DOI QR코드

DOI QR Code

팔딱이 지렁이(Perionyx excavatus) DDX3 유전자의 동정 및 특성

Identification and characteristics of DDX3 gene in the earthworm, Perionyx excavatus

  • 박상길 (중앙대학교 생명과학과) ;
  • 배윤환 (대진대학교 생명과학과) ;
  • 박순철 (중앙대학교 생명과학과)
  • 투고 : 2015.03.16
  • 심사 : 2015.03.24
  • 발행 : 2015.03.31

초록

Helicase는 NTP 결합의 화학적 에너지를 이용하여 이중가닥의 DNA와 RNA를 단일가닥으로 분해하여 다양한 생체반응에 기여하는 단백질로 알려져 있으며, 이 중 DEAD-box의 단백질은 주로 RNA와 관련된 대부분의 생화학적 반응에 작용하는 ATP 의존성 helicase로 알려져 있다. 또한 이 단백질 부류에 속하는 DEAD-box3 (DDX3) gene은 척추동물뿐만 아니라 무척추동물에서의 유성 생식과 무성 생식에서 생식세포 발달 및 재생과정 중 줄기세포 분화에 중요한 역할을 하는 인자로 알려져 있다. 이에 본 연구는 강한 재생능력을 가진 것으로 알려져 있는 팔딱이 지렁이(Perionyx excavatus)에서 DDX3 gene을 동정하고 그 발현양상을 알아보고자 환대를 포함하는 성체 지렁이의 두부를 절단하여 total RNA를 추출하고, 이를 주형으로 RT-PCR을 수행하여 full length의 DDX3 gene인 Pe-DDX3를 검출하였다. Pe-DDX3는 607개 아미노산 서열로 이루어져 있으며, DEAD-box 단백질 그룹 내에서 특이적으로 보존되어 있는 9개의 motif가 존재하고 있다. 다른 분류군에 속하는 동물들과의 multiple alignment를 통해 서열 내에 보존되어 있는 아미노산 서열을 확인할 수 있었으며, 아미노산 차원에서의 계통수 분석을 통해 DDX3 (PL10) 하부그룹에 속하는 것을 알 수 있었으며, 또한, 같은 그룹에 속하는 동물 중 P. dumerilii의 PL10a, b 단백질과 가장 가까운 유연관계를 확인 할 수 있었다.

참고문헌

  1. Abdel-Monem M., Durwald H. and Hoffmann-Berling H., "Enzymic unwinding of DNA. 2. Chain separation by an ATP-dependent DNA unwinding enzyme", Eur. J. Biochem., 65(2), pp. 441-449. (1976). https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1976.tb10359.x
  2. Luking A., Stahl U., Schmidt Y., "The protein family of RNA helicases" Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 33, pp. 259-296. (1988).
  3. Gorbalenya, A. E., Koonin, E. V., Donchenko, A. P. and Blinov, V. M., "Two related superfamilies of putative helicases involved in replication, recombination, repair and expression of DNA and RNA genomes", Necleic Acids Res., 17, pp. 4714-4730. (1989).
  4. Linder P., Lasko P. F., Ashburner M., Leroy P., Nielsen P. J., Nishi K., Schnier- J. and Slonimski P. P., "Birth of the D-E-A-D box", Nature, 337, pp. 121-122. (1989). https://doi.org/10.1038/337121a0
  5. Oona J., Renate D., Ronald B., Patrick L., Margaret T. F., Paul L., "Belle is a Drosophila DEAD-box protein required for viability and in the germ line", Developmental Biology, 277, pp. 92-101. (2005). https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2004.09.009
  6. Owsianka A. M. and Patel A. H., "Hepatitis C virus core protein interacts with a human DEAD box protein DDX3", Virology, 257(2), pp. 330-340. (1999). https://doi.org/10.1006/viro.1999.9659
  7. Ronsner A., Paz G. and Rinkevich B., "Divergent roles of the DEAD-box protein BS-PL10, the urochordate homologue of human DDX3 and DDX3Y proteins, in colony autogeny and ontogeny", Dev. Dyn., 235, pp. 1508-1521. (2006). https://doi.org/10.1002/dvdy.20728
  8. Rosner A. and Rinkevich B., "The DDX subfamily of the DEAD box helicases: Divergent roles as unveiled by studying different organisms and in vivo assays", Curr. Med. Chem., 14, pp. 2517-2525. (2007). https://doi.org/10.2174/092986707782023677
  9. Kim, H. R., "Identification and expression of Vasa-like gene during the anterior regeneration of Perionyx excavatus". Thesis of Master of Science, Chung-Ang University, Seoul, Korea (2007).
  10. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/gorf.html
  11. http://pfam.janelia.org
  12. http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP
  13. http://www.expasy.org
  14. http://www.ebi.ac.uk/pdbsum
  15. http://swissmodel.expasy.org/workspace
  16. Komiya T., Itoh K., Ikenishi K. and Furusawa M., "Isolation and characterization of a novel gene of the DEAD box protein family which is specifically expressed in germ cells of Xenopus laevis", Dev. Biol., 162, pp. 354-353. (1994). https://doi.org/10.1006/dbio.1994.1093
  17. Liang L., Diehl-Jones W. and Lasko P., "Localization of vasa protein to the Drosophila pole plasm is independent of its RNA binding and helicase activities", Development 120, pp. 1201-1211. (1994).
  18. Rebscher N., Zelada-Gonzalez F., Banisch T. U., Raible F. and Arendt D., "Vasa unveils a common origin of germ cells and of somatic stem cells from the posterior growth zone in the polychaete Platynereis dumerilii", Dev. Biol., 306(2), pp. 599-611. (2007). https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2007.03.521
  19. Gee, S. L. and Conboy, J. G., "Mouse erythroid cells express multiple putative RNA helicase genes exhibiting high sequence conservation from yeast to mammals", Gene, 140(2), pp. 171-177. (1994). https://doi.org/10.1016/0378-1119(94)90541-X
  20. Caldwell, R. B., Kierzek, A. M., Arakawa, H., Bezzubov, Y., Zaim, J., Fiedler, P., Kutter, S., Blagodatski, A., Kostovska, D., Koter, M., Plachy, J., Carninci, P., Hayashizaki, Y. and Buerstedde, J. M., "Full-length cDNAs from chicken bursal lymphocytes to facilitate gene function analysis", Genome Biol. 6(1), R6. (2005). https://doi.org/10.1186/gb-2005-6-4-p6
  21. Ray B. K., Lawson T. G., Kramer J. C., Cladaras M. H., Grifo J. A., Abramson R. D., Merrick W. C. and Thach R. E., "ATP-dependent unwinding of messenger RNA structure by eukaryotic initiation factors", J. Biol. Chem., 260, pp. 7651-7658. (1985).
  22. Abdelhaleem M., "RNA helicases: regulators of differentiation", Clin. Biochem., 38, pp. 499-503. (2005). https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2005.01.010
  23. Godbout R., Packer M. and Bie W., "Overexpression of a DEAD box protein (DDX1) in neuroblastoma and retinoblastoma cell lines", J. Biol. Chem., 273(33), pp. 21161-211618. (1998). https://doi.org/10.1074/jbc.273.33.21161
  24. Schmid S. R. and Linder P., "D-EA-D protein family of putative RNA helicases", Mol. Microbiol., 6, pp. 283-292. (1992). https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.1992.tb01470.x
  25. Cordin O., Banroques J., Tanner N.K., Linder P., "The DEAD-box protein family of RNA helicases", Gene, 367, pp. 17-37. (2006). https://doi.org/10.1016/j.gene.2005.10.019
  26. Shukalyuk A. I., "Organization of Interna in Sacculina polygenea (Crustacea: Rhizocephala)", Russia J. Marine Biol., 28, pp. 329-335. (2002). https://doi.org/10.1023/A:1020959518552
  27. Shukalyuk A. I., Colovnina K. A., Baiborodin S. I., Gunbin K. V., Blinov A. G. and Isaeva V. V., "Vasa-related genes and their expression in stem cells of colonial parasitic rhizocephalan barnacle Polyascus polygenea (Arthropoda: Crustacea: Cirripedia: Rhizocephala)", Cell. Biol. Int. 31, pp. 97-108. (2006).
  28. Shibata N., Umesono Y., Orii H., Sakurai T., Watanabe K. and Agata K., "Expression of vasa (vas)-related genes in germline cells and totipotent somatic stem cells of planarians", Dev. Biol. 206, pp. 73-87. (1999). https://doi.org/10.1006/dbio.1998.9130
  29. Kurimoto K., Muto Y., Obayashi N., Terada T., Shirouzu M., Yabuki T., Aoki M., Seki E., Matsuda T., Kigawa T., Okumura H., Tanake A., Shibata N., Kashikawa M., Agata K. and Yokoyama S., "Crystal structure of the N-terminal RecA-like domain of a DEAD-box RNA helicase, the Dugesia japonica vasa-like gene B protein", J. Struct. Biol., 150, pp. 58-68. (2005). https://doi.org/10.1016/j.jsb.2005.01.006
  30. Mochizuki K., Nishimiya-Fujisawa C. and Fujisawa T., "Universal occurrence of the vasa-related genes among metazoans and their germline expression in Hydra", Dev. Genes Evol., 211, pp. 299-308. (2001). https://doi.org/10.1007/s004270100156
  31. Blum, S., Schmid, S. R., Pause, A., Buser, P., Linder, P., Sonenberg, N. and Trachsel, H., "ATP hydrolysis by initiation factor 4A is required for translation initiation in Saccharomyses cerevisiae", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89, pp. 7664-7668. (1992). https://doi.org/10.1073/pnas.89.16.7664
  32. Pause A. and Sonenberg N., "Mutational analysis of a DEAD-box RNA helicase; the mammalian translation initiation factor eIF-4A", EMBO J. 11, pp. 2643-2654. (1992).
  33. Tanner N. K., Cordin O., Banroques J., Doere M. and Linder P., "The Q motif: a newly identified motif in DEAD box helicases may regulate ATP bindig and hydrolysis", Mol. Cell, 11, pp. 127-138. (2003). https://doi.org/10.1016/S1097-2765(03)00006-6
  34. Rogers Jr. G. W., Komar A. A. and Merrick W. C., "eIF4A: the godfather of the DEAD box helicases", Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol., 72, pp. 307-331. (2002). https://doi.org/10.1016/S0079-6603(02)72073-4
  35. Graves-Woodward K. L., Gottlieb J., Challberg M. D. and Weller S. K., "Biochemical analyses of mutations in the HSV-1 helicase-primase that alter ATP hydrolysis, DNA unwinding and coupling between hydrolysis and unwinding", J. Biol. Chem., 272, pp. 4623-4630. (1997). https://doi.org/10.1074/jbc.272.7.4623
  36. Schwer B. and Meszaros T., "RNA helicase dynamics in pre-mRNA splicing", EMBO J. 19, pp. 6582-6591. (2000). https://doi.org/10.1093/emboj/19.23.6582