KR101811518B1 - Method for regulating oxidative stress resistant of Drosophila - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초파리로부터 유래된 산화 스트레스 저항성 유전자인 Art1 유전자의 발현수준을 조절하는 단계를 포함하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법, Art1 유전자가 도입되고 과발현되어, 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 형질전환 초파리 및 상기 형질전환 초파리를 이용하여 산화 스트레스 저항성 제제를 스크리닝하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법을 이용하면, 수명과 직접적으로 연관된 Art1 유전자의 생체내 작용기작을 보다 정밀하게 연구할 수 있으므로, 수명과 연관된 스트레스 관련 연구에 널리 활용될 수 있을 것이다.The present invention relates to a method for controlling the oxidative stress resistance of a fruit fly comprising the step of regulating the expression level of the Art1 gene, an oxidative stress resistant gene derived from a fruit fly, a method for controlling the oxidative stress resistance of the fruit fly by introducing and overexpressing the Art1 gene, And a method for screening an oxidative stress-resistant preparation using the transformed Drosophila and the transgenic Drosophila. Using the method for controlling the oxidative stress resistance of the fruit flies provided by the present invention, it is possible to more precisely study the in vivo action mechanism of the Art1 gene directly related to the lifespan, There will be.
Description
본 발명은 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 본 발명은 초파리로부터 유래된 산화 스트레스 저항성 유전자인 Art1 유전자의 발현수준을 조절하는 단계를 포함하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법, Art1 유전자가 도입되고 과발현되어, 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 형질전환 초파리 및 상기 형질전환 초파리를 이용하여 산화 스트레스 저항성 제제를 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the oxidative stress resistance of fruit flies, and more particularly, the present invention relates to a method for controlling the oxidative stress resistance of a fruit fly comprising the step of regulating the expression level of the Art1 gene as an oxidative stress- A method for screening an oxidative stress resistant agent using the transformed Drosophila and an
노화는 모든 생명체가 피할 수 없는 자연적인 생명현상으로서 시간의 흐름에 따라 생리적 기능이 저하되고 종국에는 죽음에 이르게 되는 전 과정을 의미한다. 노화의 기전을 설명하는 대표적인 가설에는 활성 산소 축적에 따른 산화 스트레스에 의한 노화 촉진 이론이다. 생명체는 끊임없이 외부 자극과 내부 스트레스에 대한 저항성을 갖게 되는데 노화에 따라 이 저항능력이 상실되어 노화를 촉진하게 된다는 이론이다. 스트레스에 대한 저항성 증가가 수명을 연장시키고 항노화 효과가 있다는 연구 결과들이 많이 보고되고 있으며 여전히 이러한 측면에서 스트레스 저항성을 갖는 유전자를 발굴하여 항노화 연구에 적용하려는 노력이 계속되고 있다. 특별히 의학 및 연구 분야에서는 유전자 삽입 및 유전자 발현 조절이 용이하고 평균 수명이 짧으며 인간의 유전자의 삽입 및 기능 연구가 가능한 초파리 모델이 널리 이용되고 있다. Aging is a natural life phenomenon that can not be avoided by all living organisms, and means the entire process in which physiological function decreases over time and eventually leads to death. A representative hypothesis explaining the mechanism of aging is the aging promotion theory based on oxidative stress due to accumulation of active oxygen. Life is constantly resistant to external stimuli and internal stress. It is the theory that aging will accelerate aging by this loss of resistance. There have been many reports that the increase in resistance to stress prolongs the life span and has an anti-aging effect. In this respect, efforts to apply stress-resistant genes to anti-aging studies are still continuing. Particularly in the fields of medicine and research, the Drosophila model is widely used, which is easy to control gene insertion and gene expression, has a short average life span, and is capable of human gene insertion and function studies.
상기 스트레스 중에서도 산화 스트레스는 세포내에서 활성산소 (ROS; reactive oxygen species)와 활성질소 (RNS; reactive nitrogen species)가 증가되어 산화환원 재조절이 필요한 상태를 말한다. 즉, 활성산소와 활성질소들은 정상적인 상태의 미토콘드리아와 퍼옥시좀, 그리고 세포질의 전자 전달 과정에서 생성되며 항생제, 항암제, 독성 화합물, 기타 전이 금속 등의 작용과 같은 여러 가지 기전을 통해 생성될 수 있는데 이러한 활성산소는 생체 내에서 생리학적, 병리학적 과정의 매개체로 작용하여 만성과 급성의 염증질환을 유발하기도 하고 환경적으로 스트레스를 받는 상황에서 그 농도가 높아져 세포를 사멸 시킨다. 그러나 세포 내에는 항산화 효소 등과 같은 다양한 방어기작이 존재하기 때문에 이러한 활성산소, 활성질소를 제거하고 정상적인 상태를 유지할 수 있다. 그러나, 특정한 원인으로 인하여 상기 방어기작이 손상되면, 세포는 산화 스트레스에 의한 손상을 받게 된다. 즉, 지질 과산화, 아미노산 (특히 cysteine)의 산화, 단백질간의 크로스 링크, DNA 손상, DNA strand 붕괴, 단백질의 분절이 유발 되고 세포사멸에 의한 세포 죽음 뿐만 아니라 돌연변이와 암, 노화, 심혈관계 질병, 자가 면역 질환, 신경 퇴화성 질환 등 100 여종 이상의 질병을 일으키는 것으로 알려져 있다.Among the above stresses, oxidative stress refers to a state in which redox re-regulation is required by increasing reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) in a cell. In other words, active oxygen and active nitrogen are produced in the normal state of mitochondria, peroxisome, and cytoplasm, and can be generated through various mechanisms such as the action of antibiotics, anticancer agents, toxic compounds, and other transition metals These reactive oxygen species act as mediators of physiological and pathological processes in vivo, leading to chronic and acute inflammatory diseases, and in high concentrations in environmentally stressed conditions, they kill cells. However, since various defense mechanisms such as antioxidant enzymes are present in the cells, such active oxygen and active nitrogen can be removed and the normal state can be maintained. However, if the defense mechanisms are damaged due to a specific cause, the cells are damaged by oxidative stress. In other words, lipid peroxidation, oxidation of amino acids (especially cysteine), cross-linking of proteins, DNA damage, DNA strand breakdown, protein segmentation and cell death due to apoptosis as well as mutation and cancer, aging, cardiovascular disease, It is known to cause more than 100 diseases such as immune diseases and neurodegenerative diseases.
이러한 산화 스트레스와 관련된 유전자를 연구하여, 체내의 방어기작을 규명하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 한국공개특허 제2003-0076058호에는 aNDPK2 유전자를 식물체에 형질전환시켜 스트레스 저항성을 갖게 하는 방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2015-0055582호에는 가금류의 환경 스트레스에 특이적인 유전자로서 m-calpain, Caspase 3 및 Cathepsin B가 개시되어 있다. 그러나, 이들 스트레스 관련 유전자를 이용하여 노화 또는 수명 등의 생체내 활성을 조절하는 연구에 대하여는 지금까지 밝혀지지 않고 있는 실정이다.Studies on the genes associated with such oxidative stress have been actively carried out to investigate the mechanism of defense in the body. For example, Korean Patent Publication No. 2003-0076058 discloses a method of transforming aNDPK2 gene into a plant to make it resistant to stress. Korean Laid-Open Patent Application No. 2015-0055582 discloses a gene specific to environmental stress of poultry m-calpain, Caspase 3 and Cathepsin B are disclosed. However, studies on regulating in vivo activities such as aging or lifespan using these stress-related genes have not been disclosed until now.
이러한 배경하에서, 본 발명자들은 노화 또는 수명과 직접적으로 연관된 스트레스 관련 유전자를 이용하여 노화 또는 수명 등의 생체내 활성을 조절하는 방법을 개발하고자 예의 연구노력한 결과, 초파리에서 유래된 Art1 유전자의 발현수준을 조절할 경우, 산화 스트레스에 대한 저항성을 조절할 수 있고, 특히 Art1 유전자의 발현이 억제되는 경우에는 초파리의 수명이 감소되는 효과를 나타냄을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.Under these circumstances, the present inventors have made intensive researches to develop a method for regulating in vivo activity such as aging or lifespan using a stress-related gene directly related to aging or lifespan. As a result, the expression level of Art1 gene derived from Drosophila The present inventors have confirmed that the resistance to oxidative stress can be regulated, and in particular, when the expression of Art1 gene is suppressed, the lifespan of fruit flies is reduced.
본 발명의 하나의 목적은 초파리에서 Art1 유전자의 발현수준을 조절하는 단계를 포함하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for controlling the oxidative stress resistance of a fruit fly comprising the step of regulating the level of expression of the Art1 gene in a fruit fly.
본 발명의 다른 목적은 Art1 유전자가 도입되고 과발현되어, 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 형질전환 초파리를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transformed Drosophila having an increased resistance to oxidative stress by introducing and overexpressing the Art1 gene.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 형질전환 초파리를 이용하여 산화 스트레스 저항성 제제를 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for screening an oxidative stress resistant agent using the transgenic flies.
본 발명자들은 노화 또는 수명과 직접적으로 연관된 스트레스 관련 유전자를 이용하여 노화 또는 수명 등의 생체내 활성을 조절하는 방법을 개발하고자 다양한 연구를 수행하던 중 초파리에 주목하게 되었다. 초파리는 사육이 쉽고 세대시간이 짧아 다수의 자손을 빠른 시간 내에 얻을 수 있으며, 유전자 조작이 용이하고, 유전자 해석이 가장 높은 수준으로 진행되었기 때문에, 스트레스 유전자의 효과를 직접적으로 연구하기 위한 실험동물로서 사용될 수 있을 것으로 예상하고, 초파리로부터 유래된 Art1 유전자를 결실 또는 과발현시켜서, 이에 따른 효과를 연구하고자 하였다. 그 결과, 초파리에서 상기 Art1 유전자를 결실시키면, 암컷 초파리 특이적으로 수명이 감소함을 확인하였다. 이에, 상기 수명과 관련된 스트레스에 대한 저항성과 상기 Art1 유전자의 발현조절의 연관성을 분석한 결과, 산화 스트레스에 대한 저항성을 직접적으로 조절할 수 있음을 확인하였다. Art1 유전자가 초파리의 산화 스트레스를 직접적으로 조절할 수 있고, 이에 따라 초파리의 수명에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다는 연구결과는 지금까지 전혀 보고되지 않았고, 본 발명자에 의하여 최초로 규명되었다.The present inventors have paid attention to fruit flies while carrying out various studies in order to develop a method of regulating in vivo activity such as aging or life span by using stress related genes directly related to aging or lifespan. Drosophila is an experimental animal to directly study the effect of stress genes because it is easy to breed, has a short generation time, can obtain many offspring in a short time, has easy genetic manipulation, and has the highest level of gene analysis And to study the effect of deletion or overexpression of Art1 gene derived from Drosophila. As a result, it was confirmed that when the Art1 gene was deleted in Drosophila, the life span was specifically reduced in female Drosophila. Therefore, it was confirmed that resistance to oxidative stress can be directly regulated by analyzing the resistance to stress related to the life span and the expression of Art1 gene. The results that the Art1 gene can directly control the oxidative stress of the fruit fly and thus directly affect the fruit fly life have not been reported so far and have been first identified by the present inventor.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하나의 양태로서 초파리에서 Art1 유전자의 발현수준을 조절하는 단계를 포함하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides, as one embodiment, a method for controlling the oxidative stress resistance of a fruit fly comprising the step of regulating the expression level of the Art1 gene in a fruit fly.
본 발명에서 제공하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법은 성특이성을 나타내는데, 수컷 초파리의 경우에는 Art1 유전자의 발현수준을 조절하여도 산화 스트레스에 대한 저항성이 변화되지 않는 반면, 암컷 초파리의 경우에는 Art1 유전자의 발현수준을 증가시킬 경우, 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가될 수 있고, 상기 Art1 유전자의 발현수준을 감소시킬 경우, 초파리의 수명이 단축될 수 있다.The method of controlling the oxidative stress resistance of the fruit flies provided by the present invention shows a sex specificity. In the case of the male fruit flies, the resistance to the oxidative stress is not changed even when the expression level of the Art1 gene is regulated, Increasing the expression level of the Art1 gene may increase the resistance to oxidative stress and decrease the expression level of the Art1 gene, which may shorten the life span of the fruit flies.
본 발명의 용어 "초파리(Drosophila)"란, 절지동물문 곤충강 쌍시목에 속하는 1개 속의 곤충을 총징하여 나타내는데, 대체로, 노랑초파리(D. melanogaster), 검은초파리(D. virilis) 등을 포함한다. 상기 초파리는 사육이 쉽고 세대시간이 짧아 다수의 자손을 빠른 시간 내에 얻을 수 있다는 장점이 있어, 유전학의 연구를 위한 실험동물로서 사용되고 있다. 특히, 노랑초파리는 유전자 해석이 가장 발달된 동물의 하나로서 유전학 뿐만 아니라, 발생학, 행동학, 시간생물학, 생태학을 비롯한 다양한 분야에서 주요 실험동물로서 사용되고 있다.The term "Drosophila " of the present invention refers to an insect belonging to one insect belonging to the insect insect double-headed tree of the arthropods, and generally includes D. melanogaster, D. virilis and the like. The fruit flies are easy to breed and have a short generation time, so that a large number of offspring can be obtained in a short time, and they are used as experimental animals for study of genetics. In particular, yellow flies are one of the most developed animals with genetic interpretation and are used as a major experimental animal in various fields including genetics, embryology, behavioral science, time biology, ecology and so on.
본 발명의 용어 "Art1(Arginine methyltransferase 1) 유전자"란, PRMT(Protein arginine methyltransferase)의 상동 유전자(homologs)로서, 히스톤 수식화(Histone modification)에 관여하며 호르몬 리셉터를 수식하는 것으로 알려진 단백질 아르기닌 메틸화 효소인 아르기닌 메틸트랜스퍼라제 1을 코딩하는 유전자를 의미한다. 본 발명에서는 서열번호 1의 염기서열을 가지는 Art1 유전자를 사용하였다.The term "Art1 (Arginine methyltransferase 1) gene" of the present invention is homologs of PRMT (Protein arginine methyltransferase), which is involved in histone modification and is a protein arginine methylating enzyme known to modulate hormone receptor Means a gene
상기 Art1 유전자의 발현수준 조절은 상기 Art1 유전자의 발현수준을 감소시키거나 또는 증가시켜서 수행될 수 있다. The expression level of the Art1 gene can be regulated by decreasing or increasing the expression level of the Art1 gene.
상기 Art1 유전자의 발현수준을 감소시키는 방법으로는 결실, 치환, 삽입 등의 방법으로 Art1 유전자 자체를 손상시키거나, Art1 유전자의 전사조절인자를 불활성시키거나, siRNA 또는 miRNA를 사용하여 Art1 유전자의 mRNA를 불활성화시키는 등의 방법이 사용될 수 있다. 일 예로서, 손상된 Art1 유전자를 포함하는 발현벡터를 초파리의 수정란에 도입하면, 상기 수정란에 도입된 발현벡터에 포함된 손상된 Art1 유전자가 초파리의 게놈 DNA에 포함된 Art1 유전자와 치환되어 상기 Art1 유전자가 정상적으로 발현되지 않거나 또는 발현이 억제될 수 있다.As a method for decreasing the expression level of the Art1 gene, there is a method of damaging the Art1 gene itself by deletion, substitution, insertion, etc., or by inactivating the transcriptional regulatory element of the Art1 gene, or by using siRNA or miRNA, Or the like may be used. For example, when an expression vector containing the damaged Art1 gene is introduced into a fertilized egg of a fruit fly, the damaged Art1 gene contained in the expression vector introduced into the fertilized egg is replaced with the Art1 gene contained in the genome DNA of the fruit fly, It can not be normally expressed or its expression can be inhibited.
또한, 상기 Art1 유전자의 발현수준을 증가시키는 방법으로는 정상적인 Art1 유전자를 포함하는 발현벡터를 초파리의 수정란에 도입하는 등의 방법이 사용될 수 있다. 일 예로서, 정상적인 Art1 유전자를 포함하는 발현벡터를 초파리의 수정란에 도입하면, 상기 수정란에 도입된 발현벡터에 포함된 정상적인 Art1 유전자가 초파리의 게놈 DNA에 다수 삽입되거나, 또는 세포질에서 플라스미드의 형태로 Art1 유전자가 발현되어, Art1 유전자의 발현수준을 증가시킬 수 있다. As a method of increasing the expression level of the Art1 gene, a method of introducing an expression vector containing a normal Art1 gene into a fertilized egg of a fruit fly can be used. For example, when an expression vector containing a normal Art1 gene is introduced into a fertilized egg of Drosophila, the normal Art1 gene contained in the expression vector introduced into the fertilized egg is inserted into genomic DNA of Drosophila, or in the form of a plasmid in the cytoplasm The Art1 gene can be expressed and the expression level of the Art1 gene can be increased.
본 발명의 용어 "발현벡터"란, 적당한 숙주세포에서 목적 펩타이드를 발현할 수 있는 재조합 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 제작물을 의미한다. 본 발명의 발현벡터는 적합한 발현벡터가 일반적으로 가지고 있는 요소로서 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈 같은 발현조절 요소들을 포함한다. 개시 코돈 및 종결 코돈은 일반적으로 폴리펩타이드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열의 일부로 간주되며, 유전자 제작물이 투여되었을 때 개체에서 반드시 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다.The term "expression vector" of the present invention means a recombinant vector capable of expressing a peptide of interest in a suitable host cell, including a necessary regulatory element operatively linked to the expression of the gene insert. Expression vectors of the present invention include those elements normally present in a suitable expression vector, including expression regulatory elements such as promoters, operators, and initiation codons. The initiation codon and termination codon are generally considered to be part of the nucleotide sequence encoding the polypeptide and must be operative in the individual when the gene product is administered and in the coding sequence and in frame. The promoter of the vector may be constitutive or inducible.
또한, 세포 배양액으로부터 단백질의 분리를 촉진하기 위하여 융합 폴리펩타이드의 배출을 위한 시그널 서열을 포함할 수 있다. 특이적인 개시 시그널은 또한 삽입된 핵산 서열의 효율적인 번역에 필요할 수도 있다. 이들 시그널은 ATG 개시코돈 및 인접한 서열들을 포함한다. 어떤 경우에는, ATG 개시 코돈을 포함할 수 있는 외인성 번역 조절 시그널이 제공되어야 한다. 이들 외인성 번역 조절 시그널들 및 개시 코돈들은 다양한 천연 및 합성 공급원일 수 있다. 발현 효율은 적당한 전사 또는 번역 강화 인자의 도입에 의하여 증가될 수 있다.It may also contain a signal sequence for the release of the fusion polypeptide to facilitate the separation of the protein from the cell culture. A specific initiation signal may also be required for efficient translation of the inserted nucleic acid sequence. These signals include the ATG start codon and adjacent sequences. In some cases, an exogenous translational control signal, which may include the ATG start codon, should be provided. These exogenous translational control signals and initiation codons can be of various natural and synthetic sources. Expression efficiency can be increased by the introduction of suitable transcription or translation enhancers.
발현벡터는 통상의 모든 발현벡터를 다 사용할 수 있다. 예를 들어, 플라스미드 DNA, 파아지 DNA 등이 사용될 수 있다. 플라스미드 DNA의 구체적인 예로는 pUC18, pIDTSAMRT-AMP 같은 상업적인 플라스미드를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 플라스미드의 다른 예로는 대장균 유래 플라스미드(pYG601BR322, pBR325, pUC118 및 pUC119), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)-유래 플라스미드(pUB110 및 pTP5) 및 효모-유래 플라스미드(YEp13, YEp24 및 YCp50)가 있다. 파아지 DNA의 구체적인 예로는 λ-파아지(Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, λgt10, λgt11 및 λZAP)가 있다. 또한, 리트로바이러스(retrovirus), 아데노바이러스(adenovirus) 또는 백시니아 바이러스(vaccinia virus)와 같은 동물 바이러스, 배큘로바이러스(baculovirus)와 같은 곤충 바이러스가 또한 사용될 수 있다. 이러한 발현벡터는 숙주 세포에 따라서 단백질의 발현량과 수식 등이 다르게 나타나므로, 목적에 가장 적합한 숙주세포를 선택하여 사용하면 된다. The expression vector may be any conventional expression vector. For example, plasmid DNA, phage DNA, etc. may be used. Specific examples of plasmid DNA include commercial plasmids such as pUC18, pIDTSAMRT-AMP. Other examples of plasmids that can be used in the present invention include plasmids derived from Escherichia coli (pYG601BR322, pBR325, pUC118 and pUC119), Bacillus subtilis-derived plasmids (pUB110 and pTP5), and yeast-derived plasmids (YEp13, YEp24, YCp50). Specific examples of phage DNA include lambda-phages (Charon4A, Charon21A, EMBL3, EMBL4, lambda gt10, lambda gt11 and lambda ZAP). In addition, animal viruses such as retrovirus, adenovirus or vaccinia virus, insect viruses such as baculovirus may also be used. Since the expression amount of the protein and the expression of the expression of the expression vector differ depending on the host cell, the host cell most suitable for the purpose may be selected and used.
본 발명에 있어서, 상기 발현벡터는 불활성화되거나 또는 정상적인 Art1 유전자를 포함하고, 초파리의 수정란에 도입되기 위한 발현벡터인 것으로 해석될 수 있다.In the present invention, the expression vector can be interpreted to be an expression vector for inactivation or introduction of a normal Art1 gene into the embryo of a fruit fly.
본 발명의 일 실시예에 의하면, Art1 유전자가 결손된 형질전환 초파리를 제작하고(도 1), 상기 Art1 유전자가 결손된 형질전환 초파리의 수명을 측정한 결과, 암컷 초파리에서는 Art1 유전자의 결손에 의하여 평균수명이 감소된 반면, 수컷 초파리에서는 Art1 유전자가 결손되어도 평균수명이 감소되지 않음을 확인하였다(도 2a 및 2b). 이에, Art1 유전자의 과발현이 미치는 효과를 검증하기 위하여, Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리를 제작하고, 상기 Art1 유전자가 결손되거나 또는 과발현된 형질전환 초파리가 나타내는 스트레스 저항성을 분석한 결과, 고온 스트레스 저항성(도 3a 및 3b) 및 기아 스트레스 저항성(도 3c 및 3d)에 대하여는 Art1 유전자의 과발현이 별다른 영향을 미치지 못하였으나, 산화 스트레스 저항성에 대하여는 Art1 유전자가 결손되었을 경우에는 저항성이 감소하고, Art1 유전자가 과발현되었을 경우에는 저항성이 증가함을 확인하였다(도 3e 및 3f).According to one embodiment of the present invention, a transgenic Drosophila having an Art1 gene deficient was prepared (Fig. 1), and the lifespan of the transgenic Drosophila isolated with the Art1 gene was measured. As a result, Mean life span was reduced, while the average life span was not reduced even when the Art1 gene was deleted in the male Drosophila (Figs. 2a and 2b). In order to examine the effect of overexpression of the Art1 gene, a transgenic Drosophila having overexpression of the Art1 gene was prepared, and the stress resistance of the transgenic Drosophila expressing the Art1 gene deficient or overexpressed was analyzed. As a result, (Fig. 3a and 3b) and the starvation stress resistance (Fig. 3c and 3d), the overexpression of the Art1 gene did not significantly affect the resistance to oxidative stress. However, when the Art1 gene was deleted, And increased resistance when overexpressed (FIGS. 3e and 3f).
본 발명은 다른 하나의 양태로서 Art1 유전자가 도입되고 과발현되어, 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 형질전환 초파리를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a transgenic fruit fly having an increased resistance to oxidative stress by introducing and overexpressing the Art1 gene.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 Art1 유전자는 초파리에서 과발현 될 때, 산화 스트레스에 대한 저항성을 향상시키기 때문에, 상기 Art1 유전자가 도입된 형질전환 초파리는 산화 스트레스에 대한 연구를 수행하기에 적합한 실험모델로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 형질전환 초파리는 산화 스트레스를 유발시킬 수 있는 물질을 스크리닝하거나, 산화 스트레스를 감소시킬 수 있는 물질을 스크리닝하거나, 산화 스트레스의 전달과정에 관여하는 유전자 경로를 시험하는 등의 다양한 연구에 사용될 수 있는 실험모델로서 사용될 수 있다.As described above, since the Art1 gene provided by the present invention enhances resistance to oxidative stress when overexpressed in Drosophila, the transgenic Drosophila into which the Art1 gene is introduced is suitable for carrying out studies on oxidative stress Can be used as a model. For example, the transgenic flies can be screened for substances capable of inducing oxidative stress, screened for substances capable of reducing oxidative stress, or tested for gene pathways involved in oxidative stress transmission Which can be used as an experimental model.
본 발명은 또 다른 하나의 양태로서 Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리 및 Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리를 이용하여 산화 스트레스에 대한 저항성을 나타내는 물질을 스크리닝하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for screening a substance exhibiting resistance to oxidative stress using an inactivated Art1 gene-inactivated transgenic flora and an overexpressed Art1 gene in a transgenic flora.
구체적으로, 본 발명의 산화 스트레스 저항성 제제의 스크리닝 방법은 (a) Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리에 산화 스트레스 저항성 제제 후보물질을 투여하는 단계; (b) 상기 후보물질이 투여된 Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리와 Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리에 각각 산화 스트레스를 가하고, 시간의 경과에 따른 각 초파리의 생존율을 측정하는 단계; 및, (c) Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리보다도 높은 생존율을 나타내는 Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리에 투여된 후보물질을 산화 스트레스 저항성 제제로 판정하는 단계를 포함한다.Specifically, the screening method of the oxidative stress resistant preparation of the present invention comprises the steps of: (a) administering an oxidative stress resistant candidate agent to a transformed Drosophila having an Art1 gene inactivated; (b) measuring the survival rate of each fruit fly over time by adding oxidative stress to the transformed Drosophila in which the Art1 gene is inactivated and the transformed Drosophila in which the Art1 gene is overexpressed; And (c) determining a candidate substance administered to the transformed Drosophila in which the Art1 gene having a higher survival rate than the transgenic Drosophila that overexpressed the Art1 gene is inactivated, as an oxidative stress resistant agent.
상기 스크리닝 방법은 산화 스트레스에 대하여 저항성이 증가되지 않은 Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리에 산화 스트레스 저항성 제제 후보물질을 가하고, 이에 의하여 증가된 산화 스트레스 저항성이 Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리의 산화 스트레스 저항성 보다도 증가할 경우, 상기 후보물질을 산화 스트레스 저항성 제제로 판정하여 선발하는 방법이다. 상기 방법을 사용하면, 현저하게 강한 산화 스트레스 저항성을 갖는 제제를 1차적으로 선발할 수 있어, 이후의 산화 스트레스 저항성 제제의 개발시에 불필요한 시행착오를 감소시킬 수 있다.The screening method comprises adding an oxidative stress-resistant candidate substance to a transformed Drosophila in which the Art1 gene is inactivated, which has not been increased in resistance to oxidative stress, thereby increasing the oxidative stress resistance of the transformed Drosophila that overexpresses the Art1 gene If it is higher than the stress resistance, the candidate substance is selected as an oxidative stress resistant preparation and selected. Using this method, it is possible to primarily select a formulation with a significantly stronger oxidative stress resistance, which can reduce unnecessary trial and error in the development of subsequent oxidative stress resistant preparations.
본 발명에서 제공하는 초파리의 산화 스트레스 저항성을 조절하는 방법을 이용하면, 수명과 직접적으로 연관된 Art1 유전자의 생체내 작용기작을 보다 정밀하게 연구할 수 있으므로, 수명과 연관된 스트레스 관련 연구에 널리 활용될 수 있을 것이다.Using the method for controlling the oxidative stress resistance of the fruit flies provided by the present invention, it is possible to more precisely study the in vivo action mechanism of the Art1 gene directly related to the lifespan, There will be.
도 1은 RU486의 처리여부에 따른 Art1 유전자의 발현수준을 수컷 및 암컷 초파리를 대상으로 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 수명을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2b는 Art1 유전자가 결손된 수컷 형질전환 초파리의 수명을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 고온 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리의 고온 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3c는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 기아 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3d는 Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리의 기아 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3e는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 산화 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3f는 Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리의 산화 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the expression level of Art1 gene according to the treatment of RU486 with respect to male and female fruit flies.
2A is a graph showing the results of measurement of the lifespan of female transgenic flies deficient in Art1 gene.
FIG. 2B is a graph showing the results of measurement of the lifespan of a male transgenic flora deficient in Art1 gene. FIG.
FIG. 3A is a graph showing the results of comparing the resistance to high temperature stress of female transgenic flies deficient in Art1 gene. FIG.
FIG. 3B is a graph showing the results of comparing the resistance to high temperature stress of the female transgenic flies overexpressing Art1 gene.
FIG. 3C is a graph showing the results of comparing the resistance to starvation stress of female transgenic flies deficient in Art1 gene. FIG.
FIG. 3D is a graph showing the results of comparing the resistance to starvation stress of female transgenic flies overexpressing the Art1 gene.
FIG. 3E is a graph showing the results of comparing the resistance to oxidative stress of the female transgenic flies deficient in Art1 gene. FIG.
FIG. 3f is a graph showing the results of comparing resistance to oxidative stress of the female transgenic flies overexpressing Art1 gene.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예Example 1: One: Art1Art1 유전자가 The gene 결손된Deficient 형질전환 초파리의 제작 및 검증 Production and Validation of Transgenic Drosophila
Art1 유전자가 결손된 Art1 RNAi 초파리 라인을 Bloomington Drosophila Stock Center로부터 제공받아 Art1의 유전자 결손을 유도하기 위해서 Gal4-UAS 시스템(Brand, A. and Perrimon, N. (1993) Development, 118: 401-415) 및 유도성 유전자 발현 (inducibla gene expression) 시스템인 유전자 스위치 (Gene Switch)를 이용하였다. (1993) Development, 118: 401-415) to induce Art1 gene deletion by receiving Art1 RNAi Drosophila line lacking Art1 gene from Bloomington Drosophila Stock Center, And an inducible gene expression system (Gene Switch).
구체적으로, Art1 유전자가 결손된 Art1 RNAi 초파리 라인을 몸 전체에 Art1 유전자의 발현을 조절하는 da-GS-Gal4가 도입된 초파리와 교배하여, 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1 RNAi/+)를 제작한 후, 유전자 스위치를 활성화시키는 RU486(mifepristone; Sigma-Aldrich, 미국)이 첨가된 배지와 첨가되지 않은 대조군 배지를 이용하여 성체 단계에서 Art1 유전자의 발현억제를 유도하였다. Art1 유전자의 발현양을 측정하기 위해 RNA를 추출한 후 cDNA를 합성한 후 Art1 프라이머를 이용하여 real time PCR을 수행하였다. 구체적으로, cDNA 합성은 RNAiso (Takara, 일본)을 이용하여 전체 RNA를 추출한 뒤, DNase I(Invitrogen, 미국)을 처리한 후 PrimeScript RT Reagent Kit (Takara, 일본)을 이용하여 cDNA를 합성하였다. 상기 cDNA 1㎕를 주형으로 하고, 하기 프라이머 및 Power SYBR Green (Applied Biosystems, 미국) PCR master mix를 이용하여 정량적 real time PCR을 수행하였다. PCR은 95℃에서 10분 변성해 주고, 95℃ 15초, 55℃ 30초, 72℃ 1분의 조건으로 40 회전을 돌린 후, rp49 하우스키핑 유전자의 발현량을 기준으로 Art1의 mRNA의 양을 정량 비교분석하였다(도 1). Specifically, the Art1 RNAi Drosophila line lacking the Art1 gene was crossed with the Drosophila into which da-GS-Gal4 was introduced to regulate the expression of the Art1 gene throughout the body, and the transformed Drosophila (da-GS-Gal4 / Art1 RNAi / +), and the expression of Art1 gene was induced in the adult phase using medium supplemented with RU486 (mifepristone; Sigma-Aldrich, USA) for activating the gene switch and the control medium not added. To measure the expression level of Art1 gene, RNA was extracted and cDNA was synthesized and real time PCR was performed using Art1 primer. Specifically, the cDNA was synthesized using PrimeScript RT Reagent Kit (Takara, Japan) after DNase I (Invitrogen, USA) was treated with RNAi (Takara, Japan) Quantitative real time PCR was performed using 1 μl of the cDNA as a template using the following primers and a PCR master mix of Power SYBR Green (Applied Biosystems, USA). The PCR was performed at 95 ° C for 10 minutes, and the PCR amplification was carried out at 95 ° C for 15 seconds, 55 ° C for 30 seconds, and 72 ° C for 1 minute. The PCR amplification was carried out at 40 rpm and the amount of Art1 mRNA (FIG. 1).
도 1은 RU486의 처리여부에 따른 Art1 유전자의 발현수준을 수컷 및 암컷 초파리를 대상으로 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 1에서 보듯이, 나타난 바와 같이 da-GS-Gal4/+>UAS-Art1 RNAi/+ 에서 Art1 유전자의 발현이 억제됨을 확인하였다.FIG. 1 is a graph showing the results of measuring the expression level of Art1 gene according to the treatment of RU486 with respect to male and female fruit flies. As shown in FIG. 1, it was confirmed that the expression of Art1 gene was suppressed in da-GS-Gal4 / +> UAS-Art1 RNAi / +.
Art1 정방향 프라이머: 5'-AGCGACCTTTTAAACTAGCGTGCTG-3'(서열번호 2)Art1 forward primer: 5'-AGCGACCTTTTAAACTAGCGTGCTG-3 '(SEQ ID NO: 2)
Art1 역방향 프라이머: 5'-CGCGGGACGTCATCTCGTCG-3'(서열번호 3)Art1 reverse primer: 5'-CGCGGGACGTCATCTCGTCG-3 '(SEQ ID NO: 3)
이때, 사용된 rp49 프라이머 쌍은 다음과 같다:At this time, the pair of rp49 primers used is as follows:
정방향 프라이머: 5'-ATGACCATCCGCCCAGCATA-3'(서열번호 4)Forward primer: 5'-ATGACCATCCGCCCAGCATA-3 '(SEQ ID NO: 4)
역방향 프라이머: 5'-GAGAACGCAG GCGACCGTTGG-3'(서열번호 5)Reverse primer: 5'-GAGAACGCAG GCGACCGTTGG-3 '(SEQ ID NO: 5)
실시예Example 2: 2: Art1Art1 유전자가 The gene 결손된Deficient 형질전환 초파리의 수명 측정 Life span of transgenic flies
상기 실시예 1에서 제작된 형질전환 초파리에서 Art1 유전자의 결손이 수명에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 상기 형질전환 초파리 1000마리 3세트를 대상으로 수명을 측정하였다. 수명을 측정하는 방법으로는 RU486이 첨가된 배지와 첨가되지 않은 배지에서 상기 형질전환 초파리를 사육하고, 3일 간격으로 사체의 수를 계수하는 방법을 사용하였다(도 2a 및 2b).In order to confirm the effect of Art1 gene deletion on the life span of the transgenic Drosophila produced in Example 1, the lifespan of three sets of transgenic Drosophila flies was measured. As a method for measuring the lifespan, the transformed Drosophila was grown in the medium supplemented with RU486 and the medium not supplemented, and the number of dead bodies was counted at intervals of 3 days (FIGS. 2A and 2B).
도 2a는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 수명을 측정한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 2b는 Art1 유전자가 결손된 수컷 형질전환 초파리의 수명을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2a에서 보듯이, 암컷 초파리에서는 Art1 유전자의 결손에 의하여 평균수명이 감소된 반면, 도 2b에서 보듯이, 수컷 초파리에서는 Art1 유전자가 결손되어도 평균수명이 감소되지 않음을 확인하였다.FIG. 2A is a graph showing the results of measuring the lifespan of a female transgenic Drosophila having an Art1 gene deleted, and FIG. 2B is a graph showing a result of measuring the lifespan of a male Drosophila. As shown in FIG. 2A, the average life span of the female Drosophila was decreased by the loss of the Art1 gene, but it was confirmed that the average life span of the female Drosophila did not decrease even when the Art1 gene was deleted in the Drosophila.
실시예Example 3: 3: Art1Art1 유전자를 과발현시키는 형질전환 초파리의 제작 Generation of transgenic flies overexpressing genes
본 발명자는 상기 실시예 2와의 비교 연구를 위해 Art1이 도입된 형질전환 초파리를 확립하고자 하였다. 먼저, pUAST-Art1이 도입된 형질전환 초파리를 제작하기 위해 Drosophila Genomics Resource Center로부터 초파리의 Art1에 해당하는 CG6554 유전자의 cDNA인 LD28808과 초파리 형질전환용 pUAST 전이벡터를 제공받았다. 정제된 각 DNA를 NotI과 XhoI 제한효소로 절단한 후 삽입하여 발현벡터 pUAS-Art1을 제조하고, 제조된 발현벡터를 야생형 흰색 눈 초파리 w1118 (Bloomington Drosophila Stock Center)의 난막을 제거한 알 후미에 미세주입하여 형질전환 초파리를 수득하였다. 성체가 된 초파리를 다시 흰눈 초파리와 교배하여 붉은 눈의 표현형이 나타난 초파리를 선별하고 다시 자가교배하였다. 부화한 초파리를 대상으로 시퀀싱과 지노타이핑을 통해 Art1가 도입된 형질전환 초파리 라인을 선별하였다. 제작된 형질전환 초파리 UAS-Art1의 과발현을 유도하기 위해서 Gal4-UAS 시스템(Brand, A. and Perrimon, N. (1993) Development, 118: 401-415) 및 유도성 유전자 발현 (inducibla gene expression) 시스템인 유전자 스위치 (Gene Switch)를 이용하였다. 성체단계에서 Art1의 발현을 유도하기 위해 드라이버 초파리(Bloomington Drosophila Stock Center)를 이용하였는데, 몸 전체에 발현하기 위해 da-GS-Gal4와 교배하여, Art1 유전자를 과발현시키는 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1/+)를 제작하였다.The present inventor intends to establish a transformed Drosophila into which Art1 has been introduced for a comparative study with Example 2 above. First, in order to prepare transgenic Drosophila having pUAST-Art1 introduced, LD28808 cDNA of CG6554 gene corresponding to Art1 of Drosophila, and pUAST transition vector for Drosophila transformation were supplied from Drosophila Genomics Resource Center. Each purified DNA was digested with NotI and XhoI restriction enzymes and inserted into the expression vector pUAS-Art1, and the expression vector was microinjected into wild-type white eye flies w1118 (Bloomington Drosophila Stock Center) Transgenic flies were obtained. The adult fruit flies were crossed again with the white flies, and the flies exhibiting the red - eye phenotype were selected and crossed again. Transfected Drosophila lines with Art1 were selected through sequencing and Zino typing for hatching Drosophila. (1993) Development, 118: 401-415) and the inducibla gene expression system (U.S.A.) in order to induce the overexpression of the transfected UAS- Gene switch (Gene Switch) was used. In order to induce the expression of Art1 at the adult stage, a bloomington Drosophila Stock Center was used. In order to express the whole body, a transgenic fruit fly (da-GS- Gal4 / + > UAS-Art1 / +).
실시예Example 4: 4: Art1Art1 유전자의 과발현이 스트레스 저항성에 미치는 효과 분석 Effect of gene overexpression on stress resistance
상기 실시예 2의 결과로부터, Art1 유전자가 결손된 암컷 초파리의 수명이 감소됨을 확인하였는데, 상기 수명의 감소는 외부 스트레스에 대한 저항성이 감소되어 유발된 것으로 예상되었으므로, Art1 유전자의 발현이 억제되거나 또는 과발현된 암컷 초파리가 외부 스트레스에 대하여 저항성이 증가되는지의 여부를 확인하고자 하였다.From the results of Example 2, it was confirmed that the lifespan of the female Drosophila that lacked the Art1 gene was reduced. It was expected that the decrease in the lifespan was caused by a decrease in the resistance to external stress. Therefore, And to ascertain whether the overexpressed female Drosophila has increased resistance to external stress.
실시예Example 4-1: 고온 스트레스 저항성 4-1: High temperature stress resistance
상기 실시예 1에서 제작한 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1 RNAi/+)와 실시예 3에서 제작한 Art1 유전자를 과발현시키는 암컷 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1/+)를 각각 RU486가 포함된 배지에서 10일 동안 사육하고, 20마리씩 5세트를 40℃ 고온 배양기에 넣은 후 10분 마다 고온에 의해 기절하는 초파리를 계수하고, 그 결과를 비교하였다(도 3a 및 3b).(Da-GS-Gal4 / + > UAS-Art1 RNAi / +), which was produced in Example 1 and lacked the Art1 gene, and a female transgenic flora (GAS-Gal4 / +> UAS-Art1 / +) were cultivated for 10 days in a medium containing RU486, and 5 sets of 20 rabbits were placed in a high temperature incubator at 40 캜. , And the results were compared (Figs. 3A and 3B).
도 3a는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 고온 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3b는 Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리의 고온 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3a 및 3b에서 보듯이, Art1 유전자의 결손 또는 과발현에 상관없이 고온 스트레스에 대하여 저항성이 증가됨을 확인하였다.FIG. 3A is a graph showing the results of comparing resistance to high temperature stress of female transgenic flies deficient in Art1 gene, and FIG. 3B is a graph comparing resistance of female transgenic flies overexpressing Art1 gene to high temperature stress FIG. As shown in FIGS. 3A and 3B, it was confirmed that the resistance to high temperature stress was increased regardless of the deficiency or overexpression of Art1 gene.
실시예Example 4-2: 기아 스트레스 저항성 4-2: Kia stress resistance
상기 실시예 1에서 제작한 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1 RNAi/+)와 실시예 3에서 제작한 Art1 유전자를 과발현시키는 암컷 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1/+)를 각각 RU486가 포함된 배지에서 10일 동안 사육하고, 먹이가 포함되지 않은 1% 아가(agar) 배지에서 사육하면서 3시간 마다 생존율을 측정하였다(도 3c 및 3d).(Da-GS-Gal4 / + > UAS-Art1 RNAi / +), which was produced in Example 1 and lacked the Art1 gene, and a female transgenic flora (GAS-Gal4 / + > UAS-Art1 / +) were cultured for 10 days in a medium containing RU486 and survival rate was measured every 3 hours while growing on a 1% agar medium without food 3c and 3d).
도 3c는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 기아 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3d는 Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리의 기아 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3c 및 3d에서 보듯이, Art1 유전자의 결손 또는 과발현에 상관없이 기아 스트레스에 대하여 저항성이 증가됨을 확인하였다.FIG. 3C is a graph showing the results of comparing the resistance against starvation of female transgenic Drosophila melanogens deficient in Art1 gene, FIG. 3D shows the results of comparing resistance to starvation stress of female Drosophila melanogaster overexpressing Art1 gene FIG. As shown in FIGS. 3c and 3d, resistance to hunger stress was increased regardless of the deficiency or overexpression of Art1 gene.
실시예Example 4-3: 산화 스트레스 저항성 4-3: Oxidative Stress Resistance
상기 실시예 1에서 제작한 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1 RNAi/+)와 실시예 3에서 제작한 Art1 유전자를 과발현시키는 암컷 형질전환 초파리(da-GS-Gal4/+>UAS-Art1/+)를 각각 RU486가 포함된 배지에서 10일 동안 사육하고, 1% 아가(agar) 배지에서 6시간 동안 사육하여 단식시킨 후, 산화 스트레스를 유발하는 18mM 파라쿼트(paraquat, methyl viologen; Sigma-Aldrich, 미국)가 포함된 일반배지에서 사육하면서 3시간 마다 초파리의 생존율을 측정하고, 그 결과를 비교하였다(도 3e 및 3f).(Da-GS-Gal4 / + > UAS-Art1 RNAi / +), which was produced in Example 1 and lacked the Art1 gene, and a female transgenic flora (GAS-Gal4 / + > UAS-Art1 / +) were grown in medium containing RU486 for 10 days and fasted for 6 hours in 1% agar medium. The survival rate of Drosophila was measured every 3 hours while growing on a general medium containing paraquat (methyl viologen; Sigma-Aldrich, USA) and the results were compared (Figs. 3e and 3f).
도 3e는 Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 산화 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3f는 Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리의 산화 스트레스에 대한 저항성을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3e 및 3f에서 보듯이, Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리는 산화스트레스에 대한 저항성이 감소한 반면, Art1 유전자가 과발현된 암컷 형질전환 초파리는 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가함을 확인하였다.FIG. 3E is a graph showing the results of comparing the resistance to oxidative stress of the female transgenic Drosophila with the Art1 gene deleted, and FIG. 3f shows the results of comparing the resistance to the oxidative stress of the female Drosophila with the Art1 gene overexpressed FIG. As shown in FIGS. 3E and 3F, it was confirmed that resistance to oxidative stress was reduced in the female transgenic flies deficient in Art1 gene, while resistance to oxidative stress in female transgenic flies overexpressing Art1 gene was increased.
따라서, Art1 유전자가 결손된 암컷 형질전환 초파리의 수명이 감소되는 원인은 산화 스트레스에 대한 저항성이 감소되기 때문인 것으로 분석되었다.Therefore, it is analyzed that the cause of the decrease in the life span of female transgenic flies deficient in Art1 gene is the decrease in resistance to oxidative stress.
<110> Korea University Research and Business Foundation <120> Method for regulating oxidative stress resistant of Drosophila <130> KPA151112-KR <160> 5 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1746 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Recombinant Art1 <400> 1 gggcagtgtt gataagcgac cttttaaact agcgtgctgt agaaacagtc ccatcattta 60 gtcgccaatt tttcgacgtg aaaaaccaaa gagacgccga agaaattaga aaatggtaag 120 ttttggtcaa aatgtgacgg caatcgacag gccagtagct gacgaacccg attcgcaggc 180 cagcacagac attcccatgg aggcagctgt ggaatcggcg accggcatca cgcccaattc 240 aaatgcgaac tcaaacaatg tggcgaagaa gctgcccgcg gagggctcca ccggtgataa 300 tcccaatgcc aacgccgacg agatgacgtc ccgcgactat tactttgact cctatgccca 360 tttcgggatc cacgaggaga tgctcaagga cgaagtgcgc accgtcacat accgcaacgc 420 catgtaccac aacaagcatc tgtttcaggg caaggtaggg ttaacttccg gggtttcccc 480 atttttcgta gcccttctca ccggggtatc tcctctttgc agaccgtact ggacgtgggt 540 tgcggtaccg gcattctctc catgttcgct gccaaagccg gtgctgctca ggtgattgcc 600 gtcgactgct ccaacatcat tgagtttgcc cgccaagtgg tcattgacaa caatctgcag 660 gatgtaatca cggttgtcaa gggcaagatt gaggagattg agcttccaaa tggtattgag 720 ggagtggaca ttattatttc cgagtggatg gggtaggttt tcatttgtag ttaagctttt 780 aaaaagtggt catatttgat ttagcatatt aaccatttta atttctttcc ttaatttagt 840 tactgcctgt tctacgaatc catgctggat acagtgttgt acgctcggga caagtggctg 900 aagaaggacg gcatgatgtt cccagatagg ggcacgctgt atatcacggc catcgaggac 960 agacagtaca aggacgagaa gatcaactgg tgggacgatg tctacggctt cgacatgagc 1020 tgcattcgta aggtggccgt gaccgagcca ctggtcgacg tggtcgatcc caagcaagtg 1080 gtatccacat cttgcatggt caaggaggtg gatctgtata ccgtgcaaaa ggccgatctt 1140 aacttctcgt ccaagttcag cctatgcatc aagcgcaacg acttcgtgca ggcattagtc 1200 acctacttta atatagagtt caccaagtgc cacaagcgtc ttgggttcag tacgtcacca 1260 gactccacat acacgcattg gaagcaaacc gtgttctacc tcgatgacca catgacggca 1320 aagaagaacg aggagatcac tggcacgttc cagatgaagc ccaacgagcg gaacaaccgt 1380 gacctggact tcgtcatcga cattaatttc aagggcgaat tgtctcaaat tcaggagtcg 1440 aacacatacc gcatgcgcta ggggcagcca taaccaatcc gatctgccat ttgggatggg 1500 gctcagagcc ctgcagcgag gatacataca atgactagac gtaaggttta ttccagtgcg 1560 aaatgtgcaa cgaattcgtg ttgcgtcttc tcctaagttt aaagtgtacc tttgttagta 1620 tacataatat tttacactcg tgcgcctgtt taaattatta ttcgaacata cttctaagca 1680 agttgtacag cagcacgtca attctcacat aataaacagt gcactaagca cgtccccttt 1740 tgctgg 1746 <210> 2 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 agcgaccttt taaactagcg tgctg 25 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgcgggacgt catctcgtcg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 atgaccatcc gcccagcata 20 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gagaacgcag gcgaccgttg g 21 <110> Korea University Research and Business Foundation <120> Method for regulating oxidative stress resistance of Drosophila <130> KPA151112-KR <160> 5 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 1746 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Recombinant Art 1 <400> 1 gggcagtgtt gataagcgac cttttaaact agcgtgctgt agaaacagtc ccatcattta 60 gtcgccaatt tttcgacgtg aaaaaccaaa gagacgccga agaaattaga aaatggtaag 120 ttttggtcaa aatgtgacgg caatcgacag gccagtagct gacgaacccg attcgcaggc 180 cgcacagac attcccatgg aggcagctgt ggaatcggcg accggcatca cgcccaattc 240 aaatgcgaac tcaaacaatg tggcgaagaa gctgcccgcg gagggctcca ccggtgataa 300 tcccaatgcc aacgccgacg agatgacgtc ccgcgactat tactttgact cctatgccca 360 tttcgggatc cacgaggaga tgctcaagga cgaagtgcgc accgtcacat accgcaacgc 420 catgtaccac aacaagcatc tgtttcaggg caaggtaggg ttaacttccg gggtttcccc 480 atttttcgta gcccttctca ccggggtatc tcctctttgc agaccgtact ggacgtgggt 540 tgcggtaccg gcattctctc catgttcgct gccaaagccg gtgctgctca ggtgattgcc 600 gtcgactgct ccaacatcat tgagtttgcc cgccaagtgg tcattgacaa caatctgcag 660 gatgtaatca cggttgtcaa gggcaagatt gaggagattg agcttccaaa tggtattgag 720 ggagtggaca ttattatttc cgagtggatg gggtaggttt tcatttgtag ttaagctttt 780 aaaaagtggt catatttgat ttagcatatt aaccatttta atttctttcc ttaatttagt 840 tactgcctgt tctacgaatc catgctggat acagtgttgt acgctcggga caagtggctg 900 aagaaggacg gcatgatgtt cccagatagg ggcacgctgt atatcacggc catcgaggac 960 agacagtaga aggacgagaa gatcaactgg tgggacgatg tctacggctt cgacatgagc 1020 tgcattcgta aggtggccgt gaccgagcca ctggtcgacg tggtcgatcc caagcaagtg 1080 gtatccacat cttgcatggt caaggaggtg gatctgtata ccgtgcaaaa ggccgatctt 1140 aacttctcgt ccaagttcag cctatgcatc aagcgcaacg acttcgtgca ggcattagtc 1200 acctacttta atatagagtt caccaagtgc cacaagcgtc ttgggttcag tacgtcacca 1260 gactccacat acacgcattg gaagcaaacc gtgttctacc tcgatgacca catgacggca 1320 aagaagaacg aggagatcac tggcacgttc cagatgaagc ccaacgagcg gaacaaccgt 1380 gacctggact tcgtcatcga cattaatttc aagggcgaat tgtctcaaat tcaggagtcg 1440 aacacatacc gcatgcgcta ggggcagcca taaccaatcc gatctgccat ttgggatggg 1500 gctcagagcc ctgcagcgag gatacataca atgactagac gtaaggttta ttccagtgcg 1560 aaatgtgcaa cgaattcgtg ttgcgtcttc tcctaagttt aaagtgtacc tttgttagta 1620 tacataatat tttacactcg tgcgcctgtt taaattatta ttcgaacata cttctaagca 1680 agttgtacag cagcacgtca attctcacat aataaacagt gcactaagca cgtccccttt 1740 tgctgg 1746 <210> 2 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 agcgaccttt taaactagcg tgctg 25 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgcgggacgt catctcgtcg 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 atgaccatcc gcccagcata 20 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gagaacgcag gcgaccgttg g 21
Claims (10)
A method for controlling the oxidative stress resistance of a fruit fly comprising the step of regulating the level of expression of the Art1 gene in a fruit fly.
상기 산화 스트레스 저항성 조절은 성특이성을 나타내는 것인 방법
The method according to claim 1,
Wherein said oxidative stress resistance regulation is indicative of a sex specificity
상기 성특이성은 암컷 특이성인 것인 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein said sex-specificity is female specificity.
상기 Art1 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 구성되는 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the Art1 gene consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.
상기 Art1 유전자의 발현수준 조절은 결실, 치환 또는 삽입에 의해 Art1 유전자 자체를 손상시키거나, Art1 유전자의 전사조절인자를 불활성시키거나 또는 siRNA 또는 miRNA를 사용하여 Art1 유전자의 mRNA를 불활성화시켜서 Art1 유전자의 발현수준을 감소시키는 것인 방법.
The method according to claim 1,
The expression level of the Art1 gene may be regulated by damaging the Art1 gene itself by deletion, substitution, or insertion, inactivating the transcription factor of the Art1 gene, or by inactivating the mRNA of the Art1 gene by using siRNA or miRNA, RTI ID = 0.0 > expression level. ≪ / RTI >
상기 Art1 유전자의 발현수준 조절은 Art1 유전자를 포함하는 발현벡터를 초파리의 수정란에 도입하여 Art1 유전자의 발현수준을 증가시키는 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the expression level of the Art1 gene is increased by introducing an expression vector containing the Art1 gene into the embryo of a fruit fly to increase the expression level of the Art1 gene.
상기 Art1 유전자의 발현수준이 감소되면 초파리의 수명이 감소되는 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the decrease in expression level of the Art1 gene decreases the lifespan of the fruit fly.
상기 Art1 유전자의 발현수준이 증가되면 산화 스트레스에 대한 초파리의 저항성이 증가하는 것인 방법.
The method according to claim 1,
Wherein an increase in the expression level of the Art1 gene increases the resistance of the fruit fly to oxidative stress.
Transgenic Drosophila having the Art1 gene introduced and overexpressed and increased resistance to oxidative stress.
(b) 상기 후보물질이 투여된 Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리와 Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리에 각각 산화 스트레스를 가하고, 시간의 경과에 따른 각 초파리의 생존율을 측정하는 단계; 및,
(c) Art1 유전자가 과발현된 형질전환 초파리보다도 높은 생존율을 나타내는, Art1 유전자가 불활성화된 형질전환 초파리에 투여된 후보물질을 산화 스트레스 저항성 제제로 판정하는 단계를 포함하는, 산화 스트레스 저항성 제제의 스크리닝 방법.(a) administering an oxidative stress-resistant candidate substance to a transformed Drosophila having the Art1 gene inactivated;
(b) measuring the survival rate of each fruit fly over time by adding oxidative stress to the transformed Drosophila in which the Art1 gene is inactivated and the transformed Drosophila in which the Art1 gene is overexpressed; And
(c) screening a candidate substance administered to the transformed Drosophila whose Art1 gene is inactivated, which shows a higher survival rate than the transgenic Drosophila that overexpressed the Art1 gene, as an oxidative stress resistant agent Way.
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