초파리 Gongpo 유전자 돌연변이에 의한 미토콘드리아 이상 및 세포사멸 연구

Abstract

phosphatidylserine(PS)은 세포막을 구성하고 있는 중요한 인지질 중 하나이다. 이러한 구조적 중요성 외에도, 세포 신호와 apoptotic cell의 cell clearance에 있어서 중요한 역할을 수행하며, 신경 퇴행에 관여하는 것으로 보인다. 본 연구에서는 PS 합성효소를 암호화하는 초파리의 유전자 Gongpo의 돌연변이 표현형을 확인하였다. Gongpo 유전자 돌연변이의 trans-heterozygous mutant에서 신경퇴행성 질환의 대표적인 표현형이라고 알려진, 수명 단축, 운동능력 감퇴, 충격민감성 및 신경조직의 퇴화를 확인하였다. 또한 Gongpo 돌연변이에서 ROS의 증가와 함께 신경계의 미토콘드리아 형태 및 기능의 이상을 확인하였으며, autophagy 및 apoptosis의 증가 또한 확인할 수 있었다. Gongpo 돌연변이에서 Secondary necrosis가 크게 증가하여 발생함을 확인하였는데, 이러한 secondary necrosis가 돌연변이에서의 광범위한 세포사멸을 야기시키는 듯하다. 본 연구는 신경계 내 PS의 합성 이상에 의해 유발되는 신경퇴행성 질환의 새로운 기전을 제안한다.

Phosphatidylserine (PS) is one of the integral phospholipid components in the eukaryotic cell membranes and organelles. In addition to the structural importance, it is also shown to play active roles in cellular signaling and apoptotic cell clearance. In this study, we characterized mutant phenotypes of a Drosophila gene Gongpo that encodes a PS synthase. Adult flies trans-heterozygous for Gongpo mutations showed general neurodegenerative phenotypes such as bang-sensitivity, locomotion defects, reduced life span, and excessive formation of vacuoles in the brain. Gongpo mutants showed defective mitochondria in nervous system in conjunction with elevated production of reactive oxygen species (ROS), increased autophagy and apoptotic cell death in the adult brain. Moreover, secondary necrosis was occurred in Gongpo mutants and it seems to cause cell death even to the surrounding cells. All together leading to excessive neurodegeneration. This study proposes a new mechanism of neurodegenerative diseases triggered by defective PS metabolism in nervous system.