더블타임(유전자)

Doubletime (gene)
두 배의 시간
식별자
유기체D. 흑색가스터
기호.dbt
Alt.dco
엔트레즈43673
RefSeq(mRNA)NM_001276203.1
RefSeq(프로트)NP_001263132.1
유니프로트O76324
기타 데이터
EC 번호2.7.11.1
염색체3R: 26.88~26.89 Mb
카세인인산화효소1, 엡실론
식별자
기호.CSNK1E
NCBI유전자1454
HGNC2453
옴121695
참조NM_001894
유니프로트P49674
기타 데이터
EC 번호2.7.11.1
궤적22장 문제 13.1

디스크 과다 성장(dco)으로도 알려진 더블타임(dbt)은 드로소필라 멜라노가스터의 더블타임 단백질(DBT)을 암호화하는 유전자이다.더블 타임 단백질은 분자 구동 생체 시계를 조절하는 PER 단백질을 인산화시키는 효소이다.[1]더블타임의 포유류 상동체는 카제인산화효소 I 엡실론이다.dbt 유전자의 다른 돌연변이는 파리들의 이동 활동 기간 동안 연장, 단축 또는 완전한 손실을 야기하는 것으로 나타났다.드로소필라와 특정 척추동물 카제인산화효소 Id는 장기간에 [2]걸쳐 진화적으로 보존된 일주기 기능을 보여준다.

검출

더블타임 유전자(dbt)는 1998년 록펠러 [3]대학의 마이클 영과 그의 팀에 의해 처음 확인되고 특징지어졌다.Jeffrey Price가 이끄는 [4]영의 연구팀은 초파리에 있는 dbt의 세 가지 대립 유전자에 대한 연구 결과를 발표했다.그들은 per와 [3][4]tim의 정상적인 순환을 바꿀 수 있는 short와 long(각각s dbt와 dbtl)이라는 이름의 두 돌연변이 대립 유전자가 있다는 것을 발견했다.영 교수팀은 per와 tim의 mRNA 수치 상승과 PER와 TIM 단백질 상승 사이의 지연이 또 다른 단백질의 영향 때문이라고 의심했다.Young은 이 단백질이 PER 단백질의 세포간 축적을 파괴함으로써 지연시킨다고 의심했다.PER가 TIM과 쌍으로 구성되어 있는 경우에만 이 분석을 수행할 수 있습니다.이 연구에서는 DBT가 [3][4]PER의 분해를 규제하는 것으로 나타났습니다.

영은 이 새로운 유전자가 드로소필라의 정상적인 생리에 영향을 미치기 때문에 두 배의 시간(dbt)으로 명명했다.dbt만을s 나타내는 돌연변이 파리는 18시간, dbt를l 나타내는 파리는 28시간입니다.[4]또한, 영의 팀은 번데기의 치사율을 유발하는 세 번째 대립 유전자 dbt를p 분리하여 [4]유충의 per 또는 tim 산물을 씻어냈다. dbtp 돌연변이는 유전자 산물이 어떻게 [3]기능하는지에 대한 단서를 제공하기 때문에 중요했다.기능성 DBT 단백질이 없으면 파리는 높은 수준의 PER을 축적하고 이러한 PER 단백질은 TIM 단백질과 짝을 이루지 않아도 분해되지 않습니다.이러한 돌연변이는 PER 단백질이 TIM 단백질과 연관된 세포보다 더 높은 세포성 PER 수치를 나타냈다.더블타임 유전자는 PER의 발현을 조절하고, PER은 순환 [3]리듬을 조절합니다.영의 팀은 나중에 dbt 유전자를 복제했고 DBT 단백질이 PER 단백질을 인산화시키는 키나제라는 것을 발견했다.따라서 dbt 돌연변이에서 PER 단백질은 DBT [4]단백질에 의해 인산화되지 않았다.

진

그 유전자는 [4]3번 염색체의 오른팔에 위치해 있다.dbt의 mRNA 트랜스크립트는 3.2킬로베이스 쌍으로 4개의 엑손과 3개의 인트론을 포함합니다.

단백질

DBT 단백질은 440개의 [5]아미노산으로 구성되어 있습니다.단백질은 ATP 결합 부위, 세린/트레오인 키나제 촉매 도메인 및 자동인산화를 [5]위한 부위를 포함한 몇 가지 잠재적 인산화 부위를 가지고 있다.

기능.

일주기 리듬 조절

Drosophila에서, 분자 구동 시계 메커니즘은 양성 및 [4][6]음성 피드백 루프를 통해 단백질 PER 및 TIM의 수준을 진동시킴으로써 운동 활동 및 에클로레이션과 같은 일주기 리듬을 조절하는 역할을 한다.이중 시간 유전자는 세포질에서의 축적과 [6][7]핵에서의 분해를 조절하기 위해 PER를 인산화시키는 효소인 단백질 DBT를 생산한다.세포질에서는 PER 및 TIM 레벨이 심야에 상승하고 TIM 레벨이 낮은 [8]상태에서 DBT가 PER에 바인드됩니다.DBT는 세포질 PER을 인산화하여 분해한다.TIM이 누적된 경우에만 PER 및 TIM 바인드를 실행하고 이 바인딩에 의해 PER의 열화가 억제됩니다.이러한 세포질 PER 분해 및 축적은 mRNA 당 수치와 PER [8]단백질 수치 사이에서 4-6시간 지연을 일으킨다.PER/TIM 복합체는 여전히 DBT에 바인딩되어 있으며 핵으로 이행하여 per와 tim의 변환을 억제합니다.TIM은 복합체로부터 손실되고 DBT는 PER를 인산화하여 분해함으로써 시계 및 시계 제어 유전자(전사가 일주기 [8][9]메커니즘에 의해 제어되는 유전자)의 전사를 가능하게 한다.PER와 TIM 단백질의 존재에 있어서의 진동은, 그들 자신과 다른 유전자의 발현에 진동을 일으키며, 이것은 일주기 [6]리듬의 기초가 된다.

dbt mRNA의 전사량과 DBT 단백질의 수치는 하루 종일 일정하며 PER/TIM 수준에 의해 제어되지 않습니다.그러나 세포 내 DBT 단백질의 위치와 농도는 하루 [5]종일 변화한다.그것은 다양한 수준에서 핵에 지속적으로 존재하지만, 세포질에서는 PER와 TIM 수치가 최고조에[5] 달할 때 주로 늦은 낮과 이른 밤에 존재한다.

DBT가 PER를 인산화하기 시작하기 전에, NEMO/NLK 키나제라고 불리는 다른 단백질은 단시간 도메인에서 PER를 인산화하기 시작합니다.이 인산화 작용은 DBT가 인근 여러 부위에서 PER 인산화 작용을 시작하도록 자극한다.PER에는 [10]총 25-30개의 인산화 부위가 있다.인산화된 PER은 F-box 단백질 SLIMB에 결합하고, 유비퀴틴-단백질 [7]경로를 통해 분해되는 것을 목표로 한다.따라서 DBT에 의한 PER의 인산화 작용은 유기체 내부 클럭의 [7]기능상 필요한 단계인 PER의 풍부성 감소로 이어진다.

PER에 대한 DBT의 활성은 단백질 CKII와 SGG의 활성에 의해 보조되며, 리드미컬하게 발현되는 단백질 포스파타아제에 의해 길항된다.DBT가 PER 또는 다른 일주기 [6]단백질의 다른 기능을 조절하는 것은 가능하지만 현재 알려져 있지 않다.DBT가 [5]TIM에 직접 바인드한다는 증거는 없습니다.오히려 TIM을 직접 인산화시키는 것으로 알려진 유일한 키나제는 SHAGGY(SG) 키나아제 단백질이지만, 이는 TIM 안정성에 큰 영향을 미치지 않아 다른 키나아제 또는 [11]포스파타아제의 존재를 시사한다.DBT는 다른 키나제를 PER 억제 복합체로 모집하는 역할을 합니다.이러한 키나아제들은 전사인자 CLK를 인산화하며, CLK-CYC 복합체를 E-Box에서 방출하고 [1]전사를 억제한다.

돌연변이 대립 유전자

dbt에는 세 가지 주요 돌연변이 대립 유전자가 있습니다: dbt는S 유기체의 자유 실행 기간을 단축합니다. dbt는L 자유 실행 기간을 연장합니다. 그리고 dbt는P 번데기의 치사성을 유발하고 번데기의 순환 단백질을 제거하고 팀 단위 및 전사당/[4]전사를 제거합니다.dbt를S 제외한 모든 돌연변이는 표현형 동작에 직접 대응하는 차등 PER 열화를 생성합니다.DbtS PER의 열화는 와일드 타입의 DBT와 유사합니다.이것은 dbt가S 이 열화 메커니즘을 통해 클럭에 영향을 주지 않음을 나타냅니다.dbt는S 억제제 역할을 하거나 기질의 다른 포스포일화 패턴을 생성함으로써 작동한다고 제안되어 왔다.Dbt는 문자S [7]변환마다의 조기 종료를 일으킵니다.

dbtL 돌연변이는 PER와 TIM의 진동과 동물의 행동 활동을 약 27시간까지 연장시킵니다.이러한 확장된 리듬은 낮은 DBT 키나제 활성 수준으로 인해 PER의 인산화 속도가 감소함에 따라 발생합니다.이 돌연변이는 단백질 배열의 치환에 의해 발생한다(Met-80→Ile 돌연변이).dbtS 변환에 의해 18~20시간의 PER/TIM 발진 주기가 발생합니다.돌연변이의 영향을 받는 메커니즘에 대한 현재 증거는 없지만, 단백질 배열의 치환에 의해 발생한다(Pro-47→Ser 돌연변이).[7]

또 다른 dbt 돌연변이는 Drosophila에서AR 부정맥 활동을 일으키는 dbt입니다.His 126→Matrix 돌연변이의 결과인 하이퍼모픽 대립 유전자입니다.이 돌연변이를 가진 균질성 파리는 생존 가능하지만 부정맥인 반면 dbt는AR/+ 헤테로 접합체는 약 29시간의 여분의 기간을 가지며, 그들의 DBT 키나아제 활성은 모든 DBT 대립 유전자 [7]중 가장 낮은 속도로 감소한다.

비시드어

Drosophila의 dbt에 대한 돌연변이를 포함한 시계 유전자 돌연변이는 정신 자극제에 반복적으로 노출된 후 약물에 의해 유도되는 운동 활동의 민감도를 변화시킨다.dbt의 돌연변이 대립 유전자가 있는 드로소필라는 반복적인 코카인 [12]노출에 대한 반응으로 운동감작성을 나타내지 못했다.또한, 이 유전자가 생물학적 조절, 인 대사 과정, 평면 극성의 확립, 생물학적 과정의 양성 조절, 세포 과정, 단기관 발달 과정, 자극에 대한 반응, 유기 서브에 대한 반응을 포함한 13개의 독특한 생물학적 과정에서 기능한다는 실험적인 증거가 있다.텐스, 감각 기관 발달, 고분자 변형, 성장, 세포 구성 요소 구성 또는 생물 생성, 리듬 과정.[13]유전자의 다른 이름인 디스크는 유충의 비행 단계의 속성인 상상 디스크에서 세포 생존과 성장 조절에 강한 영향을 미치는 세포 성장 조절 유전자로서의 역할을 의미한다.그 단백질은 증식과 성장 [5]정지 동안 세포 생존을 연결하는 메커니즘에 필요하다.

비촉매

DBT 단백질은 [1]전사의 활성제인 CLOCK(CLOCK)를 인산화시키는 키나아제를 유인하는 데 비촉매적 역할을 할 수 있다.DBT는 아직 발견되지 않은 키나아제 중 일부를 전사번역피드백루프(TTFL)[14]로 모집하는 비촉매적 역할을 한다.DBT의 촉매 활성은 인산화 CLK 또는 그 전사억제와 관련이 없다.DBT에 의한 PER인산화효소는 CLK 의존성 전사를 억제하는 데 필수적이다.DBT 단백질은 CLK를 간접적으로 인산화시키는 추가적인 키나제를 모집하는 데 비촉매적 역할을 하므로 전사를 하향 조절한다.유사한 경로는 CKI [1]상동체의 기계적 보존으로 인해 포유류에 존재한다.2004년 dbts 및 dbtl 돌연변이에서 Drosophila 세포는 CKI-7 [15]활성을 감소시켰다.

포유류의 상동어

카세인인산화효소I

카제인 키나아제 1(CKI) 계열은 아라비도시스부터 드로소필라, [16]인간까지 유기체에서 발견되는 고도로 보존된 단백질 그룹이다.dbt는 이 패밀리의 일원이기 때문에 다른 모델 시스템에서 이러한 관련 유전자의 역할에 대한 의문이 제기되었습니다.포유류 내에는 단백질의 인산화와 관련된 다양한 역할을 가진 7개의 CKI 동질체가 있다.CKI'는 dbt와 가장 상동성이 높은 것으로 조사되었으며 [16]86%의 유사성이 있습니다.이러한 유전적 유사성과 함께, 단백질은 기능적으로 상동성이 있는 것으로 밝혀졌다.드로소필라에서 dbt에 의한 인산화에서 PER 단백질이 프로테아솜 분해를 목표로 하는 것처럼, CKI phosphory 인산화에서 포유동물 PER 단백질의 안정성이 저하되어 [16][17][18]분해에 대한 라벨이 붙는다.그러나 dbt와 CKI do는 각각의 유기체에서 유사한 역할을 하지만, 드로소필라에서 CKI in의 효과를 검토하는 연구에 따르면 완전히 기능적으로 상호 [19]호환되지는 않는 것으로 나타났다.그럼에도 불구하고 기능은 매우 유사합니다.구체적으로는 CKI가 3종류의 포유류 PER 상동체 [16]중 하나인 mPER1의 반감기를 감소시키는 것으로 나타났다.또한 mPER 단백질의 핵 국재화는 인산화와 관련이 있으며, CKI protein [16]단백질의 활성에 또 다른 필수 역할을 추가한다.전체적으로 dbt와 CKI is의 유전적 유사성은 끝이 아니다.각 시스템의 일주기 시계 내에서 그들이 수행하는 역할은 거의 동일하다.둘 다 주기적인 인산화 작용에 관여하여 일주기 시계의 진동을 조절합니다.

CKI의 역할

처음에는 햄스터의 돌연변이의 결과로 포유류의 일주기 시계 내에서 CKI within의 역할이 발견되었다.시리아 황금햄스터의 타우 돌연변이는 [16]포유류의 생체 리듬에 유전적인 이상을 보인 최초의 사례였다.돌연변이를 가진 햄스터는 야생형보다 짧은 기간을 보인다.헤테로 접합자의 주기는 약 22시간인 반면 호모 접합자의 주기는 약 20시간으로 [16]더 짧다.dbt의 역할을 나타내는 이전 연구로 인해 타우 돌연변이는 CKI gene [20]유전자와 동일한 궤적에 있는 것으로 밝혀졌다.따라서 이 돌연변이는 돌연변이 dbt와S dbt와L 관련이 있으며 둘 다 파리 내부 주기에 영향을 미칩니다.다만, 이러한 변화의 원동력은 다른 것 같다.타우 돌연변이를 일으키는 점 돌연변이는 시험관내 CKI kinase 키나제의 활성을 감소시키는 것으로 확인되었다.반면 fly에서는 dbtL 변환은 dbt 액티비티의 감소 및 장기화와 관련되어 있습니다.이것은 CKI [18]억제로 인해 기간이 길어지는 것을 보여준 햄스터에 대한 또 다른 실험과 일치한다.이러한 차이를 조사하기 위해 연구진은 야생형 CKI,, CKIttau 및 키나아제 불활성 [18]돌연변이인 CKI ((K38A)의 영향을 받아 PER2의 반감기를 연구하였다.그 결과 타우 돌연변이는 실제로 기능 상실이 아닌 기능 게인 돌연변이로, PER 단백질의 보다 빠른 분해를 유발했다.따라서 햄스터의 타우 돌연변이는 내부 주기를 변화시키는 dbt의 돌연변이와 유사하다고 볼 수 있다.

리듬적 인산화 중요성

CKI has의 역할은 또한 일반적인 인간보다 훨씬 짧은 기간을 가진 가족성 고도 수면 단계 증후군과 관련된 사람들에게서 나타났다.이 경우, CKI itself 단백질 자체의 돌연변이가 아니라 PER2 [16]단백질의 인산화를 위한 결합 부위로 보인다.

또한 키나아제 활성은 PER 및 일주기 [21]리듬에 관여하는 다른 유전자의 핵 국재화에 관여하는 것으로 나타났다.따라서, PER가 자신의 전사를 억제하고 일주기 시스템에 지연을 줄 수 있는 것은 이러한 인산화이다.PER의 인산화, 드로소필라의 dbt 또는 포유류의 CKI in에 의한 인산화 없이는 피드백 루프가 파괴되기 때문에 진동이 없을 것이다.

심지어 이 리듬감 있는 인산화 자체가 일주기 시계의 원동력이 될 수 있다고 제안되었다.지금까지 전사-번역 부귀환 루프는 생체시계의 진동과 리듬의 원천으로 확인되었습니다.그러나 체외에서 시아노박테리아 단백질 KaiC의 인산화 실험은 어떤 전사나 [22]번역의 존재 없이도 리듬이 지속된다는 것을 보여주었다.따라서 dbt 및 CKI'와 같은 키나아제들은 단순히 단백질 분해를 목표로 하는 것보다 체내 클럭 내에서 훨씬 더 중요한 역할을 할 수 있다.

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레퍼런스

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