인간 DUT 유전자의 두 가지 새로운 이소형 발견

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7760(2023) 이 기사 인용

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인간 세포에서는 두 개의 dUTPase 이소형이 설명되었습니다. 하나는 핵(DUT-N)이고 다른 하나는 미토콘드리아(DUT-M)이며 동족 위치 신호가 있습니다. 대조적으로, 여기서 우리는 두 가지 추가적인 이소형을 확인했습니다. 현지화 신호가 없는 DUT-3 및 DUT-N과 동일한 핵 현지화 신호가 있는 DUT-4. 동시 이소형 특이적 정량화를 위한 RT-qPCR 방법을 기반으로 우리는 기원이 매우 다른 20개의 인간 세포주에서 상대적인 발현 패턴을 분석했습니다. 우리는 DUT-N isoform이 가장 높은 수준으로 표현되고 DUT-M과 DUT-3 isoform이 그 뒤를 잇는다는 것을 발견했습니다. DUT-M과 DUT-3의 발현 수준 사이의 강한 상관관계는 이 두 isoform이 동일한 프로모터를 공유할 수 있음을 시사합니다. 우리는 비처리 세포와 비교하여 dUTPase isoform의 발현에 대한 혈청 기아의 영향을 분석한 결과 DUT-N의 mRNA 수준이 A-549 및 MDA-MB-231 세포에서는 감소했지만 HeLa 세포에서는 감소하지 않음을 발견했습니다. 놀랍게도, 혈청 기아 시 DUT-M 및 DUT-3은 발현이 유의하게 증가한 반면, DUT-4 이소형의 발현 수준은 어떠한 변화도 나타내지 않았습니다. 종합하면, 우리의 결과는 세포 dUTPase 공급이 세포질에서도 제공될 수 있으며 기아 스트레스로 인한 발현 변화가 세포주에 따라 다르다는 것을 나타냅니다.

중합효소는 하나의 메틸 그룹만 다르기 때문에 dUTP와 dTTP를 구별할 수 없습니다. 따라서 적절한 dUTP/dTTP 비율을 유지하는 것이 가장 중요합니다1. dUTPase 효소는 dUTP의 가수분해를 dUMP와 피로인산염으로 촉매하여 dNTP 풀에서 dUTP를 제거함으로써 게놈의 무결성을 보존하는 역할을 합니다2,3. dUTP를 사용할 수 있는 경우 통합된 우라실은 염기 절단 복구 메커니즘의 일부로 우라실-DNA 글리코실라제에 의해 절단됩니다4. dUTP 수준이 증가하면 DNA 복구 과정5의 과잉 활성화를 통해 티민 없는 세포 사멸이 발생할 수 있으며, 이를 방지하려면 dUTPase 효소의 활성이 필요합니다. dUTPase에 의해 촉매되는 반응의 또 다른 역할은 새로운 dTTP 합성 경로에서 티미딜레이트 신타제의 기질인 dUMP를 생성하는 것입니다.

현재까지, 인간 dUTPase의 두 가지 이소형이 문헌에 설명되어 있으며, 이는 각각 핵과 미토콘드리아에 국한되어 있으며, 아마도 세포 소기관을 포함하는 두 DNA에서 dUTP 풀 조절을 보장하기 위한 것으로 추정됩니다6. 두 개의 isoform은 DUT 유전자에 의해 인코딩되고 대체 스플라이싱7,8과 결합된 대체 프로모터 사용에 의해 생성됩니다. 미토콘드리아 이소형(DUT-M)에는 미토콘드리아 표적 서열이 포함되어 있고 핵 이소형(DUT-N)에는 핵 국소화 신호가 포함되어 있기 때문에 두 이소형은 첫 번째 엑손에서만 다릅니다. dUTPase의 두 가지 isoform은 Ladner et al. 각각 mRNA 및 단백질 수준에서 북부 및 서부 블롯 분석을 사용합니다7. 34Lu 인간 폐 섬유아세포의 이소형의 RNA 발현 수준은 또한 세포가 세포 주기에서 빠져나와 휴식 상태로 들어가도록 하는 혈청 기아 하에서 조사되었습니다. Ladner et al.에 따르면, 이러한 전환은 DUT-M isoform 수준에는 변화가 없이 DUT-N dUTPase isoform의 발현이 급격히 감소합니다.

최근의 높은 처리량 시퀀싱 연구에서는 DUT-3(UniProt ID: A0A0C4DGL3, NCBI RefSeq ID: NM_001025249.1) 및 DUT-4(UniProt ID: H0YNW5, NCBI RefSeq ID: NM_001330286.2) 현재 작업 중입니다. 서열 데이터베이스는 세 번째로 제안된 이소형(DUT-3)이 위치 확인 신호를 포함하지 않으므로 세포질에 유지될 가능성이 가장 높다고 제안했습니다. DUT-3의 5' UTR 영역의 업스트림 부분은 DUT-M의 업스트림 부분과 동일하지만 DUT-M 이소형의 첫 번째 엑손에 존재하는 미토콘드리아 리더 서열이 DUT-3 이소형에는 없습니다. 네 번째로 제안된 이소형(DUT-4)은 DUT-N 이소형과 매우 유사할 것으로 예측되었으며 N 말단의 몇 가지 아미노산만 다릅니다. 이 동형의 첫 번째 엑손은 게놈의 다른 동형의 상류에 위치하므로 이 동형의 잠재적인 조절 조절을 위한 대체 프로모터에 의해 발현이 유도될 수 있습니다. 이 두 가지 새로운 인간 dUTPase isoform의 생리학적 발현 수준이나 역할에 대한 데이터는 아직 보고되지 않았습니다.