백색증은 melanin 색소 형성 장애로 인하여 피부, 모발, 눈 등에 저색소증과 같은 색소 결핍이 나타나는 선천성 유전질환이다. 본 연구에서는 zebrafish에서 백색증에 관한 질환 동물 모델을 선별하고 이를 통한 관련 질환 유전자를 규명하고자 하였다. Melanophore는 눈의 retinal pigmented epithelium에 분포하는 optic cup 유래의 집단과 몸 전체에 분포하는 ...
백색증은 melanin 색소 형성 장애로 인하여 피부, 모발, 눈 등에 저색소증과 같은 색소 결핍이 나타나는 선천성 유전질환이다. 본 연구에서는 zebrafish에서 백색증에 관한 질환 동물 모델을 선별하고 이를 통한 관련 질환 유전자를 규명하고자 하였다. Melanophore는 눈의 retinal pigmented epithelium에 분포하는 optic cup 유래의 집단과 몸 전체에 분포하는 neural crest cell 유래를 가지는 두 집단으로 구성된다. 돌연변이체 선별 결과, 눈을 포함한 배아 전체에서 melanophore에서 합성되는 검은색의 melanin 색소의 결핍을 나타내는 swanknu11 돌연변이체를 선별하였다. 이들의 표현형은 수정 후 24시간 이후 처음으로 현미경을 통해 관찰할 수 있으며, 30시간 이후에는 육안으로도 쉽게 구분이 가능하다. 일반적으로 melanin의 합성은 수정 후 24시간부터 anterior head region과 눈에서 최초 나타나며, 이 후 점진적으로 trunk와 yolk 방향으로 확대된다. 수정 3일 후부터는 야생형 배아에서 smooth circle 또는 square형태의 melanin이 축척된 melanophre가 관찰 된다 (James A. L., 2002). 그러나 swanknu11 돌연변이체 배아에서는 melanin 색소가 완전하게 결핍된 것을 관찰할 수 있었다. 또한 zebrafish의 다른 pigment cell인 iridophore와 xanthophore가 생성하는 노란색의 pteridine과 은색의 purine 색소 모두가 정상적인 표현형을 나타내었다. 이상의 표현형 분석을 통하여 swanknu11 돌연변이체에서 나타나는 melanin 색소의 결핍은 melanin을 형성하는 pigment cell인 melanophore의 비정상적인 발생과정과 연관이 있을 것이라고 판단하여 whole mount in situ hybridization 실험을 통하여 표지 유전자의 발현 양상을 비교해 보았다. 먼저 neural crest cell에서 모든 pigment cell precursor의 표지 유전자로 알려진 sox10의 발현은 야생형 배아와 같은 정상적인 양상을 나타내었다. 또한 melanoblast의 표지 유전자인 dct와 melanophore의 표지 유전자인 tyrosinase의 발현 모두 정상적인 양상을 나타내었다. 다른 pigment cell인 iridophore와 xanthophore의 발생과정을 분석해본 결과에서도 정상적인 양상을 나타내었다. 이러한 결과는 swanknu11 돌연변이체가 melanophore를 포함한 모든 pigment cell이 정상적인 발생과정을 거친다는 것을 보여주었다. 지금까지 이러한 특징을 보이는 zebrafish 백색증 돌연변이체는 보고 된바가 없기에 gene mapping을 통하여 원인유전자를 탐색하였다. 그 결과, chromosome 15번내에 존재하는 BAC clone인 CH1073-184E5와 CH211-30O1 사이의 0.75 cM, 약 349 kb 까지 범위를 좁힐 수 있었다. 하지만 이 범위 안에 서열을 알 수 없는 scaffold를 포함하고 있었고, 이에 따라 더 이상의 추가적인 mapping은 진행 할 수 없었다. 이상의 mapping 결과를 종합해 볼 때 swanknu11 돌연변이체의 원인 유전자는 melanin 형성 및 분화와 관련하여 현재까지 알려져 있는 표지 유전자들과는 다른 새로운 유전자 인 것으로 추정되어 진다. Zebrafish의 genome 서열 분석은 아직 완벽하게 이루어져 있지 않다. 따라서 추가적인 mapping 과정을 위해서는 완전한 genome 서열 분석과 실험이 수행되어져야 한다. 또한 파악한 원인 유전자에 대한 functional study도 병행되어져야 할 것이다. swanknu11 zebrafish 돌연변이체에서 나타나는 완전한 melanin 색소 결핍 현상은 백색증 뿐만 아니라 미백과 관련된 질환 연구에서도 효과적인 동물 모델로써 사용되어질 것으로 사료된다.
백색증은 melanin 색소 형성 장애로 인하여 피부, 모발, 눈 등에 저색소증과 같은 색소 결핍이 나타나는 선천성 유전질환이다. 본 연구에서는 zebrafish에서 백색증에 관한 질환 동물 모델을 선별하고 이를 통한 관련 질환 유전자를 규명하고자 하였다. Melanophore는 눈의 retinal pigmented epithelium에 분포하는 optic cup 유래의 집단과 몸 전체에 분포하는 neural crest cell 유래를 가지는 두 집단으로 구성된다. 돌연변이체 선별 결과, 눈을 포함한 배아 전체에서 melanophore에서 합성되는 검은색의 melanin 색소의 결핍을 나타내는 swanknu11 돌연변이체를 선별하였다. 이들의 표현형은 수정 후 24시간 이후 처음으로 현미경을 통해 관찰할 수 있으며, 30시간 이후에는 육안으로도 쉽게 구분이 가능하다. 일반적으로 melanin의 합성은 수정 후 24시간부터 anterior head region과 눈에서 최초 나타나며, 이 후 점진적으로 trunk와 yolk 방향으로 확대된다. 수정 3일 후부터는 야생형 배아에서 smooth circle 또는 square형태의 melanin이 축척된 melanophre가 관찰 된다 (James A. L., 2002). 그러나 swanknu11 돌연변이체 배아에서는 melanin 색소가 완전하게 결핍된 것을 관찰할 수 있었다. 또한 zebrafish의 다른 pigment cell인 iridophore와 xanthophore가 생성하는 노란색의 pteridine과 은색의 purine 색소 모두가 정상적인 표현형을 나타내었다. 이상의 표현형 분석을 통하여 swanknu11 돌연변이체에서 나타나는 melanin 색소의 결핍은 melanin을 형성하는 pigment cell인 melanophore의 비정상적인 발생과정과 연관이 있을 것이라고 판단하여 whole mount in situ hybridization 실험을 통하여 표지 유전자의 발현 양상을 비교해 보았다. 먼저 neural crest cell에서 모든 pigment cell precursor의 표지 유전자로 알려진 sox10의 발현은 야생형 배아와 같은 정상적인 양상을 나타내었다. 또한 melanoblast의 표지 유전자인 dct와 melanophore의 표지 유전자인 tyrosinase의 발현 모두 정상적인 양상을 나타내었다. 다른 pigment cell인 iridophore와 xanthophore의 발생과정을 분석해본 결과에서도 정상적인 양상을 나타내었다. 이러한 결과는 swanknu11 돌연변이체가 melanophore를 포함한 모든 pigment cell이 정상적인 발생과정을 거친다는 것을 보여주었다. 지금까지 이러한 특징을 보이는 zebrafish 백색증 돌연변이체는 보고 된바가 없기에 gene mapping을 통하여 원인유전자를 탐색하였다. 그 결과, chromosome 15번내에 존재하는 BAC clone인 CH1073-184E5와 CH211-30O1 사이의 0.75 cM, 약 349 kb 까지 범위를 좁힐 수 있었다. 하지만 이 범위 안에 서열을 알 수 없는 scaffold를 포함하고 있었고, 이에 따라 더 이상의 추가적인 mapping은 진행 할 수 없었다. 이상의 mapping 결과를 종합해 볼 때 swanknu11 돌연변이체의 원인 유전자는 melanin 형성 및 분화와 관련하여 현재까지 알려져 있는 표지 유전자들과는 다른 새로운 유전자 인 것으로 추정되어 진다. Zebrafish의 genome 서열 분석은 아직 완벽하게 이루어져 있지 않다. 따라서 추가적인 mapping 과정을 위해서는 완전한 genome 서열 분석과 실험이 수행되어져야 한다. 또한 파악한 원인 유전자에 대한 functional study도 병행되어져야 할 것이다. swanknu11 zebrafish 돌연변이체에서 나타나는 완전한 melanin 색소 결핍 현상은 백색증 뿐만 아니라 미백과 관련된 질환 연구에서도 효과적인 동물 모델로써 사용되어질 것으로 사료된다.
Zebrafish generates three types of pigment cell, black melanophores, yellow xanthophores and iridescent iridophores originated from neural crest cells during embryogenesis. Through large-scale ENU mutagenesis, we have identified zebrafish mutant swanknu11 having no black eumelanin in whole body incl...
Zebrafish generates three types of pigment cell, black melanophores, yellow xanthophores and iridescent iridophores originated from neural crest cells during embryogenesis. Through large-scale ENU mutagenesis, we have identified zebrafish mutant swanknu11 having no black eumelanin in whole body including eyes. In this albino mutant, we have examined the mRNA expression pattern of the genes related to pigment cells development. In swanknu11 mutant embryos, expression pattern for sox10, a neural crest/pigment cell precursor marker gene was normal. We also tested defect in three types of pigment cell lineage and found that expressions of melanophore markers (dct and tyrosinase) and xanthophore markers (aox3, gch2 and csf1ra) and iridophore marker (pnp4a) were normal. By physical mapping using SSLP markers, we found that mutated gene for albino phenotype was mapped at a region spanning 349kb, which is located between microsatellite marker z9773 and z21078 within chromosome 15. All of the genes known to mediate black eumelamin formation are not located in this mapped region, suggesting a presence of a novel gene, which plays an important role in eumelamin formation in zebrafish.
Zebrafish generates three types of pigment cell, black melanophores, yellow xanthophores and iridescent iridophores originated from neural crest cells during embryogenesis. Through large-scale ENU mutagenesis, we have identified zebrafish mutant swanknu11 having no black eumelanin in whole body including eyes. In this albino mutant, we have examined the mRNA expression pattern of the genes related to pigment cells development. In swanknu11 mutant embryos, expression pattern for sox10, a neural crest/pigment cell precursor marker gene was normal. We also tested defect in three types of pigment cell lineage and found that expressions of melanophore markers (dct and tyrosinase) and xanthophore markers (aox3, gch2 and csf1ra) and iridophore marker (pnp4a) were normal. By physical mapping using SSLP markers, we found that mutated gene for albino phenotype was mapped at a region spanning 349kb, which is located between microsatellite marker z9773 and z21078 within chromosome 15. All of the genes known to mediate black eumelamin formation are not located in this mapped region, suggesting a presence of a novel gene, which plays an important role in eumelamin formation in zebrafish.
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