The perception of temperature in external environmental stimuli is one of the important sensory systems in organisms to survive. However, regarding the mechanisms of thermosensation little is known about it. Recently, a study of the mechanisms of thermosensation has been advanced by discovery of transient receptor potential (TRP) channels. These TRP channels are quite unusual in the sense that they react to their own temperature. Although, there are some TRP channels that respond to various temperatures - noxious heat, warm and cold temperature - in mammals, only two TRP channels are known in Drosophila that react to hot and warm temperature.
Using Drosophila which has central nerve system as a model system, fourteen thousands independent lines of P-element inserted mutant flies were tested by temperature-preference behavior in genome-scale and then one hundred sixty two candidates were selected as thermomutants. Possibly affected genes in these lines were predated through database search. These hermomutants fall into several categories which are involved in regulation of transcription and translation, cytoskeleton, nervous system, cell communication, signal transduction, ubiquitination, metabolism, biosynthesis, G protein coupled receptor (GPCR), channel activity, other function and novel function. Using RT-PCR, the expression level of suspected genes was observed in central nerve system, epidermis, and guts of third instar larvae. Based on their domain homology, biological process, and expression level of each organ, sixteen thermomutants were selected. The expression patterns in central nerve system for these mutants were investigated by using in-situ hybridization method.
Although, this high-throughput screen of genes is related to thermosensation, more detail research following this study will be clear up the mechanism of thermosensation form Drosophila to human.
외부 환경으로부터 오는 자극 중의 하나인 온도의 감지는 생물체가 살아가는 것에 있어서 중요한 감각 체계 중의 하나이다. 그러나 온도 감지의 메커니즘에 관해서 알려진 바는 거의 없다. 최근, transient receptor potential (TRP) channel의 발견으로 인해 온도 감지 메커니즘 연구는 새로운 장을 맞이하고 있다. 이 TRP channel들은 그들 고유의 온도에 대해서 반응한다는 의미에서 매우 이례적이다. 포유 동물에서는 다양한 온도 - 유해할 만큼 뜨거운 온도, 따뜻한 온도, 그리고 차가운 온도 - 에 반응하는 몇몇 TRP channel 들이 있지만, 초파리에서는 뜨거운 온도와 따뜻한 온도에서 반응하는 두 가지 TRP channel 만일 알려져 있다.
중추 신경계를 가지고 있는 초파리를 모델 시스템으로 사용하여, P element 가 들어가 있는 돌연변이 초파리 14000 라인을 게놈 수준에서 온도 선호 행동 실험을 통하여 실험 하였고, 그 결과 162 개의 온도 감지 이상 돌연변이들이 골라졌다. P element가 영향을 주었을 것이라고 예상되는 유전자들은 데이터 베이스를 통해서 예측되었다. 이들 온도 감지 이상 돌연변이들은 전사와 번역의 조절, 세포 골격, 신경계, 세포들간의 정보전달, 신호 전달, ubiquitination, 물질 대사, 생합성, GPCR, channel 활성, 다른 기능들 그리고 알려지지 않은 기능을 가지고 있는 것 등으로 구분되었다. RT-PCR을 이용하여, 의심되는 유전자들의 발현 정도를 3령기 애벌레의 뇌, 표피조직, 소화기관에서 관찰하였다. 이 결과와 인간과 주에서의 단백질의 상동성정도, 생물학적 기능 등을 토대로 하여 최종적으로 12개의 온도 감지 이상 돌연변이들이 선별되었다. 중추 신경계에서의 발현 양상은 in situ hybridization 방법을 이용하여 연구되었다.
이러한 온도 감지와 연관된 유전자들의 대량 검색을 통하여 보다 세부적인 연구가 이루어 질 것이며, 이러한 연구들은 초파리에서부터 인간에 이르는 온도감지의 메커니즘을 밝혀낼 것이다.
