뇌조직 특이적으로 발현하는 Adenylate Kinase 5 효소의 발현양상 비교 및 분석에 관한 연구

Abstract

Adenylate kinase(AK)는 인산기 전달 효소로서, ATP, ADP 및 AMP간의 인산기 전이반응을 통해 adenine nucleotides 동적 평형을 유지한다. AK5는 뇌에 특이적으로 존재하는 AK isozyme으로 현재까지 mRNA로만 발견되었으며, 생리적 기능은 알려지지 않았다. 본 연구에서는 AK5가 mouse의 조직 중 mouse 뇌의 olfactory bulb, frontal cortex, striatum, cerebellum, hippocampus, parietal cortex 6개의 세부 영역별 발현 양상을 mRNA 정량 및 면역조직화학적 기법을 통해 분석하였다. AK5는 mouse의 hippocampus에서 가장 많은 양이 발현하였으며, frontal cortex와 parietal cortex에서도 많은 양이 발현하였다. 반면에 cerebellum 부위에서는 적은 양이 발현하였다. Mouse의 aging과 관련한 AK5의 발현 양상을 검토하였을 때, 주령이 증가함에 따라 cerebellum을 제외한 대부분의 뇌 부위에서는 그 발현양이 증가하였으나, cerebellum에서는 성장에 따른 발현양의 변화가 없었다. 면역조직화학적 기법을 통한 AK5의 세부 영역별 발현 양상을 확인하였을 때는, AK5가 reticular thalamic nucleus, field CA1 hippocampus와 field CA3 hippocampus의 pyramidal cell의 세포질에 매우 강하게 염색되는 것을 발견하였다. AK family의 대표 isozyme인 AK1은 AK5p2 domain과 58%의 아미노산 배열의 homology를 보이지만, 모든 조직 세포에 널리 분포하며, rat 뇌 영역에서는 olfactory bulb에 가장 많은 양이 발현하며, rat의 성장에 따라 olfactory bulb와 cerebellum에서 그 발현양이 증가하는 것으로 밝혀져 AK5와는 상이한 발현 특성을 갖고 있다. AK5의 발현양이 많은 뇌 영역들인 reticular thalamic nucleus는 감각정보의 cortex로 전달하는 역할을 하며, field CA1, CA3 hippocampus 는 장기기억에 중요한 역할을 한다. 따라서 본 연구의 결과로부터 AK5는 energy 대사와 관련된 역할을 하는 AK1과는 달리 기억과 감각정보의 전달에 관련된 역할을 수행할 가능성이 있음을 시사한다.| Adenylate kinase 5 is a member of the nucleoside monophosphate kinase family, although it does not seem to have enzymatic activity, and its physiological role is unknown. Unlike other members of the AK family, AK5 expression appears to be restricted to the brain. In this study, we studied AK5 expression in more detail. After confirming that AK5 mRNA and protein are highly expressed only in the brain, we identified hippocampus and frontal and parietal cortex as the regions with the highest levels of AK5 mRNA. Interestingly, AK5 mRNA levels increased with age in most brain regions except the cerebellum. Immunohistochemical analysis then localized AK5 protein to the reticular thalamic nucleus, lateral orbital cortex, and the hippocampal fields CA1 and CA3. It is known that the reticular thalamic nucleus transfers sensory information to the cortex, and the hippocampal fields CA1 and CA3 hippocampus play a role in the conversion of short to long term memory. Hence, the present results suggest that AK5 is related to brain functions such as memory and learning.; Adenylate kinase 5 is a member of the nucleoside monophosphate kinase family, although it does not seem to have enzymatic activity, and its physiological role is unknown. Unlike other members of the AK family, AK5 expression appears to be restricted to the brain. In this study, we studied AK5 expression in more detail. After confirming that AK5 mRNA and protein are highly expressed only in the brain, we identified hippocampus and frontal and parietal cortex as the regions with the highest levels of AK5 mRNA. Interestingly, AK5 mRNA levels increased with age in most brain regions except the cerebellum. Immunohistochemical analysis then localized AK5 protein to the reticular thalamic nucleus, lateral orbital cortex, and the hippocampal fields CA1 and CA3. It is known that the reticular thalamic nucleus transfers sensory information to the cortex, and the hippocampal fields CA1 and CA3 hippocampus play a role in the conversion of short to long term memory. Hence, the present results suggest that AK5 is related to brain functions such as memory and learning.