A brain-specific cDNA fragment from mouse was isolated by subtracting brain cDNAs with liver cDNAs. The cDNA fragment was revealed to encode a novel mitochondrial carrier from sequence similarity, named as Mtch1 (mitochondrial carrier homolog 1). The Mtch1 gene was expressed predominately in nervous system of 9.5 dpc mouse embryo and 10.5 dpc embryo and in adult brain, suggesting that the Mtch1 gene influence the early development of brain tissues. Several murine Mtch1 cDNA clones were obtained from brain cDNA library. The sequence analysis of the cDNA clones revealed two Mtch1 transcripts by alternative splicing of 51 bp as confirmed by RT-PCR. Two different putative Mtch1 proteins consist of 372 or 389 amino acids. About 20 Kb of the Mtch1 genomic sequence was assembled by connecting the overlapped sequences of several genomic clones. The gene was compromised of 13 exons and 12 introns with all the splice donor and acceptor sites conforming to the canonical GT/AG rule. The promoter, lacking TATA and CAAT boxes, harbored a CREB and six Sp1 binding sites. A CpG island was found in the promoter and the region surrounding translation start site. Southern blot analysis showed that the Mtch1 gene was single copy. The Mtch1 transcription was mainly initiated at site 118 bp upstream from the translation start codon. The Mtch1 gene was located on human chromosome 6p21 and 15.23 cM of mouse chromosome 17. The Mtch1 orthologs were identified in human, hamster, rat, Drosophila, Caenorhabditis elegans, and Bombyx mori from a comprehensive database analysis. Like murine Mtch1 cDNA, human MTCH1 cDNA potentially encode polypeptides with 372 or 389 and Drosophila mtch and Bombyx mtch were composed of 295 and 316 amino acids, respectively. Murine Mtch2 and its orthologs, the murine Mtch1 paralogs, were found in human, chicken, and zebrafish. The murine Mtch2 cDNA was comprised of an open eading frame of 303 amino acids. Two messages of Mtch2 gene were expressed constitutively in most tissues except in spleen. The Mtch2 was proven to be single copy gene with some pseudogenes and to be located on human chromosome 22p11 and 9.9 cM of mouse chromosome 16. Human MTCH2, chicken Mtch2, and zebrafish Mtch2 proteins were composed of 303, 299, and 300 amino acid residues, respectively. All the MTCH proteins had virtually identical hydropathy profiles that presented five transmembrane (TM) domains. Amino acids of TM domains were well conserved with other mitochondrial carriers. Murine GFP-Mtch1 and GFP-Mtch2 fusion proteins were localized to mitochondria. The MTCH proteins, however, had five TM domains in contrast to other mitochondrial carriers with six TM domains, suggesting that the MTCH proteins belong to a novel subfamily of mitochondrial carrier family. The phylogenetic tree implied that the MTCH gene encoded protein involved in transporting nucleotide derivatives and was duplicated in early or before the vertebrate lineage.
차감방법을 이용하여 생쥐의 뇌 특이적 발현 전사체의 부분염기서열을 분리하였다. 상동성 비교를 통해 그 염기서열은 새로운 종류의 사립체 수송단백질을 암호화하고 있음을 알 수 있었고, 이에 이 유전자를 Mtch1(mitochondrial carrier homolog 1) 이라고 명명하였다. 이 유전자는 두 종류의 전사체로서 뇌에서 다량으로 발현되며, 수정 후 9.5와 10.5일 경과한 생쥐의 배 (embryo)의 신경조직에서 발현되었다. 이 유전자에 대한 여러 cDNA클론들이 분리되었고, 염기서열에 의하면 두 종류의 전사체가 51 bp절편의 alternative splicing에 의해 생성됨을 알 수 있었다. 따라서 생쥐에서 두 종류의 Mtch 단백질이 존재하며, 그들은 각각 372와 389개의 아미노산을 이루어져 있으며, 뇌에서 거의 동량 발현되는 것으로 판명되었다. 이 유전자는 약 20 kb 크기이며, 13개의 엑손과 12개의 인트론으로 구성되어 있었다. 프로모터 라고 추정된 부위에는 TATA box가 존재하지 않았으나, 6개의 Sp1결합위치를 지니고 있었다. 이 유전자는 생쥐의 17번 염색체의 15.23 cM위치에 존재할 것으로 추정되었고, 게놈상에 한 분자 존재함이 확인되었다. 또한 단백질 시작암호보다 118 bp 앞쪽에서 전사가 주로 시작 되고 있었다. 상동성 분석결과 여러 생물체에서 이 유전자에 대한 종간 유사 유전자와 종내 유사 유전자들이 확인되었다. 이 유전자의 종간 유사 유전자는 인간, 햄스터, 랫트, 초파리, 예쁜 꼬마 선충, 누에나방에서 확인되었다. 인간유전자와 초파리유전자는 각 각 372(또는 389)개와 316개의 아미노산으로 구성된 폴리펩티드를 암호화하고 있었다. 누에나방의 유전자는295개의 아미노산으로 구성되어있었다. 여러 종내 유사 유전자, MTCH2 유전자, 들이 생쥐, 인간, 닭, zebrafish에서 확인되었다. 생쥐의 Mtch2 유전자는 303개의 아미노산으로 구성된 폴리펩티드를 암호화하고 있었으며, 2 종류의 전사체가 지라를 제외한 모든 조직에서 발현되고있었다. 이 유전자에 대한 여러 pseudogene들이 있으나, 게놈상에 한 분자만이 존재하며, 그 위치는 염색체 16번의 9.9 cM부위로서 추정되었다. 인간 MTCH2 단백질은 303개, zebrafish Mtch2 단백질은 300개, 그리고 닭의 Mtch2 단백질은 299개의 아미노산으로 이루어져 있었다. 진화적 유연관계가 멀리 떨어진 인간과 곤충인 누에나방사이에서 조차도 MTCH계열 단백질간의 상동성이 50%에 이를 정도로 MTCH계열 단백질들은 서로간에 상당히 진화적으로 보존되고 있었다. 분석된 모든 MTCH계열 단백질들은 5개의 막 횡단부위를 지닌 것으로 보이는데, 그러한 막 횡단부위의 아미노산들은 이미 알려진 다른 사립체 수송 단백질들의 막 횡단부위의 아미노산들과 진화적으로 상당히 보존되어 있었다. 또한 생쥐의 단백질들은 사립체에 위치하는 것으로 보아 이 유전자들은 사립체 수송 단백질의 일종이라고 사료된다. 그러나 기존의 6개의 막 횡단부위를 지니는 사립체 수송 단백질들과는 달리 이 단백질들은 5개의 막 횡단부위만을 지니므로, 사립체 수송단 백질 계열의 새로운 소 계열에 속하는 것으로 추정된다. 계통발생학적 분석에 의하면, 이 두 유전자(Mtch1 과Mtch2)들은 뉴클레오티드 계열의 대사물질을 수송하는 것으로 추정되며, 척추동물로 진화가 이루어지는 동안이나 그 이전에 이미 서로 갈라져 분화된 것으로 사료된다.
