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초록
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이온 통로 및 이온 농도의 변화는 수정 현상을 포함한 다양한 세포 기능에 중요한 역할을 한다. 그러나 이러한 이온의 변화가 포유동물 배의 발달과정에 어떻게 관여하는지에 대해서는 알려진 바가 적다. 본 연구에서는 생쥐난자가 수정 이후 배 발달 과정을 거치는 동안 나타나는 칼슘과 포타슘 이온의 변화를 전기생리학적 실험 기법과 공초점 현미경을 이용하여 조사하였다. 수정 시에 나타나는 일시적인 세포내 칼슘 농도 변화는 활성 전류(수정 전류)와 함께 동반되었다. 그러나 수정과 같은 극적인 현상이나 자극이 없는 시기에는 세포내 칼슘 농도가 배 발달 시기와 상관없이 일정한 수준으로 유지되었다. 이것은 세포내외의 칼슘 농도의 보상현상으로도 설명할 수 있을 것이다. 배 발달이 진행됨에 따라 난관액의 포타슘 농도는 계속 증가하여 8세포기 배에서는 난자보다 26% 증가하였다. 상실배, 포배기에서는 포타슘 농도가 감소하였다. 배 발달이 진행됨에 따라 주로 포타슘 이온에 의해 조절되는 막 전압은 탈분극되고, 칼슘 이온의 세포 안으로의 유입은 점점 감소하였다. 생쥐 난자에 5 mM의 칼슘을 처리하였을 때 막 전압은 일시적인 과분극 현상을 보이다가 회복되었다. 칼슘 유입에 따른 막 전압 변화에 관여하는 포타슘 통로를 확인하기 위하여 포타슘 통로 차단제를 전 처리한 후 칼슘을 처리한 결과, 칼슘만을 단독으로 처리한 결과와 유의한 차이를 보이지 않았다. 막 전압의 과분극 현상은 잘 알려진 포타슘 통로 차단제인 TEA에 억제되지 않았다. 그리고 small conductance $Ca^{2+}$-activated 포타슘 통로 차단제 인 apamin에 의해서도 억제되지 않았다. 따라서 생쥐 난자에서 과분극을 유발시키는 포타슘 통로는 TEA와 apamin에 억제되지 않는 다른 포타슘 통로로 생각된다. 이상의 결과로부터 배 발달 동안 변화되는 칼슘과 포타슘 이온은 수정 및 초기 배 발달에 중요한 인자로써 작용할 것으로 생각되며, two-pore domain 포타슘 통로가 난자의 막 전압 조절에 관여할 가능성을 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ions play important roles in various cellular processes including fertilization and differentiation. However, it is little known whether how ions are regulated during early embryonic development in mammalian animals. In this study, we examined changes in $Ca^{2+}\;and\;K^+$ concentrations...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 지표로 작용할 수 있음을 시사한다. 그리고 본연구에서는 난자의 막 전압 조절에 two-pore domain 포타슘(K:2P)통로가 칼슘 통로와 함께 관여할 수 있음을 처음으로 제시한다.
  • 이러한 일시적인 과분극 현상은 포타슘 통로에 의해 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 어떠한 포타슘 통로가 막전압의 과분극 현상을 유발하는 지를 조사하고자 잘 알려진 포타슘 통로 차단제인 TEA를 처리하였다. 그리고 TEA에 의해 억제되지 않는 포타슘 통로(칼슘에 의해 활성화되는 small conductance 포타슘 통로)의 차단제 인 apamin을함께 처리하였다.
  • 그러나 k2P 통로는 대표적인 포타슘 통로 개 방 억제제인 TEA(1 mM), Ba2+(1 mM)에 의해 통로 활성도가 억제되지 않고, 칼슘 의존성 포타슘 통로(Kca, SK)의 개방 억제제(apamin)에 의해서도 영향을 받지 않는 약리학적 특징을 보인다. 연구에서는 칼슘에 의해 유도되는 막전압의 과분 극 현상에 TEA와 apamin이 영향을 주지 못한다는데 근거하여 막전압 변화에 K2P 통로가 관여할 수 있음을 제시하였다. K2P 통로는 16종이 알려져 있으며(Kim, 2005), 그 중 TWIK-related spinal cord K* 통로(TRESK) 그룹은 세포 내 칼슘 농도의 증가에 의해 활성화되는 포타슘 통로이다 (Cziijak 등, 2004).
  • 그러나 배발달에 따른 난관액내칼슘, 농도는 유의한 변화를 보이지 않았다. 이러한 결과는 난관 내 포타슘 농도가 배 발달에 중요하게 작용할 가능성을 제시한다. 난관 내 포타슘 농도의 변화가 난자의 안정막 전압에 관여할 것으로 생각되어, 난자 및 수정란에서 전류 고정법을 이용하여 막 전압을 기록하였다.

가설 설정

  • Representative Ca2+ oscillations during fertilization and activation current in mouse oocytes. A. Ca저 oscillation appeared by spermatozoa. The mouse oocytes were exposed to mouse spermatozoa for 30 min.
  • Ca2+ images in oocytes and embryos. B. Fluorescence intensity of Ca2+ changes. Each bar is the mean±SD, and the numbers inside the bar represent the number of eggs used.
  • Ca2+ hyperpolarized membrane potential of mouse oocytes. C. Effect of TEA on hyperpolarizaton of membrane potential in mouse oocytes. D.
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참고문헌 (24)

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