본 연구는 동물 모델인 제브라피시를 기반으로, 뇌에서 단백질 O-GlcNAcylation의 24시간 리듬 주기를 탐구하고, 그 주기가 일주기(circadian) 주기 및 뉴런 기능을 조절하는 데 핵심적인 역할을 함을 규명하고자 하였다. 본 연구의 실험에서 명암 교대의 역전 또는 주간 멜라토닌 투여를 통해 달성한 일주기 리듬의 교란은, 제브라피시 뇌에서 O-GlcNAcylation의 리드미컬한 변화뿐 아니라 O-GlcNAc transferase(OGT) 및 O-GlcNAcase(OGA)의 발현 양상을 변화시키는 것뿐만 아니라, 학습 및 기억 기능도 유의하게 손상시켰다. 특히, 일주기 교란은 핵(nuclear) 분획에서 단백질 O-GlcNAcylation과 OGT의 리드미컬한 발현을 변화시켰다. 주목할 점은, 일주기 주기가 H2B 히스톤 단백질의 O-GlcNAcylation에 리드미컬한 변화를 유도하며, 이는 H3의 3중 트리메틸화 변화와 상응한다는 것이다. 주기의 교란은 이러한 주기적인 히스톤 코드의 변화에 간섭하였다. OGT의 약리학적 억제인 OSMI-1 처리는 제브라피시의 각성-수면 패턴을 교란하였으나, 일주기 리듬 조절 관련 유전자의 발현에는 영향을 주지 않았다. OSMI-1은 뇌 기능 및 시냅스 가소성에 연관된 핵심 유전자들인 c-fos, bdnf, calm1의 발현을 억제하였고, 또한 이들 유전자의 프로모터 영역에 대한 O-GlcNAcylated H2B 및 OGT의 결합을 감소시켰다. 종합하면, 이러한 결과는 O-GlcNAc 히스톤 코드의 일주기적 순환이 시냅스 가소성과 뇌 기능을 조절하는 데 관여할 가능성을 뒷받침한다. 전반적으로, 본 연구의 데이터는 단백질 O-GlcNAcylation이 일주기 신호와 뉴런 기능을 통합하여 리드미컬한 생리 기능을 조절하는 핵심적인 후번역(posttranslational) 기전으로 작용한다는 근거를 제공한다.

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