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The evolutionally conserved TREX complex member, Yra1/ALY, belongs to the REF (RNA and export factor binding proteins) family of hnRNP-like proteins, which has been implicated in multiple processes including transcription, nuclear RNA stability, and mRNA export. Fission yeast, Schizosaccharomyces pombe, genome encodes two members of REF proteins. In addition to Mlo3 known previously as an mRNA export factor, there is the other REF protein, Tho4, which is predicted as a component of THO complex. Here we showed that deletion of tho4 (SPBC106.12c) gene does not inhibit both growth and nuclear mRNA export. However, overexpression of tho4 displays growth retardation and slight accumulation of poly(A) + RNA in the nucleus. Neither Δtho4 Δmlo3 nor Δtho4 Δmex67 double mutants exhibit additive growth defect. Moreover, yeast two-hybrid and co-immunoprecipitation analysis did not show that the Tho4 protein interacted with any members of TREX complex and mRNA export factor Rae1. Contrary to expectation, these observations support that the S. pombe Tho4 is not a component of TREX complex, and not directly involved in bulk mRNA export from the nucleus. Keywords: Schizosaccharomyces pombe, mRNA export, Mlo3, Tho4, THO/TREX complex 진핵생물의 핵 안에서 전사 및 가공된 성숙한 mRNA가 단 백질로 번역되기 위해서는 핵에서 세포질로 방출되어야 한 . 핵막에 존재하는 핵공복합체(nuclear pore complex)를 통 해 이루어지는 mRNA의 방출(nuclear export of mRNA)은 전 , 5’ 캡핑, 스플라이싱, 3’ 말단 형성, 포장 등 성숙한 mRNP (messenger ribonucleoprotein)의 생성을 위한 각 단계들과 긴밀히 연결되어 서로 영향을 미치며 통합적으로 조절된다 (Stewart, 2010; Rodriguez-Navarro and Hurt, 2011; Katahira, 2015). mRNA에결합하는단백질복합체인 TREX (Tr anscription/ Ex port)는 핵에서 일어나는 유전자 발현 과정인 mRNA 생성과 방출에 중요한 역할을 담당한다 (Strasser et al., 2002; Carmody and Wente, 2009). TREX 복합체는 mRNA 전사, 가공, 방출 과 정들과 기능적, 물리적으로 모두 연결되어 있으므로, 유전자 발현의 높은 정확도를 유지하도록 각 단계들을 통합 조절하는 역할을 하는 것으로 추정된다(Heath, 2016). 효모에서 사람까 지 대부분의 진핵생물에 진화적으로 보존되어 있는 TREX 합체는 THO 복합체와 mRNA 방출인자인 Sub2 (출아효모)/ UAP56 (고등생물), Yra1 (출아효모)/ALY (고등생물) 등의 추 가적인 인자들로 구성되어 있다(Luna et al., 2012). 출아효모 Saccharomyces cerevisiae에서 처음 알려진 THO/TREX 합체는 전사의 신장과정, mRNA 방출, 유전체의 안정성에 중 요한 역할을 한다 (Chavez and Aguilera, 1997; Aguilera, 2002; Strasser et al., 2002). THO/TREX 복합체는 출아효모인 경우 Korean Journal of Microbiology (2018) Vol. 54, No. 2, pp. 91-97 pISSN 0440-2413 DOI https://doi.org/10.7845/kjm.2018.8028 eISSN 2383-9902 Copyright 2018, The Microbiological Society of Korea 분열효모에서 hnRNP- 유사 단백질인 THO4 가생장및 mRNA 방출에 미치는 영향 박진희 이소정 윤진호* 성신여자대학교 생명과학화학부 Effect of hnRNP-like protein THO4 on growth and mRNA export in fission yeast Jin Hee Park, Sojeong Lee, and Jin Ho Yoon * School of Biological Science and Chemistry, Sungshin Women's University, Seoul 01133, Republic of Korea (Received May 25, 2018; Revised June 6, 2018; Accepted June 11, 2018) *For correspondence. E-mail: [email protected]; Tel.: +82-2-920-7675; Fax: +82-2-920-2047

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Page 1: 분열효모에서 hnRNP- 유사 단백질인 THO4가생장및mRNA 방출에koreascience.or.kr/article/JAKO201819352298218.pdf · belongs to the REF (RNA and export factor binding

The evolutionally conserved TREX complex member, Yra1/ALY,

belongs to the REF (RNA and export factor binding proteins)

family of hnRNP-like proteins, which has been implicated in

multiple processes including transcription, nuclear RNA stability,

and mRNA export. Fission yeast, Schizosaccharomyces pombe,

genome encodes two members of REF proteins. In addition to

Mlo3 known previously as an mRNA export factor, there is

the other REF protein, Tho4, which is predicted as a component

of THO complex. Here we showed that deletion of tho4

(SPBC106.12c) gene does not inhibit both growth and nuclear

mRNA export. However, overexpression of tho4 displays growth

retardation and slight accumulation of poly(A)+ RNA in the

nucleus. Neither Δtho4 Δmlo3 nor Δtho4 Δmex67 double mutants

exhibit additive growth defect. Moreover, yeast two-hybrid

and co-immunoprecipitation analysis did not show that the

Tho4 protein interacted with any members of TREX complex

and mRNA export factor Rae1. Contrary to expectation, these

observations support that the S. pombe Tho4 is not a component of

TREX complex, and not directly involved in bulk mRNA

export from the nucleus.

Keywords: Schizosaccharomyces pombe, mRNA export, Mlo3,

Tho4, THO/TREX complex

진핵생물의 핵 안에서 전사 및 가공된 성숙한 mRNA가 단

백질로 번역되기 위해서는 핵에서 세포질로 방출되어야 한

다. 핵막에 존재하는 핵공복합체(nuclear pore complex)를 통

해 이루어지는 mRNA의 방출(nuclear export of mRNA)은 전

사, 5’ 캡핑, 스플라이싱, 3’ 말단 형성, 포장 등 성숙한 mRNP

(messenger ribonucleoprotein)의 생성을 위한 각 단계들과

긴밀히 연결되어 서로 영향을 미치며 통합적으로 조절된다

(Stewart, 2010; Rodriguez-Navarro and Hurt, 2011; Katahira,

2015). mRNA에 결합하는 단백질 복합체인 TREX (Transcription/

Export)는 핵에서 일어나는 유전자 발현 과정인 mRNA 생성과

방출에 중요한 역할을 담당한다(Strasser et al., 2002; Carmody

and Wente, 2009). TREX 복합체는 mRNA 전사, 가공, 방출 과

정들과 기능적, 물리적으로 모두 연결되어 있으므로, 유전자

발현의 높은 정확도를 유지하도록 각 단계들을 통합 조절하는

역할을 하는 것으로 추정된다(Heath, 2016). 효모에서 사람까

지 대부분의 진핵생물에 진화적으로 보존되어 있는 TREX 복

합체는 THO 복합체와 mRNA 방출인자인 Sub2 (출아효모)/

UAP56 (고등생물), Yra1 (출아효모)/ALY (고등생물) 등의 추

가적인 인자들로 구성되어 있다(Luna et al., 2012). 출아효모

인 Saccharomyces cerevisiae에서 처음 알려진 THO/TREX 복

합체는 전사의 신장과정, mRNA 방출, 유전체의 안정성에 중

요한 역할을 한다(Chavez and Aguilera, 1997; Aguilera, 2002;

Strasser et al., 2002). THO/TREX 복합체는 출아효모인 경우

Korean Journal of Microbiology (2018) Vol. 54, No. 2, pp. 91-97 pISSN 0440-2413DOI https://doi.org/10.7845/kjm.2018.8028 eISSN 2383-9902Copyright ⓒ 2018, The Microbiological Society of Korea

분열효모에서 hnRNP-유사 단백질인 THO4가 생장 및 mRNA 방출에

미치는 영향

박진희 ・ 이소정 ・ 윤진호*

성신여자대학교 생명과학・화학부

Effect of hnRNP-like protein THO4 on growth and mRNA export in

fission yeast

Jin Hee Park, Sojeong Lee, and Jin Ho Yoon*

School of Biological Science and Chemistry, Sungshin Women's University, Seoul 01133, Republic of Korea

(Received May 25, 2018; Revised June 6, 2018; Accepted June 11, 2018)

*For correspondence. E-mail: [email protected];

Tel.: +82-2-920-7675; Fax: +82-2-920-2047

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92 ∙ Park et al.

미생물학회지 제54권 제2호

RNA 중합효소 II와 직접 상호작용을 통해서, 고등생물인 경

우 스플라이싱과 연관된 Exon junction complex와 캡-결합 단

백질(CBC20과 CBC80)과의 상호작용을 통해서 mRNA에 결

합한다(Masuda et al., 2005; Cheng et al., 2006). 이후 TREX 복

합체는 mRNA 방출운반체(export receptor)인 Mex67-Mtr2

(출아효모)/NXF1- NXT1 (고등생물)을 성숙한 mRNA에 불러들

인다. 결국, mRNA 방출운반체는 핵공복합체에 위치한 TREX-2

복합체와 상호작용을 할 뿐만 아니라, 핵공단백질의 FG repeats

와 결합함으로써 성숙한 mRNA를 핵공을 통해 세포질로 방출

시킨다(Katahira, 2015).

TREX 복합체의 구성인자 중 하나인 Yra1은 출아효모에서

mRNA 방출운반체인 Mex67과 유전적, 물리적 상호작용을

하는 단백질로 동정되었으며, mRNA 방출에 직접적으로 관

여함이 밝혀졌다(Strasser and Hurt, 2000). 포유동물의 이종상

동체(ortholog)인 ALY (REF, THOC4, BEF로도 불림)도 mRNA

방출운반체인 NXF1 (TAP)과 직접 결합하고 mRNA 방출에

중요하다는 것이 밝혀졌으며, 생쥐의 REF1-I (Yra1의 이종상

동체)가 출아효모의 YRA1 결실돌연변이를 상보하는 실험 결

과는 mRNA 방출에서 Yra1/ALY 단백질의 기능이 진화적으

로 보존되어 있음을 암시한다(Stutz et al., 2000). 여러 실험들

을 통해 Yra1/ALY는 mRNP의 다른 인자들뿐만 아니라

Sub2/UAP56, THO 복합체 등과 상호작용을 하여, mRNA 방

출운반체인 Mex67-Mtr2/NXF1(TAP)-NXT1(p15) heterodimer를

mRNA에 결합시키는 어댑터 역할을 함으로써 직접적으로

mRNA 방출에 관여하는 것으로 여겨진다(Katahira, 2015).

Yra1/ALY는 hnRNP (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein)-

유사 방출인자로, 진화적으로 보존된 REF (RNA and export

factor binding protein) 가계에 속하는 RNA-결합 단백질로 분

류된다(Zenklusen et al., 2001). REF 단백질들은 RNA에 비특

이적으로 결합하며 여러 생물에서 하나 이상 존재하는데, 공

통적으로 단백질의 중간 부위에 RNA-결합 도메인(RBD)과

매우 보존된 N-말단, C-말단 box구조를 갖고 있다(Stutz et al.,

2000).

분열효모인 Schizosaccharomyces pombe의 유전체 데이터

베이스인 PomBase (www.pombase.org)에서 REF 단백질을

암호화하고 있는 유전자를 찾아보면, mRNA 방출인자로 이

미 알려진 Mlo3를 암호화하고 있는 SPBC1D7.04 유전자 이외

에 tho4 (SPBC106.12c)로 명명된 유전자가 하나 더 존재하였

다. S. pombe의 2번 염색체에 존재하는 tho4 유전자는 인트론

이 4개 있으며(Fig. 1A), 등전점이 pH 7.96이고 예상 분자량

31.44 kDa인 단백질을 암호화하고 있다. 274개 아미노산 잔기

로 이루어진 Tho4 단백질은 199개 아미노산 잔기의 Mlo3 단

백질보다 크지만, REF 계열 단백질들의 구조적 특징인 중간

부위의 RNA-결합 도메인(RBD)과 N-말단, C-말단 box구조

가 보존되어 있어, THO 복합체의 구성인자로 예측되어 있다.

Tho4와 Mlo3 단백질의 아미노산 서열을 분석하면 60.8%의 유

사성(26.6%의 동일성)을 보인다. 또한 NCBI (National Center

for Biotechnology Information)에서 제공하는 다중서열정렬

(multiple sequence alignment) 도구인 COBALT를 사용하여

분석하면, Mlo3가 Tho4보다 출아효모의 Yra1 단백질과 더 유

사하다. 본 연구에서는 분열효모 S. pombe의 또 다른 REF 계

열 단백질인 Tho4가 예측대로 THO 복합체의 구성인자로

mRNA 방출에 관여하는지 알아보고자 하였다.

본 연구에는 분열효모의 전통적인 유전학적 방법과 배양

방법을 사용하였다(Moreno et al., 1991; Alfa et al., 1993). 먼

저 tho4 (SPBC106.12c) 유전자가 생장 및 mRNA 방출에 미치

는 영향을 알아보기 위해, 반수체(haploid) 야생형 균주인

AY217 (h- leu1-32 ura4-d18)에 one-step gene disruption 방법

을 사용하여 Δtho4 결실돌연변이 균주를 제작하였다(Fig.

1A). 반수체 Δtho4 결실돌연변이의 생장을 spot assay로 확인

한 결과, 측정한 모든 온도(22, 30, 37°C)에서 대조군인 야생형

(WT)과 마찬가지로 정상적인 생장 속도를 보였다(Fig. 1B).

이러한 실험결과는 Tho4 단백질이 생장에 필수적이지 않으

며, 저온과 고온 모든 온도에서도 생장에 전혀 영향을 미치지

않다는 것을 의미한다. 다음으로 fluorescence in situ hybrid-

ization (FISH) 방법을 사용하여(Yoon et al., 2000), Tho4 단백

질이 mRNA의 방출에 관여하는지 알아보았다. Δtho4 결실돌

연변이 균주에서도 야생형(WT) 균주와 유사하게 poly(A)+

RNA의 분포는 세포 전체에 거의 균일하게 퍼져 있었다(Fig.

1C). 이러한 실험결과는 Δtho4 결실돌연변이 균주에서 생장

과 bulk mRNA 방출이 정상이라는 것을 의미한다. 이전 실험

에서 Δmlo3 결실돌연변이 균주는 생장이 상당히 늦고 poly

(A)+ RNA도 핵 안에 상당히 축적된다는 것이 알려져 있으므

로(Thakurta et al., 2005), 분열효모에서 Tho4 단백질은 Mlo3

와는 다르게 생장과 bulk mRNA의 방출에 중요하지 않거나

직접적으로 관여하지 않는다는 것을 시사한다.

tho4 유전자의 결실이 생장과 mRNA 방출에 거의 영향을

주지 않았으므로, 반대로 tho4의 과발현(over-expression)이

어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 티아민(비타민 B1)에 의

해 발현이 조절되는 강력한 야생형 nmt1 프로모터를 가진

pREP3X 벡터를 이용하여(Maundrell, 1993), Tho4 단백질이

야생형 균주보다 과발현되는 균주를 제작하였다. nmt1 프로

모터는 배지에 티아민이 존재하면 전사가 억제되기 때문에 티

아민이 들어있는 배지(+B1)에서는 tho4 유전자의 발현이 억

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분열효모에서의 mRNA export ∙ 93

Korean Journal of Microbiology, Vol. 54, No. 2

(A)

(B)

(C)

Fig. 1. S. pombe tho4 is not essential for growth and mRNA export. (A) A schematic represents the wild-type tho4 allele and the deletion allele (Δtho4) on

chromosome II in S. pombe. The entire tho4 (systematic ID is SPBC106.12c) coding region was replaced by the marker genes, ura4 or kanr, using one-step

gene disruption method. The coding regions (exons) are represented by closed boxes and four introns are indicated by horizontal lines between the exons.

Two open boxes are 5’ untranslated region (UTR) and 3’ UTR, respectively. The arrow above the tho4 allele shows the direction of transcription. K, KpnI;

E, EcoRI; S, SalI; Xh, XhoI. (B) Δtho4 null mutation did not result in any detectable growth defects. Wild type tho4 (WT) cells and Δtho4 knockout mutant

cells were monitored by spot assay. Cells were serially 10 fold diluted and spotted on YES plates. Plates were incubated at 22°C for 5 days, at 30°C and 37°C

for 3 days, respectively. (C) The Δtho4 knockout mutant cells exhibited no defect of mRNA export. Cells were grown to the mid-log phase in appropriately

supplemented EMM medium at 30°C and fixed. FISH for poly(A)+ RNA were performed using Oligo-(dT)50 labelled with an α-digoxygenin at the 3’ end as

the hybridization probe, and using FITC-anti-digoxygenin Fab antibody for detecting the hybridization probe. DNA was stained with 4’6’-diamidine-

2-phenylindole (DAPI) to identify the nucleus in the right panels.

(A)

(B)

Fig. 2. Over-expression of Tho4 causes the defects of cell growth and mRNA export. (A) Growth of wild type strain (AY217) transformed with empty vector

(pREP3X) as a negative control and 3X-Tho4 harboring tho4 gene whose expression is under the control of nmt1 promoter. Strains were monitored by spot

assay after incubation on EMM plates for 4 days in presence of thiamine (+B1, repressed condition) or in absence of thiamine (-B1, over-expressed condition)

(B) Cells were grown to the mid-log phase in appropriately supplemented EMM medium in the presence of thiamine (+B1) at 30°C. The cells were then

washed and shifted to EMM medium without (-B1) or with thiamine (+B1), and were grown for 18 hr. Coincident DAPI staining is shown in the right panels.

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94 ∙ Park et al.

미생물학회지 제54권 제2호

제되어 정상적인 생장을 보이지만, tho4 유전자가 과발현되는

조건(-B1)에서는 생장이 느려졌다(Fig. 2A). 빈 pREP3X 벡터

가 형질전환된 대조군은 예상대로 티아민의 존재 유무에 상관

없이 정상적인 생장을 보였다. tho4 과발현에 의한 성장 억제

가 mRNA 방출과 연관성이 있는지 알아보기 위해 poly(A)+

RNA의 분포를 조사하였다. 대조군은 티아민의 유무에 상관

없이 poly(A)+ RNA가 세포질 전체에 정상적으로 퍼져있었다

(자료 미제시). 그러나 3X-Tho4가 형질전환된 균주는 tho4 유

전자가 억제되는 조건(+B1)에서는 poly(A)+ RNA 분포가 정

상이었지만, 과발현되는 조건(-B1)에서는 poly(A)+ RNA가

핵 안에 약하게 축적되었다(Fig. 2B). 이러한 실험결과는 tho4

유전자가 과발현되면 정상적인 생장과 mRNA의 방출이 방해

받는다는 것을 의미하며, Tho4 단백질이 생장과 mRNA 방출

에 중요하지는 않지만 보조적인 역할이나 간접적으로 관여할

가능성을 암시한다.

Δmlo3 결실돌연변이는 생장과 mRNA의 방출에 결함을 보

이지만 완전히 필수적인 것은 아니므로, Mlo3이 존재하지 않

을 때 Tho4가 mRNA의 방출 과정에서 Mlo3의 역할을 부분적

으로 상보하거나 중복적인 역할을 할 가능성이 있다. 이러한

가능성을 알아보기 위해, 두 유전자가 모두 결실된 이중돌연

변이(double mutant) 균주를 제작하였다. 하지만 Δtho4 Δmlo3

이중 결실돌연변이는 Δmlo3 결실돌연변이에 비해 생장에 추

가적인(additive) 결함을 보이지 않았다(Fig. 3A). 흥미롭게

도 분열효모에서 Mex67단백질은 생장과 mRNA의 방출에

필수적이지 않지만, Δmex67 Δmlo3 이중돌연변이는 합성치

사(synthetic lethality)를 보인다(Yoon et al., 2000; Thakurta et

al., 2005). 그러므로, Δmex67 Δtho4 이중돌연변이도 합성

치사 또는 생장결함을 보이는지 알아보았다. 하지만 Δmex67

Δtho4 이중돌연변이도 생장에 결함을 보이지 않고 정상적이

었다(Fig. 3B). 기대와는 다르게 tho4 유전자는 mlo3 또는

mex67과 유전적 상호관계를 보이지 않았다.

tho4 유전자와 mex67 또는 mlo3 유전자 사이의 유전적인

연관성을 알아내지 못했지만, tho4 유전자의 과발현은 생장과

mRNA 방출에 영향을 약간 미치므로 Tho4 단백질이 THO/

TREX의 다른 구성인자들과 물리적으로 상호작용을 하는지

알아보았다. 분열효모의 THO 복합체는 Hpr1, Tho2, Thoc5,

Thoc7, Tex1 등으로 구성되어 있다(Lee and Yoon, 2012; Koh

and Yoon, 2014, 2015). Yeast two-hybrid (Y2H) 분석을 위해

lexA 작동자의 DNA 결합 영역(BD)을 가진 pTLexA4 벡터, 그

리고 GAL4 활성화 영역(AD)을 가진 pGAD424 벡터(Clontech

Laboratories, Inc.)를 이용하였다. 이미 Y2H 벡터들에 클로닝

되어 있는 분열효모 THO 복합체의 구성인자, mRNA 방출인자

등과 새로 제작한 Tho4 벡터들을 L40 균주(MATa his3Δ200

trp1-901 leu2-3112 ade2 LYS::4lexAop-HIS3 URA3::8lexAop-

LacZ GAL4)에 형질전환하였다. 먼저 Tho4가 GAL4 활성화

영역(AD)과 융합된 AD-Tho4 또는 lexA 작동자의 DNA 결합

영역(BD)과 융합된 BD-Tho4가 홀로 존재할 때, 리포터인

His3 유전자를 발현시키지 못하는지 확인하였다. AD-Tho4와

BD-X (빈 pTLexA4 벡터)를 함께 가진 형질전환체는 기대한

바와 같이 His3 유전자가 발현되지 않았지만, BD-Tho4는

AD-X (빈 pGAD424 벡터)와의 조합에서도 His3 유전자를 발

(A)

(B)

Fig. 3. No additive growth defects of double mutant strains of Δtho4 with

Δmlo3 or Δmex67. Mutant strains were monitored by spot assay after

incubation on complete medium plates (YES) at 30°C for 3 days. Single

and double mutant strains were shown as indicated.

Table 1. Yeast two-hybrid analysis

AD- BD-His3

ExpressionAD- BD-

His3

Expression

a× Mlo3 - × Tho4 +

Hpr1 Mlo3 - Tho4 X -

Tho2 Mlo3 - Tho4 Hpr1 -

Thoc5 Mlo3 - Tho4 Tho2 -

Thoc7 Mlo3 - Tho4 Thoc5 -

Uap56 Mlo3 + Tho4 Thoc7 +

Mex67 Mlo3 - Tho4 Uap56 -

Rae1 Mlo3 - Tho4 Mlo3 -

Dss1 Mlo3 + Tho4 Mex67 -

Dss1 × - Tho4 Dss1 +

Mlo3 × - Tho4 Rae1 +

Mlo3 Uap56 + × Thoc7 +

× Uap56 - × Dss1 +

Mlo3 Dss1 + × Rae1 +

a × indicates the empty vector

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분열효모에서의 mRNA export ∙ 95

Korean Journal of Microbiology, Vol. 54, No. 2

현시켜 Y2H 분석에 사용할 수 없었다(Table 1). AD-Tho4와

BD-Thoc7, BD-Rae1, 또는 BD-Dss1의 조합에서 각각 His3 유

전자가 발현되었지만, Thoc7, Rae1, Dss1은 DNA 결합 영역

에 융합되었을 때 모두 AD-Tho4 없이도 홀로 His3 유전자를

발현시킬 수 있었으므로 Tho4와의 상호작용의 결과로 해석할

수 없었다(Table 1). Tho4와는 대조적으로 Mlo3는 TREX의

구성인자인 Uap56 및 TREX-2의 구성인자인 Dss1과 상호작

용을 하였다. 이러한 Mlo3의 Y2H결과는 이전에 대장균에서

정제된 단백질을 이용한 in vitro full-down 실험결과와 일치한

다(Thakurta et al., 2005).

Tho4와 THO 구성인자 사이의 물리적 상호작용을 더 확인

하기 위해, 공동침전(co-immunopreciptation, Co-IP) 실험을

수행하였다. 이를 위해 THO 복합체의 주요인자인 Hpr1의 C

말단에 TAP tag이 결합된 단백질이 발현되는 Hpr1-TAP 균주

를 사용하였다(Koh and Yoon, 2015). 한편 pSLF273 벡터

(Forsburg and Sherman, 1997)에 tho4, mlo3, tho2 등의 cDNA

를 클로닝하여 이 단백질의 N 말단에는 HA tag을 붙였다. 이

렇게 제작한 벡터들을 Hpr1-TAP 균주 그리고 음성 대조군 균

주(Hpr1)에 각각 형질전환하고, 각각의 형질전환체에서 세포

추출물을 추출하여 Hpr1-Tap 단백질을 IgG-Sepharose beads

로 포획하였다. 음성 대조군에서는 HA tag을 붙인 모든 단백

질이 발현되었지만, Hpr1-Tap 단백질이 없으므로 예상대로

어떤 단백질도 IgG beads에 포획되지 않았다(Fig. 4, lanes

4~6). Hpr1-Tap 단백질이 IgG beads에 포획된 경우, THO 복

합체의 주요인자인 HA-Tho2은 같이 포획되었지만, HA-Mlo3

와 HA-Tho4 단백질은 같이 포획되지 않았다(Fig. 4, lanes 1~3).

이러한 Y2H와 Co-IP 결과들은 분열효모에서 Yra1/ALY 이종

상동체인 Mlo3와 Tho4단백질이 THO 복합체와 강하게 결합

하지 않는다는 것과, 심지어 Tho4은 mRNA 방출인자이며

TREX의 구성요소인 Uap56과도 결합하지 않는다는 것을 의

미한다.

TREX 복합체의 구성요소로 REF-가계로 분류되는 Yra1/ALY

는 효모에서 고등생물까지 진화적으로 보존되어 있으며, 출

아효모(S. cerevisiae), 개구리(Xenopus), 포유동물 등에서 여

러 실험을 통해 방출운반체인 Mex67/TAP(NXF1)을 mRNP

로 불러들이는 어댑터로 mRNA 방출에 직접적인 역할을 하

는 것이 밝혀졌다(Stutz et al., 2000). 하지만 예쁜꼬마선충

(Caenorhabditis elegans), 초파리(Drosophila melanogaster)

에서는 REF 단백질들을 모두 knock-down하더라도 mRNA

방출이 정상적이었다(Gatfield and Izaurralde, 2002; Longman

et al., 2003). 이렇게 mRNA 방출에 대한 Yra1/ALY의 표현형

이 생물 종에 따라 다르게 나타나는 것은 Yra1/ALY의 어댑터

역할을 대체할 수 있는 다른 방출인자가 존재하거나(Walsh et

al., 2010), 생물 종에 따라 mRNA 방출의 세부과정이 차이가

있을 수 있음을 암시한다. 한편, REF 단백질은 mRNA 방출에

서의 역할 뿐만 아니라 전사, nuclear RNA의 안정성, mRNA

가공과정 등 mRNA 생합성의 여러 과정에도 다양하게 관여

하는 것이 알려졌다(Bruhn et al., 1997; Yoh et al., 2007;

Domínguez-Sanchez et al., 2011; Johnson et al., 2011). 그리고

대부분의 생물 종에 하나 이상 존재하는 REF 단백질의 동종상

동체(paralog)들은 기능이 서로 중복되기도 하지만, 기능이 세

분화되기도 한다. 본 실험 결과들은 분열효모에 존재하는 2종

류의 REF 단백질 중 하나인 Tho4가 S. pombe 데이터베이스의

주석과는 다르게 THO/TREX 복합체의 구성요소가 아닐 가능

성이 높으며, mRNA 방출에도 직접적으로 관여하지 않음을

시사한다. 그러나 Tho4 단백질의 과발현이 생장과 mRNA 방

출에 약간의 영향을 끼치기 때문에, Tho4는 다른 mRNA 생합

성 과정에 관여함으로써 간접적으로 mRNA 방출에 영향을 미

칠 가능성이 있다.

적 요

진화적으로 보존된 TREX 복합체의 구성요소인 Yra1/ALY

는 hnRNP-유사 단백질의 REF (RNA와 방출인자 결합단백질)

계열에 속하는 단백질로서 전사, 핵 RNA의 안정성, mRNA의

핵에서 방출 등 여러 과정에 관여하는 것으로 알려져 있다. 분

Fig. 4. No association of Hpr1 with Mlo3 and Tho4 in S. pombe extracts.

The Hrp1-TAP and Hrp1 (control) cells were transformed with HA-Tho2,

HA-Mlo3, and HA-Tho4 plasmids. Whole cell extracts from the strains

expressing Hrp1-TAP fusion (lane 1) or Hrp1 (lane 4) are shown. Western

blots were performed using antibodies against HA or protein A (TAP).

Input whole cell extracts (WCE), supernatants (Sup), and eluents from

IgG bead (IgG Elute) are denoted as indicated.

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96 ∙ Park et al.

미생물학회지 제54권 제2호

열효모 Schizosaccharomyces pombe의 게놈에는 2개의 REF 단

백질을 암호화하고 있다. 이미 mRNA 방출인자로 알려진 Mlo3

이외에 THO 복합체의 구성인자로 예측되는 Tho4이 존재한

다. 본 연구에서 tho4 (SPBC106.12c) 유전자의 결실이 생장과

mRNA의 방출에 영향을 주지 않는다는 것을 알았다. 그러나

tho4 유전자를 과발현시키면 생장이 늦어지고 poly(A)+ RNA

가 핵 안에 약간 축적되었다. Δtho4 Δmlo3와 Δtho4 Δmex67 이

중 돌연변이는 어느 것도 추가적인 생장 결함을 보이지 않았다.

또한 Yeast two-hybrid와 공동침전(Co-immunoprecipitation)

분석에서 Tho4는 THO/TREX 복합체의 다른 구성인자들과

어떠한 상호작용도 보이지 않았다. 이와 같은 관찰결과들은 S.

pombe의 Tho4 단백질이 기대와는 다르게THO/TREX 복합체

의 구성인자가 아니며, mRNA 방출에도 직접 관여하지 않음

을 의미한다.

감사의 말

이 논문은 2016년도 성신여자대학교 학술연구조성비 지원

에 의하여 연구되었음.

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분열효모에서의 mRNA export ∙ 97

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