사이클(유전자)

Cycle (gene)
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사이클
Cycle Gene 3D Structure Phyre2.jpg
Phyre로2 생성된 CYC 단백질의 대략적인 3D 구조.단백질 배열 정보는 UniProt 데이터베이스에서 얻었습니다.
식별자
유기체드로소필라멜라노가스터
기호.사이클
엔트레즈40162
RefSeq(mRNA)NM_079444.3
RefSeq(프로트)NP_524168.2
유니프로트O61734
기타 데이터
염색체3 L: 19.81 ~19.81 Mb
아릴탄화수소수용체핵트랜스로케이터양
식별자
기호.하지 않다
Alt.bmal1
NCBI유전자406
HGNC701
옴602550
참조NP_001025443
유니프로트O00327
기타 데이터
궤적제11장 페이지 15
PER 및 TIM과의 CYC-CLK 복합 상호작용을 시각적으로 나타냅니다.

사이클(cyc)은 사이클 단백질(CYC)을 암호화하는 드로소필라 멜라노거스터의 유전자입니다.Cycle 유전자(cyc)는 다양한 세포 유형으로 일주기 방식으로 발현됩니다.그것은 음성 피드백 메커니즘에서 전사를 촉진함으로써 유전자 발현의 수면-각성 주기 및 일주기 조절을 모두 제어하는 데 관여한다.Cyc 유전자는 염색체 3의 왼팔에 위치하며 기본 나선-루프-나선(bHLH) 도메인과 PAS [1]도메인을 포함하는 전사인자를 코드한다.2.17kb cyc 유전자는 5개의 코드 엑손으로 나뉘어져 총 1,625개의 염기쌍이 있으며, 이 염기쌍은 413개의 아미노산 잔류물을 코드한다.현재 19개의 대립 유전자가 cyc에 [2][3]대해 알려져 있다. 다른 종에서 동일한 기능을 수행하는 오르솔로그는 ARNTL과 ARNTL2를 포함한다.

기능.

사이클은 주로 드로소필라에서 일주기 리듬을 생성하는 유전자 전사-번역 피드백 루프의 역할로 알려져 있다.세포핵에서 CYCLE단백질(CYC)은 제2의 bHLH-PAS단백질 CLOCK(CLK)와 헤테로다이머를 형성한다.이 CYC-CLK 단백질 복합체는 유전자 주기의 프로모터 영역에서 E-box 원소에 결합하며, 단백질 PER 및 [4]TIM 번역에서 전사 인자로 기능합니다.PER 및 TIM 단백질이 세포질에 축적되어 결합하면 PER-TIM 복합체는 핵으로 전이된다.이러한 복합체의 TIM 단백질은 이합체 PER-TIM 단백질 복합체의 축적을 매개하고 핵으로의 후속 수입을 매개하며, 이 복합체의 PER 단백질은 염색질에서 CYC-CLK의 방출을 매개하여 CYC-CLK 의존 전사를 억제한다.따라서 CLK와 CYC는 플러스 요인으로, PER와 TIM은 마이너스 요인으로 작용합니다.CYC는 또한 세포질에서 [5]CLK의 번역 후 조절에 역할을 한다.피드백 루프의 이 4가지 단백질은 나중에 카제인 키나아제 매개 인산화 사이클에 의해 분해되어 환경 신호에 따른 유전자 발현 변동을 가능하게 한다.이 사이클은 Howard Hughes Medical Institute가 이 비디오에서 설명한 것처럼 전사-번역 피드백 루프라고 불립니다.cyc는 시계 유전자이며 리듬을 설정하고 유지하는 역할을 하지만, cyc는 drosophila[4] 세포에서 구성적으로 (연속적으로) 발현되며 clk, per, 또는 [6]tim과 달리 토종 Drosophila 조직 배양 세포에 존재한다.따라서 조절은 위에서 설명한 전사-번역 피드백 루프에서 PER-TIM 단백질 복합체에 의한 음성 피드백을 통해 주로 발생한다.

또한 CYC-CLK는 고진폭 진동 발생 시 견고성을 높이는 방식으로 클럭워크 오렌지(CWO) 단백질과 상호작용합니다.CWO는 전사 억제제이며 CYC-CLK와 CWO 사이의 길항제 경쟁으로 E-box 매개 [7]전사의 제어가 이루어진다.일부 연구 결과에 따르면 CWO는 심야에 [8]CYC-CLK 매개 전사의 종료를 우선적으로 돕는다.

Cyc는 수면 부족이 드로소필라에서 죽음을 야기할 수 있기 때문에 생존에 중요한 수면과 같은 일주기 과정과 관련된 다른 행동들의 유전적 기초와 관련이 있다.기능하는 사이클과 [9]수명 사이에는 중요한 상관관계가 있다.이 상관의 정확한 메커니즘은 알려지지 않았지만, 주로 사이클이 열충격 유전자의 발현을 조절하고, 이는 다시 수면의 [10]지속 시간과 질을 조절하는 역할을 하기 때문이라고 추측된다.적절한 수면 조절이 없다면, 드로소필라는 수면 부족이 되어 죽을 수 있다.수컷 Drosophila에서는 세 개의 변종이 번식했는데, 하나는 기능하는 cyc의 복사본이 없고, 하나는 기능하는 cyc의 복사본이 있고, 다른 하나는 기능하는 cyc(야생형)의 복사본이 있습니다.평균적으로 복사본이 없는 드로소필라는 48일 후에, 복사본이 하나 있는 드로소필라는 52일 후에, 복사본이 두 개 있는 드로소필라는 60일 후에 죽었다.조기 사망은 두 개의 기능하는 사이클론이 [9]없을 때 수면 부족이 원인이다.그러나 암컷 드로소필라가 사이클이 녹아웃되었을 때에도 수명이 크게 단축되지 않았기 때문에 이러한 효과는 성별 이형성을 보였다.이것은 암컷 드로소필라가 수컷 드로소필라가 가지고 [9]있지 않은 사이클의 부족을 보충하는 다른 메커니즘을 가지고 있을 수 있다는 것을 암시한다.그러나 이러한 과정을 완전히 이해하기 위해서는 CYCLE 단백질의 하류 상호작용을 확인하는 작업이 수행되어야 한다.또한 유사한 발견이 CYC의 포유동물 철자학인 BMAL1이 부족하지만 [11]드로소필라에 의해 나타나는 성적 이형성은 없는 생쥐에서도 발견되었다.

Cyc는 또한 수명에 직접적인 영향을 미치는 Drosophila의 기아에 대한 반응에도 관여하고 있다.드로소필라의 기아는 수면을 효과적으로 억제하고, 항상적으로 조절되는 먹이와 수면의 행동들이 파리에 통합된다는 것을 암시합니다.Clk와 cyc는 기아가 진행되는 동안 파리가 잠을 자는지 먹이를 찾는지에 대한 갈등을 조절하기 위해 작용하며,[12] 따라서 기아가 일어나는 동안 적절한 수면 억제에 중요한 역할을 합니다.

검출

cyc의 식별, 특성화 및 복제는 1998년 5월 제프리 홀과 마이클 로스바쉬의 브랜다이스 대학 연구소에 의해 제1저자인 조앤 E와 함께 세포에 보고되었다.하워드 휴즈 의학 [4]연구소의 루틸라입니다발견되기 전에는 PER 및 TIM 전사가 리드미컬하게 조절되는 메커니즘에 대해 완전히 이해하지 못했습니다.그들은 Cell의 같은 호에서 CYCLE과 CLOCK의 발견을 보고하는 논문을 발표했다.그들은 파리를 화학적으로 돌연변이로 만들고 변화된 운동 [13]리듬에 대해 선별하는 전진 유전학의 결과로서 두 유전자를 발견했다.파리가 2개의 돌연변이 염색체 [4]3번을 가지고 있을 때 불규칙한 운동 활동 패턴을 보여 주기 때문에 화면에서 사이클은 하나의 플라이 라인에서 열성 부정맥 돌연변이로 식별되었다.이 돌연변이 파리들은 또한 부정맥성 [4]에클로레이션을 보이는 것으로 밝혀졌다.돌연변이들은 일주기 리듬을 보이지 않았고 헤테로 접합체 파리들은 긴 일주기를 나타냈기 때문에 그들은 그 순환이 지배적인 표현형을 가지고 있다고 결론지었다.이러한 데이터는 또한 주기 돌연변이 표현형과 시계 [4]돌연변이 표현형 사이의 유사성 때문에 Cycle 유전자가 생체 시계의 일부임을 시사한다.이것은 Cycle이 클럭 돌연변이와 유사한 표현형을 가진 생물학적 클럭의 일부임을 시사한다.Cyc 돌연변이의 PER 및 TIM 전사 수준을 측정한 결과 두 단백질의 mRNA 수치가 감소하였다.싸이크 유전자 복제 결과 포유류 bmal1과 관련된 새로운 bHLH-PAS 단백질을 암호화하고 클락에 결합해 일주기 리듬 [4]유전자의 전사를 활성화하는 것으로 나타났다.

순환 유전자 발현은 성체 머리, 성체 눈, 유충/성체 중추신경계, 성체 작물, 성체 미드굿, 성체 뒷부분, 유충/성체 말피지관, 유충/성체 지방체, 성체 침샘, 성체 여성 생식계, 성체 남성 부속선, 성체 및 성체 등 다양한 세포 유형과 조직에서 발견되었다.엉덩이[3]

사이클에 관한 최근의 연구는 주로 다른 과정에서의 일주기 리듬의 역할에 초점을 맞추고 있다.2012년에는 노화가 사이클을 [14]포함한 플라이헤드의 핵심 클럭 유전자의 전사 진동을 감소시킨다는 보고가 있었다.야생형 드로소필라는 아침에 CLOCK/CYCLE 단백질 이합체의 활성이 낮으며, 이들 단백질의 수치가 낮아지면 신경신호에 [15]영향을 미칠 수 있다는 사실이 최근 밝혀졌다.2012년 수면 구조와 영양에 대한 연구는 사이클을01 포함한 일주기 시계 돌연변이가 일주기 리듬 [16]없이 여전히 정상적인 식사 반응을 유지한다는 것을 발견했다.드로소필라에서 일주기 리듬의 역할을 이해하는 데 초점을 맞춘 향후 연구는 리듬을 유지하는 데 있어 사이클의 역할을 계속 조사할 것이다.

종 분포

A wild type D. melanogaster.
야생형 드로소필라 멜라노가스터.

드로소필라 멜라노가스터에서 발견되는 사이클 유전자는 드로소필라속의 다른 구성원, 모기, 다양한 비-딥테라 곤충, 비 곤충 절지동물, 인간, 그리고 다른 포유류를 포함한 진핵 생물들 사이에서 많은 정형어를 가지고 있다.D. melanogaster cycle 유전자의 기능적 정형어는 D. melanogaster cycle 유전자의 염색체 3 또는 비계/매트릭스 부착 영역에서 발견될 수 있다.각 경우에, Orthologs는 기능적인 PAS 도메인, 신호 변환 기능 및 전사 인자 활성을 유지합니다.드로소필라 사이클 ARNTL 및 ARNTL2의 기능적 직교체를 포함하는 다른 비절지동물에는 인간, 집쥐, 가축 닭 및 제브라피쉬가 포함된다.대부분의 척추동물들은 기능적으로나 구조적으로 비슷한 단백질을 가지고 있다.하지만, 디프테란과 달리, 이 동물들은 유전자 복제에 [17]의해 유발될 가능성이 가장 높은 두 개의 다른 순환 유전자의 철자를 가지고 있습니다.CYCLE과 마찬가지로 ARNTL 단백질은 기본 나선-루프-나선 및 분자 일주기 [18]리듬을 생성하는 자기조절 전사 번역 음성 피드백 루프(상기)를 담당하는 전사 인자를 포함하는 PAS 도메인을 가지고 있다.ARNTL 호몰로그의 자세한 목록은 ARNTL 종 분포 문서를 참조하십시오.

나방 세사미아 노나그리오이드 또는 흔히 지중해 옥수수 보어러로 알려진 시크 유전자가 최근 연구에서 복제되었다; 이 SnCYC는 667개의 아미노산을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.추가 구조 분석 결과, Drosophila CYC에서 발견된 공통 도메인 외에 C 말단에 BCTR 도메인이 포함되어 있는 것으로 나타났다.연구자들은 Sncyc의 발현 패턴을 유충의 뇌에서 조사한 결과 긴 낮(16L:8D), 지속적인 어둠, 짧은 날(10L:14D) 주기에서 Sncyc의 mRNA가 리듬감을 보인다는 것을 발견했다.또, 이 유전자의 발현 패턴 및/또는 진폭에 영향을 주는 광작동 조건이 발견되었다.Sesamia nonagrioides에서, 이 Sncyc 유전자는 diapause와 관련이 있다.이는 짧은 날(일시정지 조건)에서는 광전자 신호가 mRNA 축적을 변화시키기 때문입니다.그러나 드로소필라에서 이 유전자는 광다이오드에 반응하여 발현 패턴에서 진동하거나 변화하지 않으며, 따라서 이 종은 [19]곤충의 일주기 및 광다이오드의 분자 제어를 더 연구하는데 유용할 수 있음을 시사한다.

돌연변이

현재 드로소필라 멜라노가스터에서 발견된 19개의 싸이크 대립 유전자가 있으며, 이들 대부분은 실험실의 연구자들에 의해 돌연변이 유발되고 조작되었다.

사이클01

Cyc라고도010 알려진 Cyc는 열성 null 돌연변이 대립 유전자이다.이는01 사이클 돌연변이 두 개를 가진 드로소필라는 기능적 CYCLE 단백질을 생성하지 않는다는 것을 의미한다.결과적으로 발생하는 드로소필라는 부정맥 활동을 나타내며 빛과 어둠의 순환에 들어갈 수 없습니다.Cyc01 돌연변이는 다양한 스트레스 요인에 대해 다른 시계 돌연변이보다 더 강한 저항성을 보였지만 불균형적으로 큰 수면 반등을 보였고 10시간의 수면 부족 후에 사망했다.다른 시계 돌연변이와 달리, 사이클01 파리는 수면 상실 후 열충격 유전자의 발현을 감소시켰다.하지만 수면 부족 전에 열충격 유전자를 활성화하는 것은 파리를 치명적인 [20]영향에서 구해냈다01.

사이클02

Cyc는02 열성 돌연변이로, PER 단백질의 수치가 심각하게 감소하는 것이 특징이다.각각의 경우에서 돌연변이는 1999년 에틸메탄술폰산염 돌연변이의 전방 스크린 이후에 발견된 PAS-encoding 영역의 난센스 돌연변이의 결과였다.밝은 어둠과 계속되는 어둠의 조건 모두에서 사이클02 돌연변이는 부정맥이었고 거의 지속적으로 활성화되었다.[21]시크01 변종과 시크02 변종 모두 같은 [22]팀에 의해 확인되었습니다.

사이클Δ

CycΔ 돌연변이는 CYCLE-CLOCK 복합체가 E-box의존성 전사를 활성화하는 능력을 차단하는 우성-음성 돌연변이이다.그 돌연변이는 cyc [23]유전자에서 15에서 17개의 염기쌍이 삭제된 결과이다.

사이클G4677

인디애나 대학의 블루밍턴 드로소필라 스톡 센터에서 시크G4677 돌연변이 변종을 구할 수 있습니다.cycG4677 돌연변이 균주는 p-transportable 요소 삽입의 결과입니다.표현형에 대한 정보는 공개적으로 제공되지 않습니다.

15개의 다른 돌연변이 대립 유전자가 알려져 있지만, 덜 흔하게 연구되고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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