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문제 정의
- 본 연구에서는 토끼 중에서 현재 실험재료로 가장 많이 사용되고 있는 New Zealand White rabbit에 대한 세포유전학적인 연구의 일환으로 세정관 내의 정모세포가 일련의 감수분열을 통하여 정자로 완성되는 각 단계의 특징과 키아즈마의 형태 분석을 통한 그 빈도 조사 등 생식세포분열 염색체의 특징을 조사하고자 하였다. 또한 유사분열 중기상에서의 G-분염법에 의한 banding pattein을 분석함으로써 이들의 핵형상의 특징을 밝히고자 하였다.
- 본 연구에서는 토끼 중에서 현재 실험재료로 가장 많이 사용되고 있는 New Zealand White rabbit에 대한 세포유전학적인 연구의 일환으로 세정관 내의 정모세포가 일련의 감수분열을 통하여 정자로 완성되는 각 단계의 특징과 키아즈마의 형태 분석을 통한 그 빈도 조사 등 생식세포분열 염색체의 특징을 조사하고자 하였다. 또한 유사분열 중기상에서의 G-분염법에 의한 banding pattein을 분석함으로써 이들의 핵형상의 특징을 밝히고자 하였다.
제안 방법
- 005% colchicine 액을 4ml 정도로 체종에 따라 다소 가감하여 복강 속에 주사, 3시간 후 마취시켜 복근을 절개, 적출한 정소를 메스로 이동분하여 저장액을 넣은 샤레에 넣고 세정관을 해부침으로 해체한 다음 지방과 정소외피를 제거하여 상온에서 30분간 저장처리 하였다. Kim 등[8]이 실험과정에 따라 처리한 후 Carnoy 고정액을 0.3ml~0.5ml 정도 첨가하여 치종적인 세포부유액을 만들고 받침유리에 이 세포부유액을 3방울 정도 떨어뜨려 전면에 골고루 퍼지게 한 후, 거의 건조시 초산을 적하하고 실온에서 24시간 공기건조시킨 다음, 4% Giemsa 액(pH 7.0)에 실온에서 약 17분간 염색하였다.
- 감수분열 중인 염색체에서는 키아즈마가 생긴 부위와 수에 따라 2가 염색체의 형태를 분석하는데, 생쥐에서의 Imai와 Moriwaki[4] 의 기준을 적용하여 개재 키아즈마(CH)와 말단결합(TA)의 수에 따라 10유형으로 분류하였다. 각 2가염색체의 유형과 키아즈마 수는 Kim 등[8]의 분류표와 같다.
- (phosphate buffer solution- colchicine)액을 넣어 15M 원심분리관에골수세포를 씻어 내었다. 그 이후는 Kim 동[8]의 실험 순서에 따라 실시하여 최종적인 세포부유액을 만들었다, 세포 부유액을 받침유리 중앙에 떨어뜨리고 마르기 바로 직전에 초산을 적하한 다음 24시간 공기건조시켜 트립신 처리에 의한 G-banding 염색을 실시하였다.
- 또한, New Zealand White rabbit에서의 키아즈마 빈도를 CH와 TA의 수에 따라 조사하였는데, 본 연구에서의 키아즈마 빈도 조사는 말단결합을 키아즈마에 포함시키는 종래의 방법을 그대로 적용한 빈도로 계산하였다(Table 2).
- 염색된 프레파라트는 현미경 관찰하여 각 시기별 감수 분열상과 유사분열의 중기상을 찾아 1, 000배로 촬영하였다. 정모세포 감수분열 관찰용 표본으로 감수분열의 각 단계별 특징을 분석하였고, 복사기 세포, 이동기 세포 및 중기 I 세고를 대상으로 각 시기에 따른 키아즈마의 형태와 빈도 를 조사하였다.
- 감수분열을 위한 염색체 표본의 작성은 Kim 등[8]과 Kwon 등[8]이의 방법에 의한 공기건조법을 사용하였다. 우선 0.005% colchicine 액을 4ml 정도로 체종에 따라 다소 가감하여 복강 속에 주사, 3시간 후 마취시켜 복근을 절개, 적출한 정소를 메스로 이동분하여 저장액을 넣은 샤레에 넣고 세정관을 해부침으로 해체한 다음 지방과 정소외피를 제거하여 상온에서 30분간 저장처리 하였다. Kim 등[8]이 실험과정에 따라 처리한 후 Carnoy 고정액을 0.
- 2의 유사분혈 중기상과 같은 결과를 얻었으며, 모든 염색체에서 기부, 말단부 및 동원체 부위에서 한 개 이상의 특이적인 띠(band)가 관찰되었다. 이러한 띠의 수, 위치, 염색정도 등을 기준으로 상동염색체를 짝지어 그 순위를 결정하였다. 염색체의 크기 및 동원체의 위치에 따라 형태를 분류하여 A에서 H의 8군으로 나누었으며, 이를 Table 3에 나타내었다.
- 염색된 프레파라트는 현미경 관찰하여 각 시기별 감수 분열상과 유사분열의 중기상을 찾아 1, 000배로 촬영하였다. 정모세포 감수분열 관찰용 표본으로 감수분열의 각 단계별 특징을 분석하였고, 복사기 세포, 이동기 세포 및 중기 I 세고를 대상으로 각 시기에 따른 키아즈마의 형태와 빈도 를 조사하였다.
- 한편, 유사분열 관찰용 표본으로는 분열상이 좋은 중기 세포를 관찰, 촬영하여 염색체의 길이, 동원체의 위치, 띠 (band)의 수와 위치, 염색정도 등을 기준으로 상동염색체를 찾아 그 순서를 결정하였고, G-분염법의 염색에 대한 반응에 의하여 핵형도를 작성하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 재료는 현재 생리의학적 실험재료로 널리 사용되고 있는 New Zealand White rabbit으로서 한국생명 과학연구소로부터 분양받은 것을 사용하였다. 감수 분열상을 얻기 위하여는 생후 7-8개월된 수컷 4개체를 대상으로 하였고, 유사분열 관찰을 위해 생후 2-3개월된 3개체를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 재료는 현재 생리의학적 실험재료로 널리 사용되고 있는 New Zealand White rabbit으로서 한국생명 과학연구소로부터 분양받은 것을 사용하였다. 감수 분열상을 얻기 위하여는 생후 7-8개월된 수컷 4개체를 대상으로 하였고, 유사분열 관찰을 위해 생후 2-3개월된 3개체를 사용하였다.
이론/모형
- 감수분열을 위한 염색체 표본의 작성은 Kim 등[8]과 Kwon 등[8]이의 방법에 의한 공기건조법을 사용하였다. 우선 0.
- 한편, 여러 포유동물에서 2가염색체의 형태 분류법이 아직 확립되어 있지 않으므로 생쥐에서의 Imai와 Moriwaki [4]의 기준에 의거하여 분류를 시도하였다(Table 1).
성능/효과
- le)에 중심체가 이분되어 양극으로 이동되기 시작한다. 2가염색체는 최대로 응축되면서 4개의 분리된 염색분체가 명확히 보였고, 다른 시기에 비해 키아즈마가 가장 선명하게 보여 여러 형태의 2가염색체를 뚜렷하게 식별할 수 있었다. 2가염 색체에서 상동염색체들은 한 개 혹은 두 개의 말단 키아즈마에 의해 연결된 채로 남아 있으며, 이것은 제1감수분열 후기까지 지속된다.
- 본 실험에 의한 New Zealand White rabbit의 엽색체 수는 44개(2n=44)로서, 21쌍의 상염색체와 XX-XY형 성염색 체로 구성되어 있었디-. G-분염법 결과, Fig. 2의 유사분혈 중기상과 같은 결과를 얻었으며, 모든 염색체에서 기부, 말단부 및 동원체 부위에서 한 개 이상의 특이적인 띠(band)가 관찰되었다. 이러한 띠의 수, 위치, 염색정도 등을 기준으로 상동염색체를 짝지어 그 순위를 결정하였다.
- G-분염법에 의한 New Zealand White rabbit의 유사분열 중기상을 핵형분석한 결과(Fig. 2) 제 1번 염색체의 장 완에 2개의 띠와 단완에 3개의 띠 그리고 동원체 부위에서 1개의 띠가 나타났고, 제 2, 3, 10번 염색체에서는 장완에 3개, 단완에 2개의 띠를 나타내었는데, 제 2번 염색체에서는 동원체 부위에서도 띠가 관찰되었다. 제 4, 7번 염색체에서는 장완에 4개, 단완에 1개의 띠를 나타내었고, 제 5번 염색체에서는 장완에 4개의 띠, 그리고 단완과 동원체에 각 각 1개의 띠를 나타내었디.
- 5)와 유사하였다. 그리고 New Zealand White rabbit에서의 평균 chiasma 빈도는 약 30.2였는데, 이는 한국산 야생 생쥐 (28.1)와 비교해 볼 때 다소 높은 값이었으며 [2], 각 단계별 2가염색체 당 키아즈마의 평균 수가 복사기에서 약 1.418, 이동기와 중기 I에서 각각 1.391 및 1.372로 나타나 복사기에서 이동기, 중기 I까지 평균 수가 다소 감소하는 경향성을 보여주었다. 또한, 1CH 2가염색체의 빈도가 약 35%로서, 한국산 야생 생쥐에서의 약 33%와 마찬가지로 개재 키아즈마의 빈도보다 말단 키아즈마의 빈도가 훨씬 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 372로 나타나 복사기에서 이동기, 중기 I까지 평균 수가 다소 감소하는 경향성을 보여주었다. 또한, 1CH 2가염색체의 빈도가 약 35%로서, 한국산 야생 생쥐에서의 약 33%와 마찬가지로 개재 키아즈마의 빈도보다 말단 키아즈마의 빈도가 훨씬 높게 나타남을 알 수 있었다.
- If)에서 의 2가염색체들은 방추체의 중간을 통과하여 평면상에 마주 보고 있는 두 상동염색체의 동원체를 가지고 적도면에 자리잡게 된다. 방추사의 양극과 관련하여 각 2가염색체에서 분열하지 않은 동원체의 상호 반대방향으로의 분리는 무작위로 일어나며, 동원체의 본격적인 극이동은 제1분열 후기에 시작하지만 중기 I 에 서도 부분적인 극이동을 볼 수 있었다. 2가염색체가 긴 경우에는 수직으로 평면에서 키아즈마 사이에 몇 개의 환상 공을 만들고 2가염색체가 짧을 때는 하나의 환상 구멍을 형성하고 있었다.
- 본 실험에 의한 New Zealand White rabbit의 엽색체 수는 44개(2n=44)로서, 21쌍의 상염색체와 XX-XY형 성염색 체로 구성되어 있었디-. G-분염법 결과, Fig.
- 그러나 상동염색체의 분리는 항상 완전하지는 않기 때문에, 1개 혹은 2개 이상의 비사매 염색분체 간의 부분적인 결합이 보이는데, 이는 키아즈마가 형성되 었음을 의미한다. 이 키아즈마로 인해 2가 염색체는 +자형, -자형, 0자형, 8자형 등으로 보이는데, 0자형과 8자형의 2가 염색체 크기가 十자형이나 -자형의 2가염색체에 비해 휠씬 큰 것을 관찰할 수 있었다. 이 시기의 2가염색체 당 키아즈마의 평균 수는 약 1.
- 전기 I 의 초기 동안에 염색체는 응축이 시작되어 수많은 과립들을 가진 길고 가느다란 실같은 구조들의 망으로 보였으며, 그 중 특히 접합기(Fig. lb)에서의 상동염색체의 접합은 염색체의 길이를 따라서 한 곳 혹은 여러 곳에서 무작위로 시작되고, 개개의 염색체를 식별하기는 어려웠으나 2가염색체가 진하게 염색되는 구슬같은 모양인 염색소 립(chromomere : ①)과 이들의 연합으로 이루어짐을 관찰 할 수 있었다. 이러한 염색소립은 염색체들이 응축을 시작하는 동안에 염색체 길이를 따라서 불규칙한 간격으로 발생하며, 염색체에 따라서 고유한 수와 크기 및 위치를 차 지하고 있다.
후속연구
- 앞으로 New Zealand White rabbit를 비릇한 여러 품종들의 정확한 준핵형을 확립하기 위해서는 본 실험에서 조사된 것 이외에 C-, Q-, N-, T- 및 R-분염법을 통한 비교 분석이 바람직하다고 보아진다. 아울러, 분염법에 외해 차이가 발견되는 염색체들의 정확한 해석을 위해서는 품종 간의 잡종형성을 통한 비교 연구도 병행되어야 할 것으로 사료된다.
- 토끼는 여러 가지 목적에 의해 오랜 세월을 거치는 동안 많은 품종들이 생겨났지만, 각 품종 사이의 차이점에 대한 세포유전학적인 기준이 설정되어 있지는 않다. 앞으로 New Zealand White rabbit를 비릇한 여러 품종들의 정확한 준핵형을 확립하기 위해서는 본 실험에서 조사된 것 이외에 C-, Q-, N-, T- 및 R-분염법을 통한 비교 분석이 바람직하다고 보아진다. 아울러, 분염법에 외해 차이가 발견되는 염색체들의 정확한 해석을 위해서는 품종 간의 잡종형성을 통한 비교 연구도 병행되어야 할 것으로 사료된다.
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