The Earth rotation causes periodic changes of light and temperature. A prediction of daily environmental changes has survival advantages to an organism which can adapt its behavior and physiology to the appropriate time of the day. For the reason, natural selection has favored the evolution of circadian clocks. The circadian clock consists of three parts, the input pathway, central clock oscillator, and output pathway. The Six groups of Drosophila clock pacemaker cells are revealed in adult fly brain. They are small and large lateral ventral neurons, lateral dorsal neurons, and three groups of dorsal neurons. The molecular components of the circadian pacemaker cells form two interlocked transcriptional negative feedback loops. In one loop, dCLK/CYC activates per and tim gene expression, and PER/TIM then inhibits dCLK/CYC activity. In the other loop, dCLK/CYC also activates vri and Pdp1ε gene expression, and VRI and PDP1ε then repress or activate dClk transcription.
In this study, we focused on the study of Pdp1ε gene. We developed a screen method to find out the genetic modifiers of Pdp1ε. Eye phenotype changes by overexpressed PDP1ε were used as the assay system for its genetic modifiers. The effect on the circadian behavior of candidate modifiers was also investigated. Moreover, two transgenic flies were also generated. One is Pdp1 -GAL4 driver and the other is Pdp1 RNAi strain. Features of them on the circadian system were also tested.
지구의 자전에 따른 일주기적인 광량과 기온의 변화는 생물체에게 하루 주기의 변화를 미리 예측할 수 있는 생체 내 분자 시계를 진화시켰다. 24 시간 주기의 생체 리듬을 통해 생물들은 하루 동안의 행동과 생리작용을 주위 환경에 알맞게 미리 조절할 수 있다. 이러한 생체 리듬은 외부 자극이나 환경 변화가 없는 상황에서도 유지 될 수 있다.
생체 내 분자 시계는 외부 자극으로부터 뇌로 신호를 전달하는 부분, 전사와 번역의 negative feedback loop을 통하여 일주기성 신호를 만들어 내는 핵심 생체 시계, 그리고 이 신호를 몸의 주변부로 전달하는 부분으로 이루어져있다.
생체 시계 관련 유전자는 미생물에서 포유류까지 잘 보존되어 있다. 그 중에서도 초파리를 이용할 경우에는, 컴퓨터 시스템을 이용한 스크리닝 방법으로 손쉽게 생체 리듬 분석이 가능하기 때문에, 초파리는 생체 리듬 연구 모델로서 널리 사용되고 있다.
본 연구에서는 핵심 생체 시계의 주요 작용 물질로 알려진 Par Domain Protein 1ε (Pdp1ε)의 역할을 깊이 연구하고자, GAL4/UAS 체계를 이용하여 3가지 종류의 형질 변환 초파리를 생성하였다.
UAS- Pdp1ε 초파리는 Pdp1ε을 과발현 시킬 수 있는 형질 전환 초파리이다. 이 논문에서는 Pdp1ε 이 초파리 눈에서 과발현 되었을 때, 그 형태가 크게 망가지는 사실을 바탕으로 Pdp1ε 의 유전적 조절 인자를 찾기 위한 스크리닝을 실시하였다. 이를 통해 총 17개의 의미 있는 결과를 얻었으며, 이들이 생체 리듬에 끼치는 영향을 행동의 변화를 통해 관찰하였다.
또한 Pdp1이 발현되는 위치에서 대상 유전자를 과발현 시킬 수 있는 Pdp1-GAL4 형질 전환 초파리와, Pdp1의 발현을 RNA interference를 이용해 감소시키는 UAS- Pdp1 RNAi 형질 전환 초파리를 새로이 생성하였다. 이들 초파리에서의 생체 리듬 역시 살펴보았다.
