맨위로가기

Period (유전자)

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요


  • Period* 유전자는 일주기 리듬 조절에 관여하는 유전자이다. 1971년 로널드 코노프카와 시모어 벤저가 초파리에서 처음 발견했으며, 탈피 및 운동 활동의 일주기 리듬 주기를 변화시키는 돌연변이체를 통해 시계 자체에서 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. *per* 유전자는 mRNA 수준의 진동을 통해 PER 단백질을 생성하며, PER 단백질은 Timeless (TIM)과 결합하여 핵으로 들어가 per, tim, CLOCK/CYCLE 이합체의 전사 인자를 억제한다. 포유류에는 PER1, PER2, PER3의 세 가지 상동 유전자가 있으며, 이들은 생체 시계의 광 주기 조절에 중요한 역할을 한다. 또한, *per* 유전자는 종양 성장, 장기 기억 형성, 수명 연장, 알코올 섭취 등 다양한 생리적 과정과 관련되어 있다. *Per2* 유전자 돌연변이는 가족성 선행 수면 위상 증후군과 관련이 있다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 유전자 - 시스트론
    시스트론은 폴리펩타이드를 암호화하는 DNA의 한 부분으로, 유전자의 기능적 단위이자 재조합 단위이며, 시스-트랜스 테스트로 동일 시스트론 내 존재 여부를 판단한다.
  • 유전자 - 주조직 적합성 복합체
    주조직 적합성 복합체(MHC)는 면역 체계에서 중요한 역할을 하는 유전자 집합체로, 항원 제시, 자가면역 반응 조절, 이식 거부 반응 등 다양한 생물학적 기능에 관여하며, 클래스 I, II, III로 구분된다.
  • 활동일 주기 - 시차증
    시차증은 여러 시간대 이동으로 생체리듬이 깨지면서 수면 장애, 소화 불량, 두통, 피로 등을 유발하는 현상이며, 빛 노출 조절, 멜라토닌 복용 등으로 관리하고 조울증 재발 및 자살률에도 영향을 미칠 수 있다.
  • 활동일 주기 - 주행성
    주행성은 낮에 활동하고 밤에 휴식을 취하는 생활 방식으로, 빛, 온도, 먹이, 포식자와 같은 요인들의 영향을 받으며, 초기 동물들의 주요 생활 방식이었으나 야행성으로 진화한 종들도 있고, 기술 분야에서도 활용되는 용어이다.
Period (유전자)
유전자 정보
명칭per
다른 명칭해당 없음
IUPHAR ID해당 없음
ATC 코드해당 없음
CAS 등록번호해당 없음
약물 은행해당 없음
Entrez 유전자31251
PDB해당 없음
RefSeq mRNANM_080317
RefSeq 단백질NP_525056
UniProtP07663
EC 번호해당 없음
염색체X
Entrez 염색체NC_004354.3
유전자 위치 (시작)2578532
유전자 위치 (끝)2587892
생물학적 정보
학명Drosophila melanogaster
TaxID7227
심볼per

2. 발견

1971년 로널드 코노프카와 시모어 벤저는 에틸 메탄술폰산 돌연변이 유발 검사를 통해 period 유전자와 세 가지 돌연변이(''perS'', ''perL'', ''per0'')를 분리했다.[2] ''perS'', ''perL'', ''per0'' 돌연변이는 서로 상호 보완되지 않아, 세 가지 표현형이 동일한 유전자의 돌연변이로 인한 것이라고 결론지었다. 탈피 및 운동 활동의 일주기 리듬 주기를 변화시키는 돌연변이(''perS'', ''perL'')의 발견은 per 유전자가 출력 경로가 아닌 시계 자체에서 역할을 한다는 것을 나타냈다. 1984년 마이클 로스바쉬 연구팀이 period 유전자의 염기서열을 처음으로 밝혀냈다.[3] 1998년에는 ''per'' 유전자가 두 개의 전사체(단일 비번역 인트론의 선택적 스플라이싱에 의해서만 다름)를 생성하며, 둘 다 PER 단백질을 암호화한다는 사실이 밝혀졌다.[4]

3. 유전자 기능

''period'' (''per'') 유전자는 1971년 로널드 코노프카와 시모어 벤저가 에틸 메탄술폰산을 이용한 돌연변이 유발 실험을 통해 발견했다. 이들은 세 가지 유전자 변이(''perS'', ''perL'', ''per0'')를 발견했는데, 이 변이들은 모두 동일한 ''per'' 유전자에 의해 유발된다는 결론을 내렸다.[28]

초파리의 우화와 운동성에 관한 일주기 리듬 변화를 통해 ''per'' 유전자가 생체 시계의 핵심 메커니즘에 관여한다는 것이 밝혀졌다. 1984년 마이클 로스바쉬 연구팀은 ''period'' 유전자의 DNA 시퀀싱에 성공했다.[29] 1998년에는 ''per'' 유전자로부터 인트론 스플라이싱 여부에 따라 두 종류의 mRNA가 전사되어 PER 단백질을 암호화한다는 사실이 밝혀졌다.[30]

3. 1. 일주기 리듬

Per 유전자는 전사-번역 음성 피드백 고리(TTFL)를 통해 일주기 리듬을 조절한다. 초파리에서 *per* mRNA와 PER 단백질은 약 24시간 주기로 진동하며, PER 단백질은 자신의 전사를 억제한다. PER 단백질은 TIM (Timeless) 단백질과 이합체를 형성하여 핵으로 이동, CLOCK/CYCLE 복합체의 전사 활성을 억제한다.[8] 이 CLOCK/CYCLE 복합체는 프로모터의 특정 강화인자 (E-box)에 결합하여 *per* 및 *tim*의 전사 활성제 역할을 한다.[8][7] 따라서 CLK/CYC의 억제는 *per*과 *tim* mRNA 수준을 낮추고, 이는 다시 PER 및 TIM의 수준을 낮춘다.[8] 크립토크롬(CRY)은 빛에 민감한 단백질로, 빛이 있을 때 TIM을 억제한다.[9] TIM이 PER과 복합체를 이루지 않으면, 다른 단백질인 doubletime, 즉 DBT가 PER을 인산화하여 분해 대상으로 만든다.[10]

포유류에서도 유사한 전사-번역 음성 피드백 루프가 작동한다.[11] 초파리의 *per*에 해당하는 세 가지 포유류 상동체로부터 번역된 세 가지 PER 단백질(PER1, PER2, 및 PER3) 중 하나가 PAS domain을 통해 두 가지 크립토크롬 단백질(CRY1 및 CRY2) 중 하나와 이합체를 형성하여 시계의 음성 요소를 형성한다.[11] 이 PER/CRY 복합체는 CK1-엡실론 (''casein kinase 1 epsilon'')에 의한 인산화 후 핵으로 이동하여 CLK/BMAL1 이합체를 억제하며, 이는 세 개의 *per* 및 두 개의 *cry* 프로모터의 E-box에 basic helix-loop-helix (BHLH) DNA 결합 도메인으로 결합하는 전사 인자이다.[11]

포유류의 period 1 및 period 2 유전자는 생체 시계의 광 주기 조절에 중요한 역할을 한다.[12][13] 1999년 Akiyama 등은 mPer1이 빛 또는 글루탐산 방출에 의해 유도된 위상 이동에 필요하다는 것을 보여주었다.[12] 2년 후, Albrecht 등은 mPer1 돌연변이가 늦은 밤 빛 펄스(ZT22)에 대한 반응으로 시계를 진행시키지 못하고 mPer2 돌연변이가 이른 밤 빛 펄스(ZT14)에 대한 반응으로 시계를 지연시키지 못한다는 것을 발견했다.[13] 따라서 mPer1과 mPer2는 생체 시계가 정상적인 환경 빛 신호에 매일 재설정되는 데 필요하다.[13]

3. 2. 비일주기 리듬

''Per'' 유전자는 일주기 리듬 외에도 다양한 생리적 과정에 관여하는 것으로 알려져 있다.

포유류의 Period 2 유전자는 종양 성장을 억제하는 중요한 역할을 한다. mPer2 녹아웃 쥐는 종양 발생이 현저하게 증가하고, 세포자멸사가 감소하는 경향을 보인다.[17] 이는 mPer2가 사이클린 D1, 사이클린 A, Mdm-2, Gadd45α와 같은 종양 억제 및 세포 주기 조절 유전자와, 전사 인자 ''c-myc''의 일주기 조절 부전으로 인해 발생한다고 여겨진다.[17] 또한, mPer2 녹아웃 쥐는 감마선 및 종양 발생에 대한 감수성이 증가하며, 이는 mPer2가 DNA 손상 반응 경로를 조절하여 암 발생에 관여한다는 것을 시사한다.[17]

''Per''는 초파리의 장기 기억 형성에 필수적인 역할을 한다. ''Per'' 돌연변이는 장기 기억 형성에 결함을 보이지만, ''Per'' 전이 유전자 삽입으로 회복될 수 있고, ''Per'' 유전자의 과발현으로 강화될 수 있다.[18] 이러한 반응은 다른 시계 유전자 (''timeless'', ''dClock'', ''cycle'')의 돌연변이에서는 나타나지 않는다.[18]

''Per''는 초파리의 수명을 연장하는 것으로 보고되었지만,[19] 다른 연구 그룹에서 실험을 성공적으로 반복하지 못했기에 논란의 여지가 있다.

쥐의 경우, Per2 유전자와 알코올 섭취 선호도 사이에 연관성이 보고되었다.[20] 알코올 섭취는 자유 주기의 단축과 관련이 있으며,[21] 알코올 중독이 Per1 및 Per2 유전자에 미치는 영향은 알코올과 관련된 우울증, 알코올 중독으로의 재발 경향과도 연관되어 있다.[21]

4. 포유류 상동 유전자

포유류에는 PER1, PER2, PER3의 세 가지 유전자가 알려져 있다. 이 유전자들은 ''초파리''에서 발견되는 단백질과 상동성을 갖는다. 인간의 경우 CLOCK 유전자는 초파리와 동일한 역할을 하지만, CYC는 BMAL1로 대체된다.[8] CRY은 두 개의 인간 상동체, 즉 CRY1과 CRY2를 가지며, 이들은 CLOCK 및 BMAL1과 빛에 의존하지 않고 상호작용을 하는 것으로 밝혀졌다.[22] Jean-Christophe Leloup와 Albert Goldbeter는 ''per'' 유전자와 PER 단백질을 포함하여 이러한 단백질과 유전자 간의 상호 작용에 의해 생성되는 피드백 루프를 시뮬레이션하는 계산 모델을 개발했다.[23]

유전자염색체 위치관련 정보
PER117번 염색체 p12핵 국소화 서열, PAS 도메인 포함, 주로 핵에 위치[24]
PER22번 염색체 q37.3핵 국소화 서열, PAS 도메인 포함, 주로 세포질에 위치[24]
PER31번 염색체 p36.23핵 국소화 서열, PAS 도메인 포함



인간의 Per 유전자는 초파리의 Per 유전자와 서열 및 아미노산 유사성을 보이며, 초파리 Per 유전자가 가지고 있는 PAS 도메인과 핵 국소화 신호도 포함한다. 인간의 Per 단백질은 시교차 상핵(SCN)뿐만 아니라 SCN 외부 영역에서도 주기적으로 발현된다. 초파리의 PER 단백질은 세포질과 핵 사이를 이동하지만, 포유류의 PER 단백질은 mPer1은 주로 핵에, mPer2는 주로 세포질에 위치하는 등 더 구획화되어 있다.[24]

5. 임상적 중요성

가족성 선행 수면 위상 증후군(FASPS)은 포유류 Per2 유전자의 돌연변이와 관련이 있는 것으로 알려져 있다.[25] FASPS 환자는 수면 주기가 짧고 위상이 앞당겨져 이른 저녁(오후 7시경)에 잠들고 해 뜨기 전(오전 4시경)에 일어나는 경향을 보인다. 2006년 독일의 한 연구실에서는 FASPS 환자에게서 PER2의 특정 인산화 잔기가 돌연변이된 것을 확인했다.[52] 시간 치료법(광선 요법)은 밝은 빛의 주기를 사용하여 개인의 시계 위상을 변경하는 치료법으로, FASPS 환자에게 때때로 사용된다.

참조

[1] 논문 Molecular Bases for Circadian Clocks 1999-01
[2] 논문 Clock mutants of Drosophila melanogaster 1971-09
[3] 논문 Molecular analysis of the period locus in Drosophila melanogaster and identification of a transcript involved in biological rhythms 1984-10
[4] 논문 Two Alternatively Spliced Transcripts from the ''Drosophila'' period Gene Rescue Rhythms Having Different Molecular and Behavioral Characteristics 1998-11
[5] 논문 Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels 1990-02
[6] 논문 Antibodies to the period Gene Product of Drosophila Reveal Diverse Tissue Distribution and Rhythmic Changes in the Visual System 1988-04
[7] 논문 A circadian enhancer mediates PER-dependent mRNA cycling in Drosophila melanogaster 1997-07
[8] 논문 Biological clocks 1999-08
[9] 논문 Light-dependent sequestration of TIMELESS by CRYPTOCHROME 1999-07
[10] 논문 Activating PER repressor through a DBT-directed phosphorylation switch 2008-07
[11] 논문 Molecular components of the mammalian circadian clock 2006-07
[12] 논문 Inhibition of light- or glutamate-induced mPer1 expression represses the phase shifts into the mouse circadian locomotor and suprachiasmatic firing rhythms 1999-02
[13] 논문 MPer1 and mper2 are essential for normal resetting of the circadian clock 2001-04
[14] 논문 Circadian rhythms of female mating activity governed by clock genes in Drosophila 2001-07
[15] 논문 Circadian regulation of response to oxidative stress in Drosophila melanogaster 2008-09
[16] 논문 A latitudinal cline in a Drosophila clock gene 1992-10
[17] 논문 The circadian gene Period2 plays an important role in tumor suppression and DNA damage response in vivo 2002-10
[18] 논문 A clock gene, period, plays a key role in long-term memory formation in Drosophila 2004-11
[19] 논문 The circadian clock gene period extends healthspan in aging Drosophila melanogaster 2009-11
[20] 논문 The clock gene Per2 influences the glutamatergic system and modulates alcohol consumption http://doc.rero.ch/r[...] 2005-01
[21] 논문 Alcohol consumption and the body's biological clock 2005-08
[22] 논문 Light-independent role of CRY1 and CRY2 in the mammalian circadian clock 1999-10
[23] 논문 Toward a detailed computational model for the mammalian circadian clock 2003-06
[24] 논문 Nuclear entry of the circadian regulator mPER1 is controlled by mammalian casein kinase I epsilon 2000-07
[25] 논문 Differential effects of PER2 phosphorylation: molecular basis for the human familial advanced sleep phase syndrome (FASPS) 2006-10
[26] 논문 Molecular Bases for Circadian Clocks 1999-01
[27] 웹사이트 2017年ノーベル生理学・医学賞：体内時計を生み出す遺伝子機構の発見で米の3氏に http://www.nikkei-sc[...] 日本経済新聞社 2017-10-03
[28] 논문 Clock mutants of Drosophila melanogaster 1971-09
[29] 논문 Molecular analysis of the period locus in Drosophila melanogaster and identification of a transcript involved in biological rhythms 1984-10
[30] 논문 Two Alternatively Spliced Transcripts from the ''Drosophila'' period Gene Rescue Rhythms Having Different Molecular and Behavioral Characteristics 1998-11
[31] 논문 Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels 1990-02
[32] 논문 A model for circadian oscillations in the Drosophila period protein (PER). https://www.ncbi.nlm[...] 1995-09-22
[33] 논문 A circadian enhancer mediates PER-dependent mRNA cycling in Drosophila melanogaster 1997-07
[34] 논문 Biological clocks 1999-08
[35] 논문 Light-dependent sequestration of TIMELESS by CRYPTOCHROME 1999-07
[36] 논문 Activating PER repressor through a DBT-directed phosphorylation switch 2008-07
[37] 논문 Molecular components of the mammalian circadian clock 2006-07
[38] 논문 Inhibition of light- or glutamate-induced mPer1 expression represses the phase shifts into the mouse circadian locomotor and suprachiasmatic firing rhythms http://www.jneurosci[...] 1999-02
[39] 논문 MPer1 and mper2 are essential for normal resetting of the circadian clock 2001-04
[40] 논문 Circadian rhythms of female mating activity governed by clock genes in Drosophila 2001-07
[41] 논문 Circadian regulation of response to oxidative stress in Drosophila melanogaster 2008-09
[42] 논문 A latitudinal cline in a Drosophila clock gene 1992-10
[43] 논문 The circadian gene Period2 plays an important role in tumor suppression and DNA damage response in vivo 2002-10
[44] 논문 A clock gene, period, plays a key role in long-term memory formation in Drosophila 2004-11
[45] 논문 The circadian clock gene period extends healthspan in aging Drosophila melanogaster 2009-11
[46] 논문 The clock gene Per2 influences the glutamatergic system and modulates alcohol consumption 2005-01
[47] 논문 Alcohol consumption and the body's biological clock 2005-08
[48] 논문 Light-independent role of CRY1 and CRY2 in the mammalian circadian clock 1999-10
[49] 논문 Toward a detailed computational model for the mammalian circadian clock 2003-06
[50] 논문 Nuclear entry of the circadian regulator mPER1 is controlled by mammalian casein kinase I epsilon 2000-07
[51] 웹사이트 KEGG DISEASE: 家族性睡眠相前進症候群 http://www.genome.jp[...] DBGET - GenomeNet 2017-10-04
[52] 논문 Differential effects of PER2 phosphorylation: molecular basis for the human familial advanced sleep phase syndrome (FASPS) 2006-10
[53] 논문 Nuclear entry of the circadian regulator mPER1 is controlled by mammalian casein kinase I epsilon 2000-07
[54] 논문 Molecular Bases for Circadian Clocks 1999-01
[55] 논문 Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels 1990-02
[56] 논문 Antibodies to the period Gene Product of Drosophila Reveal Diverse Tissue Distribution and Rhythmic Changes in the Visual System 1988-04


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com