초파리 배아 및 유충 발생 시기에 나타나는 Pss 유전자 돌연변이 표현형에 관한 연구

Abstract

Pss 유전자는 미토콘드리아 관련 막에 위치하는 포스파티딜세린 합성효소를 암호화하고 있는 유전자이며, 돌연변이 시 퇴행성 신경질환을 유발한다. 초파리의 Pss 유전자와 상동인 포유류의 Pss 유전자에 돌연변이가 일어나면 Lenz-Majewski hyperostotic dwarfism(LMHD)이라 불리는 발생과 성장에 결함을 보이는 희귀성 질환에 걸린다. 그러나, 초파리에서 Pss 유전자 돌연변이가 발생과 성장에 미치는 영향에 대해서는 알려진 것이 거의 없다. 본 연구에서는 먼저, 배아 시기와 3령 유충 시기에서 GAL4/UAS system을 이용하여 Pss 유전자의 발현양상을 확인하고, 이들 지역에서 Pss 유전자의 결실 혹은 과량 발현이 발생과 성장에 미치는 영향을 조사하였다. 배아와 유충 시기에 Pss 유전자는 신경세포, 신경교세포, 장세포, 침샘, 기관(trachea), 지방체, 그리고 편도세포(oenocytes) 등에서 발현하였다. Pss 동형접합 돌연변이 배아에서는 측면 현음기관(lateral chordotonal organ)의 감각 신경세포가 비정상적으로 발생하였다. 장세포에서 Pss 유전자 발현을 knock down 하였을 때, 번데기의 크기와 그로부터 우화한 개체의 크기가 왜소해졌다. 이러한 결과는 포스파티딜세린 합성효소가 초파리의 신경 활동의 유지뿐만 아니라 발생과 성장 과정에 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다.

Pss gene encodes a phosphatidylserine synthase, which is an enzyme located in mitochondria-associated membranes (MAM). Mutation in Pss gene caused neurodegenerative diseases. Mutation in mammalian homolog of Pss caused developmental and growth defect called Lenz-Majewski Hyperostotic Dwarfism (LMHD). However, little is known about the effects of Pss gene mutation on development and growth in Drosophila melanogaster. Here, we first identified Pss gene expression pattern in embryo and 3rd instar larval stage by using GAL4/UAS system. Then, based on the expression pattern, we characterized the effects of Pss gene mutation on development and growth. Pss gene was expressed in neuron, glia, enterocytes, salivary gland, trachea, fat body, and oenocytes. The homozygous mutant embryos of Pss gene appears to affect sensory neuron morphology of the lateral chordotonal organ. In addition, we observed dwarfism in pupa and adults due to the knock down of Pss gene in the enterocytes. These results suggest that mutation of Pss gene caused not only neurodegenerative diseases, but also development and growth defects in Drosophila melanogaster.