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붉은 털 원숭이의 뇌조직에서 CCDC94 유전자 대체 전사체의 분자적 분석
Molecular Analysis of Alternative Transcripts of CCDC94 Gene in the Brain Tissues of Rhesus Monkey 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.21 no.3 = no.131, 2011년, pp.459 - 463  

윤세은 (부산대학교 생명과학과) ,  안궁 (부산대학교 생명과학과) ,  김희수 (부산대학교 생명과학과)

초록
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붉은 털 원숭이의 유전체는 인간의 것과 93% 정도로 동일하여, 진화적 연구 및 생물의학적 연구에 널리 활용되고 있다. 숙주 개체 내로 가동성 유전인자(TEs)의 삽입은 유전자 전사체의 다양성과 발현양상을 다르게 만든다. 본 연구에서는 붉은 털 원숭이의 뇌 조직으로부터 만든 cDNA 라이브러리에서 112개 전사체를 동정하여 분석하였다. 하나의 전사체 R54는 인간과 원숭이의 다양한 조직에서 유전자 발현양상을 비교분석 해 본 결과 서로 다른 패턴을 보여 주었다. 이러한 현상은 가동성 유전인자인 L2A의 삽입으로 인한 스플라이싱 도너 사이트가 변화된 것으로 생각된다. 따라서, 영장류의 진화과정에 있어 유전체 내로 TEs의 삽입은 전사체의 다양성과 유전자 발현 조절에 변화를 주는 것으로 시사된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The genome of the rhesus monkey has diverged as an average sequence identity of ~93%. The rhesus monkey has been widely used as a non-human primate in the field of biomedical and evolutional research. Insertion of transposable elements (TEs) induced several events such as transcriptional diversity a...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • RT-PCR 분석은 94℃에서 4 min, 35 cycle로 94℃에서 40 sec, 5 5℃~58℃에서 40 sec, 72℃에서 3 min에서 수행하였다. Positive control로서는 housekeeping 유전자인 G3PDH (glyceradehydes-3-phosphate dehydrogenase)를 이용하였 으며, 프라이머 G3PDH-S (GAA ATC CCA TCA CCA TCT TCC AGG)와 G3PDH-AS (GAG CCC CAG CCT TCT CCA TG)를 사용해 G3PDH를 증폭하였다.
  • 또한 붉은 털 원숭이 뇌 조직의 cDNA 라이브러리를 통해 동정된 CCDC94 유전자의 붉은 털 원숭이 내에서의 전사 양상 및 전사의 특징과 인간과의 비교 분석을 위하여 붉은 털 원숭이의 조직(1, 부신; 2, 소뇌; 3, 대뇌피질; 4, 심장; 5, 신장; 6, 간; 7, 폐; 8, 고환; 9, 골격근; 10, 기관; 11, 비장; 12, 결장; 13, 맹장; 14, 위; 15, 췌장; 16, 타액선; 17, 직장; 18, 방광; 19, 십이지장; 20, 공장에서 RNeasy mini kit (Qiagen)을 이용하여 total RNA를 분리하였다. 인간 조직, 1.
  • 본 연구를 정리하면, 붉은 털 원숭이의 cDNA 라이브러리를 통하여 R54 전사체 내에 LINE 패밀리인 L2A가 붉은 털 원숭이의 7번 엑손에 삽입되어 엑손화 된 현상을 밝혔다. CCDC94 유전자와 높은 유사성을 가진 R54 전사체는 인간과 붉은 털 원숭이의 조직에서 서로 다른 양상의 유전자의 발현을 보였다.
  • 이 가운데 붉은 털 원숭이는 인간과 형태학적, 생리학적, 유전학적으로 가장 유사한 종 중 가장 많이 연구되는 영장류 중 하나이며, 생물의학적으로 적합한 실험 모델로서 보고되고 있다[11]. 본 연구에서는, 붉은 털 원숭이 뇌 조직의 cDNA 라이브러리를 구축하였으며, 이를 통하여 밝혀 지지 않은 전사체의 동정 및 트랜스포존이 삽입되어 형성된 융합 전사체에 대한 구조적인 특징 분석, 유전적 발현 및 진화적인 분석을 고찰하였다.
  • 붉은 털 원숭이 뇌조직으로부터 확립한 full-length cDNA library에서 찾아낸 각 전사체를 인간 및 영장류 genomic DNA를 사용하여 각 전사체의 가동성인자의 삽입시기 분석을 위해 PCR 증폭을 하였다. 이들의 프라이머 정보 는 Table 1에서 보여준다.
  • 붉은 털 원숭이에서 L2A서열을 가진 R54 전사체와 L2A 서열이 존재하지 않는 인간의 전사체의 발현 양상을 비교하기 위하여, 붉은 털 원숭이의 6번과 8번 엑손에 해당하는 영역에서 프라이머(Table 1)를 디자인하여 인간과 붉은 털 원숭이의 조직에서 RT-PCR을 수행하였다. 그 결과 인간의 조직에서는 L2A의 서열이 빠진 길이(150 bp)의 전사체가 전 조직에서 발현하였으며(Fig.
  • 붉은 털 원숭이의 뇌 유래의 cDNA 라이브러리를 통해 발견된 R54 전사체를 인간과 침팬지의 등록된 mRNA서열 alignmnent를 통하여 비교 분석하였다. 원숭이에서는 인간의 4번 엑손이 존재하지 않은 반면에 LINE 가운데 오래된 패밀리 가운데 하나인 L2A의 엑손화 현상으로 인하여, 인간에서는 존재하지 않는 7번 엑손이 붉은 털 원숭이 R54 전사체에서 발견되었다(Fig.
  • 붉은 털 원숭이의 뇌 조직 cDNA 라이브러리 구축 붉은 털 원숭이의 뇌 조직에서의 cDNA 라이브러리는 cap trapper method를 사용하여 구축하였으며, 라이브러리 스크리닝을 위하여 클로닝 벡터(pCNS-D2) 양쪽의 서열로부터 Primer쌍 preT7 (5’-CGT GTA CGG TGG GAG GTC TA-3’)와 SP6 (5’-CCT ATT CTA TAG TGT CAC CTA AAT-3’)을 디자인하여 PCR을 통해 스크리닝 한 다음, positive 클론은 Competent cell에 LB 배지에서 배양하였다.
  • 추출한 RNA는 cDNA 합성을 위해 DNA-free RNA를 사용했으며, M-MLV (moloney- murine leukemia virus) 역전사 효소(Promega)와 RNase inhibitor (Promega)를 사용하여 합성하였다. 새롭게 찾아낸 각 전사체의 조직 발현을 보기 위해 RT-PCR 증폭을 하였다. 각 유전자들의 프라이머 정보는 Table 1에서 보여준다.
  • 추출한 RNA는 cDNA 합성을 위해 DNA-free RNA를 사용했으며, M-MLV (moloney- murine leukemia virus) 역전사 효소(Promega)와 RNase inhibitor (Promega)를 사용하여 합성하였다.

대상 데이터

  • 또한 붉은 털 원숭이 뇌 조직의 cDNA 라이브러리를 통해 동정된 CCDC94 유전자의 붉은 털 원숭이 내에서의 전사 양상 및 전사의 특징과 인간과의 비교 분석을 위하여 붉은 털 원숭이의 조직(1, 부신; 2, 소뇌; 3, 대뇌피질; 4, 심장; 5, 신장; 6, 간; 7, 폐; 8, 고환; 9, 골격근; 10, 기관; 11, 비장; 12, 결장; 13, 맹장; 14, 위; 15, 췌장; 16, 타액선; 17, 직장; 18, 방광; 19, 십이지장; 20, 공장에서 RNeasy mini kit (Qiagen)을 이용하여 total RNA를 분리하였다. 인간 조직, 1.부신; 2, 소뇌; 3, 전 뇌; 4, 심장; 5, 신장; 6, 간; 7, 폐; 8, 고환; 9, 기관; 10, 골수; 11, 태아 뇌; 12, 태아 간; 13, 태반; 14, 전립선; 15, 타액선; 16, 골격근; 17, 척수; 18, 흉선; 19, 갑상선; 20, 골수 유래의 total RNA는 Clontech사로부터 구매하였다.

이론/모형

  • CCDC94 유전자의 염기서열은 UCSC genome browser (http://genome.ucsc.edu/)의 BLAT(Basic local alignment tool)을 이용하여 분석하였으며, 라이브러리를 통해 밝혀진 전사체 내에 삽입된 전위요소 서열의 분석을 위하여 RepeatMasker 프로그램을 사용하였다(http://repeatmasker. genome.washington.edu).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
붉은 털 원숭이가 생물의학적으로 적합한 실험모델인 까닭은 무엇인가? 오랑우탄 유전체 역시 2007년도에 유전체 초안이 공개 되었다[23]. 이 가운데 붉은 털 원숭이는 인간과 형태학적, 생리학적, 유전학적으로 가장 유사한 종 중 가장 많이 연구되는 영장류 중 하나이며, 생물의학적으로 적합한 실험 모델로서 보고되고 있다[11]. 본 연구에서는, 붉은 털 원숭이 뇌 조직의 cDNA 라이브러리를 구축하였으며, 이를 통하여 밝혀 지지 않은 전사체의 동정 및 트랜스포존이 삽입되어 형성된 융합 전사체에 대한 구조적인 특징 분석, 유전적 발현 및 진화적인 분석을 고찰하였다.
붉은 털 원숭이의 유전체 초안이 공개된 것은 언제인가? 더욱이 영장류와 같은 원숭이를 이용한 유전체 비교 연구는 유전체를 진화학적으로 해석할 수 있어[9,12,15], 다양한 유전체 내의 이벤트들의 원인과 시기를 해석할 수 있기 때문에, 오늘날 활발하게 연구가 진행되고 있다. 현재 침팬지 유전체는 2006년에 공개 되었으며[4], 붉은 털 원숭이의 경우 2006년도 유전체 초안이 공개 되었다[17]. 오랑우탄 유전체 역시 2007년도에 유전체 초안이 공개 되었다[23].
transposon의 특징은 무엇인가? Junk DNA라고 알려져 왔던 유전자 이외의 영역은 Babara McClintock에 의해 옥수수에서 ‘jumping gene’라고 짐작했던 트랜스포존(transposon)이 밝혀짐으로써, 그들의 기능 및 역할의 연구가 가속화되었다[24]. 이들의 특징은 미생물을 비롯한 식물, 동물의 유전체 내에 산재하여[19], 종의 특징을 구분짓는 표지 역할을 하며[2], 직접적으로 발현함으로써 단백질로 번역되어 개체에게 질병을 야기하거나[1,3,5,22,26,29], 반대로 개체에게 이로운 역할을 하는 것으로 알려져 왔다[1]. 그들 서열의 특징인 반복적인 염기배열은 유전자 재배열을 통한 유전체 교란을 야기하고[7,8,10,13], 스플라이싱 사이트를 제공하여 다양한 전사산물들의 생성한다. 주목 할 만한 것은 트랜스포존이 유전자의 5’UTR에 끼어 들어가, 트랜스포존 스스로가 가진 프로모터에 의해 유전자의 전사를 촉진시킬 수 있으며 [6,21], 3’UTR에 끼어들어가 poly adenylation 신호를 제공할 수 있음이 밝혀졌다[30]. 인간 유전체 염기서열이 완성된 이후, 유전자의 생물학적 기능과 유전질환의 원인규명은 현재까지 끊임없이 밝혀지고 있으며[16,18,28], 더 나아가 인간을 대신 할 모델동물을 이용하여, 유전적인 현상과 질환을 해석하려는 노력은 인간과 가장 유사한 종에서 시도 되고 있다.
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참고문헌 (32)

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