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구제역바이러스의 FMDV 2C 단백질은 소포체 스트레스를 통해서 염증 유도 사이토카인 TNFα의 발현을 증가시킴
강효린(Hyo Rin Kang),성미소(Mi So Seong),나진주(Jin Ju Nah),류소연(Soyoon Ryoo),구복경(Bok Kyung Ku),정재훈(JaeHun Cheong) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.3
구제역바이러스(FMDV)는 Picornaviridae 과의 Aphthovirus 속의 한 종류이며, 야생과 가축의 소와 돼지에 감염한다. FMDV는 감염 조직에서 중증의 염증반응을 포함한 다양한 임상적 증후들을 일으킨다. FMDV 게놈 RNA는 약 8.3 kb 길이의 양성-단일 가닥을 가지고 있으며, 하나의 긴 단백질 번역틀(ORF)을 만든다. 이 ORF는 바이러스의 단백질가수분해효소에 의해서 구조단백질과 비구조단백질로 나누어진다. FMDV의 FMDV 2C 단백질은 FMDV 유전자에서 만들어지는 비구조단백질로서 염증과 세포사를 포함한 FMD 병리 과정과 바이러스 복제에서 중요한 역할을 한다. 이 연구에서 우리는 FMDV 2C가 염증 유도 사이토카인인 tumor necrosis factor alpha (TNFα)의 세포내 발현을 유도하는 가능성을 검토하였다. FMDV 2C의 돼지 세포인 IBRS-2 세포내 발현은 TNFα의 유전자 발현 조절 부위인 프로모터의 활성화를 이용하여 전사수준에서 TNFα의 mRNA와 단백질 생성을 증가시켰다. 추가적으로, 소포체 스트레스를 감소시키는 화학물질인 4-phenylbutyric acid (4-PBA) 처리는 FMDV 2C에 의해 유도된 TNFα 발현을 감소시켰다. 소포체 스트레스 반응을 매개하는 전사인자의 한 종류인 ATF4는 TNFα 프로모터의 활성을 유도하고, TNFα의 mRNA와 단백질 발현을 증가시켰다. 하지만, ATF4의 기능 결핍 돌연변이체 단백질의 발현은 FMDV 2C에 의한 TNFα 생성을 유도하지 못하였다. 이들 결과들은 FMDV FMDV 2C 단백질이 ATF4-매개 TNFα 발현을 통해 임상적 염증반응을 증가시키고, 이는 소포체 스트레스의 유도와 연관되어있음을 제시한다. Foot-and-mouth disease virus (FMDV), a member of the genus Aphthovirus in the Picornaviridae family, affects wild and domesticated ruminants and pigs. FMDV causes various clinical symptoms, including severe inflammation in infected tissue. Genome RNA of FMDV shows a positive single-strand chain approximately 8.3 kb long and encodes a single long open reading frame (ORF). The ORF is translated into structural and non-structural proteins by viral proteases. The FMDV 2C protein is one of the non-structural proteins encoded by FMDV and plays a critical role in FMD pathogenesis, including inflammation, apoptosis, and viral replication. In this study, we examined whether FMDV 2C induces intracellular expression of pro-inflammatory cytokine tumor necrosis factor alpha (TNFα). FMDV 2C expression in pig IBRS-2 cells increased mRNA and protein expression of TNFα at the transcriptional level via activation of TNFα promoter. Treatment with 4-phenylbutyric acid, an endoplasmic reticulum (ER) stress reducer, decreased TNFα expression induced by FMDV 2C. Activating transcription factor 4 (ATF4), a transcription factor mediating ER stress response, induced transactivation of TNFα promoter and expression of mRNA and protein of TNFα. However, the dominant negative mutant of ATF4 did not induce FMDV 2C–mediated TNFα expression. The results indicate that FMDV 2C protein increases clinical inflammation via ATF4-mediated TNFα expression and is associated with ER stress induction.
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