노랑초파리 (Drosophila melanogaster)의 발생과정 중 threonine이 Adh유전자의 발현에 미치는 영향

Abstract

Seversal short-chain alcohols, especially ethanol, is abundent in the natural habitats of Drosophilu melanogaster and alcohol dehydrogenase (ADH) plays a key role in the detoxification ethanol and other alcohols. In general, primary alcohols are converted to aldehydes, and secondary alcohols to ketones by ADH. The purpose of this study is to define the function and regulation mechanism of Adh gene by examing how dietary threonine effects on the expression of the Adh gene during the development of Drosophilu melanogaster. In this study, two other wild type strain, one homozygous for Adh^(F) and one for Adh^(S), from Chunan Korea were used. ADH activity was measured by spectrophotometric method and ADH CRMs was calculated by using radial immunodiffusion. To exam the Adh gene expression, northern hybridization analysis was carried. The rusults obtained were as follows: The activities of Adh^(F) strain were about two fold higher than Adh^(S) strain and ADH CRMs were about 1.5 fold higher. ADH activity is higher with isopropanol (secondary alcohol) than with ethanol (primary alcohol) as substrate. When the 3rd instar larvae, pupae, adults (0-1 day) and adults (5-7 days) of Drosophila melanogaster were fed a defined low yeast and threonine medium, ADH was increased in ADH activity and ADH cross- reacting material (ADH CRMs). Northern blot observation indicated that the production of mRNA of the larvae, adults (0-1day) and adults (5-7days) was increased by dietary threonine. ADH activity and CRMs increases in Drosophila melanogaster fed threonine are largely as a result of an threonine-stimulated alteration in the amount of ADH mRNA. The elevated level of the ADH mRNA transcribed from the proximal and distal promoters of threonine-fed larvae and adults show that there was an induction.;노랑초파리 (Drosophila melanogaster)가 서식하는 환경에는 alcohol에 다량 존재하므로 alcohol dehydrogenase (ADH)는 이러한 환경내의 유해한 alcohol을 무독화하는 데 있어 매우 중요한 효소로써 1차 alcohol을 aldehyde로, 2차 alcohol을 ketone으로 산화시키며 cofactor로써 NAD^(+)를 사용한다. 본 실험은 초파리의 발생 중 뚜렷한 특징을 보이는 4개의 발생단계를 선택, 3령 유충, 번데기, 갓 깨어난 성체, 그리고 깨어난 지 5-7일 된 성체에서 threonine이 Adh유전자 발현에 미치는 영향을 알아 봄으로써 Adh 유전자의 기능 및 조절 양상을 규명하고자 한다. 이의 수행을 위해 한국의 천안집단에서 유래한, Adh^(F) 와 Adh^(S) 인자를 각각 homozygous하게 지니는 두 계통의 노랑초파리가 사용되었다. 배지내에 처리한 threonine이 ADH에 미치는 영향을 알아보기 위해 ADH 효소 활성도와 radial immunodiffusion 방법을 사용하여 ADH CRMs 값을 측정하였으며, 또한 threonine에 의한 mRNA의 발현 양상을 살펴보기 위해 northern hybridization analysis를 실시하여 다음의 결과를 얻을 수 있었다. 실험에 사용된 Adh^(F) 계통과 Adh^(S) 계통을 대상으로 ADH 효소 활성도와 CRMs 값을 측정한 결과 Adh^(F) 계통은 Adh^(S) 계통에 비해 약 2배정도 높은 효소 활성도를 보였으며, ADH CRMs 값은 1.5배정도 높았다. 또한 isopropanol과 ethanol을 기질로 사용하여 측정한 ADH 효소 활성도는 ethanol (1차 alcohol)에 비해 isopropanol (2차 alcohol)에서 더 높은 효소활성도를 보였다. 배지내의 threonine이 ADH 단백질에 미치는 영향을 알아보기 위해, Adh^(F) 계통과 Adh^(S) 계통의 3령 유충, 번데기, 깨어난 지 0-1일 된 성체, 깨어난 지 5-7일 된 성체를 채취하여 ADH 효소활성도와 ADH CRMs (Cross-Reacting Materials) 값을 측정한 결과, 각각의 발생 단계에서 배지내에 첨가된 threonine의 양이 증가할 수록 ADH 효소활성도와 ADH CRMs 값이 증가함을 보였다. 3령 유충과 성체를 대상으로 실시한 northern hybridization analysis 역시 threonine의 양이 증가 할수록 생산되는 Adh mRNA의 양이 증가함을 보였다. 따라서 배지에 처리한 threonine이 Adh mRNA 생성을 증가시켜 ADH 효소활성도 및 ADH CRMs 값이 증가하는 결과를 가져온 것으로 생각된다.