구강악안면 기형 원인 돌연변이와 그 단백질의 합성 후 수식사이의 상관관계에 대한 생물정보학적인 연구

Abstract

생명 현상은 복잡한 생화학 반응에 의해 유지된다. 이러한 반응을 수행하는 주체는 단백질인데, 단백질은 다양한 조절 기전에 의해 그 구조와 기능이 변화한다. 번역 후 수식 과정은 이들 중 하나로, 단백질의 특정 아미노산 서열에 작용기를 공유결합적으로 연결시켜 단백질의 기능 및 다른 구성요소와의 상호작용을 변화시킨다. 번역 후 수식과정에는 인산화, 당화, palmitoylation, 이성질화, 알킬화, 아세틸화 등이 있으며 이들 과정은 각각 세포의 분열이나 생존에 관련해서 중요한 의미를 지니고 있으며 이러한 수식과정을 매개하는 효소들은 신약 개발의 주된 표적으로 주목을 받고 있다. 이와 같은 수식과정 중에서 S-nitrosylation 및 SUMOylation 은 각각 특정 단백질에 nitric oxide 와 SUMO protein을 공유결합적으로 부착하는 과정으로서 방법론적인 문제로 인하여 그 중요성에도 불구하고 비교적 덜 주목을 받고 있고 특히 구강악안면 영역의 발육 부전과 관련해서는 관련 연구가 거의 없다. 이번 연구에서 구강악안면 영역의 발육 이상을 번역 후 수식과정인 S-nitrosylation 과 SUMOylation 의 측면에서 고찰하기로 한다. 발육 이상과 관련이 있다고 보고된 유전자가 암호화하는 단백질의 잠재적 S-nitrosylation 및 SUMOylation을 생물정보학적인 기법으로 예측해보았다. 대표적인 구강악안면 영역의 발육 이상으로는 법랑질 형성 부전, 상아질 형성 부전, 무치증, Apert 증후군, Crouzon 증후군, 쇄골두개 형성이상, Treacher-Collins 증후군, 외배엽 형성이상, 그리고 구개열을 선정하였다. 각 질환과 관련 있는 유전자들을 phenomicDB을 통해 검색 하였으며 총 92개의 유전자가 선발되었다.이들이 암호화 하는 단백질의 아미노산 서열은 Uniprot 으로부터 얻었으며 이를 공개적으로 사용 가능한 S-nitrosylation site 및 SUMOylation site를 예측해주는 program을 이용하여 잠재적인 modification site를 추정하였다. 그 결과 63개의 단백질이 최소한 한 곳 이상에서 수식이 됨을 확인하였다. 이들 중에는 Msx-1, DLX-3, SMAD4와 같이 발생과정에 중요한 역할을 수행하는 유전자도 있었으며 문헌 검색 결과 실제로 이들이 프로그램으로 예측된 site에서 수식이 일어나며 이로 인해 단백질의 기능의 변화가 일어남을 확인하였다. 이는 앞으로 구강악안면 영역의 발생과정을 이해하는 데 있어서 S-nitrosylation 과 SUMOylation이 중요한 단서를 제공할 수 있을 가능성을 보여준다.

주요어: Post-translational modification, S-nitrosylation, SUMOylation, bioinformatics 학 번: 2009-22674