확장된 Baseline망을 이용한 PE대 PE 통신

김무성(Kim Mooseong),김병기(Kim Byunggi) 한국정보과학회 1990 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.17 No.1

본 논문에서는 기존의 병렬처리 컴퓨터에서 기존의 병렬처리 컴퓨터에서 프로세서간의 통신을 다단계 상호 연결망인 Baseline에서 스위칭 소자가 루프 상태를 갖도록 확장하여 망의 양쪽에 PE를 연결할 수 있는 새로운 상호 연결망을 제안한다. 이 망은 같은 크기로 2배의 PE를 연결할 수 있으며 경우에 따라 경로의 길이도 단축될 수 있다. 그러나 최악의 경우 경로의 길이가 일반 망의 2배가 되는 문제가 있다. 이 경우의 단축 경로를 위해 양 끝 단계의 앞과 뒤에 멀티플렉서와 디멀티플렉서를 사용한다. 또한 본 망의 경로 선정 알고리즘및 제안된 망의 특성도 보인다.

CDK2AP1, a Cyclin-Dependent Kinase 2-Associated Protein, Interacts with Kinesin-1 through Kinesin Superfamily Protein 5A (KIF5A)

Myoung Hun Kim(김명훈),Se Young Pyo(표세영),Young Joo Jeong(정영주),Sung Woo Park(박성우),Mi Kyoung Seo(서미경),Won Hee Lee(이원희),Sang-Hwa Urm(엄상화),Mooseong Kim(김무성),Jung Goo Lee(이정구),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2023 생명과학회지 Vol.33 No.7

세포 내 수송 및 축삭 수송은 kinesin 및 cytoplasmic dynein과 같은 미세소관 의존성 모터단백질에 의해 운반된다. Kinesin은 미세소관을 따라 미세소관의 플러스 쪽 끝으로 이동하고, dynein은 미세소관의 마이너스 쪽 끝으로 이동한다. Kinesin-1은 kinesin superfamily protein (KIF)중에서 처음으로 확인된 kinesin으로, 카복실(C)-말단 영역과 cargo간 결합을 통해 세포내 소기관, 신경전달물질 수용체 및 mRNA-단백질 복합체를 포함한 다양한 cargo의 세포내 수송 기능을 수행한다. Kinesin-1은 다양한 cargo들을 수송하지만, kinsin-1과 cargo 사이를 매개하는 어댑터/스캐폴더 단백질은 아직 완전히 확인되지 않았다. KIF5A의 C-말단 영역과 상호 작용하는 어댑터 단백질을 규명하기 위해 효모 2-하이브리드 스크리닝을 하여, cyclin-dependent kinase 2-associated protein 1 (CDK2AP1)를 확인하였다. CDK2AP1은 KIF5A의 C-말단 영역에 결합하고 KIF3A, KIF5B, KIF5C 및 kinesin light chain 1 (KLC1)과는 결합하지 않았다. CDK2AP1의 C-말단 영역은 KIF5A와의 결합에 필수적이었다. HEK-293T 세포에 CDK2AP1 및 kinesin-1은 동시 발현하여 면역침강하면 CDK2AP1 및 kinesin-1은 같이 면역침강하였다. 그리고 CDK2AP1 및 kinesin-1은 세포내에서도 같은 위치에 발현하였다. 이러한 결과들은 KIF5A-CDK2AP1결합은 kinesin-1이 cargo를 운반할 때 kinesin-1과 cargo 사이를 연결하는 어댑터 단백질 역할을 시사한다. Intracellular and axonal transport is mediated by microtubule-dependent motor proteins, such as kinesins and cytoplasmic dynein. Kinesin moves along the microtubule to the positive end of the microtubule, while dynein moves to the negative end of the microtubule. Kinesin-1 was first identified as a kinesin superfamily protein (KIF) that functions in the intracellular transport of various cargoes, including organelles, neurotransmitter receptors, and mRNA-protein complexes, through interactions between the carboxyl (C)-terminal domain and the cargo. It interacts with other cargoes, but the adapter/scaffold proteins that mediate between kinesin-1 and the cargo have yet to be fully identified. In this study, a yeast two-hybrid screen was used to identify adapter proteins that interact with the C-terminal region of KIF5A. We found an association between the C-terminal region of KIF5A and the cyclin-dependent kinase 2-associated protein 1 (CDK2AP1), originally identified in malignant hamster oral keratinocytes. CDK2AP1 bound to the C-terminal region of KIF5A and did not interact with KIF3A (the motor of kinesin-2), KIF5B, KIF5C, and kinesin light chain 1 (KLC1). The C-terminal region of CDK2AP1 is essential for its interaction with KIF5A. When co-expressed in HEK-293T cells, CDK2AP1 and kinesin-1 co-immunoprecipitated and co-localized in the cells. These results suggest that the KIF5A-CDK2AP1 interaction serves as an adapter protein connecting kinesin-1 and the cargo when kinesin-1 transports cargo in cells.

Interaction of CLIP-170, a Regulator of Microtubule Plus End Dynamics, with Kinesin 1 via KIF5s

Won Hee Jang(장원희),Young Joo Jeong(정영주),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Jin Kim(김상진),Sang-Hwa Urm(엄상화),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.6

미세소관을 따라 이동하는 모터단백질들은 세포내 물질수송에 필수적인 역할을 한다. Kinesin 1은 세포내에서 미세소관을 따라 움직이는 모터단백질로서 다양한 소포, mRNA, 그리고 단백질의 세포내 수송에 관여한다. Kinesin 1은 2개의 장쇄단위체(KHCs, 또는 KIF5s)와 2개의 경쇄단위체(KLCs)로 구성되어 있다. KIF5s는 N-말단에 모터도메인을 가지고 있고 C-말단의 운반체 결합도메인을 통해 다양한 운반체와 결합한다. 본 연구에서 KIF5B와 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색을 수행한 결과 미세소관의 plus end 결합단백질인 cytoplasmic linker protein 170 (CLIP-170)을 분리하였다. CLIP-170의 coiled-coil 도메인은 KIF5B의 운반체 결합도메인과 결합하였다. 또한 CLIP-170은 KIF5A와 KIF5C와도 결합하였다. 그리고 glutathione S-transferase (GST) pull-down을 통해 KIF5s와 CLIP-170이 단백질수준에서 결합함을 확인하였다. 생쥐 뇌파쇄액을 KIF5B 항체로 면역침강한 결과 CLIP-170이 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 kinesin 1이 세포내에서 CLIP-170을 운반함을 시사한다. Microtubules are long rods in the cytoplasm of cells that plays a role in cell motility and intracellular transport. Microtubule-based transport by motor proteins is essential in intracellular transport. Kinesin 1 is a molecular motor protein that mediates the intracellular transport of various membranous vesicles, mRNAs, and proteins along microtubules. It is comprised of two heavy chains (KHCs, also called KIF5s) and two light chains (KLCs). KIF5s bear a motor domain in their amino (N)-terminal regions and interact with various cargoes through the cargo-binding domain in their carboxyl (C)-terminal regions. To identify proteins interacting with KIF5B, yeast two-hybrid screening was performed, and a specific interaction with the cytoplasmic linker protein 170 (CLIP-170), a plus end microtubule-binding protein, was found. The coiled-coil domain of CLIP-170 is essential for interactions with KIF5B in the yeast two-hybrid assay. CLIP-170 bound to the cargo-binding domain of KIF5B. Also, other KIF5s, KIF5A and KIF5C, interacted with CLIP-170 in the yeast two-hybrid assay. In addition, glutathione S-transferase (GST) pull-downs showed that KIF5s specifically interacted with CLIP-170. An antibody to KIF5B specifically co-immunoprecipitated CLIP-170 associated with KIF5B from mouse brain extracts. These results suggest that kinesin 1 motor protein may transport CLIP-170 in cells.

Rab Effector EHBP1L1 Associates with the Tetratricopeptide Repeat Domain of Kinesin Light Chain 1

Young Joo Jeong(정영주),Sung Woo Park(박성우),Sang-Jin Kim(김상진),Mooseong Kim(김무성),Sang-Hwa Urm(엄상화),Jung Goo Lee(이정구),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.1

Kinesin 1은 미세소관을 따라 plus말단으로 이동하는 모터단백질로 세포내 물질 수송에 관여한다. Kinesin 1은 경쇄단위체(light chain subunit)를 통하여 운반체들인, 세포내 소기관, 다양한 소포체, 신경전달물질 수용체 단백질, 세포신호전달 단백질과 여러 단백질 복합체들과 결합하여 운반하는 kinesin superfamily protein (KIFs)의 한 종류이다. Kinesin light chains 1 (KLC1)은 모터 기능이 없는 단위체로서 kinesin heavy chain (KHC)과 결합한다. KLC1은 다양한 매개단백질들과 결합하지만 아직 결합하는 매개단백질이 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 KLC1의 tetratricopeptide repeat (TPR) 영역과 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색한 결과 EH domain-binding protein 1-like 1 (EHBP1L1) 을 분리하였다. EHBP1L1은 KLC1의 TPR 영역을 포함한 부위와 결합하지만 KIF5B (kinesin 1의 모터 단백질)과 KIF3A (kinesin 2의 모터 단백질)와는 결합하지 않았다. 또한 KLC1은 EHBP1L1의 C-말단에 존재하는 coiled-coil 도메인과 결합하였으며, 다른 EHBP1L1의 isoform인 EHBP1과는 결합하지 않았다. KLC1은 GST와는 결합하지 않지만 GST-EHBP1L1과 GST-EHBP1L1-coiled-coil domain과는 결합하였다. HEK-293T세포에 EHBP1L1과 KLC1을 동시에 발현시켰을 때 두 단백질은 세포 내에서 같은 부위에 존재하며, EHBP1L1을 면역침강한 결과 KLC1뿐만 아니라 KIF5B와도 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 kinesin 1은 EHBP1L1이 결합한 운반체를 수송함을 시사한다. Kinesin-1 is microtubule-dependent plus-end direct molecular motor protein essential for intracellular transport. It is a member of the kinesin superfamily proteins (KIFs) which transport cargo, including organelles, vesicles, neurotransmitter receptors, cell-signaling molecules, and protein complexes through interaction between its light chain subunit and the cargo. Kinesin light chain 1 (KLC1) is a non-motor subunit that associates with the kinesin heavy chain (KHC). Although KLC1 interacts with many different adaptor proteins and scaffolding proteins, its binding proteins have not yet been fully identified. We used the yeast two-hybrid assay to identify proteins that interact with the tetratricopeptide repeat (TPR) domain of KLC1, and found an interaction between KLC1 and EH domain-binding protein 1 like 1 (EHBP1L1). EHBP1L1 bound to the region containing all six TPR repeats of KLC1 and did not interact with KIF5B (a motor protein of kinesin 1) or KIF3A (a motor protein of kinesin 2) in the yeast two-hybrid assay. The carboxyl-terminus of the coiled-coil domain of EHBP1L1 is essential for interaction with KLC1. However, another EHBP1L1 isoform, EHBP1, did not interact with KLC1 in the yeast two-hybrid assay. KLC1 interacted with GST-EHBP1L1 and its coiled-coil domain but not with GST only. When co-expressed in HEK-293T cells, EHBP1L1 co-localized with KLC1 and co-immunoprecipitated with KLC1 and KIF5B but not KIF3A. These results suggest that kinesin 1 motor protein may transport EHBP1L1-associated cargo in cells.

Interaction of Ras-GTPase-activating Protein SH3 Domain-binding Proteins 2, G3BP2, With the C-terminal Tail Region of KIF5A

Young Joo Jeong(정영주),Won Hee Jang(장원희),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Jin Kim(김상진),Sang-Hwa Urm(엄상화),Il Soo Moon(문일수),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.10

세포 내 소기관들과 소포들은 세포 내에서 미세소관을 따라 적절한 구획으로 수송된다. 이러한 세포 내 수송과정은 분자 모터단백질인 kinesin과 dynein에 의하여 이루어진다. Kinesin 1은 오징어 축삭돌기 세포질로부터 처음 분리되었으며 2개의 중쇄단위체(KHCs, 또는 KIF5s) 및 이와 결합하는 경쇄단위체(KLCs)의 복합체를 형성한다. KIF5s는C-말단 고리 영역을 통해 많은 다양한 단백질과 결합하는데, 아직 그 결합단백질들은 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 KIF5A 결합단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색을 수행하여 스트레스 과립형성과 mRNP 위치결정에 관여하는 Ras-GTPase-activating protein (GAP) Src homology3 (SH3)-domain-binding protein 2 (G3BP2)를 분리하였다. G3BP2는 KIF5A의 C-말단 고리 영역에 존재하는 73개 아미노산을 포함하는 영역과 결합하였다. 그러나 G3BP2는 KIF5B, KIF5C, KLC1, KIF3A와는 결합하지 않았다. KIF5A는 G3BP2의 arginine-glycine-glycine (RGG)/Gly-rich 도메인과 결합하지만 G3BP1과는 결합하지 않았다. HEK-293T세포에 G3BP2와 KIF5A를 발현하여 면역침강한 결과 G3BP2와 KIF5A는 같이 침강하였다. 또한 HEK-293T 세포 내의 전체에서 두 단백질은 같은 부위에 존재하였다. 이러한 결과들은 세포 내에서 G3BP2는 KIF5A와 결합하는 결합단백질로 확인 되었다. Vesicles and organelles are transported along microtubule and delivered to appropriate compartments in cells. The intracellular transport process is mediated by molecular motor proteins, kinesin, and dynein. Kinesin is a plus-end-directed molecular motor protein that moves the various cargoes along microtubule tracks. Kinesin 1 is first isolated from squid axoplasm is a dimer of two heavy chains (KHCs, also called KIF5s), each of which is associated with the light chain (KLC). KIF5s interact with many different binding proteins through their carboxyl (C)-terminal tail region, but their binding proteins have yet to be specified. To identify the interacting proteins for KIF5A, we performed the yeast two-hybrid screening and found a specific interaction with Ras-GTPase-activating protein (GAP) Src homology3 (SH3)-domain-binding protein 2 (G3BP2), which is involved in stress granule formation and mRNA-protein (mRNP) localization. G3BP2 bound to the C-terminal 73 amino acids of KIF5A but did not interact with the KIF5B, nor the KIF5C in the yeast two-hybrid assay. The arginine-glycine- glycine (RGG)/Gly-rich region domain of G3BP2 is a minimal binding domain for interaction with KIF5A. However, G3BP1 did not interact with KIF5A. When co-expressed in HEK-293T cells, G3BP2 co-localized with KIF5A and was co-immunoprecipitated with KIF5A. These results indicate that G3BP2, which was originally identified as a Ras-GAP SH3 domain-binding protein, is a protein that interacts with KIF5A.

The Carboxyl-terminal Tail of a Heterotrimeric Kinesin 2 Motor Subunit Directly Binds to β2-tubulin

Young Joo Jeong(정영주),Sung Woo Park(박성우),Sang-Jin Kim(김상진),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Hwa Urm(엄상화),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.3

미세소관은 알파- 와 베타-tubulin의 이량체가 종합되어 형성되며, 또한 세포내에서 tubulin 수송은 섬모나 편모와 같은 세포 부착 기관의 성장에 중요한 역할을 한다. Kinesin 2는 kinesin superfamily (KIF)의 분자 모터 단백질의 한 종류로 미세소관를 따라 다양한 운반체를 운반하며, 2종류의 다른 모터 단백질(KIF3A, KIF3B)과 kinesin-associated protein 3 (KAP3)로 구성되어 있다. Kinesin 2는 KIF3A의 cargo binding domain을 통하여 다양한 단백질과의 결합이 알려져 있지만, 아직 결합단백질의 다수는 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 KIF3A와 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid system을 사용하여 탐색한 결과 미세소관의 단위체의 한 종류인 β2-tubulin type (Tubb2)을 분리하였다. Tubb2는 KIF3A와 결합하지만, KIF3B, KIF5B와 kinesin light chain 1(KLC1)과는 결합하지 않았다. Tubb2의 C-말단은 KIF3A와의 결합에 필요하며, 다른 KIF3A는 Tubb의 isoforms인 Tubb1, Tubb2, Tubb3, Tubb4, Tubb5와도 결합하였다. 그러나 Tuba1은 KIF3A와 결합하지 않았다. 생쥐의 뇌 파쇄액을 KIF3A 항체로 면역침강한 결과 Tubb2는 heterotrimeric kinesin 2의 구성단백질들과 같이 침강하였다. 이러한 결과들은 heterotrimeric kinesin 2는 tubulin과 결합하여 세포 내에서 tubulins을 운반하는 것을 시사한다. Microtubules form through the polymerization of α- and β-tubulin, and tubulin transport plays an important role in defining the rate of microtubule growth inside cellular appendages, such as the cilia and flagella. Heterotrimeric kinesin 2 is a molecular motor member of the kinesin superfamily (KIF) that moves along the microtubules to transport multiple cargoes. It consists of two motor subunits (KIF3A and KIF3B) and a kinesin-associated protein 3 (KAP3), forming a heterotrimeric complex. Heterotrimeric kinesin 2 interacts with many different binding proteins through the cargo-binding domains of the KIF3s, but these binding proteins have not yet been specified. To identify these proteins for KIF3A, we performed yeast two-hybrid (Y2H) screening and found a specific interaction with β2-tubulin (Tubb2), a microtubule component. Tubb2 was found to bind to the cargo-binding domain of KIF3A but did not interact with KIF3B, KIF5B, or kinesin light chain 1 in the Y2H assay. The carboxyl-terminal region of Tubb2 is essential for interaction with KIF3A. Other Tubb isoforms, including Tubb1, Tubb3, Tubb4, and Tubb5, also interacted with KIF3A in the Y2H screening. However, α1-tubulin (Tuba1) did not interact with KIF3A. In addition, an antibody to KIF3A specifically co-immunoprecipitated the KIF3B and KAP3 associated with Tubb2 from mouse brain extracts. In combination, these results suggest that a heterotrimeric kinesin 2 motor protein is capable of binding to tubulin and may transport it in cells.

Ferritin, an Iron Storage Protein, Associates with Kinesin 1 through the Cargo-binding Region of Kinesin Heavy Chains (KHCs)

Won Hee Jang(장원희),Young Joo Jeong(정영주),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Jin Kim(김상진),Sang-Hwa Urm(엄상화),Il Soo Moon(문일수),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.6

세포내소기관과 단백질 복합체의 운반은 kinesin superfamily proteins (KIFs)에 의해 매개된다. 처음으로 밝혀진 kinesin인 kinesin 1은 motor단백질로서 세포 내에서 미세소관을 따라 이동하며, 다양한 세포내 소기관이나 단백질복합체를 운반한다. Kinesin 1은 장쇄(KHC, 또한 KIF5s로도 통칭) 2분자와 단쇄(KLCs) 2분자로 구성된 4합체(tetramer) 구조를 가진다. KIF5s의 운반체 결합영역을 포함하는 말단영역은 다수의 운반체와 결합하지만, 결합운반체에 관하여 아직 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 KIF5A의 결합 단백질을 동정하기 위하여 효모 two-hybrid screening을 수행하였고 철 저장 및 해독 기능을 하는 단백질인 ferritin heavy chain (Frt-h)을 찾아내었다. Frt-h은 KIF5A의 아미노산 800번과 940번 사이의 부위와 결합하며, 다른 KIF5s와도 결합함을 효모 two-hybrid assay로 확인하였다. 또한 Frt-h의 coiled-coil 도메인이 KIF5A와의 결합에 필수영역임을 밝혔다. 한편, ferritin light chain (Frt-l) 또한 KIF5s와 결합함을 효모 two-hybrid assay로 확인하였다. 이러한 단백질간의 결합을 glutathione S-transferase (GST) pull-down assay를 통하여 검증하였다. 추가적으로 생쥐의 뇌 파쇄액을 항 KHC 항체로 면역침강을 행한 결과, KLC1뿐만 아니라 Frt-h와 Frt-l도 같이 침강하였다. 이러한 결과들은 세포 내에서 kinesin 1이 ferritin 복합체를 운반함을 시사한다. The intracellular transport of organelles and protein complexes is mediated by kinesin superfamily proteins (KIFs). The first kinesin, kinesin 1, was identified as a molecular motor protein that moves various organelles and protein complexes along the microtubule rails in cells. Kinesin 1 is a tetramer of two heavy chains (KHCs, also called KIF5s) and two kinesin light chains (KLCs). KIF5s interact with many different proteins through their tail region, but their binding proteins have not yet been fully identified. To identify the interaction proteins for KIF5A, we performed yeast two-hybrid screening and found a specific interaction with ferritin heavy chain (Frt-h), which has a role in iron storage and detoxification. Frt-h bound to the amino acid residues between 800 and 940 of KIF5A and to other KIF5s in the yeast two-hybrid assay. The coiled-coil domain of Frt-h is essential for interaction with KIF5A. In addition, ferritin light chain (Frt-l) interacted with KIF5s in the yeast two-hybrid assay. In addition, these proteins showed specific interactions in the glutathione S-transferase (GST) pull-down assay. An antibody to KHC specifically co-immunoprecipitated Frt-h and Frt-l from mouse brain extracts. These results suggest the kinesin 1 motor protein may transport the ferritin complex in cells.

The Heterotrimeric Kinesin-2 Family Member KIF3A Directly Binds to Creatine Kinase B

Young Joo Jeong(정영주),Sung Woo Park(박성우),Mi Kyoung Seo(서미경),Sang-Jin Kim(김상진),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Hwa Urm(엄상화),Jung Goo Lee(이정구),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.3

Kinesin은 세포의 중심부에서 세포막쪽으로 미세소관을 따라 이동하며, heterotrimeric kinesin-2는 kinesin superfamily(KIF)의 한 종류로 미세소관의 plus방향으로 이동하는 분자 모터 단백질이다. Heterotrimeric kinesin-2는 모터 활성을 가지는 3종류(KIF3A, KIF3B와 KIF3C)와 kinesin-associated protein 3 (KAP3)이 결합한 형태로 KIF3s의 운반체 결합 영역을 통하여 다양한 결합 단백질과 결합한다. 그러나, 다양한 운반체를 수송하는 heterotrimeric kinesin-2를 조절하는 조절단백질에 대하여서는 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 heterotrimeric kinesin-2를 조절하는 조절단백질을 단백질을 분리하기 위하여 KIF3A의 운반체 결합 영역과 결합하는 단백질을 효모 two-hybrid system을 사용하여 탐색한 결과, 뇌에 특이적으로 발현하는 세포질 크레아틴 키나아제(CKB)를 분리하였다. CKB의 C-말단은 KIF3A의 운반체 결합 영역과 결합하지만, KIF3B, KIF5B와 KAP3과는 결합하지 않았다. 다른 단백질 키나아제인 CaMKIIa는 KIF3A와 결합하지만 GSK3a는 KIF3A와 결합하지 않았다. 또한 KIF3A은 GST-CKB-C와는 결합하지만 GST-CKB-C와 GST와는 결합하지 않았다. HEK-293T세포에 CKB와 KIF3A을 동시에 발현시켰을 때 두 단백질은 세포 내에서 같은 부위에 존재하며, CKB 혹은 KIF3A을 면역침강한 결과 KIF3A뿐만 아니라 KIF3B와도 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 CKB-KIF3A 결합은 세포내에서 에너지가 부족되는 조건에서 heterotrimeric kinesin-2의 운반체 수송을 조절할 가능성을 시사한다. Heterotrimeric kinesin-2 is a molecular motor protein of the kinesin superfamily (KIF) that moves along a microtubule plus-end directed motor protein. It consists of three different motor subunits (KIF3A, KIF3B, and KIF3C) and a kinesin-associated protein 3 (KAP3) that form a heterotrimeric complex. Heterotrimeric kinesin-2 interacts with many different binding proteins through the cargo-binding domain of the KIF3s. The activity of heterotrimeric kinesin-2 is regulated to ensure that the cargo is directed to the right place at the right time. How this regulation occurs, however, remains in question. To identify the regulatory proteins for heterotrimeric kinesin-2, we performed yeast two-hybrid screening and found a specific interaction with creatine kinase B (CKB), which is the brain isoform of cytosolic creatine kinase enzyme. CKB bound to the cargo-binding domain of KIF3A but did not interact with the KIF3B, KIF5B, or KAP3 in the yeast two-hybrid assay. The carboxyl (C)-terminal region of CKB is essential for the interaction with KIF3A. Another protein kinase, CaMKIIa, interacted with KIF3A, but GSK3a did not interact with KIF3A in the yeast two-hybrid assay. KIF3A interacted with GST-CKB-C but not with GSK-CKB-N or GST alone. When co-expressed in HEK-293T cells, CKB co-localized with KIF3A and co-immunoprecipitated with KIF3A and KIF3B but not KIF5B. These results suggest that the CKB-KIF3A interaction may regulate the cargo transport of heterotrimeric kinesin-2 under energy-compromised conditions in cells.

Parkin Interacts with the PDZ Domain of Multi-PDZ Domain Protein MUPP1

Won Hee Jang(장원희),Young Joo Jeong(정영주),Sun Hee Choi(최선희),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Jin Kim(김상진),Sang-Hwa Urm(엄상화),Il Soo Moon(문일수),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.8

세포표면 수용체와 통로가 적절히 기능하려면 특정 세포 내 위치로 배치되고 조절되어야 한다. PSD95/Dlg/Zo-1 (PDZ) 도메인은 이러한 배치와 조절을 매개하는 다양한 단백질들을 인식하고 이 단백질들이 서로 결합하는데 관여한다. MUPP1은 13개의 PDZ domain을 가지는 단백질로서 여러 구조 단백질 및 신호전달 단백질과 상호결합하지만, MUPP1이 어떻게 안정화되며, 어떻게 신호전달과정에 관여하는지에 대해 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 MUPP1의 PDZ 도메인과 상호 작용하는 단백질을 규명하기 위하여 효모 two-hybrid 방법을 이용하였고, Parkin이 MUPP1과 결합하는 것을 확인하였다. Parkin은 E3 ubiquitin ligase로서, Parkin 유전자의 기능상실 돌연변이는 autosomal recessive juvenile parkinsonism을 일으키는 것으로 알려져 있다. Parkin은 MUPP1의 12번째 PDZ domain과 결합하지만, 다른 PDZ 도메인과는 결합하지 않았다. Parkin의 C-말단부위는 II 형 PDZ-결합모티프를 가지고 있는데, 이 모티프가 MUPP1과의 결합에 필수적임을 확인하였다. HEK-293T 세포에 MUPP1과 Parkin을 동시에 발현하여 발현위치를 확인한 결과 세포내의 같은 위치에서 발현하였다. 또한 Parkin은 MUPP1을 강하게 유비퀴틴화 하였다. 이러한 결과들은 MUPP1이 Parkin의 기질이며, Parkin에 의한 유비퀴틴화에 의해 MUPP1의 기능 혹은 안정성이 조절될 수 있음을 시사한다. The localization to specific subcellular sites and the regulation of cell surface receptors and channels are crucial for proper functioning. Postsynaptic density-95/Disks large/Zonula occludens-1 (PDZ)-domain is involved in recognition of and interaction between various proteins, by which the localization and the regulation are mediated. Multi-PDZ domain protein 1 (MUPP1) contains 13 PDZ domains. MUPP1 serves a scaffolding function for structure proteins and signaling proteins, but the mechanism how MUPP1 is stabilized and signalized has not yet been elucidated. We used the yeast two-hybrid system to identify proteins that interact with PDZ domains of MUPP1. We found an interaction between MUPP1 and Parkin. Parkin is an E3 ubiquitin ligase. Loss-of-function mutations of Parkin gene are known to cause an autosomal recessive juvenile parkinsonism. Parkin bound to the 12th PDZ domain, but not to other PDZ domains of MUPP1. The C-terminal end of Parkin has a type II PDZ-association motif, which was essential for the interaction with MUPP1 in the yeast two-hybrid assay. When co-expressed in HEK-293T cells, Parkin co-localized with MUPP1. When co-expressed with ubiquitin in HEK-293T cells, MUPP1 has been strongly ubiquitinated by Parkin. These findings collectively suggest that MUPP1 is a novel substrate of Parkin and its function or stability could be modulated by Parkin-mediated ubiquitination.

Muskelin Interacts with Multi-PDZ Domain Protein 1 (MUPP1) through the PDZ Domain

Won Hee Jang(장원희),Young Joo Jeong(정영주),Sun Hee Choi(최선희),Won Hee Lee(이원희),Mooseong Kim(김무성),Sang-Jin Kim(김상진),Sang-Hwa Urm(엄상화),Il Soo Moon(문일수),Dae-Hyun Seog(석대현) 한국생명과학회 2015 생명과학회지 Vol.25 No.5

단백질-단백질 결합은 다양한 세포내 반응 조절에서 중요한 역할을 한다. Postsynaptic density-95/disks large/zonula occludens-1 (PDZ) 도메인은 널리 알려진 단백질-단백질 결합 매개 도메인 중 하나이다. PDZ 도메인은 결합 단백질의 카르복실(C)-말단의 특정 motif와 결합한다. Multi-PDZ domain protein 1 (MUPP1)은 13개 PDZ 도메인을 가지는 단백질로서 다양한 구조단백질 및 신호단백질에 대한 scaffold로 작용한다고 알려져 있지만 MUPP1의 세포 내 기능은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 MUPP1의 PDZ 도메인과 결합하는 단백질을 규명하기 위하여 효모 two-hybrid 방법을 이용하였고 muskelin이 MUPP1과 결합하는 것을 확인하였다. Muskelin은 GABAA 수용체(GABAAR)의 α1 subunit와 결합하며 수용체의 endocytosis와 분해에 관여하는 것으로 알려져 있다. Muskelin은 MUPP1의 3번째 PDZ 도메인과 결합하지만, 다른 PDZ 도메인과는 결합하지 않았다. 또한 MUPP1과의 결합에 muskelin의 C-말단부위가 필수적임을 효모 two-hybrid 방법으로 확인하였다. HEK-293T 세포에 MUPP1과 muskelin을 동시에 발현하여 면역 침강한 결과 두 단백질은 같이 면역 침강하였다. 반면에 C-말단 결손 muskelin은 MUPP1과 같이 면역 침강하지 않았다. 또한 muskelin과 MUPP1은 세포내의 같은 위치에서 발현하였다. 이러한 결과들은, muskelin과의 결합을 통해, MUPP1 혹은 MUPP1과 결합하는 단백질이 GABAAR의 세포내 이동과 회전(turnover)을 조절할 가능성을 시사한다. Protein-protein interactions have a critical role in the regulation of many cellular functions. Postsynaptic density-95/disks large/zonula occludens-1 (PDZ) domain is one of domains that mediate protein-protein interactions. PDZ domains typically bind to the specific motif at the carboxyl (C)-terminal end of partner proteins. Multi-PDZ domain protein 1 (MUPP1), which has 13 PDZ domains, serves a scaffolding function for structure proteins and signaling proteins, but the cellular function of MUPP1 has not been fully elucidated. We used the yeast two-hybrid system to identify proteins that interact with PDZ domains of MUPP1. We found an interaction between MUPP1 and muskelin. Muskelin was recently identified as a GABAA receptor (GABAAR) α1 subunit binding protein and known to have a role in receptor endocytosis and degradation. Muskelin bound to the 3<SUP>rd</SUP> PDZ domain, but not to other PDZ domains of MUPP1. The C-terminal end of muskelin was essential for the interaction with MUPP1 in the yeast two-hybrid assay. When co-expressed in HEK-293T cells, muskelin but not the C-terminal deleted muskelin was co-immunoprecipitated with MUPP1. In addition, MUPP1 co-localized with muskelin at the same subcellular region in cells. These findings collectively suggest that MUPP1 or its interacting proteins could modulate GABAAR trafficking and turnover through the interaction with muskelin.