인간 및 효모 등에서 PDI의 다기능에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 곤충에서는 초파리를 포함한 PDI 유전자의 아미노산 구조에 대한 연구만 있을 뿐 기능 해석에는 부족한 실정이다. 따라서 이 연구는 bPDI (B. mori PDI) 유전자의 아미노산 구조분석 결과, 기존의 PDI 유전자와 유사한 기능을 수행할 것으로 예상되는 것을 해석하였으며, 이는 곤충에서 PDI 유전자의 기능을 최초로 해석한 보고서이다.
<h1>서 론</h1><p>정확한 이황화 결합 (disulfide bonds, S-S)의 형성은 새롭게 합성되는 단백질의 고차구조 형성과 기능발현에 필수적인 반응이다. 세포내 이황화 결합에 대한 특정적인 역할이 명백하지 않았던 효소가 일종의 protein-folding editor로 작용하여 부적절하게 접힌 단백질에 존재하는 비정상적인 이황화 결합을 정확하게 접혀지게 하여 생체활성 기능이 있는 단백질로 이성질화 시킨다는 사실이 밝혀졌다. 이 효소가 protein disulfide isomerase (PDI, EC 5.3.4.1)이다.</p><p>PDI는 처음엔 thioredoxin의 활성부위 (active site) 아미노산 서열과 매우 유사한 2개의 protein-thiol oxidoreductase 활성부위가 아미노산 서열상에 존재하여 단지 산화환원효소로 특정 지었지만, 현재에는 액틴 필라멘트 중합, 유전자 발현, 세포-세포간 상호작용 및 수용체 조절 기능 뿐만 아니라 많은 단백질의 접힘, 조립 및 번역 후 변형과정에서 새롭게 합성되는 폴리펩타이드 사슬의 분자내 및 분자간 이황화 결합의 형성을 촉매하는 다기능 단백질로 정의된다. 또한 PDI는 콜라겐의 프롤린 잔기를 수산화하는 prolyl 4-hydroxylase (P4H)의 \( \beta \)-subunit와 소포체 (endoplasmic reticulum; ER)에서 트리글리세이드를 리포단백질에 끼워 넣는 microsomal triglyceride tansfer protein (MTP)의 subunit 하나와도 같은 단백질이며, 분자 샤페론으로 작용하여 단백질의 고차구조 형성을 촉진하는 기능도 가지고 있다. 이는, 대부분의 분자샤페론이 에너지원인 포도당의 결핍, 당단백질화의 저해, 칼슘이온 교란, 소포체에서 골지체로의 단백질 이동 차단 및 환원제와 중금속 등에 민감하게 유도되는 것처럼 PDI 역시 heat shock, calcium ionophore A23187 및 tun-icamycin 처리에 의해서 그 발현량이 증가하며, 또한 insulin을 포함하여 다양한 호르몬에 의해서도 그 발현량이 조절된다. 이러한 PDI의 다기능에 관한 해석은 인간을 포함하여 효모 등에서 다양하게 연구되고 있으나 곤충에서는 유일하게 초파리 (Drosophila melanogaster)에서 PDI 유전자에 대한 1차 아미노산 구조 해석에 관한 보고가 있을 뿐 기능 해석에 관하여는 전무한 실정이다.</p><p>최근에 누에 (Bombyx mori) 배양세포 (Bm5)에 N-glyco-sylation 저해제인 tunicamycin을 처리하여 차별화선별 (differential screening) 결과 차별화 발현되는 40개의 클론을 선발하고, 이로부터 새롭게 합성되는 polypeptide chain의 분자간 및 분자내 정확한 이황화 결합의 형성을 촉매하는 protein disulfide isomerase를 코딩하는 유전자를 선발하여 구조를 분석하고 기능을 해석하였다.</p><p>따라서 본 연구는 1차 아미노산 구조분석 결과 기존에 밝혀진 PDI 유전자와 유사한 기능을 할 것으로 추정되는 bPDI (B. mori PDI) 유전자의 기능을 해석하였으며, 이는 곤충에서 PDI 유전자에 대한 기능을 해석한 최초의 보고이다.</p>