피카츄린

3. 피카츄린-디스트로글리칸 상호작용

피카츄린과 디스트로글리칸의 결합은 망막 리본 시냅스의 기능에 필수적이다.^[12] 디스트로글리칸의 당화는 리간드 결합 활성에 매우 중요하며, 글리코실전달효소에 돌연변이가 생기면 디스트로글리칸의 비정상적인 당화를 유발한다. 이러한 저당화(Hypoglycosylation)는 다른 단백질과의 결합력을 감소시켜 일부 선천성 근이영양증을 유발할 수 있다.^[12]

피카츄린은 광수용체 리본 시냅스의 시냅스 틈에 존재하는 디스트로글리칸 리간드 단백질이다.^[12] 디스트로글리칸과 피카츄린의 결합에는 칼슘(Ca²⁺)과 같은 2가 양이온이 필요하며, Ca²⁺가 가장 강한 결합을 생성한다. Mn²⁺는 약한 결합을 생성하고, Mg²⁺ 단독으로는 결합을 생성하지 않는다.^[12] 디스트로글리칸은 여러 Ca²⁺ 결합 부위를 통해 안정적인 피카츄린-디스트로글리칸 연결을 형성하며, 이는 피카츄린이 올리고머 구조를 형성할 수 있음을 시사한다. 클러스터링 효과는 피카츄린-디스트로글리칸 상호작용 조절에 중요할 수 있다.^[12]

0.5M 농도의 NaCl은 디스트로글리칸과 다른 리간드 단백질 사이의 상호작용을 억제하지만, 피카츄린-디스트로글리칸 결합에는 약한 억제 효과만 나타낸다.^[12] 이는 피카츄린-디스트로글리칸 결합과 다른 단백질과의 디스트로글리칸 결합 사이에 차이가 있음을 보여준다. 피카츄린은 다른 단백질보다 디스트로글리칸과의 결합 도메인이 더 많은 것으로 보인다. 리간드 경쟁 실험에서 피카츄린은 라미닌-111의 디스트로글리칸 결합을 억제하지만, 높은 농도의 라미닌-111은 피카츄린의 디스트로글리칸 결합을 억제하지 못한다.^[4]

4. 기능

피카츄린은 리본 시냅스에서 디스트로핀, 디스트로글리칸과 함께 존재한다. 세포 바깥 공간에서 라미닌, 펄레칸, 아그린, 뉴렉신과 함께 α-디스트로글리칸에 결합한다.^[13] 피카츄린은 디스트로글리칸의 정상적인 기능에 필수적이며, 리본 시냅스에서 시냅스 전 종말과 시냅스 후 종말의 정확한 위치를 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 피카츄린이 결핍되면 비정상적인 망막전도가 나타난다.^[6]

4. 1. 리본 시냅스와의 관계

5. 근이영양증과의 관련성

선천성 근육 이영양증(CMD)과 같은 근육-눈-뇌 질환은 α-디스트로글리칸(α-DG)의 결함 있는 당화로 인해 발생하며, 결함 있는 광수용체 시냅스 기능을 보인다.^[17] 피카츄린은 CMD에서 필수적인 역할을 한다. 피카츄린으로 인해 실현되는 광수용체 리본 시냅스와 쌍극자 수상돌기 사이의 정확한 상호 작용은 근이영양증 환자에게서 관찰되는 망막 전기 생리학적 이상을 유발하는 분자 메커니즘에 대한 이해를 높일 수 있다. 근육-눈-뇌 이영양증은 POMGnT1 또는 LARGE의 돌연변이로 인해 발생한다. 이 두 유전자는 O-만노스에 대한 번역 후 변형을 매개하는데, 이는 디스트로글리칸에 피카츄린이 결합하는 데 필수적이므로, 근육-눈-질환을 앓는 사람들은 피카츄린-α-디스트로글리칸 상호 작용의 저당화를 겪는다.^[17]

6. 치료 응용

피카츄린이 더 나은 시력을 제공하는 것으로 보이기 때문에 오사카 생명과학 연구소의 연구진은 이 단백질이 망막색소변성증 및 기타 안과 질환 치료제 개발에 사용될 수 있다고 생각한다.^[13][18] 추가 연구를 통해 피카츄린 기반 치료법이 개발될 가능성이 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Entrez Gene: EGF-like https://www.ncbi.nlm[...]
_[2] 논문 Pikachurin, a dystroglycan ligand, is essential for photoreceptor ribbon synapse formation 2008-08
_[3] 논문 '[Model of aberrant DNA methylation patterns and its applications in epithelial ovarian cancer.]' 2009-10
_[4] 논문 Post-translational maturation of dystroglycan is necessary for pikachurin binding and ribbon synaptic localization 2010-10
_[5] 웹사이트 Researchers: 'Pikachurin' protein linked with kinetic vision http://www.yomiuri.c[...] The Daily Yomiuri 2008-07-22
_[6] 논문 Visual impairment in the absence of dystroglycan 2009-10
_[7] 논문 Unraveling the ribbon synapse 2008-08
_[8] 논문 Pikachurin interaction with dystroglycan is diminished by defective O-mannosyl glycosylation in congenital muscular dystrophy models and rescued by LARGE overexpression 2011-02
_[9] 뉴스 Researchers: 'Pikachurin' protein linked with kinetic vision http://www.yomiuri.c[...] Yomiuri Shimbun 2008-07-22
_[10] 웹인용 Entrez Gene: EGF-like https://www.ncbi.nlm[...]
_[11] 간행물 '[Model of aberrant DNA methylation patterns and its applications in epithelial ovarian cancer.]' 2009-10
_[12] 간행물 Post-translational maturation of dystroglycan is necessary for pikachurin binding and ribbon synaptic localization 2010-10
_[13] 간행물 Pikachurin, a dystroglycan ligand, is essential for photoreceptor ribbon synapse formation 2008-08
_[14] 뉴스 Lightning-Fast Vision Protein Named After Pikachu http://inventorspot.[...] Inventor Spot 2008-07-29
_[15] 간행물 Visual impairment in the absence of dystroglycan 2009-10
_[16] 간행물 Unraveling the ribbon synapse 2008-08
_[17] 간행물 Pikachurin interaction with dystroglycan is diminished by defective O-mannosyl glycosylation in congenital muscular dystrophy models and rescued by LARGE overexpression 2011-02
_[18] 뉴스 Researchers: 'Pikachurin' protein linked with kinetic vision http://www.yomiuri.c[...] Yomiuri Shimbun 2008-07-22