Effect of Cadmium on the Expression of ABC Transporters and Glutathione S-transferase in the Marine Ciliate Euplotes crassus

카드뮴이 해양 섬모충(Euplotes crassus)의 ABC Transporters와 GST 유전자 발현에 미치는 영향에 관한 연구

Heavy metals such as cadmium (Cd) are highly toxic to aquatic organisms and human, even at trace concentration. Herein we investigated the effect of Cd on the gene expression of ATP-binding cassette (ABC) transporters and glutathione S-transferase (GST) in marine ciliate Euplotes crassus. Seven ABC transporters and one GST genes were partially cloned and sequences, and thereafter, transcriptional modulation of these genes after exposure to Cd for 8 h was investigated using quantitative real time RT- PCR (qRT-PCR). As results, sequence analysis and phylogenetic study revealed that E. crassus ABCs are likely typical ABC transports, in particular, B/C family, and GST gene may be similar to GST theta isoform. A significant increase in the expression of ABCs, except for ABCB21 was observed in a concentration dependent manner after exposure to Cd (0.1 and 0.5 mg/l) for 8 h. The GST mRNA level was the highest at 0.5 mg/l Cd and then reduced until control level. These findings suggest that ABCs and GST may be involved in a protective mechanism against Cd-mediated toxicity in E. crassus.

카드뮴과 같은 중금속은 독성이 높아 수서 생물과 인간에게 해로운 영향을 미친다고 알려져 있다. 본 연구에서는 해양 섬모충 Euplotes crassus에서 카드뮴이 해독 기전에 관여하는 ABC transporters (ABCs)와 glutathione S-transferase (GST)의 유전자 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 총 7개의 ABCs 유전자와 1개의 GST 유전자 일부를 클로닝하여 유전자 분석을 실시하였고, 카드뮴(0.1~1 mg/l) 노출에 따른 이들 유전자의 발현 양상을 quantitative real time RT-PCR (qRT-PCR)을 이용하여 분석하였다. 염기서열 분석과 계통 분석 결과 이들 ABCs 유전자가 ABC transporter의 특징을 가지며, ABC-B/C family에 속하는 것을 확인하였고, GST 유전자는 theta isoform과 유사한 것으로 나타났다. 카드뮴에 8시간 노출시킨 결과 ABC transporter 유전자의 경우 ABCB21 유전자를 제외하고는 대부분 농도 의존적으로 유전자 발현이 유의하게 증가하였다. GST 유전자는 0.5 mg/l에서 가장 높은 유전자 발현 양상을 보였으며, 1 mg/l에서는 발현량이 대조군 수준으로 감소되었다. 본 연구 결과는 E. crassus의 ABC transporter와 GST 유전자가 카드뮴에 의해 유도되는 독성에 대한 방어 기전에 참여하는 것을 의미한다.