초파리의 synaptotagmin4 유전자가 배아발생에 미치는 영향

Abstract

신경계의 발생은 여러 유전인자들에 의해 정교하게 다듬어지고 조절되는 과정을 거친다. 초기의 농도 구배과정부터 각 유전자는 서로를 활성화시키거나 억제함으로써 신경선구세포의 운명을 결정하게 되며, 연속적인 농도 구배로 인해 이 신경 선구세포의 최종적인 분화까지 연속적 과정으로 일어나게 된다. 이러한 신경계의 정상적인 발생과정에서 특히 신경과 신경교세포의 상호작용은 신경세포의 운명을 결정하는 일부터 분열이나 이동, 분화에 이르기까지 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 신경교세포는 처음 알려진 바와 달리 신경을 보조하는 역할 뿐만 아니라 신경의 생존 및 기능에 중대한 역할을 수행하며, 발생 초기뿐만 아니라 후기까지도 신경과 상호작용하는 것으로 밝혀졌다. 이 둘의 상호작용에 영향을 미칠 것으로 예상되는 syt4 유전자가 초파리의 배아 시기 신경 발생에 어떤 영향을 미치는 지 알아보고자 본 연구를 실행하였다. 이 유전자는 synaptotagmin family의 일원으로 두개의 C2 domain과 transmembrane domain을 가지는 단백질 구조상 post synapse에서 분비과정에 관여할 것으로 예상되는 유전자이다. 본 연구에서는 이 유전자가 배아시기에 어떠한 역할을 하는지 알아보고자 하였다. 이 유전자는 신경에서 발현하지만 Syt4단백질의 경우엔 신경세포 보다는 신경교세포나 근육에 더 인접하여 작용한다는 것을 확인하였다. 또한 이 유전자가 손실되는 돌연변이의 경우 신경세포의 축색돌기가 마지막 목적지까지 도달하지 못하는 결과를 관찰할 수 있었으며, 과량발현된 돌연변이에서는 과하게 자라나 가지를 뻗어나가는 모습을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과로 syt4유전자는 초파리 배아 신경계 후기 발생의 신경이 마지막 목적지로 도달하는데 영향을 주는 것으로 생각된다.

Complex networks between the presynaptic and postsynaptic cells determine synapses. A variety of molecules are required from the presynaptic and postsynaptic cells for proper synapses. synaptotagmin4(syt4) has been known as a calcium sensor and axonal growth during postembryogenesis. Syt4 is one of synaptotagmin family that has two C2 domains and one transmembrane domain. In this study, we investigated the roles of Syt4 during the process of embryonic axonal growth. We found that syt4 loss-of-function mutation caused the abnormal fasciculation in the ventral nerve cord and ISN axons didnt reach the target muscles. The ectopic expression of syt4 in the presynaptic cells overgrew beyond the target muscle and extra branches of ISN. These results indicate that syt4 function in the axonal targeting during embryogenesis.