イネ科コイのcAMP依存性プロテインキナーゼA.小胞体ストレスによる脂肪分解における分子特性、遺伝子構造、組織分布、mRNA発現

cAMP-dependent protein kinase A in grass carp Ctenopharyngodon idella: Molecular characterization, gene structure, tissue distribution and mRNA expression in endoplasmic reticulum stress-induced adipocyte lipolysis.

• Shanghong Ji
• Jian Sun
• ChenChen Bian
• Xiaocheng Huang
• Zhiguang Chang
• Minghui Yang
• Rong-Hua Lu
• Hong Ji

抄録

プロテインキナーゼA（PKA）は、最も広く研究されているプロテインキナーゼの一つであり、糖や脂質の代謝を制御するなど、細胞内で多くの機能を持っている。ここで、我々はイネ科コイネ科コイネ属のPKAファミリーの9つのアイソフォームを同定し、その完全コーディング配列（CDS）を取得した。その中には、PRKACAa、PRKACAb、PRKACBa、PRKACBb、PRKAR1A、PRKAR1B、PRKAR2Aa、PRKAR2Ab、PRKAR2B、PRKACA、PRKACB、PRKAR2Aの9つのアイソフォームが含まれており、これらは魚類特有のゲノム重複を経験している可能性がある。配列解析の結果、イネ科コイにおけるPKA遺伝子ファミリーメンバーの予測されるタンパク質構造が異なることがわかった。イネ科コイのPRKACAa, PRKACAb, PRKACBa, PRKACBbにはセリン/スレオニンプロテインキナーゼが、PRKAR1A, PRKAR1B, PRKAR2Aa, PRKAR2Ab, PRKAR2Bには2つの環状ヌクレオチド-一リン酸結合ドメインが含まれていた。PRKACAa、PRKACBa、PRKACBb、PRKAR1A、PRKAR1BおよびPRKAR2Aaは10個のコーディングエクソンを含み、PRKACAbおよびPRKAR2Abはそれぞれ12個のコーディングエクソンおよび5個のコーディングエクソンから構成されていた。9つのPKAアイソフォームのメッセンジャーRNA（mRNA）は広い範囲の組織で検出されたが、その豊富さは組織に依存した発現パターンを示した。また、チュニカマイシンによる脂肪分解では、PRKACAbとPRKACBaのmRNAレベルのみが脂肪細胞で有意な増加を示した（p<.05）ことから、9つのPKAアイソフォームが魚類の小胞体（ER）ストレスを媒介とした脂肪分解においてやや異なる役割を果たしている可能性が示唆された。これらの結果から、9種類のイネ科コイのPKAアイソフォームが組織内で異なる役割を果たしている可能性が示唆され、その発現レベルは脂肪細胞の小胞体ストレスによって異なるように調節されていることが示唆された。

Protein kinase A (PKA), one of the most widely studied protein kinases, has many functions in cells, including regulating the metabolism of sugar and lipid. Here we identified nine isoforms of the PKA family in grass carp Ctenopharyngodon idella and obtained their complete coding sequences (CDS), including PRKACAa, PRKACAb, PRKACBa, PRKACBb, PRKAR1A, PRKAR1B, PRKAR2Aa, PRKAR2Ab and PRKAR2B, and PRKACA, PRKACB and PRKAR2A, which may experience fish-specific genome duplication. Sequence analysis showed that the predicted protein structures of PKA gene family members in grass carp were different. Grass carp PRKACAa, PRKACAb, PRKACBa, and PRKACBb contained serine/threonine protein kinases, while PRKAR1A, PRKAR1B, PRKAR2Aa, PRKAR2Ab and PRKAR2B contained two cyclic nucleotide-monophosphate binding domains. PRKACAa, PRKACBa, PRKACBb, PRKAR1A, PRKAR1B and PRKAR2Aa contained 10 coding exons, while PRKACAb and PRKAR2Ab consisted of 12 coding exons and 5 coding exons, respectively. The messenger RNA (mRNA) of the nine PKA isoforms was detected in a wide range of tissues, but their abundance showed tissue-dependent expression patterns. In tunicamycin-induced adipocyte lipolysis, only the mRNA levels of PRKACAb and PRKACBa showed a significant increase in adipocyte (p < .05), indicating that nine PKA isoforms may serve somewhat different roles in endoplasmic reticulum (ER) stress-mediated lipolysis in fish. These results suggested that nine grass carp PKA isoforms may play different roles in tissues, and their expression levels were differently modulated by ER stress in adipocyte.

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