생체리듬 조절 단백질, PERIOD의 분해 조절인자 발굴 및 기능평가

Abstract

생체 리듬은 약 24시간 주기로 나타나는 생리학적, 생화학적 그리고 행동학적 변화를 의 미한다. 이를 통해서, 유기체는 신경적 및 호르몬적 조절을 통해 다른 신체 기능을 생체 리듬 에 맞게 체내에서 생리 활동을 적절히 조절을 한다. 만약, 이러한 생체 리듬이 어긋나게 된다 면 건강을 해칠 뿐만 아니라 수면장애나 식습관과 같은 일상 장애나 혹은 심각한 질병에 노 출될 가능성이 높아짐을 이전 연구를 통해서 잘 알려져 왔다. 본 연구에서는 생체리듬 단백질, PERIOD와 TIMELESS의 안정성에 기여하는 요인 발견 및 기능적 평가와, 더 나아가 생체리듬 단백질 분해에 관여하는 ubiquitin site를 알아내고자 하 였다. 소개할 인자로써 제시할 것은 유비퀴틴화에 영향을 미치는 효소 중 하나인 deubiquitinase인 Ubiquitin-specific peptidase 14(USP14)이며, USP14의 기능 평가를 설명 하고자 한다. Deubiquitinase인 USP14을 과 발현한 초파리 체내에서 생체리듬 단백질, PERIOD의 수치 가 단백질 수준은 낮아졌지만, mRNA 수준에서는 큰 변화가 없는 모습을 확인할 수 있었다. 또한, USP14을 과 발현한 초파리에서 대조군과 비교했을 때 음식 섭취량 증가하고 수명이 짧아지는 등 초파리 생리학적 변화가 관찰되었다. 이전 연구들은 생체리듬의 작동원리와 관련 단백질의 생성 및 분해에 대해 많이 밝혀져 왔지만, PERIOD 단백질의 유비퀴틴화 사이트는 명확하게 알려지지 않았다. 단백질 mass spectrometry를 통해서 생체리듬 단백질 PERIOD의 lysine 1117, lysine 1118이 PERIOD 안 정성에 기여함을 밝혔다. 이 2가지 사이트를 다른 아미노산인 alanine으로 치환되었을 때, PERIOD 단백질이 시간대별로 진동모양을 보이는 대조군에 비해 주기성을 잃어버린 모습을 확인할 수 있었고, 낮 시간대에서도 degradation이 되지 않고 축적되는 모습을 확인할 수가 있었고 음식 섭취량 증가도 유발했다. 결론적으로, 본 연구는 PERIOD 단백질 분해에 영향을 미치는 새로운 인자로 USP14를 제 시하였고, USP14가 생체 내 PERIOD 단백질의 안정성에 중요한 역할을 한다는 것을 확인하 였다. 이 연구는 생체 리듬 및 관련 질병 연구에 중요한 기여를 할 것이며, 다양한 유기체의 생리학 연구에도 중요한 단서를 제공할 것이다. Keyword: 생체 리듬, 유비퀴틴화, PERIOD, TIMELESS, deubiquitinase, USP14