원시경골어류 시베리아 철갑상어(Acipenser baerii)로부터 Wap65 유전자의 분리 및 분자진화적 특징

Abstract

어류의 온도 적응 및 선천적 면역 반응에 밀접하게 관여하는 숙주 방어 단백질로 알려진 Warm temperature acclimation-related 65 kDa protein (Wap65)은 포유류 헤모펙신(Hemopexin; HPX)에 대한 구조적 및 기능적 동원체(orthology)라고 알려져 있다. 경골어류에서 Wap65 유전자의 분자 구조 및 진화가 상당히 다루어졌지만, 현존하는 원시경골어류 그룹에 속하는 어종들에서는 아직 Wap65의 구조 및 기능에 관한 연구가 이루어지지 못한 상태이다. 이 연구는 조기어강(Actinopterygii)에서 Wap65의 prototype을 분리하기 위해 원시경골어류(Chondrostei) 시베리아 철갑상어(Acipenser baerii)를 대상으로 하였다. 시베리아 철갑상어 Wap65 cDNA는 N-말단 신호 펩타이드로(19 aa) 구성된 456 개의 아미노산을 암호화하고, 포유류의 헤모펙신 및 경골어류 Wap65의 헴 결합 부위 및 보존 된 히스티딘과 시스테인 잔기와 유사한 구조를 지니고 있다. 분자계통 분석은 시베리아 철갑상어 Wap65는 Wap65-1과 Wap65-2 isoform subclades으로 조기어강 그룹의 가장 기초적인 위치에 배치되어 있으며, 이는 조기어강 계통의 prototype임을 암시한다. RT-PCR 분석은 시베리아 철갑상어 Wap65 mRNAs가 주로 간에 표현된다는 것을 보여주었다. 자어 발달 단계 별 발현은 RT-qPCR 분석을 통해 Wap65의 mRNA 발현이 상승하는 경향이 나타났다. 온도 자극에 따른 시베리아 철갑상어 Wap65는 자극 조건에 따라 피부, 뇌 및 신장과 같은 몇몇 기관에서 상향 발현 되었지만, 온도 자극 조건에 상관없이 간에서의 발현은 유의하게 나타나지 않았다. 반대로 Aeromonas hydrophila를 이용한 면역 자극으로부터 분석된 4종류의 모든 장기(신장, 간, 피부, 비장)에서 Wap65의 발현은 조직에 따라 농도 및 시간 조건에서 박테리아 자극에 크게 반응하였다. 이러한 결과들은 철갑상어 Wap65는 기능적으로 철갑상어 Wap65는 병원균 감염에 대한 숙주 방어 기능과 약간의 급성 온도에 대한 기능을 가진 dual function으로 teleostean genomes에서 현존하는 Wap65 유전자의 prototype임을 알 수 있으며 경골어류 Wap65는 whole genome duplication 시 subfunctionalization을 획득하였음을 시사한다. 이러한 연구 데이터는 조기어강 계통에서 Wap65 유전자의 진화와 다양화를 이해하는 데 유용한 근거가 될 수 있다.