배아줄기세포는 외부 기인 특정 요소를 이용한 세포 조절물질 활성을 통하여 원하는 세포형태로 분화될 수 있다. 배아줄기세포의 이용성세포침투성단백질(CPP)은 몇 개의 아미노산으로 구성된 작은 펩타이드로 유용한 물질 수송계 중의 하나로 인식되고 있다. 본 연구에서는 몇 종류의 CPP를 이용하여 특정 단백질을 생쥐배아줄기세포(R1)내로 트렌스펙션하는데 있어 그 정도를 결정할 수 있는 요소들의 영향을 분석하였다. CPP인 Buforin II, pEP-1을 강도를 강화한 녹색형광단백질(EGFP)에 부착되도록 하여 살아있는 세포에서 볼 수 있도록 하였다. 다양한 시간대별로 그리고 다양한 농도로 재조합 CPP-EGPF를 생쥐 배아줄기세포에 처리하였으며, 대조군으로 사용한 EGFP는 CPP를 갖고 있지 않았다. 재조합 CPP-EGFP들이 R1 배아줄기세포에 미치는 세포독성은 CPP 종류와 재조합 CPP-EGFP 농도에 의존적이었다. CPP-EGFP가 배아줄기세포의 세포질이나 핵질로 들어간 증거는 처리 후 30분 이내에서는 찾을 수 없었다. 1시간 후, pEP-1-EGFP-N을 처리한 일부 세포에서만 형광단백질이 세포안으로 들어간 것을 발견할 수 있었다. 처리를 24시간까지 하였으나 흥미롭게도 세포안으로 들어가는 정도와는 비례관계가 없었다. 또한, 배아줄기세포의 막을 통과할 수 있는 CPP의 경우, 처리 농도는 세포막을 침투하여 세포내로 이동하는 것과 비례적 관계는 없으나, 매우 높은 농도에서 약간 증가하는 경향을 보였다. 요약하면, CPP-EGFP의 트렌스펙션 효과는 전적으로 CPP에 의존적이며, CPP에 따라서는 His tag의 위치 또한 트렌스펙션에 영향을 줄 수 있으며, 처리시간은 CPP를 이용하여 배아줄기세포내로 단백질을 수송하는데 있어 중요 변수가 아니다. 또한, CPP-EGFP의 농도는 배아줄기세포막을 가로질러 수송되는데 큰 영향을 주지 않았다. 앞으로의 연구에서, 이들 CPP의 변형 또는 매개자 개발을 통한 배아줄기세포에서 좋은 단백질성 매개 수송자를 만드는 것이 필요하며 이를 이용한 분화 유도는 매우 유용할 것으로 사료된다.
Differentiation of cells can be induced through modulation of endogenous regulators using exogenous factors. Useful transfection systems to transport a specific exogenous regulator into cell have been tried but still there are many obstacles to overcome. In this study, we examined the transfection efficiency of cell permeable peptides (CPPs) in mouse embryonic stem cell under the various conditions. To identify the CPP-mediated translocation of a protein, we employed recombinant CPP-enhanced green fluorescent protein (EGFP). Viability of R1 cells was different between experimental groups depending on the kind of CPP and the concentration of CPP-EGFP. Translocation of CPP-EGFPs into the R1 cells was not detected until 30 min after CPP-EGFPs treatment in all groups. After 1 hr, translocation of pEP-1-EGFP-N was detected, but it could not be detected in the other group. Transfection of pEP-1EGFP-N was independent on its concentration. The time course did not show saturation even after 24 hr in pEP-1-EGFP-N. These results showed that the permeability depended on the kind of CPP and the location of His-tag in the case of examined CPPs, and did not need biological energy. On summary, the efficiency of transfection of CPP-EGFP depends on the CPP sequences but the culture time is not a key factor in transfection for the mouse embryonic stem cell. For the future studies to improve the efficiency of translocation of protein into embryonic stem cells, it is needed to develop modified CPP or mediator. The studies would be very useful to induce the differentiation of embryonic stem cells.
