Molecular Cloning of Rod Opsin Gene from Olive Flounder Paralichthys olivaceus, Japanese Eel Anguilla japonica, Common Carp, Cyprinus carpio

Abstract

Rhodopsin은 dim-light receptor로써 다양한 세포 외부의 신호를 인지하여 세포 내부로 전달하는 G Protein-coupled receptor (GPCR)을 연구하는데 있어 하나의 모델 시스템으로 이용되어져 왔다. GPCR은 다양한 기능을 수행하는 세포막 단백질 중에서 가장 큰 수용체 집단이다. 어류는 다양한 빛 환경에 서식하고 어류의 시각 시스템은 어류의 서식지에 잘 적응되어져 왔다. 어류에서 spectral tuning mechanism을 연구하기 위해서, 넙치 Paralichthys olivaceus, 뱀장어 Anguilla japonica 잉어 Cyprinus carpio에서 rod opsin 유전자를분리하였다. Genomic DNA 와 PCR을 통해 Rod opsin 유전자를 분리하였으며, 유전자의 염기 서열을 확보하였다. 넙치의 rod opsin 유전자는 1056bp로 이루어져 있으며, 352개 아미노산, 뱀장어와 잉어의 rod opsin 유전자는 두 종 모두 1062bp, 354개 아미노산으로 이루어져 있음을 확인하였다. Rod opsin 아미노산은 rod opsin의 전형적인 특징을 보여 주었는데 Schiff's base formation (K296) 와 counterion (E113), disulfide bond (C110, 187)을 형성하는 두개의 cysteines이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 뱀장어에서는 palmitoylation site에 cysteine이 아닌, phenylalanine이 존재하는 것을 확인 하였다. 넙치의 rod opsin 유전자는 Hippoglossus hippoglossus 와 94%, 뱀장어는 Anguilla. anguilla 98%, 잉어는Cynprius. auratus 95%의 상동성을 가지는 것을 확인하였다.

Rhodopsin, a dim-light receptor, has been extensively used as a model system to study of G Protein-coupled receptor transmitting extracelluar signals such as neurotransmitters, hormones, odorants and light. Fish living under various photic environments posses visual systems adapted to the habitats. To study the molecular mechanism of spectral tuning mechanism in fish, rod opsin genes of olive flounder Paralichthys olivaceus, Japanese eel Anguilla japonica, and common carp Cyprinus carpio, were isolated. Full-length opsin genes of P. olivaceus, A. japonica, C. carpio were obtained by PCR amplification of genomic DNA. Sequence analysis of the rod opsin gene reveals of 1056 bp opsin genes encoding 352 amino acids in olive flounder and Japanese eel and 1062 bp encoding 354 a.a in common carp. The deduced amino acids showed typical feature of rod opsin, such as Schiff's base formation (K296) and its counterion (E113) and two cysteines forming disulfide bond(C110 and C187). However one cysteine involved in palmitoylation is replaced by Phe in Japanese eel. The sequence alignment of other fish rod opsin shows the similarity between P. olivaceus and Hippoglossus hippoglossus (94%), A. japonica and A. anguilla (98%), C. carpio and C. auratus (95%).