Medulloblastoma, the most common malignant brain tumor in children, is a disease whose mechanisms are now beginning to be uncovered by high-throughput studies of somatic mutations, mRNA expression patterns, and epigenetic profiles of patient tumors. One emerging theme from studies that sequenced the tumor genomes of large cohorts of medulloblastoma patients is frequent mutation of RNA binding proteins. Proteins which bind multiple RNA targets can act as master regulators of gene expression at the post-transcriptional level to co-ordinate cellular processes and alter the phenotype of the cell. Identification of the target genes of RNA binding proteins may highlight essential pathways of medulloblastomagenesis that cannot be detected by study of transcriptomics alone. Furthermore, a subset of RNA binding proteins are attractive drug targets. For example, compounds that are under development as anti-viral targets due to their ability to inhibit RNA helicases could also be tested in novel approaches to medulloblastoma therapy by targeting key RNA binding proteins. In this review, we discuss a number of RNA binding proteins, including Musashi1 (MSI1), DEAD (Asp-Glu-Ala-Asp) box helicase 3 X-linked (DDX3X), DDX31, and cell division cycle and apoptosis regulator 1 (CCAR1), which play potentially critical roles in the growth and/or maintenance of medulloblastoma.
Marchat, Laurence A.;Arzola-Rodriguez, Silvia I.;Cruz, Olga Hernandez-de la;Lopez-Rosas, Itzel;Lopez-Camarillo, Cesar
Parasites, Hosts and Diseases
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제53권5호
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pp.583-595
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2015
DEAD/DExH-box RNA helicases catalyze the folding and remodeling of RNA molecules in prokaryotic and eukaryotic cells, as well as in many viruses. They are characterized by the presence of the helicase domain with conserved motifs that are essential for ATP binding and hydrolysis, RNA interaction, and unwinding activities. Large families of DEAD/DExH-box proteins have been described in different organisms, and their role in all molecular processes involving RNA, from transcriptional regulation to mRNA decay, have been described. This review aims to summarize the current knowledge about DEAD/DExH-box proteins in selected protozoan and nematode parasites of medical importance worldwide, such as Plasmodium falciparum, Leishmania spp., Trypanosoma spp., Giardia lamblia, Entamoeba histolytica, and Brugia malayi. We discuss the functional characterization of several proteins in an attempt to understand better the molecular mechanisms involving RNA in these pathogens. The current data also highlight that DEAD/DExH-box RNA helicases might represent feasible drug targets due to their vital role in parasite growth and development.
Bacillus subtilis에 존재하는 DEAD-box RNA helicase에 대한 유전자 상동성 검색을 통해 yqfR, yfmL, ydbR, deaD 의 4종류의 유전자를 확인하였고 이들 유전자 각각의 결손 돌연변이체를 제조하였다. 이들 돌연변이체들의 특성을 알아보기 위하여 LB 배양액을 사용하여 여러 온도에서의 생장 속도를 조사하였다. LB 배양액에서 $37^{\circ}C$의 생장 결과 ydbR 결손 균주가 다소 생장이 느려지나($T_d$=53 min) 다른(yqfR, yfmL, deaD) 결손 돌연변이체들은($T_d$=30-40 min) 결손이 없는 야생형 균주 CU1065와($T_d$=32 min) 유사하였다. 반면에 $22^{\circ}C$에서의 생장은 CU1065 ($T_d$=102 min)에 비해 yqfR ($T_d$=151 min), yfmL ($T_d$=214 min), ydbR ($T_d$=343 min) 결손 균주 순으로 생장속도가 느린 저온 민감성을 보인다. deaD의 $22^{\circ}C$에서의 생장 속도는 ($T_d$=109 min) CU1065와 ($T_d$=102 min) 매우 유사하여 저온 민감성을 보이지 않았다. 그리고 이들 유전자들의 이중, 삼중, 사중의 결손 균주들을 제조하였고, 여러 온도에서 ($42^{\circ}C$, $37^{\circ}C$, $22^{\circ}C$) LB 배양액을 사용하여 생장 속도를 측정 하였다. 다중 결손은 단일 결손보다 더 심한 저온 민감성을 보이며, 이중 결손의 경우, ydbR과 yfmL의 결손이 다른 조합의 결손보다 보다 큰 저온 민감성을 나타내었다 ($T_d$=984 min). 이러한 저온 민감성은 E. coli의 csdA 혹은 srmB 결손의 결과와 유사하며 리보솜 조립과 관련이 있는 생리적 기능으로 보인다.
Hrq1은 곰팡이 유전체에서 생물정보분석에 의해 발견된 새로운 RecQ helicase이다. 이 단백질은 인간의 RECQL4와 가장 상동성이 높으며 최근의 유전학적 생화학적 연구를 통해서 유전체 안정성을 유지하는데 어떤 역할을 할 것으로 예상되었다. 본 연구에서는 RECQL4와 상호작용하는 것으로 알려진 인간 유전자들과 상동성이 있는 효모 유전자들이 Hrq1과 상호작용하는지를 yeast two-hybrid assay를 이용하여 조사하였다. 총 11개의 유전자를 조사한 결과, nucleotide excision repair (NER) 인자 중의 하나인 Rad14이 Hrq1과 상호작용하는 것을 발견하였다. 또한 정제한 단백질을 이용한 pull-down assay로 Hrq1과 Rad14 사이의 직접적인 상호작용을 확인하였다. Hrq1과 Rad14 사이의 yeast two-hybrid 상호작용은 4-nitroquinoline-1-oxide에 의한 DNA 손상으로 더욱 증가하였으며, 이러한 상호작용의 증가는 또 다른 NER 인자인 Rad4에 의존적이었다. 이러한 결과들은 Hrq1이 Rad14과의 상호작용을 통하여 NER 과정에 어떤 역할을 할 가능성을 제시하고 있다.
Helicase는 NTP 결합의 화학적 에너지를 이용하여 이중가닥의 DNA와 RNA를 단일가닥으로 분해하여 다양한 생체반응에 기여하는 단백질로 알려져 있으며, 이 중 DEAD-box의 단백질은 주로 RNA와 관련된 대부분의 생화학적 반응에 작용하는 ATP 의존성 helicase로 알려져 있다. 또한 이 단백질 부류에 속하는 DEAD-box3 (DDX3) gene은 척추동물뿐만 아니라 무척추동물에서의 유성 생식과 무성 생식에서 생식세포 발달 및 재생과정 중 줄기세포 분화에 중요한 역할을 하는 인자로 알려져 있다. 이에 본 연구는 강한 재생능력을 가진 것으로 알려져 있는 팔딱이 지렁이(Perionyx excavatus)에서 DDX3 gene을 동정하고 그 발현양상을 알아보고자 환대를 포함하는 성체 지렁이의 두부를 절단하여 total RNA를 추출하고, 이를 주형으로 RT-PCR을 수행하여 full length의 DDX3 gene인 Pe-DDX3를 검출하였다. Pe-DDX3는 607개 아미노산 서열로 이루어져 있으며, DEAD-box 단백질 그룹 내에서 특이적으로 보존되어 있는 9개의 motif가 존재하고 있다. 다른 분류군에 속하는 동물들과의 multiple alignment를 통해 서열 내에 보존되어 있는 아미노산 서열을 확인할 수 있었으며, 아미노산 차원에서의 계통수 분석을 통해 DDX3 (PL10) 하부그룹에 속하는 것을 알 수 있었으며, 또한, 같은 그룹에 속하는 동물 중 P. dumerilii의 PL10a, b 단백질과 가장 가까운 유연관계를 확인 할 수 있었다.
세포주기 조절에서 유전자 발현의 조절은 매우 중요한 부분이다. 본 연구에서는 인간의 유전자인 SMARCADl과 상동성을 가지는 분열형 효모의 새로운 유전자 $mas3^+$를 분리하였다. 이 두 유전자는 $87\%$의 상동성을 보인다. $mas3^+$유전자는 DEAD/H box를 포함한 7개의 motif를 가지고 있어서 helicase superfamily 중에서도 SNF2 family에 속한다. kanMX6를 선별 표지로 이용하여 $mas3^+$유전자 결손 세포를 구성하였고 $mas3^+$ 유전자 결손 세포는 UV와 MMS처리 실험에서 정상의 세포와 생존율이 비슷하여 DNA상해회복과는 관련이 없음을 알 수 있었다. $mas3^+$ 유전자의 세포주기별 발현 양을 분석한 결과 $G_2$단계부터 점차적으로 발현양이 늘어났다. $mas3^+$결손 돌연변이를 $26^{\circ}C$와 $35^{\circ}C$에서 배양한 결과, 비정상적인 세포질 분열 과정으로 인해 다중 격막 세포의 빈도가 증가하였다. 이상의 결과들은 $mas3^+$유전자는 세포질 분열과 세포형태 형성에 연관되어 있음을 시사한다.
박테리오파지 T7 gene 2.5 단백질은 single-stranded DNA 결합 단백질로 박태리오파지 T7의 DNA복제, 재조합, 및 수선에 필수적으로 요구된다. Gene 2.5 protein은 T7의 DNA 합성과 성장에 필수적인 단백질이다. Gene 2.5 Protein이 중요시 되는 이유는 이 단백질이 T7의 다른 복제 필수단백질인 T7의 다른 복제 필수단백질인 T7 DNA polymerase 와 gene 4 protein(helicase/primase)와 서로 상호작용할 것으로 제안되었기 때문이다. (Kim and Richardson, J. Biol. Chem., 1992;1994). 이 단백질의 단백질 상호작용을 가능하게 하는 domain은 carboxyl-terminal domain일 것으로 여러 실험에서 대두되었기에, 이 domain의 특성을 파악하기 위해 야생형과 변이체 gene 2.5 단백질들을 각각 GST에 융합한후 fusion 단백질을 정제하였다. 정제된 이 융합 단백질들의 carboxyl-terminal domain이 T7 복제 단백질들과 상호작용을 조사하는지를 조사하기 위해 affinity chromatography로 이용하였다. 실험 결과, 아생형 GST-gene 2.5 융합단잭질(GST-2.5 (WT))는 T7 DNA polymerase 와 상호작용을 하였지만. 변이형 융합단백질(GST-2.5$\Delta$21C)는 interaction을 하지 못했다. 이 결과는 carbohyl-terminal domain이 단백질-단백질 상호작용을 하는데 직접적으로 관여하는 것을 증명하였다. 또한,GST2.5(WT)는 gene 4 protein(helicase/primase)와 직접 상호작용을 하나. GST2.5$\Delta$21C는 상호작용을 하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서 gene 4 proteins와의 상호작용에도 gene 2.5 protein의 carboxyl-terminal domain이 직접 관여 한다는 것이 증명되었다. 이상의 결과에서 gene 2.5 protein은 박테리오파지 T7 의 유전자 목제 시 단백질-단백질 상호작용에 관혀아며, 특히 gene 2.5 protein의 carboxyl-terminal domain이 이러한 상호작용에 직접적으로 관여하는 domain이라는 것을 알 수가 있었다.
SecA protein of E. coli is essential for the translocation of various precursor proteins across the plasma membrane. Along with it, SecA protein interacts with precursor proteins, SecY/E, SecB and is an ATPase which has multiple ATP binding sites. There is little known about the regulation mechanism of the protein translocation machinery. (omitted)
세계적 멸종위기종인 따오기(Nipponia nippon)는 2008년 10월에 중국에서 1쌍이 도입된 후 한국최초로 인공번식에 성공하였다. 본 연구는 따오기의 sex-related gene과 Chromodomain Helicase DNA Binding Protein gene (CHD gene)을 가지고 polymerase chain reaction (PCR)을 수행하여 새로 태어난 따오기 유조의 성별을 확인하고자 하였다. 본 연구에서는 따오기의 성별 확인을 위해 PCR후 제한효소의 처리 방법과 P2과 P8를 이용한 PCR 방법을 실시하였을 때 더 정확한 결과가 나타남을 알 수 있었다. 그리고 CHD gene의 염기서열을 선행연구와 비교해 본 결과, 암컷의 염기서열에서 1~2 base pairs 차이가 나타남을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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