돌돔 (Oplegnathus fasciatus) metallothionein 유전자의 분리 및 mRNA 발현 분석

Abstract

돌돔 (Oplegnathus fasciatus) metallothionein (MT) 유전자들의 cDNA와 gDNA를 분리하였다. 돌돔에서 발현되는 2개의 MT 유전자들은 공통적으로 3개의 exon과 2개의 intron으로 이루어져있고, gt/ag rule이 잘 보존되어 있었다. 아미노산 서열은 33.3%의 풍부한 cysteine 잔기가 같은 위치에 존재하였다. 또한 프로모터 영역에서는 metal-regulatory transcription factor (MTF)가 존재하는 특징을 가지고 있었다. 돌돔에서 적출한 조직에 대한 두 종류의 MT 발현율을 조사하였고, 이와 더불어 중금속 노출, 박테리아 및 바이러스 감염 실험 후 적출한 조직에서도 발현율의 변화를 조사하였다. 돌돔 10개의 조직 모두에서 MT-I과 MT-II가 발현을 하였고, 특히 뇌와 눈 조직에서 높은 발현율을 나타낸 반면 지느러미 조직에서의 발현이 가장 낮은 것으로 관찰되었다. 중금속 (구리, 카드뮴, 아연) 노출에 대한 MT의 발현양상을 관찰한 결과 구리와 아연에 비하여 카드뮴처리에 의한 MT-I과 MT-II 유전자의 발현율이 가장 높았다. 또한, 박테리아 (Escherichia coli, Edwardsiella tarda, Streptococcus iniae)를 감염시켜 두 MT의 발현양상 및 박테리아 종류에 대한 발현양상을 조사하였다. 그 결과 MT-II가 MT-I에 비하여 전체적으로 높은 유도 발현 양상을 보였다. Rockbream iridovirus (RBIV)를 이용한 바이러스 감염 실험에서 간과 신장에서는 두 MT 유전자의 발현율이 감소한 반면, 비장에서는 발현율이 매우 높게 나타나는 경향을 보였다. 본 실험을 통하여 MT 유전자가 중금속 방어효과와 더불어 질병 및 염증 반응 경로에 관여하는 것으로 판단된다.

Full-length cDNA and gDNA sequences of two metallothioneine (MT) genes were isolated from rockbream (Oplegnathus fasciatus). The MT genes consist of three exons and two introns with the conserved gt/ag rule in the exon-intron boundary regions. The deduced amino acid sequences of both MT genes represent a high cysteine content (33.3%) at the conserved positions. The two MT genes show binding sites of various transcription factors including metal regulatory transcription factor (MTF) in their promoter regions. Tissue distributions of the two MT gene transcripts were similar each other where the highest level of expression in the brain whereas the least expression in the fin. In the exposure to heavy metals (copper, cadmium and zinc), the two MT genes were more responsive to cadmium than to copper and zinc. Bacterial challenge with (Escherichia coli, Edwardsiella tarda and Streptococcus iniae) also resulted in the induced expression of rockbream MTs, in which MT-II was more responsive than MT-I. During viral infection with rockbream iridovirus (RBIV), the mRNA expression of both MT genes in the liver and kidney were repressed, but in contrast, significantly induced in the spleen. These results strongly indicate that MT genes are involved not only in the metal regulation but also in the disease and inflammatory pathways.