[Gene of the Week] 파킨슨병 병원성 유전자 - PRKN
연구방향을 조정하고 학술 연구의 돌파구를 얻고 싶습니까? 논문 주제선정 방법을 파악해 논문발표 적중률을 높이고 싶으십니까? 그렇다면 연구 주제의 발전 추세와 미래 발전방향을 이해해야 합니다! 독자 분께서 학술연구 예민도를 유지하고, 과학연구 효율을 제고할수 있도록 Cyagen의 칼럼 'Gene of the Week'는 매주 인기 연구 분야의 한가지 유전자를 소개하여, 유전자 기본 정보, 연구 상황과 응용 배경 등을 자세히 소개해 드리오니 많은 관심 부탁드립니다. 오늘의 주인공은 파킨슨병과 관련된 PRKN 유전자 입니다.
유전자 기본 정보
| Species | Human | Mouse | Rat |
|---|---|---|---|
| Chromosome | 6 | 17 | 1 |
| Full Length(bp) | 1,380,386 | 5,876 | 6,536 |
| mRNA(nt) | 860\930 | 1,146 | 1,564 |
| Numbers of exons | 14 | 20 | 1 |
| Numbers of amino acids | 465 | 464 | 465 |
| Gene Family | NKIB1, RNF14, RNF19A, ARIH2, ARIH | ||
| Cyagen Mouse Models | |||
| Status | Custom | Catalog Models | Live Mice |
| Knockout(KO) | √ | √ | |
| Conditional Knockout (cKO) | √ | √ | |
비고: √로 체크된 것은 Cyagen에서 이용할 수 있는 해당 모델을 나타낸다.
원스톱 마우스 모델 검색 플랫폼: MouseAtlas
MouseAtlas는 KO부터 인간화 마우스까지 유전자 및 제품 모델명 검색만으로 원하는 모델을 쉽게 찾을 수 있는 플랫폼입니다. 생체 마우스인지 정자 상태인지, 실시간 재고 상황, 검증 데이터, 상세 설명 등을 직관적으로 확인하고 바로 주문할 수 있습니다. 당사 내부 제품 관리 시스템과 연동되어 실시간으로 업데이트되며, 현재 39,000종 이상의 모델 마우스가 등록되어 있어 연구자들에게 매우 편리한 원스톱 솔루션을 제공합니다.
PRKN 유전자 연구 상황
Parkin은 PRKN 유전자를 코딩한 것으로서, 해당 유전자의 길이는 138만 bp로, 인간의 가장 큰 유전자 중의 하나이다. 마우스와 랫드의 PRKN 유전자의 길이도 120만 bp 가량에 달한다. 인간의 Parkin 단백질은 465개 아미노산으로 구성되었으며, 해당 단백질은 일종의 E3유비퀴틴 연결효소로서, 죽음의 키스라 불리는 유비퀴틴을 소용없는 단백질에 부착시켜 단백질분해효소로 하여금 이를 식별하고 분해하게 한다. 인류와 마우스/랫드에서 PRKN 유전자의 길이는 비슷하지만 주요 형식의 RNA에는 큰 차이가 있다. 인류의 주요 전사물 길이는 랫드의 2.7배에 달하지만, 단백질의 아미노산 염기 수량은 일치하다.
Prkn은 일종의 파킨슨병(PD) 열성 유전자이다. 즉, Prkn 유전자에게 열성 동형접합성이 나타나야만 인류는 병에 걸린다. 그림1은 Parkin 단백질의 상이한 구조와 돌연변이를 나타냈다. 왼쪽에서부터 오른쪽으로 각기 유비퀴틴 결합구역(UBL), 연결구역(Linker), Ring finger domain 0(RING0), 전형적인 구조 RBR(RING1-IBR-RING2)이며, 그 중이 REP 구조에는 시스테인이 풍부하다.
그림1. 인간에서 돌연변이한 위치, 빨간색은 병 유발 위치를 의미하고, 검은색은 영향 불명을 의미한다. DOI: 10.3233/JPD-160989.
PD에서 Parkin 단백질은 주요하게 미토콘드리온 기능, 칼슘이온 호메오스타시스, 시냅스 기능, 리소좀/단백질분해효소의 분해기능, 신경염증, 단백질접힘, 아폽토시스 및 산화와 입자 손상에 영향준다. Parkin 단백질은 또한 종양의 발생에서도 중요한 작용을 한다. 비정상적인 Parkin 단백질 기능은 성장증식 억제의 통제불능, 지속적인 증식 신호 활성화, 세포 에너지의 불균형, 세포 사망 억제, 유전체의 안전성 영향, 혈관 생성 유도 등을 초래한다.
그림2. Parkin이 파킨슨병과 종양에서의 역할. DOI: 10.1007/s12035-018-0879-1.
정상적인 상황에서 Parkin(PARK2)는 CyclinE와 기타 단백질에 유비퀴틴을 표기하여 단백질분해효소로 하여금 이를 분해하게 한다. 단백질 코딩 유전자 돌연변이로 인해 단백질 유전자 이상을 초래할 경우 유비퀴틴화 기능을 정상적으로 수행할 수 없으므로 일부 세포주기 단백질과 기타 기능성 단백질을 모이게 하며, 유사분열 조건을 갖춘 세포 내에서 반드시 이상 증식을 일으키게 되며, 유사분열을 할수 없는 신경원 내에서는 아폽토시스를 일으킨다(그림3).
그림3. DOI: 10.1007/s12035-018-0879-1에서 인용.
인간 조직에서 PRKN유전자의 발현
그림4: 인류와 마우스의 SNCA 유전자 mRNA 상대 발현량. 뇌조직과 고환에서 SNCA 유전자의 발현은 기타 조직에 비해 현저하게 높으며, 이외에 인류의 심장과 신장에서도 높은 발현이 있고 심지어 SNCA 유전자의 전통 연구 조직인 대뇌에서의 발현량을 초과한다. 또한 인류의 부신에서도 평균값 이상의 발현이 있다. (발현 정보는 직접 RPKM 데이터가 아닌 정규화의 상대값임. 같은 종을 내부 비교해야 하며, 마우스와 인류 사이에는 비교성이 없다). 정보 출처: NCBI.
파킨슨병 관련 마우스 모델
지난 세기 90년대, 최초의 파킨슨병 유발 유전자인 SNCA가 감정된 이래, 파킨슨병 발병 매커니즘에서 유전 요소의 작용이 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. Cyagen은 파킨슨병 유전 위험 연관 유전자 편집 마우스를 제공할 수 있으니 필요하시면 저희에게 연락 주시기 바랍니다.
| 마우스 모델 | 보존 상태 |
|---|---|
| Snca 녹아웃 마우스 | Live Mice |
| Snca 조건부 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
| Lrrk2 녹아웃 마우스 | Live Mice |
| Lrrk2 조건부 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
| Pink1 녹아웃 마우스 | Live Mice |
| Pink1 조건부 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
| Park7(DJ-1) 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
| Park7(DJ-1) 조건부 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
| Park2(PRKN) 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
| Park2(PRKN) 조건부 녹아웃 마우스 | Cryopreserved Sperm |
References
1. Wahabi, K., Perwez, A. & Rizvi, M.A. Parkin in Parkinson’s Disease and Cancer: a Double-Edged Sword. Mol Neurobiol 55, 6788–6800 (2018). https://doi.org/10.1007/s12035-018-0879-1.
2. Truban, Dominika et al. ‘PINK1, Parkin, and Mitochondrial Quality Control: What Can We Learn About Parkinson’s Disease Pathobiology?’ 1 Jan. 2017 : 13 – 29.
3. Auluck PK, Caraveo G, Lindquist S. α-Synuclein: membrane interactions and toxicity in McGregor MM, Nelson AB. Circuit Mechanisms of Parkinson's Disease. Neuron. 2019;101(6):1042-1056.
