분열효모인 S. pombe에서 mRNA export와 관련된 spNup97 유전자의 기능에 대한 연구

Abstract

진핵생물에서 핵과 세포질 사이의 거대분자들의 이동은 세포들이 정상적으로 살아가는데 매우 중요하며, 핵막에 존재하는 유일한 통로인 nuclear pore complex (NPC)를 통해 이루어진다. NPC는 nucleoporin (nup)이라 부르는 30 여종의 단백질로 이루어진 거대 복합체이다. 이들 중 1/3 정도가 degenerate FG (phenylalanine, glycine) repeats를 포함하는 단백질로서, NPC의 중앙통로에 위치하며 transport complex에 docking site를 제공한다. NPC를 통한 이동 기작은 이동할 거대분자들을 선택적으로 인식하는 transport receptor를 필요로 하는 선택적인 능동수송이며, NPC의 역동적인 변화에 의해 조절된다. 단백질이나 다른 RNA 의 이동과는 달리, mRNA의 핵에서 세포질로의 이동(export)은 훨씬 복잡한데, 이는 매우 많은 export factors가 mRNA export receptor와 상호작용하여 다이나믹(dynamic)한 구조인 mRNP complex를 형성하며, mRNA 대사과정의 다른 단계(transcription, 5…capping, splicing, 3… end cleavage, polyadenylation )와 긴밀하게 연결되어있기 때문이다. 분열효모인 Schizosaccharomyces pombe에서 mRNA export에 중요한 역할을 하는 mRNA export receptor인 Mex67과 연관되는 factors를 밝히기 위해 Mex67 null mutant allele와 synthetic lethality를 보이는 SLmex3 돌연변이 균주로부터 nup97 유전자를 클로닝하였다. nup97 유전자는 851개의 amino acid를 암호화하고 있으며 ORF 부분에 1개의 인트론을 가지고 있다. nup97p은 S.pombe의 nucleoporin인 npp106, S.cerevisae의 nucleoporin인 Nic96, Vertebrate의 nucleoporin인 Nup93과 homolougy를 보인다. nup97은 세포 생장에 필수적이며, 이 유전자의 발현을 억제시키면 핵 안에 poly(A)+ RNA 가 축적된다. 정상적인 기능을 가진 nup97-GFP를 이용하여 세포 내에서 위치를 관찰한 결과, 이 단백질은 NPC에 위치하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 nup97 유전자가 nucleoporin을 암호화하고 있으며, mRNA export 관여하는 것을 시사한다.|In eukaryotes, transport of macromolecules between the nucleus and the cytoplasm occurs through the nuclear pore complex (NPC), which is embedded in the nuclear envelope, and requires soluble transport receptors that specifically recognize their cargo. The export of mRNA is more complex than the nucleocytoplasmic transport of protein and other RNAs (tRNA, rRNA, snRNA, and so on), because numerous additional export factors (adaptors, release factors) cooperate with the mRNA export receptors. Thus mRNA export is coupled with other steps of mRNA metabolism. Although it is unclear how the only mature mRNPs are selected to export, binding of mRNA receptors to mRNA is necessary for export. The overall structure of the NPC can be superficially divided into three basic element: nuclear basket, the central core, and the cytoplasmic fibrils. NPCs have an eightfold symmetrical core structure called spoke complex that is sandwiched between a cytoplasmic and a nuclear ring. In order to identity mutations in genes that are functionally linked to mex67 in mRNA export, three synthetic lethal mutants with the mex67 null allele present in S. pombe were isolated. A novel nup97 gene was isolated by complementation of the growth defect in one of the synthetic lethal mutants, SLMex3. The nup97 gene encodes a predicted 851-amino acid ORF with one intron. The Nup97p is similar to Sacchromyces cerevisiae nucleoporin, Nic96p and S. pombe npp106p, Vertebrate Nup93p. The nup97 gene is essential for cell growth and repression of nup97 causes mRNA accumulation in nucleus, suggesting that the defect of mRNA export out of the nucleus. We determined the subcellular localization of Nup97 tagged at the N terminus or the C terminus with GFP. Both fusions complemented growth defect of nup97 null mutants. An integrated version of the nup97-GFP fusion was constructed at the nup97 locus. Nup97-GFP fusions expressed from its own promoter were localized at the nuclear periphery with a punctate appearance. These results suggest that Nup97p in fission yeast is also nucleoporin, which is involved in mRNA export.