Journal of Life Science (생명과학회지)

Korean Society of Life Science (한국생명과학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

MiR-24 Simultaneously Regulates Both Oxytocin and Vasopressin

바소프레신과 옥시토신을 동시에 조절 마이크로RNA, miR-24

  • Lee, Heon-Jin (Department of Microbiology and Immunology, Kyungpook National University)
  • 이헌진 (경북대학교 치과대학 구강미생물학교실)
  • Received : 2018.08.09
  • Accepted : 2018.08.21
  • Published : 2019.01.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Oxytocin (Oxt) and vasopressin (Avp) are mainly synthesized in neuronal cells of the hypothalamus and are released from the posterior pituitary. The structure and sequences of Oxt and Avp genes imply that they are closely related and that they are the result of a duplication event during evolution. A previous study suggested that a small regulatory microRNA (miRNA), miR-24, regulated Oxt after binding. However, it is not clear whether this miRNA can modulate Avp simultaneously. The aim of the present study was to investigate putative targeting miRNAs of Avp, including miR-24. Targeted candidate miRNA oligonucleotides were transfected into COS-7 cells to elucidate the binding activity of miRNAs and Avp using dual-luciferase assays. The luciferase assay showed that only miR-24 displayed elevated binding activity with Avp as compared to a control and other candidate miRNAs. Transfection with seed mutants of Avp and miR-24 inhibitors clearly showed that miR-24 can directly bind to the Avp gene. These results provide new insight into the regulatory mechanism of neurohypophysial hormones by a single miRNA.

옥시토신(Oxt)과 바소프레신(Avp)은 주로 시상하부의 신경세포에서 생성이 되어 뇌하수체 후엽에서 온 몸으로 분비된다. 유전자 구조와 염기서열 연구를 통해 옥시토신과 바소프레신이 진화적으로 발달되는 단계에서 유전자가 염색체 내에 중복된 것으로 추정되어져 왔다. 이전 연구에서 작은 조절자로 알려진 마이크로RNA 중 하나인 miR-24가 옥시토신과 직접 결합한 후 조절할 수 있다는 사실을 본 연구실에서 발표한 바가 있지만, 바소프레신을 동시에 조절할 수 있는지는 확실치 않았다. 본 연구에서 바소프레신을 조절할 수 있는 후보 마이크로RNA를 생물정보학적 방법으로 탐색하였다. 여러 후보 중 miR-24만이 바소프레신과 직접 결합할 수 있음을 형광 리포터 분석과 바소프레신 결합부위의 돌연변이 cDNA 제작을 통해 밝혀내었다. 바소프레신의 miR-24 결합 필수 부위인 "seed" 부분을 돌연변이 시킨 바소프레신의 경우 miR-24와의 결합능이 현저히 떨어지고 miR-24의 저해제 역시 결합능을 감소시키는 것을 보아 miR-24가 바소프레신에 결합하여 조절할 수 있음을 명확히 할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 단일 마이크로RNA가 두 주요한 뇌하수체 호르몬의 조절에 관여한다는 새로운 조절 기전을 제시하여 준다.

Keywords

SMGHBM_2019_v29n1_118_f0001.png 이미지

Fig. 1. Target prediction of vasopressin (Avp).

SMGHBM_2019_v29n1_118_f0002.png 이미지

Fig. 2. Binding activity of the Avp cDNA reporter gene in the presence of the miRNA oligos.

SMGHBM_2019_v29n1_118_f0003.png 이미지

Fig. 3. Direct targeting of Avp by miR-24.

References

  1. Bartel, D. P. 2004. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell 116, 281-297. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00045-5
  2. Brownstein, M., Russell, J. and Gainer, H. 1980. Synthesis, transport, and release of posterior pituitary hormones. Science 207, 373-378. https://doi.org/10.1126/science.6153132
  3. Burbach, J., Luckman, S., Murphy, D. and Gainer, H. 2001. Gene regulation in the magnocellular hypothalamo-neurohypophysial system. Physiol. Rev. 81, 1197-1267. https://doi.org/10.1152/physrev.2001.81.3.1197
  4. Caldwell, H. K., Lee, H. J., Macbeth, A. H. and Young, W. S. 2008. Vasopressin: behavioral roles of an "original" neuropeptide. Prog. Neurobiol. 84, 1-24. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2007.10.007
  5. Caldwell, H. K. and Young, W. S. 2006. Oxytocin and Vasopressin: Genetics and Behavioral Implications, pp. 573-607. In: Lim, R. (ed.), Neuroactive Proteins and Peptides. Springer: New York, USA.
  6. Chang, T. H., Huang, H. Y., Hsu, J. B. K., Weng, S. L., Horng, J. T. and Huang, H. D. 2013. An enhanced computational platform for investigating the roles of regulatory RNA and for identifying functional RNA motifs. BMC Bioinformatics 14, S4.
  7. Choi, J. W., Kang, S. M., Lee, Y., Hong, S. H., Sanek, N. A., Young, W. S. and Lee, H. J. 2013. MicroRNA profiling in the mouse hypothalamus reveals oxytocin-regulating microRNA. J. Neurochem. 126, 331-337. https://doi.org/10.1111/jnc.12308
  8. Kim, Y. K., Heo, I. and Kim, V. N. 2010. Modifications of small RNAs and their associated proteins. Cell 143, 703- 709. https://doi.org/10.1016/j.cell.2010.11.018
  9. Lee, H. J. 2014. Additional stories of microRNAs. Exp. Biol. Med. 239, 1275-1279. https://doi.org/10.1177/1535370214544269
  10. Lee, H. J. 2013. Exceptional stories of microRNAs. Exp. Biol. Med. 238, 339-343. https://doi.org/10.1258/ebm.2012.012251
  11. Lee, H. J., Macbeth, A. H., Pagani, J. H. and Young, W. S. 2009. Oxytocin: the great facilitator of life. Prog. Neurobiol. 88, 127-151. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2009.04.001
  12. Lewis, B. P., Burge, C. B. and Bartel, D. P. 2005. Conserved seed pairing, often flanked by adenosines, indicates that thousands of human genes are microRNA targets. Cell 120, 15-20. https://doi.org/10.1016/j.cell.2004.12.035
  13. Qin, W., Shi, Y., Zhao, B., Yao, C., Jin, L., Ma, J. and Jin, Y. 2010. miR-24 regulates apoptosis by targeting the open reading frame (ORF) region of FAF1 in cancer cells. PLoS One 5, e9429. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009429
  14. Stoop, R. 2012. Neuromodulation by Oxytocin and Vasopressin.Neuron 76, 142-159. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2012.09.025
  15. Young, W. S. and Gainer, H. 2003. Transgenesis and the study of expression, cellular targeting and function of oxytocin, vasopressin and their receptors. Neuroendocrinology 78, 185-203. https://doi.org/10.1159/000073702