• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제28권5호
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• pp.435-447
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• 2024

Secretory proteins, including plasma membrane proteins, are generally known to be transported to the plasma membrane through the endoplasmic reticulum-to-Golgi pathway. However, recent studies have revealed that several plasma membrane proteins and cytosolic proteins lacking a signal peptide are released via an unconventional protein secretion (UcPS) route, bypassing the Golgi during their journey to the cell surface. For instance, transmembrane proteins such as the misfolded cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein and the Spike protein of coronaviruses have been observed to reach the cell surface through a UcPS pathway under cell stress conditions. Nevertheless, the precise mechanisms of the UcPS pathway, particularly the molecular machineries involving cytosolic motor proteins, remain largely unknown. In this study, we identified specific kinesins, namely KIF1A and KIF5A, along with cytoplasmic dynein, as critical players in the unconventional trafficking of CFTR and the SARS-CoV-2 Spike protein. Gene silencing results demonstrated that knockdown of KIF1A, KIF5A, and the KIF-associated adaptor protein SKIP, FYCO1 significantly reduced the UcPS of △F508-CFTR. Moreover, gene silencing of these motor proteins impeded the UcPS of the SARS-CoV-2 Spike protein. However, the same gene silencing did not affect the conventional Golgi-mediated cell surface trafficking of wild-type CFTR and Spike protein. These findings suggest that specific motor proteins, distinct from those involved in conventional trafficking, are implicated in the stress-induced UcPS of transmembrane proteins.

• 생명과학회지
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• 제27권7호
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• pp.840-848
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• 2017

세포내 수송 기구는 세포의 작용과 생존에 필수적이다. 이러한 세포내 수송은 긴 미세소관을 따라서 운반체를 운반하는 미세소관 의존 분자 모터 단백질인 kinesin과 cytoplasmic dynein에 의하여 이루어진다. Kinesin은 ATP 의존적으로 미세소관의 plus-end방향으로 이동하는 모터 단백질로 세포내 소기관, 분비소포, RNA 복합체, 단백질 복합체들을 수송한다. Kinesins에 의한 다양한 운반체의 수송의 이상은 세포의 기능 이상과 연관된다. Kinesins에 의한 운반체 수송의 기본 단계는: 운반체 혹은 adaptor 단백질과의 결합, kinesin 기능 활성화와 미세소관을 따라서 이동, 그리고 올바른 위치에서 운반체와의 분리 단계로 나뉘어 진다. 최근의 연구결과들에서 kinesin 모터 기능 활성화, 운반체와의 결합, 운반체와의 해리 기전이 확인되고 있으며 세포내 운반체 수송은 kinesin과 운반체를 연결하는 adaptor 단백질에 의하여서도 조절된다. 단백질 인산화 효소, 탈 인산화 효소를 포함하는 kinesin 모터 활성 조절 단백질들은 kinesin의 인산화 혹은 탈 인산화를 통하여 직접적으로 세포내 수송을 조절하거나, c-Jun NH-terminal kinase-interacting proteins (JIPs)와 같은 adaptor 단백질들과 미세소관의 간접적 수식을 통하여 세포내 수송을 조절하기도 한다. 이러한 연구결과들은 세포의 기능과 형태 유지에 관여하는 kinesin에 의한 다양한 세포내 수송 조절 기전을 이해하는데 기초적인 토대가 된다. 또한 각각의 kinesin에 대한 조절 기전을 밝히는 것은 세포생물학과 신경생리학을 이해하는데 중요하므로 본 종설에서는 kinesin에 의한 세포내 수송을 조절하는 단백질과 kinesin과 수송체와의 결합이 어떻게 조절되는지를 고찰하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제26권8호
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• pp.963-969
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• 2016

Kinesin superfamily proteins (KIFs)은 세포 내 소기관이나 단백질복합체를 미세소관을 따라 운반하는 모터단백질이다. Kinesin 1은 경쇄단위체(light chain subunit)를 통하여 결합함으로써 세포 내 소기관, 신경소포, 신경전달물질수용체, 신호전달단백질, mRNA 등 다양한 운반체를 운반하는 KIFs의 한 종류이다. Kinesin light chains (KLCs)은 모터기능이 없는 단위체로서 kinesin heavy chains (KHCs) 이량체와 결합하여 kinesin 1을 구성한다. KLCs은 여러 단백질과 결합하지만 아직 결합단백질이 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 KLC1의 tetratricopeptide repeat (TPR) 영역과 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색을 수행한 결과 Wiskott-Aldrich syndrome의 원인단백질이며 액틴 세포골격 조절단백질인 WASP/WAVE family의 하나인 WAVE1을 분리하였다. WAVE1은 KLC1의 TPR 영역을 포함한 부위와 결합하지만 KHCs인 KIF5A, KIF5B, KIF5C와는 결합하지 않았다. 또한 KLC1은 WAVE1의 C-말단에 존재하는 verprolin/cofilin/acidic (VCA) 도메인과 결합하였으며, 다른 WAVE isoform인 WAVE2와 WAVE3과도 결합하였다. HEK-293T 세포에 WAVE1과 KLC1을 동시에 발현시켰을 때 두 단백질이 세포 내에서 같은 부위에 존재하며, WAVE1을 면역침강한 결과 KLC1뿐만 아니라 KIF5B가 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 kinesin 1이 WAVE 단백질복합체 혹은 WAVE로 덮여있는 운반체를 운반함을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제20권8호
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• pp.1166-1172
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• 2010

Kinesin-I은 4분자의 단백질로 구성되어 있으며, N-말단의 motor 영역과 C-말단영역을 가지는 장쇄(KHC, 또한 KIF5s로도 통용) 2분자와 KIF5s (KIF5A, KIF5B와 KIF5C)의 줄기영역과 결합하는 단쇄(KLC) 2분자로 구성되어 있다. KIF5A의 결합 단백질을 동정하기 위하여 효모 two-hybrid system을 사용하여 특이적으로 결합하는 heterotrimeric G 단백질의 ${\beta}$ 단위체 단백질($G{\beta}$)을 분리하였다. $G{\beta}$은 KIF5A의 808에서 935아미노산 부위와 결합하며, 다른 KIF5들과도 결합함을 효모 two-hybrid assay로 확인하였다. 또한 $G{\beta}$의 WD40 반복 서열은 KIF5A와의 결합에 필수영역임을 확인하였으며, 이러한 단백질간의 결합은 Glutathione S-transferase (GST) pull-down assay를 통하여 확인하였다. 생쥐의 뇌 파쇄액에 KIF5들의 항체로 면역침강을 행하여 heterotrimeric G 단백질을 확인한 결과, KIF5들은 heterotrimeric G 단백질과 특이적으로 같이 침강하였다. 이러한 결과들은 kinesin-I는 heterotrimeric G 단백질이 포함된 소포를 미세소관을 따라 이동시킴을 시사한다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제8권3호
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• pp.167-172
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• 2004

The kinesin proteins (KIFs) make up a large superfamily of molecular motors that transport cargo such as vesicles, protein complexes, and organelles. KIF5 is a heterotetrameric motor that conveys vesicles and plays an important role in neuronal function. Here, we used the yeast two-hybrid system to identify the neuronal protein(s) that interacts with the tail region of KIF5 and found a specific interaction with ${\beta}III$ spectrin. The amino acid residues between 1394 and 1774 of ${\beta}III$ spectrin were required for the interaction with KIF5C. ${\beta}III$ spectrin also bound to the tail region of neuronal KIF5A and ubiquitous KIF5B but not to other kinesin family members in the yeast two-hybrid assay. In addition, these proteins showed specific interactions, confirmed by GST pull-down assay and co-immunoprecipitation. ${\beta}III$ spectrin interacted with GST-KIF5 fusion proteins, but not with GST alone. An antibody to ${\beta}III$ spectrin specifically co-immunoprecipitated KIF5s associated with ${\beta}III$ spectrin from mouse brain extracts. These results suggest that KTF5 motor proteins transport vesicles or organelles that are coated with ${\beta}III$ spectrin.

• 생명과학회지
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• 제22권3호
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• pp.293-297
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• 2012

분자 운동 단백질은 신경세포 내의 세포체에서 특정 목적지까지 소포를 이동시키는데 관여한다. 오징어의 거대 축삭은 간단한 제거조작으로 축삭을 분리 가능하기 때문에 신경세포내 물질이동기전 연구의 좋은 모텔로 활용 가능하다. 이전연구에서 오징어 거대축삭의 소포들은 미세소관을 따라 이동하는 키네신 항체에 의하여 운반됨이 확인되었다. 본 연구는 오징어 뇌에 존재하는 키네신들을 크로닝하고, 분리된 유전자의 분석을 행하기 위하여 키네신 운동 도메인에서 잘 보존된 아미노산 배열에 해당되는 영역에 DNA primer을 이용하여 새로운 6종류의 키네신을 분리하였다. 오징어의 키네신들과 생쥐의 키네신들의 motor 영역의 아미노산분석에서 보존된 영역이 존재하며, Maximum Parsimony (MP) 방법, Neighbor-Joining (NJ) 방법, Minimum Evolution (ME) 방법, 그리고 Maximum likelihood (ML) 방법을 기초로 한 계통분석에서 생쥐의 키네신과 높은 상동성을 나타내었으며, 또한 계통수에서도 높은 상관관계가 확인되었다.

• 생명과학회지
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• 제21권8호
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• pp.1076-1082
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• 2011

미세소관(microtubule) 위를 이동하는 키네신은 분비소포를 이동시키는 운동단백질이다. KIF5s (KIF5A, KIF5B and KIF5C)는 세포막으로 싸인 각종 세포 내 소기관과 결합하여 미세소관을 따라 목적지까지 이동시킨다는 결과는 알려져 있지만, 어떻게 상대의 cargo를 인식하는지는 밝혀지지 않았다. 본 연구는 KIF5B의 결합 단백질을 동정하기 위하여 효모 two-hybrid system을 사용하여 KIF5B와 특이적으로 결합하는 Myo9b을 확인하였다. Myo9b는 액틴위를 이동하는 운동단백질로 다른 KIF5s들과도 결합함을 효모 two-hybrid assay로 확인하였다. 또한 Myo9s의 GTPase 활성화 단백질(GAP) 영역은 KIF5B와 결합하는데 필수영역임을 확인하였고, 이러한 단백질간의 결합은 Glutathione S-transferase (GST) pull-down assay를 통하여서도 확인하였다. 생쥐의 뇌 파쇄액에 KIF5B들의 항체로 면역침강을 행하여 Myo9s 단백질을 확인한 결과, KIF5s는 Myo9s 단백질과 특이적으로 함께 침강하였다. 이러한 결과들은 kinesin-I는 액틴 결합 운동단백질과 직접 결합함을 보여준다.

• 생명과학회지
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• 제27권6호
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• pp.673-679
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• 2017

미세소관을 따라 이동하는 모터단백질들은 세포내 물질수송에 필수적인 역할을 한다. Kinesin 1은 세포내에서 미세소관을 따라 움직이는 모터단백질로서 다양한 소포, mRNA, 그리고 단백질의 세포내 수송에 관여한다. Kinesin 1은 2개의 장쇄단위체(KHCs, 또는 KIF5s)와 2개의 경쇄단위체(KLCs)로 구성되어 있다. KIF5s는 N-말단에 모터도메인을 가지고 있고 C-말단의 운반체 결합도메인을 통해 다양한 운반체와 결합한다. 본 연구에서 KIF5B와 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색을 수행한 결과 미세소관의 plus end 결합단백질인 cytoplasmic linker protein 170 (CLIP-170)을 분리하였다. CLIP-170의 coiled-coil 도메인은 KIF5B의 운반체 결합도메인과 결합하였다. 또한 CLIP-170은 KIF5A와 KIF5C와도 결합하였다. 그리고 glutathione S-transferase (GST) pull-down을 통해 KIF5s와 CLIP-170이 단백질수준에서 결합함을 확인하였다. 생쥐 뇌파쇄액을 KIF5B 항체로 면역침강한 결과 CLIP-170이 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 kinesin 1이 세포내에서 CLIP-170을 운반함을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제21권9호
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• pp.1226-1233
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• 2011

키네신은 신경세포에서 미세소관 위를 따라 소포들을 운반하는 분자 motor 단백질로 4개의 단백질로 구성되어있다. 신경세포내에서 발현하는 KIF5C가 세포 내에서 어떤 특정소포를 이동시키는가는 신경세포성장에서 중요문제이다. 이에 본연구는 KIF5C와 결합하는 단백질을 동정하기 위하여 효모 two-hybrid 방법을 사용하여 KIF5C와 특이적으로 결합하는 $\underline{S}$am68-$\underline{l}$ike $\underline{m}$ammalian protein 2 (SLM-2)을 확인하였다. $\underline{S}$ignal $\underline{T}$ransducers and $\underline{A}$ctivators of $\underline{R}$NA (STAR) family의 한 종류이며 RNA processing에 관여하는 RNA 결합단백질인 SLM-2는 KIF5s의 C-말단과 결합하며, 또한 SLM-2의 C-말단은 KIF5s와 결합하는데 필수영역이였다. 이러한 단백질간의 결합은 Glutathione S-transferase (GST) pull-down assay를 통하여 SAM68, SLM-1, SLM-2은 특이적으로 Kinesin-I과 결합함을 확인하였으며, SAM68의 항체로 면역침강한 결과 KIF5s와 mRNA는 같이 침강하였다. 신경 세포의 말단에는 돌기형성에 필요한 단백질들의 주형인 mRNA가 다수 존재하며, 이러한 mRNA는 세포의 중앙에서 세포의 말단쪽으로 이동하여야 하는데, 이번 연구 결과는 Kinesin-I이 특이적으로 mRNA을 운반할 것으로 예상된다.

• 생명과학회지
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• 제30권1호
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• pp.10-17
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• 2020

Kinesin 1은 미세소관을 따라 plus말단으로 이동하는 모터단백질로 세포내 물질 수송에 관여한다. Kinesin 1은 경쇄단위체(light chain subunit)를 통하여 운반체들인, 세포내 소기관, 다양한 소포체, 신경전달물질 수용체 단백질, 세포신호전달 단백질과 여러 단백질 복합체들과 결합하여 운반하는 kinesin superfamily protein (KIFs)의 한 종류이다. Kinesin light chains 1 (KLC1)은 모터 기능이 없는 단위체로서 kinesin heavy chain (KHC)과 결합한다. KLC1은 다양한 매개단백질들과 결합하지만 아직 결합하는 매개단백질이 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 KLC1의 tetratricopeptide repeat (TPR) 영역과 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색한 결과 EH domain-binding protein 1-like 1 (EHBP1L1) 을 분리하였다. EHBP1L1은 KLC1의 TPR 영역을 포함한 부위와 결합하지만 KIF5B (kinesin 1의 모터 단백질)과 KIF3A (kinesin 2의 모터 단백질)와는 결합하지 않았다. 또한 KLC1은 EHBP1L1의 C-말단에 존재하는 coiled-coil 도메인과 결합하였으며, 다른 EHBP1L1의 isoform인 EHBP1과는 결합하지 않았다. KLC1은 GST와는 결합하지 않지만 GST-EHBP1L1과 GST-EHBP1L1-coiled-coil domain과는 결합하였다. HEK-293T세포에 EHBP1L1과 KLC1을 동시에 발현시켰을 때 두 단백질은 세포 내에서 같은 부위에 존재하며, EHBP1L1을 면역침강한 결과 KLC1뿐만 아니라 KIF5B와도 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 kinesin 1은 EHBP1L1이 결합한 운반체를 수송함을 시사한다.