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Sp1 전사인자

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1. 개요

Sp1 전사인자는 여러 프로모터의 GC 풍부 모티프에 결합하는 아연 핑거 전사인자이며, 세포 분화, 세포 성장, 세포 사멸, 면역 반응, DNA 손상 반응, 염색질 리모델링 등 다양한 세포 과정에 관여한다. Sp1은 SV40 바이러스의 게놈 조절 서열에서 GC 박스에 결합하며, 번역 후 변형을 통해 활성 또는 억제 인자로 작용할 수 있다. 또한, Sp1은 미토콘드리아 페리틴 유전자 발현 조절, 다른 전사 인자들과의 상호 작용, 그리고 플리마이신, 위타페린 A, miR-375-5p 등의 억제제에 의해 조절된다.

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Sp1 전사인자
기본 정보
Sp1 단백질의 구조
Sp1 단백질의 구조
유전자 기호SP1
외부 데이터베이스Entrez Gene: 6667
Ensembl: ENSG00000127940
UniProt: P08069
염색체12q13.3
식별
다른 명칭전사 인자 Sp1
특이성 단백질 1
기능
설명Sp1 전사 인자는 인간에서 SP1 유전자에 의해 암호화되는 단백질임.

2. 기능

Sp1 유전자에 의해 암호화되는 단백질은 아연 핑거 구조를 가진 전사인자로, 많은 유전자의 프로모터 영역에 존재하는 GC가 풍부한 서열(GC 박스)에 결합한다.[83][1][42] 이 단백질은 세포 분화, 세포 생장, 세포 사멸, 면역 반응, DNA 손상 반응, 염색질 리모델링 등 다양한 세포 과정의 조절에 관여한다.[83][1][42] Sp1의 활성은 번역 후 변형을 통해 조절되며, 활성인자 또는 억제인자로 작용할 수 있다.[83][1][42]

2. 1. 주요 기능

Sp1 유전자에 의해 암호화되는 단백질은 아연 핑거 구조를 가진 전사인자로, 많은 유전자의 프로모터 영역에 존재하는 GC가 풍부한 서열(GC 박스 등)에 결합한다.[83][1][42] 이 단백질은 다양한 세포 과정 조절에 중요한 역할을 수행하며, 주요 기능은 다음과 같다.

  • 세포 분화세포 성장 조절: 세포가 특정 기능을 갖도록 분화하고 성장하는 과정을 조절한다.[83][1][42]
  • 세포 사멸 (세포자멸사) 유도: 프로그램된 세포 사멸 과정을 유도하거나 조절하는 데 관여한다.[83][1][42]
  • 면역 반응 조절: 외부 침입이나 비정상 세포에 대한 면역계의 반응을 조절한다.[83][1][42]
  • DNA 손상 반응: DNA가 손상되었을 때 이를 감지하고 복구하는 과정에 참여한다.[83][1][42]
  • 염색질 리모델링: DNA가 감겨 있는 구조인 염색질의 구조를 변화시켜 유전자 발현을 조절한다.[83][1][42]


Sp1 단백질의 활성은 인산화, 아세틸화, ''O''-GlcNAc화, 단백질 분해와 같은 번역 후 변형 과정을 통해 정교하게 조절된다. 이러한 변형은 Sp1이 특정 유전자의 발현을 촉진하는 활성제로 작용할지, 아니면 억제하는 억제제로 작용할지를 결정하는 데 영향을 미친다.[83][1][42]

또한, Sp1은 특정 바이러스의 유전자 발현에도 관여한다. 예를 들어, SV40 바이러스의 경우, Sp1은 바이러스 게놈의 조절 서열에 있는 GC 박스에 결합하여 유전자 발현을 조절한다.[83][1]

미토콘드리아 페리틴 유전자(''FTMT'')의 발현 조절에도 관여하는 것으로 밝혀졌다. ''FTMT'' 프로모터 영역에 결합하는 전사 조절 인자 중 SP1, CREB, YY1은 발현을 촉진하는 양성 조절 인자로, GATA2, FOXA1, C/EBPβ는 발현을 억제하는 음성 조절 인자로 확인되었다.[43] 데페리프론(DFP)이라는 약물 처리 시, 다른 조절 인자들과 달리 SP1만이 DNA 결합 활성이 용량 의존적으로 크게 증가하는 것이 염색질 면역 침강(ChIP) 분석을 통해 관찰되었다. siRNA를 이용해 SP1 유전자의 발현을 억제(유전자 녹다운)하면 DFP에 의한 ''FTMT'' mRNA 수준 증가가 나타나지 않으므로, DFP 존재 하에서는 SP1을 통해 ''FTMT'' 발현 조절이 이루어짐을 시사한다. DFP 처리는 세포질과 핵 내 SP1 단백질 양을 증가시키고, 주로 핵 안에 위치하도록 유도한다.[44]

2. 2. 번역 후 변형

Sp1 단백질은 다양한 번역 후 변형을 통해 그 활성이 조절된다. 주요 변형으로는 인산화, 아세틸화, ''O''-GlcNAc화, 그리고 단백질 분해 과정이 있다.[83][1][42] 이러한 변형들은 Sp1 단백질이 전사인자로서 활성인자로 작용할지 또는 억제인자로 작용할지를 결정하는 데 중요한 역할을 한다.[83][1][42] 즉, 번역 후 변형은 Sp1이 관여하는 세포 분화, 세포 생장, 세포 사멸, 면역 반응, DNA 손상 반응, 염색질 리모델링 등 다양한 세포 과정의 조절에 영향을 미친다.[83][1][42]

2. 3. SV40 바이러스

SV40 바이러스에서 Sp1은 게놈의 조절 서열에서 GC 박스에 결합한다.[1]

3. 구조

Sp1은 Sp/KLF 전사인자 계열에 속하는 단백질로, 전사 조절에 중요한 역할을 한다.[2] 이 단백질은 N-말단에 전사 활성화에 관여하는 도메인을 가지고 있으며, C-말단에는 DNA에 직접 결합하는 아연 핑거 모티프를 포함하는 특징적인 구조를 지닌다.[2] 자세한 구성 요소와 결합 부위에 대한 내용은 하위 문단을 참고할 수 있다.

3. 1. 구성 요소

Sp/KLF 전사인자 계열에 속하는 단백질이다.[2] 이 단백질은 785개의 아미노산으로 구성되어 있으며, 분자량은 약 81 kDa이다.[2]

SP1 전사인자는 N-말단에 두 개의 글루타민이 풍부한 활성화 도메인을 가지고 있으며, 이는 프로모터의 ''트랜스'' 활성화에 필수적인 것으로 여겨진다.[2] C-말단에는 세 개의 아연 핑거 모티프를 포함하고 있다.[2] 이 아연 핑거 모티프는 Cys2/His2 형태로 구성되어 있으며, 이를 통해 DNA에 직접 결합하고 다른 전사 조절 인자들과의 상호작용을 가능하게 한다.[2] 아연 핑거는 특정 컨센서스 서열인 5'-(G/T)GGGCGG(G/A)(G/A)(C/T)-3' (GC 박스)에 결합한다.[2]

인간 게놈 내에는 약 12,000개의 SP1 결합 부위가 발견되었다.[3][45]

3. 2. 결합 부위

SP1은 C-말단에 세 개의 아연 핑거 모티프를 가지며, 이를 통해 DNA에 직접 결합한다. 이 아연 핑거는 Cys2/His2 형이며, 컨센서스 서열 5'-(G/T)GGGCGG(G/A)(G/A)(C/T)-3' (GC 박스)에 결합한다.[45] 인간 게놈 내에는 약 12,000개의 SP1 결합 부위가 발견되었다.[3][45]

4. 응용

Sp1은 아릴 탄화수소 수용체 및/또는 에스트로겐 수용체의 발현 변화 연구 시 대조 단백질로 사용된다. 이는 Sp1이 두 수용체 모두에 결합하며 일반적으로 그 양이 비교적 일정하게 유지되기 때문이다.[4][46]

또한, 미토콘드리아 페리틴 (FTMT) 유전자 발현 조절 연구에도 활용된다. FTMT 유전자의 프로모터 영역에 결합하는 조절 인자들이 확인되었는데, 양성 조절 인자로는 SP1, cAMP 반응 요소 결합 단백질 (CREB), YY1 등이 있으며, 음성 조절 인자로는 GATA2, FoxA1, C/EBPb 등이 있다.[5][43]

데페리프론(DFP)이 이들 조절 인자의 FTMT 프로모터에 대한 DNA 결합 활성에 미치는 영향을 염색질 면역 침강 (ChIP) 분석법으로 조사한 연구가 있다. 이 연구 결과, 여러 조절 인자 중 SP1만이 DFP 처리에 따라 농도 의존적으로 DNA 결합 활성이 유의하게 증가했다.[5][44] siRNA를 이용한 SP1 녹다운 시, DFP에 의한 FTMT mRNA 수준 증가는 나타나지 않았다. 이는 DFP 존재 하에서 SP1을 통해 FTMT 발현 조절이 이루어짐을 시사한다.[5][44] DFP 처리는 세포질 및 핵 내 SP1 발현을 증가시켰고, 주로 핵 내에 국한시켰다.[5][44]

5. 억제제

Sp1 전사인자를 억제하는 물질은 항암 치료 등 다양한 의학 분야에서 중요한 연구 대상이 되고 있다. 여러 천연물 유래 화합물이나 마이크로RNA 등이 Sp1의 발현이나 활성을 조절하는 것으로 보고되었으며, 이는 새로운 치료 전략 개발의 가능성을 제시한다.[6][7][8][47][48][49]

5. 1. 주요 억제제

플리마이신은 ''스트렙토마이세스 플리카투스''에서 생성되는 항종양 항생물질이며, 위타페린 A는 아슈와간다(''위사니아 솜니페라'') 식물에서 추출한 스테로이드 락톤으로, Sp1 전사 인자를 억제하는 것으로 알려져 있다.[6][7][47][48]

miR-375-5p는 대장암 세포에서 SP1과 YAP1의 발현을 유의하게 감소시킨다. SP1과 YAP1의 mRNA는 miR-375-5p의 직접적인 표적이다.[8][49]

6. 상호작용

Sp1 전사 인자는 다양한 단백질과 상호작용하여 유전자 발현 조절에 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구를 통해 Sp1이 여러 특정 단백질들과 직접적으로 상호작용한다는 사실이 밝혀졌다.

6. 1. 상호작용 단백질 목록

전사 인자 Sp1은 다음과 같은 단백질과 상호작용하는 것으로 나타났다.

참조

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