백서 간장의 fatty acid synthetase cDNA mapping및 그 mRNA 함량과 이에서 합성되는 fatty acid synthetase조절에 관한 연구

Abstract

[영문]

[한글]

조류나 포유류의 세포질에 존재하는 fatty acid synthetase (FAS)는 palmitate를 생합

성하는 효소로서 대표적인 multifunctional enzyme의 하나이다.

이 효소는 식이나 여러 호르몬에 의하여 조절되는데, 특히 금식 후 저지방 고함수탄소

식이를 취할 때, 간장 내 이효소의 활성이 급격히 증가된다고 알려져 있다. 따라서 본 실

험에서는 72시간 금식시킨 백서에 고함수탄소 식이를 자유롭게 먹게한 후 시간 변화에 따

라 간장 세포질 내 FAS단백질의 양, FAS mRNA의 양, 핵 내 FAS유전자 전사활성을 측정하

여 이들의 상호관계를 구명코자 본 실험에 착수하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

백서 간장에서 김경섭(1989)이 cloning한 λFAS7 DNA로부터 분리한 FAS cDNA를 pBR322

vector에 subcloning하여 pFAS7R과 pfAS7C를 얻었으며 pFAS7R plasmid의 restriction map

을 결정하였다. pFAS7R에 존재하는 FAS cDNA는 Witkowski 등(1987)과 Naggert 등(1988)에

의하여 cloning된 백서 간장의 FAScDNA와 서로 겹치는 염기 배열이 있으며, 이들보다 5'

쪽으로0.8 kb 정도가 더 긴 cDNA이었다.

고함수탄소 식이를 투여한 후 간장 세포질 내 FAS 단백질 양은 12시간부터 급격히 중가

되어 48시간까지 계속적으로 증가되고 있었다. 또한 세포질 내 FAS mRNA는 단백질보다 6

시간 정도 선행하여 증가되었으며 12시간에 최고치를 나타내었다. 그러나 12시간에서 24

시간 사이에 FAS mRNA는 점차 감소되어 24시간과 48시간에는 현저히 감소되어 있었다. 따

라서 24시간까지 FAS단백질의 양적 증가 현상은 FAS mRNA의 양적 변화와 일치하여 증가되

었으나 24시간에서 48시간 사이에는 FAS mRNA는 상당히 감소되어 있는 반면에 FAS단백질

은 현저하게 증가되어 있었다.

핵 내 FAS유전자 전사활성은 고함수탄소 식이를 투여한 후 4시간부터 증가되어 12시간

에는 0시간에 비하여 25배까지 증가되다가, 24시간과 48시간에는 약 16배 증가된 상태로

유지되고 있었다. 즉 핵 내 FAS 유전자 전사활성은 세포질 내 FAS mRNA의 증가 현상보다

2시간 선행되어 증가되며, 12시간까지 mRNA의 증가와 유사한 양상으로 증가되었다. 그러

나 12시간 이후 FAS mRNA는 급격히 감소되는데 반하여 핵 내 유전자전사활성은 48시간까

지 높은 수준으로 증가되었다. 따라서 세포질 내 FAS mRNA의 양적 변화 현상은 초기단계

에서는 핵 내 유전자 전사활성과 밀접한 관계를 가지고 있지만 12시간 이후에는 유전자

전사 이후 단계에서 또 다른 조절에 의하여 세포질 내 mRNA의 감소현상이 나타나는 것으

로 사료된다.

A Study on the Restriction Map of cDNA for Fatty Acid Synthetase (FAS) and

Regulation of FAS encoded by Its mRNA in Rat Liver

Hyun Chul Kim

Department Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Yoon Soo Kim, M.D., Ph.D.)

Avian and mammalian fatty acid synthetase (FAS) is a multifunctional enzyme

catalyzing the synthesis of palmitate. It has been known that the activity of this

enzyme is regulated by the diet or hormones; a low fat-high carbohydrate diet

causes a marked increase of the enzyme activity in the liver of animals.

In the present study, rats were fasted for 72 hours and then refed a high

carbohydrate diet ad libitum, and the amounts of FAS, mRNA for FAS in the liver

cytosol, and transcriptional activity of FAS gene were measured in order to

determine the relationship between them. The results are summarized as follows:

FAS cDNA isolated from λFAS7 was subcloned into pBR322 to obtain pFAS7R and

pFAS7C, and the restriction map for pFAS7R was determined. FAS cDNA in pFAS7R

overlapped to the FAS cDNA cloned by Witkowski et al. (1987), and Naggert et ai.

(1988) in the restriction mapping, and was 0.8 kb longer to the 5'-phosphate side

of the strand

The amount of FAS in liver cytosol was increased rapidly after 12 hours after

high carbohydrate diet and continuously increased until 48 hours after refeeding.

The increase of mRNA for FAS in the liver cytosol preceded 6 hours the increase of

FAS and reached maximum level at 12 hours after refeeding.The amount of mRNA for

FAS gradually decreased during 12 through 24 hours and the amount decreased

markedly between 24 and 48 hours after refeeding. Both the amount of FAS and mRNA

for FAS increased until 24 hours after refeeding a high carbohydrate diet but the

amount of mRNA for FAS decreased thereafter until 48 hours, while the amount of FAS

remained at high level in this period.

The run-on transcription of FAS gene in the liver of rat refed a high

carbohydrate diet began to increase at 4 hours after refeeding and the level

reached 25 times that of initial level, then it remained 16 times that of initial

levels during 24 through 48 hours.

Transcriptional activity of FAS gene in nuclei preceded FAS synthesis in the

cytosol by 2 hours and a similar increasing pattern was observed until 12 hours.

However, mRNA for FAS in the cytosol decreased rapidly after 12 hours, while the

transcriptional activity of FAS gene in nuclei maintained at high level until 48

hours. The change in mRNA for FAS in the cytosol was closely related to the

transcriptional activity of FAS gene in nuclei in early phase of induction, but

another regulatory mechanism seems to operate in the decrease of mRNA for FAS in

the cytosol after 12 hours.