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초록
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RAD53은 효모의 검문지점 경로가 DNA 손상을 감지하여 여러 가지 후속적인 세포 내 반응을 일으키는 데 핵심적인 역할을 하는 인산화 효소일 뿐만 아니라, dNTP 생성에 중요한 RNR 유전자 등의 전사 활성화 과정에도 관여하는 효모의 생존에 필수적인 유전자이다. 본 연구에서는 rad53${\Delta}$ 돌연변이의 hydroxyurea에 대한 민감성을 억제하는 억제자로서 CYC8을 동정하였다. CYC8 유전자가 많은 사본으로 존재할 때 rad53${\Delta}$ 균주의 hydroxyurea에 대한 내성이 증가하였으나, CYC8과 복합체로 작용하는 TUP1은 다사본 억제자로 작용하지 못하였다. 반면, 삭제 돌연변이의 경우, cyc8${\Delta}$과 tup1${\Delta}$ 모두 억제자로 작용하였다. CYC8은 효모에서 프리온 단백질로 작용하기 때문에 과량 발현되면 정상적인 CYC8 단백질의 잘못된 접힘을 유발하게 되고, 결과적으로 우성의 $cyc8^-$ 표현형이 나타나게 된다. 따라서 CYC8이 다사본 억제자로 작용하는 이유는 이러한 프리온의 특성 때문으로 추측된다. CYC8이 다사본이거나 cyc8${\Delta}$ 돌연변이일 경우 모두 RNR 유전자의 전사가 증가되는 것을 관찰하였다. 따라서 CYC8에 의한 rad53${\Delta}$ 돌연변이의 억제는 RNR 증가에 따른 세포 내 dNTP 증가 때문으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

RAD53 functions as an effector kinase of checkpoint pathways in Saccharomyces cerevisiae, which plays a central role to regulate many downstream cellular processes in response to DNA damage. It also involves in transcriptional activation of various genes including RNR genes which encode the key enzy...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 발견을 바탕으로 본 연구에서는 rad53Δ 돌연변이 균주의 HU 민감성을 경감시키는 억제 유전자를 스크리닝하고자 하였다.
  • 따라서 TUP1을 과량 발현시켜도 rad53Δ 돌연변이의 HU 민감성이 억제되는지 조사하였다.
  • 본 연구에서는 rad53Δ 돌연변이의 hydroxyurea에 대한 민감성을 억제하는 억제자로서 CYC8을 동정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
RAD53은 어떤 유전자인가? RAD53은 효모의 검문지점 경로가 DNA 손상을 감지하여 여러 가지 후속적인 세포 내 반응을 일으키는 데 핵심적인 역할을 하는 인산화 효소일 뿐만 아니라, dNTP 생성에 중요한 RNR 유전자 등의 전사 활성화 과정에도 관여하는 효모의 생존에 필수적인 유전자이다. 본 연구에서는 rad53${\Delta}$ 돌연변이의 hydroxyurea에 대한 민감성을 억제하는 억제자로서 CYC8을 동정하였다.
유전자의 검문지점이란 무엇인가? 검문지점(checkpoint)은 잘못된 염기쌍 형성(mismatched base-pairing), 이중가닥 절단(double-strand break), 복제분기점 (replication fork)의 정지 등 여러 종류의 DNA 이상에 대응하여 유전체의 안전성을 유지하는데 매우 중요한 감시 체계이자 신호 체계이다. 이러한 DNA 이상은 DNA 복제, DNA 수리 (repair), DNA 재조합(recombination), sister chromatid cohesion 과 같은 과정에서 주로 생성된다(3, 15).
진핵생물의 RNR에 존재하는 4개의 RNR 유전자의 종류와 특징은 무엇인가? 진핵생물의 RNR은 큰 소단위(subunit)와 작은 소단위로 구성된 α2β2의 이형사량체(heterotetramer)이며, 효모에는 4개의 RNR 유전자가 있다(12, 19). RNR1과 RNR3는 서로 교체할 수 있는 큰 소단위 단백질을 암호화한다. RNR1이 주된 형태를 이루고, RNR3는 정상적인 조건에서는 매우 낮은 수준으로 발현되다가 유전자 손상 스트레스에 의해 전사가 유도된다 (10). 작은 소단위는 RNR2와 RNR4로 구성되어 있는데, 여기에는 효소 활성에 필수적인 tyrosine 잔기의 자유 라디칼이 존재한다. DNA 복제 저해제인 hydroxyurea (HU)는 이 tyrosine 라디칼을 제거하여 RNR 효소를 비활성화시킨다.
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참고문헌 (21)

  1. Baudin, A., O. Ozier-Kalogeropoulos, A. Denouel, F. Lacroute, and C. Cullin. 1993. A simple and efficient method for direct gene deletion in Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res. 21, 2239-3330. 

  2. Ben-Yehoyada, M., J. Gautier, and A. Dupre. 2007. The DNA damage response during an unperturbed S-phase. DNA Repair 6, 914-922. 

  3. Branzei, D. and M. Foiani. 2005. The DNA damage response during DNA replication. Curr. Opin. Cell. Biol. 17, 568-575. 

  4. Branzei, D. and M. Foiani. 2006. The Rad53 signal transduction pathway: replication fork stabilization, DNA repair, and adaptation. Exp. Cell Res. 312, 2654-2659. 

  5. Chabes, A., B. Georgieva, V. Domkin, X. Zaho, R. Rothstein, and L. Thelander. 2003. Survival of DNA damage in yeast directly depends on increased dNTP levels allowed by relaxed feedback inhibition of ribonucleotide reductase. Cell 112, 391-401. 

  6. Chabes, A. and B. Stillman. 2007. Constitutively high dNTP concentration inhibits cell cycle progression and the DNA damage checkpoint in yeast Saccharomyces cerevisiae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 1183-1188. 

  7. Chen, S., M.B. Smolka, and H. Zhou. 2007. Mechanism of Dun1 activation by Rad53 phosphorylation in Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem. 282, 986-995. 

  8. Choi, D.H., Y.M. Oh, S.H. Kwon, and S.H. Bae. 2008. The mutation of a novel Saccharomyces cerevisiae SRL4 gene rescues the lethality of rad53 and lcd1 mutations by modulating dNTP levels. J. Microbiol. 46, 75-80. 

  9. Chris, K., S. Michaelis, and A. Mitchell. 1994. Methods in yeast genetics. pp. 207-217. In CSHL press 

  10. Elledge, S.J. and R.W. Davis. 1990. Two genes differentially regulated in the cell cycle and by DNA-damaging agents encode alternate regulatory subunits of ribonucleotide reductase. Genes Dev. 4, 740-751. 

  11. Elledge, S.J., Z. Zhou, J.B. Allen, and T.A. Navas. 1993. DNA damage and cell cycle regulation of ribonucleotide reductase. Bioessays 15, 333-339. 

  12. Huang, M. and S.J. Elledge. 1997. Identification of RNR4, encoding a second essential small subunit of ribonucleotide reductase in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell Biol. 17, 6105-6113. 

  13. Huang, M., Z. Zhou, and S.J. Elledge. 1998. The DNA replication and damage checkpoint pathways induce transcription by inhibition of the Crt1 repressor. Cell 94, 595-605. 

  14. Koc, A. and G.F. Merrill. 2007. Checkpoint deficient rad53-11 yeast cannot accumulate dNTPs in response to DNA damage. Biochem. Biophys. Res. Commun. 353, 527-530. 

  15. Melo, J. and D. Toczyski. 2002. A unified view of the DNAdamage checkpoint. Curr. Opin. Cell Biol. 14, 237-245. 

  16. Patel, B.K., J. Gavin-Smyth, and S.W. Liebman. 2009. The yeast global transcriptional co-repressor protein Cyc8 can propagate as a prion. Nat. Cell Biol. 11, 344-349. 

  17. Sikorski, R. and P. Hieter. 1989. A system of shuttle vectors and yeast host strains designed for efficient manipulation of DNA in Saccharomyces cerevisiae. Genetics 122, 19-27. 

  18. Smith, R.L. and A.D. Johnson. 2000. Turning genes off by Ssn6- Tup1: a conserved system of transcriptional repression in eukaryotes. Trends Biochem. Sci. 25, 325-330. 

  19. Wang. P.J., A. Chabes, R. Casagrande, X.C. Tian, L. Thelander, and T.C. Huffaker. 1997. Rnr4p, a novel ribonucleotide reductase small-subunit protein. Mol. Cell Biol. 7, 6114-6121. 

  20. Zhao, X., E.G.D. Muller, and R. Rothstein. 1998. A suppressor of two essential checkpoint genes identifies a novel protein that negatively affects dNTP pools. Mol. Cell 2, 329-340. 

  21. Zhao, X. and R. Rothstein. 2002. The Dun1 checkpoint kinase phosphorylates and regulates the ribonucleotide reductase inhibitor Sml1. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3746-3751. 

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