Proteins that possess highly specialized signature called J domain are participated in various physiological functions in prokaryotic and eukaryotic cells. They are involved in protein biosynthesis, translocation across cellular membranes, and folding of proteins. In this study, an evolutionarily conserved subclass of JDP (J domain protein) genes from Drosophila melanogaster, mouse, human, Bombyx mori, and Manduca sexta were characterized. Predicted JDP proteins contained the conserved J domain but lacked other structural motifs found in known J domain-containing proteins. Drosophila jdp gene consists of five exons and four introns and encodes two isoforms of 182 and 195 amino acids produced by alternative usage of splicing donor site of intron 4. Northern blot analysis showed that Drosophila jdp gene is expressed in adult heads but not in bodies. RT-PCR analysis revealed that two isoforms are produced in equal amount in adult heads. Orthologous genes from various organisms were identified by comprehensive expressed sequence tags database (dbEST) search. Representative cDNA clones were obtained and their complete sequences were determined. Murine ortholog Jdp1 gene encodes 198 amino acids and is present as a single copy in mouse genome. It is expressed at the highest levels in kidney and at moderate levels in liver, brain, testis, heart, lung, and muscle. However, the transcript was hardly detected in colon or spleen. Human ortholog JDP1 gene encodes two isoforms of 198 and 107 amino acids produced by differential polyadenylation and is present as a single copy in human genome. It is expressed at moderate levels in brain, heart, and testis and at low levels in kidney and stomach. Only the longer isoform of 198 amino acids could be detected by Northern blot analysis. Orthologous jdp genes of two moth species, Bombyx mori and Manduca sexta, encode 170 amino acids. JDP protein sequences of five organisms are highly conserved. The J domain signatures are found at amino acids 14-79 in mammals and at 17-82 in insects. The C-terminal heptapeptide, KFRNYEI, is conserved in all JDP proteins and supposed to play an important role in function of JDP proteins. Comparative gene map analysis revealed that human JDP1 is localized to chromosome 10q21.1, which is homologous to the central region of mouse chromosome 10. Drosophila jdp gene is located at the right arm of chromosome 3. Genomic structure of mammalian JDP genes are proposed by summing up of exhaustive dbEST analysis, genomic PCR product sequencing, and Southern blot analysis. The mammalian JDP gene is composed of at least five exons and four introns. Two of three introns in coding region are found at the same positions in Drosophila and mammalian JDP proteins. The second intron of the J domain seems to have slipped during evolution in either lineage. Several lines of evidence indicate that the JDP gene and its basic genomic structure emerged in ancient metazoan period. Comparative analysis suggests the history of the gene, such as gene loss in nematode, intron insertions at 5''-UTR (in Drosophila) and at 3''-UTR (in mammals), and independent formation of isoforms in Drosophila and human. Activation of intronic polyadenylation, multiple poly(A) tail attachment, and loss of CpG island promoter might have occurred after speciation of rodents and primates.
다섯 종의 생물, 초파리, 생쥐, 인간, 누에 나방, 담배 나방으로부터, 진화 보존된 J 구조역 단백질 유전자 JDP를 분석하였다. JDP 단백질은 J 구조역 이외에는 다른 J 구조역을 가진 단백질들에서 발견되는 모티프는 가지고 있지 않았다. 초파리의 jdp 유전자는 5 개의 엑손과 4 개의 인트론으로 구성되어 있고, 인트론 4 번에 위치한 스플라이스 공여 부위의 선택적 사용에 의하여 182 개와 195 개의 아미노산을 가지는 두 가지 형태의 단백질을 생산한다. 초파리 jdp 유전자는 성체의 머리에서만 발현되었으며 몸에서는 발견되지 않았으며, 두 가지 형태의 전사체는 동일 양으로 발현되었다. EST 데이터베이스와의 서열 비교를 통하여 여러 종에서 상동 유전자들이 있음을 확인하고, 각각의 cDNA 클론들을 입수하여 전체 염기 서열을 결정하였다. 생쥐 유전자 Jdp1은 198 개의 아미노산을 가진 단백질을 생산하며, 생쥐 유전체 내에 단일 분자로 존재함이 밝혀졌다. 생쥐 유전자는 신장에서 가장 많이 발현되었으며, 간, 뇌, 고환, 폐, 근육에서는 일반적인 수준으로 발현되었다. 그러나, 대장이나 비장에서는 거의 발현되지 않았다. 인간의 유전자 JDP1은, 서로 다른 부위에서의 poly(A) 생성을 통하여, 198 개와 107 개의 두 가지 형태의 단백질을 생산하고, 인간의 유전체 내에서 단일 분자로 존재함을 확인하였다. 인간의 유전자는 뇌, 심장, 고환 등에서 일반적인 수준으로 발현되고, 신장과 위에서는 매우 적게 발현되었다. 두 가지 형태 중에서 198 개의 긴 형태의 전사체만이 검출되었다. 누에 나방과 담배 나방에서 밝혀진 jdp 유전자는 170 개의 아미노산을 가진 단백질을 생산하며, 두 나방 간의 분자 서열을 매우 유사하였다. 다섯 종의 JDP 단백질은 매우 보존되어 있었고, 특징적인 J 구조역은 포유류에서 아미노산 14-79 번 위치에, 곤충에서 17-82 번 위치에 존재한다. 카르복시 말단의 일곱 개의 아미노산 KFRNYEI는 다섯 개의 모든 JDP 단백질에 보존되어 있는 것으로 보아 기능적으로 매우 중요한 부분으로 생각된다. 데이터베이스와 유전자 비교 분석을 통해 결정된 인간 JDP1 유전자의 염색체상 위치는 10 번 염색체의 q 팔의 21.1 부위이다. 이 부위는 생쥐의 10번 염색체의 중앙 부위와 유전자들의 조성이 같으므로 생쥐 Jdp1 유전자는 이 부분에 있을 것으로 기대된다. 초파리의 jdp 유전자는 유전체 사업에 의해 결정된 유전체 서열과의 비교 분석을 통하여 3 번 염색체의 오른쪽 팔에 위치하는 것을 밝혔다. 포유 동물의 JDP 유전자의 구조는, EST 데이터베이스 분석, PCR 산물의 서열 결정, Southern 분석 등을 통해, 5 개의 엑손과 4 개의 인트론으로 구성되는 것으로 추정되었다. 단백질 암호화 부위에 존재하는 3 개의 인트론 중 2 개의 위치는 초파리와 포유 동물 사이에 보존되어 있었고, 다른 하나는 미끄러짐에 의해서 위치가 달라졌다. 여러 증거들을 종합해 볼 때, JDP 유전자는 고대의 메타조아 시기에 생성된 것으로 추정된다. 데이터를 비교 분석해 보면 JDP 유전자의 진화 역사를 조명할 수 있다. 예를 들어, 선충류에서는 해당 유전자가 사라졌고, 인트론이 초파리의 5''-비암호화부위와 포유 동물의 3''-비암호화부위에 각각 새로운 인트론이 생겼으며, 초파리와 인간에서는 서로 다른 기작에 의하여 다른 형태의 전사체가 만들어 졌다. 영장류에서는 설치류와 분화된 후에, 인트론의 poly(A) 생성 부위의 활성화, 여러 위치에서의 poly(A) 부착, CpG island 프로모터의 상실 등의 현상이 일어났을 것으로 생각된다.
