수온이 변하면 두족류의 분자 모터도 변합니다.

Apr 21, 2023

두족류는 문어, 오징어, 오징어를 포함하는 해양 동물의 큰 과입니다. 그들은 따뜻하고 얕은 열대 바다부터 거의 얼어붙는 심연까지 모든 바다에 살고 있습니다. 더욱 놀랍게도, 캘리포니아 샌디에고 대학의 두 과학자는 새로운 연구에서 적어도 일부 두족류는 다른 수온에 "즉시" 적응하기 위해 세포 내의 단백질 모터를 재코드화하는 능력을 가지고 있다고 보고했습니다.

Cell의 2023년 6월 8일 판에 집필, 제1저자 Kavita J. Rangan, PhD, 수석 저자 연구실의 박사후 연구원, Samara L. Reck-Peterson, PhD, UC 세포 및 분자의학과 교수 UC 샌디에고의 샌디에고 의과대학 및 세포 및 발생 생물학과 하워드 휴즈 의학 연구소의 연구자는 유백색 근해 오징어(Doryteuthis opalescens)가 RNA 녹음을 사용하여 단백질 수준에서 아미노산을 변경하여 분자 기능을 향상시키는 방법을 설명합니다. 더 차가운 물에 있는 세포 내에서 다양한 기능을 수행하는 모터.

RNA 기록을 통해 유기체는 게놈 청사진의 유전 정보를 편집하여 새로운 단백질을 생성할 수 있습니다. 이 과정은 인간에게는 드물지만 샌디에이고 해안을 따라 계절에 따라 산란 이동을 하는 D. opalescens와 같은 연체 두족류에서는 흔히 발생합니다.

Rangan은 "D. opalescens와 같은 두족류는 큰 신경계, 신체 혁신 및 복잡한 행동으로 인해 놀랍습니다. 그리고 RNA 기록을 광범위하게 사용하면 이 과정이 온도와 같은 환경 신호에 반응하는 데 어떻게 관여할 수 있는지에 대한 많은 의문이 제기되었습니다. "

새로운 연구에서 Rangan과 Reck-Peterson은 미세소관이라고 불리는 세포 고속도로를 따라 다양한 세포내 화물을 운반하는 분자 모터 역할을 하는 오징어 세포의 한 쌍의 단백질에 대한 변화를 조사했습니다. 특히 연구자들은 뉴런을 포함한 모든 세포 내 수송에 기본이 되는 키네신과 다이네인이라는 분자 운동 단백질에 초점을 맞췄습니다. 인간의 경우 두 모터의 돌연변이는 신경퇴행성 질환과 관련이 있습니다.

Scripps 해양학 연구소에서 살아 있는 부화된 오징어를 대상으로 연구하면서 Rangan은 동물이 더 낮은 해수 온도를 경험함에 따라 키네신의 기록이 증가한다는 사실을 발견했습니다. 그런 다음 Rangan은 재조합 DNA 기술과 생화학을 사용하여 기록된 키네신 단백질을 재현했습니다. 그런 다음 그녀는 고급 광학 현미경을 사용하여 단일 모터 분자의 움직임을 측정하고 기록된 키네신 모터가 추운 온도에서 더 잘 작동한다는 것을 발견했습니다.

Reck-Peterson은 “이 연구는 오징어가 해양 온도 변화에 반응하여 즉석에서 프로테옴(유기체의 전체 단백질 구성 요소)을 조정할 수 있음을 시사합니다.”라고 말했습니다. "이를 통해 외부 체온원에 의존하는 해양 외온동물이 광범위한 해양 온도에서 생존하고 번성할 수 있다고 추측할 수 있습니다."

또한 과학자들은 RNA 기록이 조직 전반에 걸쳐 다양해 뚜렷한 운동 특성을 지닌 새로운 키네신 변종을 생성한다는 사실도 발견했습니다.

Reck-Peterson은 “이 연구는 두족류의 코딩이 생리적 요구를 지원하고 변화하는 환경 조건에 적응하기 위해 단백질 기능을 동적으로 조정하는 데 중요하다는 아이디어를 뒷받침합니다.”라고 말했습니다. "이 동물들은 주변 환경에 적응하기 위해 완전히 독특한 접근 방식을 취하고 있습니다."

Rangan은 또한 이번 발견은 오징어 "에디톰(editome)"이 가소성 또는 변화에 적합한 분자 영역을 강조하는 데 귀중한 자원일 수 있음을 시사한다고 말했습니다. 그녀는 현재 다양한 해수 온도에 걸쳐 전체 오징어 편집본을 포함하는 데이터베이스를 개발하고 있습니다.

"키네신과 디네인과 같이 고도로 보존된 단백질에서 두족류 코딩 부위는 기능적으로 중요한 간과된 잔기를 가리킬 수 있으며 이는 기본 단백질 기능을 이해하는 것뿐만 아니라 특정 기능을 가진 단백질을 엔지니어링하는 데 더 넓은 의미를 갖습니다." 두족류는 우리에게 어디를 봐야 할지, 어떤 변화를 주어야 하는지 알려줄 수 있을 것입니다."