Perception of temperature is an important sensory function in all organisms. Temperature preference behavior (TPB) in Drosophila melanogaster, one of poikilothermal animals, depends on the level of cAMP and PKA signaling in the mushroom body of brain. However, downstream genes to PKA have not been found. Here I analyzed PKA-dependent changes in gene expression profiles and identified a cytochrome P450 gene 6a17 (Cyp6a17) as a target for PKA regulation. Cyp6a17 expression was also reduced in mutants with lower levels of cAMP or cAMP-responsive element binding protein (CREB), supporting that cyp6a17 expression is regulated by cAMP-PKA pathway. Cyp6a17 null mutants are fully viable with no obvious morphological defects, but showed severe behavioral defects in temperature preference. Targeted knockdown of Cyp6a17 by RNAi in the mushroom body also caused abnormal temperature preference. These data provide evidence that regulation of specific cytochrome P450 expression by cAMP-PKA signaling is crucial for temperature preference behavior.
온도 감지는 모든 생명체에 있어 중요한 감각 기능이다. 변온 동물중의 하나인 초파리의 온도 선도 행동은 mushroom body라고 불려지는 뇌 조직 중 한 부분에서 cAMP와 protein kinase A (PKA)에 의해서 결정된다. 그러나, 아직까지 온도 선호 행동을 조절하는 PKA에 의해서 조절되는 하위 유전자들은 밝혀져 있지 않고 있다. 따라서 mushroom body에서 PKA 의존적으로 변화되는 유전자들의 변화 양상을 측정 하였고, 그 중 초파리 cytochrome P450 계열인 Cyp6a17을 PKA에 의해서 조절되는 후보 유전자를 동정하였다. Cyp6a17의 발현이 낮은 cAMP 수준과 cAMP-responsive element binding protein (CREB) 정상하위 대립 인자 돌연변이 초파리에서 줄어 든 사실은 Cyp6a17 발현이 cAMP-PKA 신호전달 체계에 의해서 조절된다는 사실을 더욱 확증시켜주었다. Cyp6a17 돌연변이 초파리들은 특별한 형태학적 결함이 없이 정상적인 발달 상태를 보여주는 반면에 온도 선호도에 있어서는 극심한 행동학적 결함을 나타냈다. Cyp6a17을 목표로 한 RNAi를 mushroom body 특이적으로 유도한 경우에도 비정상적인 온도선호도를 나타냈다. 이러한 실험 결과들은 cAMP-PKA 신호전달에 의해서 그 발현 양상이 조절되는 특정 cytochrome P450 유전자가 온도 선호 행동을 결정하는 것에 있어 중대한 역할을 수행한다는 것을 뒷받침해 준다.
