 주버트 증후군, 바뎃-비들 증후군, 구강안면수족지 증후군을 포함하는, 다양한 범위에 걸쳐있는 질병인 "섬모질환"을 유발한다. 섬모질환은 빈번하게 두뇌 이상, 망막 변성, 낭성 신장, 뼈 기형 및 비만을 유발한다. 우리 연구실은 게놈 차원의 siRNA 스크리닝을 사용하여 섬모형성에 필요한 유전자들을 발굴하였고, 이들 중 비 근육 미오신 II의 아형인 Myosin heavy chain 10 (MYH10)이 가장 중요한 후보단백질로 선정되었다. 나는 MYH10이 중심체의 세포막표면으로의 이동에 긴밀하게 작용하여 섬모생성초기에 관여함을 규명하였다. MYH10이 고갈 된 세포의 섬모생성부재는 세포피질의 액틴 단섬유와 그 결합 단백질인 EZRIN의 수준 감소로 인해 유도됨을 발견하였다. 또한 MYH10의 결핍은, 중심체의 세포표면으로의 이동을 저해할 뿐만 아니라 섬모 끝으로 구성물질을 운반하는 데 필요한 IFT88의 중심체로의 모집을 방해했다.
JBTS17은 주버트 증후군 및 구강안면수족지 증후군에서 돌연변이가 발견된 새로운 섬모질환관련 유전자다. 나는 JBTS17의 세포 내 분포를 조명하였고, 세포분열 진행에서 독보적인 역할을 수행하는 것을 규명하였다. 기존에 보고된 것과 같이, JBTS17은 섬모기저에 위치하여 섬모생성에 필요하다는 것을 추가적으로 발견했다. 그러나 놀랍게도, JBTS17은 유사분열중인 세포의 동원체에 특이적으로 위치하는 것이 발견되었다. 이후 진행된 실험에서 JBTS17의 고갈은 유사분열의 중기 - 후기 전이의 지연을 초래하였으며, 유사 분열의 분열각 또한 제대로 조절 받지 못하였다. 궁극적으로, 마우스 배아에서의 JBTS17 억제는 신경전구세포의 유사분열 진행과 분화된 신경세포의 대뇌피질로의 이동을 억제하였다. 나는 JBTS17이 다이네인의 중요한 조절인자인 LIS1과 상호 작용하여 다이네인-LIS1 복합체의 모집을 조절함으로써 유사분열의 원활한 진행에 관여한다는 증거를 제시하였다. 따라서, 나는 섬모질환의 병인에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있는, JBTS17의 섬모와는 독립적인 역할을 제안하는 바이다.
