초파리 PERIOD 단백질의 아미노산 926-977이 생체시계의 작동에 관여하는 분자적 기전

Abstract

생체시계의 분자적 기전은 transcriptional-translational feedback loop이다. 초파리 feedback loop의 첫 번째 loop에서는 bHLH/PAS 도메인을 함유한 전사인자인 dCLOCK (dCLK) 과 CYCLE (CYC) 가 dperiod (dper)와 timeless (tim) 의 발현을 촉진하고 합성된 dPER 단백질과 TIM 단백질이 이합체로 결합하여 dCLK/CYC의 전사활성을 억제하여 dper 와 tim 의 발현이 하루를 주기로 진동케 한다. 여기에는 dPER에 의한 dCLK/CYC 전사활성의 억제가 필수적이다. 본 연구에서는 dPER에서 dCLK/CYC의 전사활성을 억제하는데 필요한 도메인으로 알려진 dCLK CYC inhibition domain (CCID) 에서 특히 종간 보존성이 매우 높은 아미노산 926-977 부분의 역할을 탐구하였다. dPER로부터 아미노산 926-977 을 제거한 변이체인 dPER(Δ926-977) 은 초파리 세포라인 Schneider 2 (S2) 세포에서 dCLK/CYC의 전사활성을 억제하지 못하였다. dPER(Δ926-977) 는 dCLK과 결합하지 못하였는데, 이로부터 아미노산 926-977이 dCLK의 binding domain 으로 작용한다는 사실을 밝혀내었다. 더욱이 아미노산 949-977만을 내부적으로 제거한 dPER(Δ949-977) 가 S2 세포에서 dCLK/CYC의 전사활성을 억제하지 못하고 dCLK과의 결합능력이 떨어지는 것으로 보아 아미노산 949-977이 dCLK과의 결합에 필요한 최소 도메인인 것을 확인하였다. 아미노산 926-977의 in vivo 역할을 탐색하기 위하여 dPER(Δ926-977)를 발현시키는 초파리를 제작하였고, 이 초파리의 생체리듬을 분석하여 본 결과 주기가 길어지기는 하였으나 정상적인 생체리듬을 갖는 것을 알 수 있었다. dCLK의 결합에 필수적인 아미노산 926-977이 없는 dPER가 in vivo 에서 생체시계 유전자의 발현이 진동하게 하는 feedback loop작동에 정상적인 기능을 한다는 사실은 매우 흥미로우며 이에 대한 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.