Thioredoxin-Mediated Regulation of Protein Synthesis by Redox in Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae에서 산화환원에 의한 In Vitro 단백질합성의 Thioredoxin에 중재된 조절

Redox signaling is one of way to regulate growth and death of cell in response to change of redox of proteins. To search whether translation is regulated by redox, we attempted in vitro translation assay under condition with or without DTT. Interestingly in vitro translation activity was increased up to 40% In the presence of dithiothreitol (DTT). Then we checked whether this positive effect by DTT was further accelerated by addition of thioredoxin (Trx). When a Trx purified from Saccharomyces cerevisiae was added to the in vitro translation extract, we observed a dose-dependent increase in translational activity. These results suggest the possibility of translation factors being redox-regulated via Trx in vivo.

Redox signaling은 단백질을 산화환원 시키는 세포의 중요 신호가 전달되어, 그 단백질의 기능이 변화함으로써 세포의 성장 및 사멸을 조절하게 되는 과정이다. 단백질 합성 구성원의 산화, 환원 과정에 의한 단백질 합성 조절을 알아보기 위해 환원제인 DTT 존재 하에 단백질 합성 활성을 관찰한 결과 DTT가 존재하지 않는 것에 비해 단백질합성이 1.4배 정도 증가됨이 관찰되어 redox potential을 보이는 것으로 보아 환원제가 단백질 합성을 좀 더 증진시키는 것으로 사료된다. DTT에 의한 이러한 현상은 산화환원 조절 단백질인 thioredoxin를 첨가한다면 thiol기에 환원력이 전달되어 단백질합성이 더욱 촉진되기 때문에 효모에서 thioredoxin유전자를 cloning하고 이로부터 효모에서 GST-thioredoxin을 분리하였다. DTT 존재 하에 산화환원 조절 단백질인 thioredoxin을 농도별로 첨가하였을 때의 단백질 합성이 어떻게 조절되는지 알아보았다. 반응 액에 DTT를 넣은 것과 넣지 않은 것을 사용하여 thioredoxin을 0ng, 18ng, 90ng, 460ng, 2,300 ng의 농도로 각각 넣어서 반응시켜 보았다. 이렇게 반응시킨 반응물에서 만들어진 단백질 활성을 측정하였는데 thioredoxin의 농도가 높아질수록 그 활성이 높게 나타났으며, thioredoxin을 넣은 것이 넣지 않은 것에 비해 활성이 약 4배 이상 높게 나왔다 이 결과는 산화환원 조절 단백질인 thioredoxin이 환원력을 단백질합성구성원에 효율적으로 전달하는데 관여함을 보여주는 것이며, 산화환원이 단백질 합성 시 중요한 신호전달 과정임을 암시한다.