• BMB Reports
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• 제54권8호
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• pp.419-424
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• 2021

Cold-induced norepinephrine activates β3-adrenergic receptors (β3-AR) to stimulate the kinase cascade and cAMP-response element-binding protein, leading to the induction of thermogenic gene expression including uncoupling protein 1 (Ucp1). Here, we showed that stimulation of the β3-AR by its agonists isoproterenol and CL316,243 in adipocytes increased the expression of Ucp1 and Heme Oxygenase 1 (Hmox1), the principal Nrf2 target gene, suggesting the functional interaction of Nrf2 with β3-AR signaling. The activation of Nrf2 by tert-butylhydroquinone and reactive oxygen species (ROS) production by glucose oxidase induced both Ucp1 and Hmox1 expression. The increased expression of Ucp1 and Hmox1 was significantly reduced in the presence of a Nrf2 chemical inhibitor or in Nrf2-deleted (knockout) adipocytes. Furthermore, Nrf2 directly activated the Ucp1 promoter, and this required DNA regions located at -3.7 and -2.0 kb of the transcription start site. The CL316,243-induced Ucp1 expression in adipocytes and oxygen consumption in obese mice were partly compromised in the absence of Nrf2 expression. These data provide additional insight into the role of Nrf2 in β3-AR-mediated Ucp1 expression and energy expenditure, further highlighting the utility of Nrf2-mediated thermogenic stimulation as a therapeutic approach to diet-induced obesity.

• 대한생식의학회:학술대회논문집
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• 대한불임학회 2001년도 제2차 연수강좌
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• pp.195-205
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• 2001

태반 영양배엽 (trophoblast)은 포유동물의 발생과정 중 가장 먼저 분화되는 세포로서, 자궁환경내에서 배아가 착상, 발생, 및 분화하기 위해서 반드시 필요한 태반을 형성하는 색심적인 세포이다. 영양배엽 세포의 분화과정중의 결함은 배아의 사산이나 임신질환 등의 치명적 결과를 초래한다. 하지만, 영양배엽 세포의 분화를 조절하는 분자생물학적인 메카니즘은 아직 규명되지 않고 있다. 영양배엽 세포의 분화를 조절하는 경로를 규경하기 위한 선결과제는 분화된 영양배엽 세포에서만 발현하는 많은 유전자들이 밝혀져야만 한다. 본 연구팀은 최근에 분화된 영양배엽 세포에서만 발현하는 두 종류의 새로운 유전자들을 찾았다. 한 종류는 homeobox를 보유하고 있는 조절 유전자 Psx이고, 다른 한 종류는 임신호르몬인 태반 프로락틴 라이크 단백질 유전자 PLP-C${\beta}$이다. 본 연구과제의 목표는 이들 유전자의 기능과 조절 메카니즘을 규명함으로써, 영양배엽 세포의 분화를 조절하는 조절경로를 밝히는 것이다. 이를 위하여 다음과 같은 일련의 연구를 수행할 것이다. 1) Psx 유전자가 분화된 영양배엽 세포에서만 발현케 하는 조절 메카니즘을 규명하기 위해 functional assays, in vitro footprinting, gel mobility shift assays, 생쥐형질전화, UV crosslinking, Southwestern blot 등의 방법을 통해 Psx 유전자의 cis-acting 요인과 trans-acting factor를 밝혀 분석한다. 2) 영양배엽 세포의 분화조절 경로를 규명하기 위해 random oligonuclotide library screening, DD-PCR, subtractive screening 등의 방법을 이용하여 Psx 유전자에 의해 조절되는 하부유전자를 밝힌다. 3) Psx 유전자를 knock-out시켜 영양배엽 세포가 발달 및 분화하는데 미치는 역할을 밝힌다. 4) Yeast two-hybrid screening방법을 이용하여 태반 프로락틴 유전자의 수용체를 찾아 이들의 신호전달 기전을 밝힌다. 제1차년 연구결과로서, mouse와 rat으로부터 각각 Psx 유전자의 genomic DNA를 클로닝하여, 유전자 구조를 비교한 결과, mouse Psx (mPsx2)는 4개의 exons으로 이루어져 있는 반면에, rat Psx (Psx3)는 3개의 exons으로 구성되어 있었다. 즉, rPsx3는 mPsx2의 exon1이 없었다. Notrhern blot과 in situ hybridization 분석에 의해 mouse와 rat에서 Psx 유전자가 다르게 발현 조절되는 현상을 밝혔다. 실제로 mPsx2와 rPsx3의 5'-flanking지역을 클로닝하여 염기서열 분석 결과 전혀 homology를 찾을 수 없었다. 또한, 이들 각각 promoter의 activity를 luciferase reporter를 이용하여 조사한 결과 Rcho-1 trophoblast cells에서 각기 다른 activity를 보여 주는 것을 발견하였다. Psx 유전자의 transcription start sites는 Primer extension에 의해 밝혔다. 또한 Psx2 유전자를 knock-out 시키기 위해 targeting vector를 Osdupde1에 제작하였다. 본 과제를 시작할 때 새로운 프로락틴 유전자 하나를 클로닝하여 이 유전자를 PLP-I라고 이름을 붙였다. 이 후 이 유전자 (PLP-I)는 PLP-C${\beta}$라고 이름을 붙이게 되었다. Mouse PLP-C${\beta}$ 유전자의 counterpart를 rat에서 찾아 염기서열을 비교한 결과 mouse와 rat에서 PLP-C${\beta}$유전자의 homology는 약 79% (amino acid level)였다. 본 연구과정을 통해 또 하나의 새로운 PLP-C subfamily member를 mouse로부터 클로닝 하였고, 이 유전자를 PLP-C${\gamma}$라 하였다. PLP-C${\beta}$와 PLP-C${\gamma}$의 발현 유형은 Northern blot과 in 냐셔 hybridization 분석에 의해 태반의 제한된 spongitrophoblast와 trophoblast giant cells에서만 발현하는 것을 밝혔다. 놀랍게도 이들 두 새로운 유전자는 alternative splicing에 의해 두 종류의 isoform이 있음을 밝혔다. PLP family member 유전자로서 splicing에 의한 isoforms을 보여 주는 유전자로는 PLP-C${\beta}$와 PLP-C${\gamma}$가 최초이다. 이들 isoform mRNAs의 발현 유형은 RT-PCR 방법을 이용하여 규명하였다. 또 하나의 새로운 발견은 PLP-C${\beta}$와 PLP-C${\gamma}$가 독특한 유전자 구조를 갖고 있었다. 즉, PLP-C${\beta}$는 exon3의 alternative splicing에 의해 5개 혹은 6개의 exons을 갖는 two isoforms이 생긴다. 반면에 PLP-C${\gamma}$는 exon2가 alternative splcing이 되면서 7개의 exons을 갖거나 6개의 exons을 갖는 isoforms을 만든다. 그리고, PLP-C${\gamma}$의 promoter activity를 trophoblast Rcho-l${\gamma}$ 세포주를 이용하여 PLP-C${\gamma}$ 의 1.5 kb 5'-flanking 지역이 trophoblast-specific promoter activity를 갖고 있음을 밝혔다. PLP-C${\gamma}$ 유전자의 transcription start site는 Primer extension에 의해 밝혔다. 제 1차 년도의 연구결과를 토대로, 2차년에서는 다음단계의 연구를 수행하고자 한다. 즉, 1) mPsx2와 rPsx3의 promoter를 비교분석 함으로서 mouse와 rat에서 Psx 유전자가 다르게 조절되는 메카니즘 규명, 2) Psx와 PLP-C 유전자의 promoter에 있는 cis-acting elements 탐색, 3) Psx2와 Psx3의 단백질을 이용하여 이들이 binding하는 target sequence 규명, 4) 제작한 Psx2 targeting vector를 이용하여 ES cells에서 Psx2 유전자 knock-out, 5) Psx 유전자를 과발현시키는 세포주를 만들고 Psx에 의해 조절되는 유전자 탐색, 6) 새로 밝히 PLP-C members 유전자들의 조절기전을 Rcho-1 세포주를 이용하여 여러 거지 성장인자와 다른 호르몬에 대한 반응을 탐색, 7) Psx와 PLP-C${\gamma}$ 유전자의 chromosomal mapping 등을 밝힐 것이다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제11권2호
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• pp.105-113
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• 2017

BACKGROUND/OBJECTIVES: A high-fat diet (HFD) induces obesity, which is a major risk factor for cardiovascular disease and cancer, while a calorie-restricted diet can extend life span by reducing the risk of these diseases. It is known that health effects of diet are partially conveyed through epigenetic mechanism including DNA methylation. In this study, we investigated the genome-wide hepatic DNA methylation to identify the epigenetic effects of HFD-induced obesity. MATERIALS AND METHODS: Seven-week-old male C57BL/6 mice were fed control diet (CD), calorie-restricted control diet (CRCD), or HFD for 16 weeks (after one week of acclimation to the control diet). Food intake, body weight, and liver weight were measured. Hepatic triacylglycerol and cholesterol levels were determined using enzymatic colorimetric methods. Changes in genome-wide DNA methylation were determined by a DNA methylation microarray method combined with methylated DNA immunoprecipitation. The level of transcription of individual genes was measured by real-time PCR. RESULTS: The DNA methylation statuses of genes in biological networks related to lipid metabolism and hepatic steatosis were influenced by HFD-induced obesity. In HFD group, a proinflammatory Casp1 (Caspase 1) gene had hypomethylated CpG sites at the 1.5-kb upstream region of its transcription start site (TSS), and its mRNA level was higher compared with that in CD group. Additionally, an energy metabolism-associated gene Ndufb9 (NADH dehydrogenase 1 beta subcomplex 9) in HFD group had hypermethylated CpG sites at the 2.6-kb downstream region of its TSS, and its mRNA level was lower compared with that in CRCD group. CONCLUSIONS: HFD alters DNA methylation profiles in genes associated with liver lipid metabolism and hepatic steatosis. The methylation statuses of Casp1 and Ndufb9 were particularly influenced by the HFD. The expression of these genes in HFD differed significantly compared with CD and CRCD, respectively, suggesting that the expressions of Casp1 and Ndufb9 in liver were regulated by their methylation statuses.

• 생명과학회지
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• 제27권8호
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• pp.857-863
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• 2017

FosB (FBJ murine osteosarcoma viral oncogene homolog B) 유전자는 사람의 19번 염색체에 위치하고 있으며 약 43 KD의 단백질을 코딩하며, 발생 및 분화과정, 개체 유지, 발병 진행 등을 조절한다고 알려져 왔다. 본 연구에서는 바이오 마커 등의 가능성이 있다고 보고된 FosB 유전자의 프로모터를 클로닝하여 활성도를 분석하고자 하였다. FosB genomic DNA 서열을 확인한 결과, TSS upstream 방향의 약 1 Kb 안쪽 부위에 FosB 유전자 발현을 위한 중요한 요소들이 있을 것으로 추정하였고, 따라서 FosB genomic DNA의 upstream -1,555 부위부터 exon 1의 +73까지 부위에 대한 PCR 증폭을 수행하였다. 또한 클로닝 성공을 높이기 위하여 일차로 $TA-1^{st}FosBp$ plasmid를 얻은 후, 다시 $TA-1^{st}FosBp$ plasmid를 template로 Kpn1과 Nhe1 제한 효소 절단부위를 프라이머에 삽입한 후 제작하여 2차 PCR을 수행하였으며, $TA-2^{nd}FosBp$ 플라스미드를 제작한 후 제한 효소로 절단하여 pGL3-luc vector로 subcloning하였다. 제작된 pGL3-FosBp-luc를 이용하여 항암제에 대한 활성도를 분석하고자 A549 사람 폐암세포주에 pGL3-FosBp-luc 플라스미드를 transfection 한 후 luciferase 활성도 분석을 수행하였다. Luciferase 활성도 증가는 doxorubicin, taxol 등을 처리한 후 단백질 발현 양상과 비교 하였을 때도 일치되는 결과를 얻을 수 있었다. 그러므로 FosB프로모터 클로닝은 향후 유전자 발현 연구, 마커분석 등에 유용할 것으로 사료된다.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제35권3호
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• pp.281-285
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• 2011

In the present study, we identified differentially methylated region (DMR) upstream of Dnmt1o and Dnmt1s gene in early porcine embryos. Porcine Dnmt1o had at least one DMR which was located between -530 bp to -30 bp upstream from transcription start site of the Dnmt1o gene. DNA methylation analyses of Dnmt1o revealed the DMR to be hypomethylated in oocytes, whereas it was highly methylated in sperm. Moreover, the DMR upstream of Dnmt1o was gradually hypermethylated from oocytes to two cells and dramatically changed in the methylation pattern from four cells to BL stages in an in vivo. In an IVF, the methylation status in the DMR upstream of Dnmt1o was hypermethylated from one cell to eight cells, but demethylated at the Morula and BL stages, indicating that the DNA methylation pattern in the Dnmt1o upstream ultimately changed from stage to stage before the implantation. Next, to elucidate whether DNA methylation status of Dnmt1s upstream is stage-by-stage changed in during porcine early development, we analyzed the dynamics of the DNA methylation status of the Dnmt1s locus in germ cell, or one cell to BL cells. The Dnmt1s upstream was highly methylated in one and eight cells, while less methylated in two, four, morula, and BL cells. Taken together, our data demonstrated that DNA methylation and demethylation events in upstream of Dnmt1o/Dnmt1s during early porcine embryos dramatically occurred, and this change may contribute to the maintenance of genomewide DNA methylation in early embryonic development.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제21권12호
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• pp.1689-1695
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• 2008

Leptin, the hormone product of the obese gene, is secreted predominately from white adipose tissue and regulates feed intake, energy metabolism and body composition. It has been considered a candidate gene for performance, carcass and meat quality traits in beef cattle. The objective of this study was to identify SNPs in the promoter region of the leptin gene and to evaluate the possible association of the SNP genotypes with carcass and meat quality traits in Korean cattle. We identified a total of 25 SNPs in the promoter region (1,208-3,049 bp upstream from the transcription start site) of the leptin gene, eleven (g.1508C>G, g.1540G>A, g.1545G>A, g.1551C>T, g.1746T>G, g.1798ins(G), g.1932del(T), g.1933del(T), g.1934del(T), g.1993C>T and g.2033C>T) of which have not been reported previously. Their sequences were deposited in GenBank database with accession number DQ202319. Genotyping of the SNPs located at positions g.2418C>G and g.2423G>A within the promoter region was performed by direct sequencing and PCR-SSCP method to investigate the effects of SNP genotypes on carcass and meat quality traits in Korean cattle. The SNP and SSCP genotypes from the two mutations of the leptin promoter were shown to be associated with the BF trait. The average BF value of animals with heterozygous SNP genotype was significantly greater than that of animals with the homozygous SNP genotypes for the g.2418C>G and g.2423G>A SNPs (p<0.05). Analysis of the combined genotype effect in both SNPs showed that animals with the AC SSCP genotype had higher BF value than animals with BB or AA SSCP genotypes (p<0.05). These results suggest that SNP of the leptin promoter region may be useful markers for selection of economic traits in Korean cattle.

• 생명과학회지
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2009

본 연구에서는 monofunctional alkylating agent인 N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) 에 의한 인체 백혈병 U937 세포의 증식억제에 관한 기전 확인하였다. MNNG에 의한 U937 세포의 증식억제는 세포주기 G2/M arrest 및 apoptosis 유방과 연관이 있었으며, MNNG 는 G2/M기 조절에 관여하는 주요 cyclin 및 Cdk들의 발현 수준에는 큰 영향이 없었으나 cyclin B1 및 Cdk2-associated kinase의 활성을 매우 저하시켰다. MNNG 처리로 Cdk inhibit p2l(WAF1/CIP1)이 전사 및 번역 수준에서 발연이 증가되었으며, p21 promoter 의 활성도 증가되었다. p21 promoter deletion constructs을 이용한 연구에서 MNNG의 responsive element 부위는 전사 개시 부위 113-61 부근임을 확인하였다. 이 결과들은 MNNG에 의한 cyclin/Cdk 복합체의 kinase 활성 저하가 p53 비의존적인 p21의 활성 증가에 기인한 것임을 보여주는 것이며, 이는 MNNG의 암세포에서의 항암기전을 이해하는 귀중한 자료로서 제공될 것으로 기대된다.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제36권1호
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• pp.7-12
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• 2012

DNA methyltransferase 1 (Dnmt1) gene contains three different isoform transcripts, Dnmt1s, Dnmt1o, and Dnmt1p, are produced by alternative usage of multiple first exons. Dnmt1o is specific to oocytes and preimplantation embryos, whereas Dnmt1s is expressed in somatic cells. Here we determined that porcine Dnmt1o gene had differentially methylated regions (DMRs) in 5'-flanking region, while those were not found in the Dnmt1s promoter region. The methylation patterns of the porcine Dnmt1o/Dnmt1s DMRs were investigated using bisulfite sequencing and pyrosequencing analysis through all preimplantation stages from one cell to blastocyst stage in in vivo or somatic cell nuclear transfer (SCNT). The Dnmt1o DMRs contained 8 CpG sites, which located in -640 bp to -30 bp upstream region from transcription start site of the Dnmt1o gene. The methylation status of 5 CpGs within the Dnmt1o DMRs were distinctively different at each stage from one-cell to blastocyst stage in the $in$ $vivo$ or SCNT, respectively. 55.62% methylation degree of the Dnmt1o DMRs in the $in$ $vivo$ was increased up to 84.38% in the SCNT embryo, moreover, $de$ $novo$ methylation and demethylation occurred during development of porcine embryos from the one-cell stage to the blastocyst stage. However, the DNA methylation states at CpG sites in the Dnmt1s promoter regions were hypomethylated, and dramatically not changed through one-cell to blastocyst stage in the $in$ $vivo$ or SCNT embryos. In the present study, we demonstrated that the DMRs in the promoter region of the porcine Dnmt1o was well conserved, contributing to establishment and maintenance of genome-wide patterns of DNA methylation in early embryonic development.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.477-484
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• 2019

포유류에 존재하는 Collectin-Placenta 1 (CL-P1)을 포함한 여러 종류의 scavenger 수용체는 주로 내피 세포, 대식 세포 및 평활근 세포 표면에 발현되는 분자이다. 이들 분자는 산화 된 저밀도 지질 단백질 (oxLDL)에 결합하여 처리 할 수 있는 세포 표면 당 단백질이다. 이들 분자 중 케르세틴이 CL-P1 활성화에 어떤 영향을 미치는가를 확인하였다. 케르세틴은 산화 반응을 담당하는 자유 라디칼의 제거제 역할을 하여 산화를 중지시키는 항산화제로 알려져 있다. 본 논문에서는 마우스 CL-P1 유전자 promoter 부분의 전사 시작 점부터 -500 번째 염기까지의 단편을 DNA 중합효소를 이용하여 클로닝 하였다. 그 후에 대식세포 계열인 RAW264.7 및 섬유아세포계열의 NIH3T3 세포에 도입하여 케르세틴이 CL-P1 유전자 발현에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구를 하였다. 이 부위에는 세포주기 조절 인자인 E2F 결합부위를 비롯해서 여러 종류의 전사 인자가 결합하는 염기서열이 다수 위치하고 있다. 이러한 500염기 단편을 pGL4.10 기본 벡터 및 프로모터에 연결시킨 후 세포에 도입시켰다. 그리고 배양 중에 케르세틴을 처리하여 유전자 발현양을 형광 색소 발현기법으로 측정하였다. 그 결과 유전자 발현이 시작되는 앞쪽 부분의 -250에서 -350사이의 염기들이 CL-P1 단백질을 만드는데 중요하다는 것을 확인하였다. 그 중에서도 E2F결합 부위가 결정적인 것 이라는 것을 DNA 돌연변이 실험을 통해 확인 하였다. 또한 부착 세포인 RAW264.7 배양액에 케르세틴을 첨가 한 결과, 배양용기 표면에서 탈락하는 현상을 확인하였다. 즉 발현된 CL-P1단백질이 케르세틴에 의해 세표 표면의 부착 분자에도 영향을 주는 것을 확인하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권2호
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• pp.104-111
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• 1996

감자의 genomic DNA library로 부터 분리한 proteinase inhibitor II (pin2) 유전자들의 제한효소 지도를 작성 하였던바 이미 분리된 상처 유발 (wound-inducible)pin2K 유전자의 것과 상이성이 있는 pin2T를 분리하여 염기서열을 결정하였다. 두 유전자의 염기서열은 전체적으로 약 86%의 동일성을 보였으며 특히 promoter 부위의 염기서열은 pin2K 유전자의 전사개시 부위의 상대적인 위치인 -714까지 네부분의 결손(20 내지 60bp)을 제외하던 약 91%수준의동일성을 보였다. 분리한 유전자들의 promoter 부위를 표지 유전자인 CAT와 GUS 유전자에 연결 시킨후 담배에서의 발현을 추적하였던바, pin2K 유전자의 promoter에 의한 표지유전자의 발현은 상처에 의해 발현 되었으나 pin2T 유전자의 promoter에 의한 표지유전자의 발현은 상처 유무와 관계없이 낮은 수준으로 나타났다. 또한 pin2T 유전자의 Promoter 내의 결손은 핵 단백질의 promoter에의 결합에 영향을 주지 않았으며 상처 유발pin2K 유전자의 promoter 염기서열과 비교하였을때 pin2T 유전자의 promoter 부위내에 5'-AGTAAA-3'라는 특별한 염기부위가 자연적으로 제거된것을 알수 있었다. 또한 5'-AGTAAh-3'의 염기부위가 다른 상처 유발 유전자들에서는 흔히 발견되고, 다른 식물 유전자들의 Promoter에서는 쉽게 발견이 되지 않았다. 따라서 상처 유발 pin2K 유전자의 Promoter내에 상처 유발과 관련있는 특별한 염기부위가 자연적으로 결실되어 pin2T 유전자의 발현이 상처 유발성을 잃은것으로 짐작된다.