Localization of Goα in the Developing and Adult Mouse Brain

Abstract

Heterotrimeric G proteins mediate signal transduction generated by hormone and neurotransmitters. Among G proteins, Go, a member of the Gi/o family, is the most abundant heterotrimeric G protein in the brain but the roles and effectors for the Go have not been clearly defined. As previously reported, the expression of Go protein is found in various brain regions, including cerebrum, hippocampus, thalamus, and cerebellum. Although Go is already known to be present on both plasma- and endo-membranes, the precise subcellular location of Go protein has been a controversial issue because diverse detection methods such as in situ hybridization versus and immunohistochemistry yielded apparently contradictory results. We previously found that Go functions as a signaling scaffolding molecule that determines the subcellular localization of cAMP-dependent protein kinase A (Ghil et al., 2006). In this study, we showed that Go is expressed in Purkinje cell dendrites of developing and adult cerebellum by comparing the Go expression in wild type and Go knockout mice and confirm the subcellular location of Go protein through the hippocampal neuron in vitro culture. Consequently, this study provides more accurate information to speculate the role of Go protein on the basis of its correct localization as a character of the Go.

G 단백질은 호르몬과 신경전달물질에 의한 신호 전달을 매개하는 단백질이다. G 단백질 중에서도 Gi/o 계열에 포함되는 Go 단백질은 뇌에서 가장 많이 발현하고 있는 단백질임에도 불구하고 그 역할과 효과자에 대해서 아직까지는 많은 부분이 밝혀지지 않고 있다. 기존에 밝혀진 연구들에 의하면 Go 단백질은 대뇌, 해마, 시상, 소뇌 등 다양한 뇌 부위에 걸쳐 발현되고 있는 것으로 알려져 있다. Go 단백질이 세포막, 세포내막에 있는 게 알려졌음에도 불구하고 정확히 어떤 세포막 안팎의 어디 부위에 발현하고 있는지에 대해서는 논란이 있어 왔는데, 이를 테면 원 위치 혼성화 방법과 면역조직염색화학 방법 사이에 상반되는 결과들이 나타났다. 우리는 기존 연구를 통해 Go 기능 중 cAMP - dependent protein kinase a (PKA)의 세포 주변부 위치를 결정함에 있어 골격을 구성하는 단백질로 참여하고 있음을 밝혔다 (Ghil et al., 2006). 본 연구에서는 Go 단백질이 발생 중인 Purkinje 세포의 수상돌기(樹狀突) 가지와 성체의 소뇌, 시험관 내에서 배양한 해마 신경세포의 세포막에서 발현되고 있는 것을 확인했고, 이 결과는 Go 발현이 제거된 유전자 변형 생쥐에서의 실험 결과와 대조하여 확신할 수 있었다. 따라서 본 연구는 Go 단백질의 정확한 발현 위치에 대한 결과를 통해 Go 단백질의 역할과 특징에 대한 전망과 추가 연구 방향을 제시할 수 있다.