• 생명과학회지
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• 제21권3호
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• pp.473-479
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• 2011

Adenylyl cyclase (AC)는 ATP로부터 cAMP를 형성하는 반응을 촉매한다. AC에 의해 생산된 cAMP는 다양한 신호전달 경로에서 이차전달자로 사용되고 많은 종에서 다양한 세포기능을 조절한다. AC는 1차구조에 따라 6개의 그룹으로 나눌 수 있다. 진핵생물과 Mycobacterium 속에 속하는 세균에서는 class III에 속하는 AC만이 발견된다. Class III에 속하는 AC의 경우 catalytic cyclase 도메인이 dimer를 형성해야만 활성부위가 형성되고 활성을 가지게 된다. 포유류의 AC는 하나의 polypeptide에 2개의 catalytic cyclase 도메인을 가지고 있고, 이 두 개의 도메인이 intramolecular dimerization을 통해서 활성부위를 형성한다. 반면에 mycobacteria의 AC는 polypeptide에 한 개의 catalytic cyclase 도메인을 가지고 있고, homodimer의 4차구조를 형성하여 활성을 가지게 된다. Class III AC의 활성을 위해서 필요한 6개의 아미노산 잔기가 활성부위에 잘 보존되어 있다. 이 6개의 아미노산 잔기는 $Mg^{2+}$과 결합을 하는 2개의 aspartate 잔기쌍, 기질특이성을 부여하는 lysine-aspartate 잔기쌍, 그리고 반응 전이상태를 안정화시키는 arginine-asparagine 잔기쌍들로 이루어져 있다. Mycobacterium tuberculosis H37Rv에서는 16개의 AC 유전자가 발견되었으며, 이 AC의 연구된 특성에 대해 본 총설에서 다룰 것이다.

• BMB Reports
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• 제50권2호
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• pp.60-70
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• 2017

Glaucoma is characterized by a slow and progressive degeneration of the optic nerve, including retinal ganglion cell (RGC) axons in the optic nerve head (ONH), leading to visual impairment. Despite its high prevalence, the biological basis of glaucoma pathogenesis still is not yet fully understood, and the factors contributing to its progression are currently not well characterized. Intraocular pressure (IOP) is the only modifiable risk factor, and reduction of IOP is the standard treatment for glaucoma. However, lowering IOP itself is not always effective for preserving visual function in patients with primary open-angle glaucoma. The second messenger cyclic adenosine 3',5'-monophosphate (cAMP) regulates numerous biological processes in the central nervous system including the retina and the optic nerve. Although recent studies revealed that cAMP generated by adenylyl cyclases (ACs) is important in regulating aqueous humor dynamics in ocular tissues, such as the ciliary body and trabecular meshwork, as well as cell death and growth in the retina and optic nerve, the functional role and significance of cAMP in glaucoma remain to be elucidated. In this review, we will discuss the functional role of cAMP in aqueous humor dynamics and IOP regulation, and review the current medications, which are related to the cAMP signaling pathway, for glaucoma treatment. Also, we will further focus on cAMP signaling in RGC growth and regeneration by soluble AC as well as ONH astrocytes by transmembrane ACs to understand its potential role in the pathogenesis of glaucoma neurodegeneration.

• 생명과학회지
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• 제15권3호
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• pp.415-422
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• 2005

Mycobacterium hovis BCG 균주에 transposon을 사용하여 mutagenesis를 수행함으로써 mutant library를 제조하였다. 이 mutant library를 screening하여 항결핵제인 PA-824에 내성을 갖는 mutant들을 얻었고, M. bovis wild type에서는 정상적으로 생성되는 coenzyme $F_{420}$이 대부분의 이들 mutant들에서는 생성되지 않는다는 것을 알게 되었다. 세포 추출액을 HPLC로 분석해본 결과, 그 중에서 한 mutant는 $F_{420}$은 생성하지 않으나 그 전구물질인 F0는 생성하고 있음이 밝혀졌다. 따라서 이 mutant 에서는 $F_{420}$생합성 회로의 마지막 단계가 차단되어있음을 알 수 있다. 이 mutant를 inverse PCR을 통해 분석해본 결과, transposon이 Rv2435c유전자에 삽입되어있는 것을 확인할 수 있었다. Rv2435c유전자는 세포막에 결합되어있는 80.3 kDa의 단백질을 암호화하는 것으로 추정되고, 이 단백질의 N-말단은 periplasm에 존재하고 C-말단은 원형질에 존재하는 것으로 추정되고 있다. 원형질에 존재하는 C-말단은 원핵생물과 진핵생물들의 adenylyl cyclase들과 높은 유사성을 나타낸다. Adenylyl cyclase는 ATP로부터 cAMP를 생합성하는 효소이다 M. tuberculosis나 M. bovis의 genome에는 class III adenylyl cyclase를 암호화하는 것으로 추정되는 유전자가 모두 15개나 존재한다 특히 이들 중에서 Rv1625c 와 Rv2435c는 포유류의 adenylyl cyclase들과 높은 유사성을 가지는 것으로 알려져 있다 이 Rv2435c 단백질이 진정한 adenylyl cyclase인지를 확인하기 위하여 우리는 이 단백질 중에서 원형질에 존재하는 부분을 말단에 6개의 histidine을 첨부한 채로 대장균에서 발현시켰다. 대장균에서 이 단백질이 생성되는 것은 histidine이 첨부된 단백질을 Ni-NTA resin을 사용하여 대장균으로부터 분리함으로써 확인하였다. 그러나 이 단백질이 대장균에서 cya mutation을 complementation하지 못하였고, 따라서 이 단백질이 adenylyl cyclase 활성을 갖지 않음을 알 수 있었다. 자외선이나 hydroxylamine을 사용한 mutagenesis 또는 Rv2435c와 Rv1625c간의 토sion단백질을 만들어서, 이 단백질이 adenylyl cyclae로서의 활성을 획득하도록 하는 모든 시도는 실패하였다. 따라서 Rv2435c단백질이, F0가 $F_{420}$으로 변환되는 데에 영향을 미치는 방법이 cAMP를 생성함으로써가 아니라 다른 방법으로 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있었다.

• Molecules and Cells
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• 제23권3호
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• pp.259-271
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• 2007

Investigation of molecular and cellular mechanisms of synaptic plasticity is the major focus of many neuroscientists. There are two major reasons for searching new genes and molecules contributing to central plasticity: first, it provides basic neural mechanism for learning and memory, a key function of the brain; second, it provides new targets for treating brain-related disease. Long-term potentiation (LTP), mostly intensely studies in the hippocampus and amygdala, is proposed to be a cellular model for learning and memory. Although it remains difficult to understand the roles of LTP in hippocampus-related memory, a role of LTP in fear, a simplified form of memory, has been established. Here, I will review recent cellular studies of LTP in the anterior cingulate cortex (ACC) and then compare studies in vivo and in vitro LTP by genetic/pharmacological approaches. I propose that ACC LTP may serve as a cellular model for studying central sensitization that related to chronic pain, as well as pain-related cognitive emotional disorders. Understanding signaling pathways related to ACC LTP may help us to identify novel drug target for various mental disorders.