초록 ▼

가계유전학적 접근방법에 의한 행동관련 유전자 탐색 : 유전자의 in vivo 기능을 밝히는데 있어서, 표현형질에 근거한 유전자의 탐색은 확실한 고도 의미 있는 지름길이다. 이러한 작업이 유전체 프로젝트와 관련 기술의 진보로 가속화되고 있다. 또한 비교 유전체학의 급진보로 부각된 유전체들간의 진화적 연관성을 고등 포유류의 유전자 연구에 있어서 하나의 이정표가 되고 있다. 쥐나 인간의 유전체에 대한 정보가 개의 연구에 매우 유용할 뿐만 아니라, 역으로 개의 유전적 정보가 인간의 유전정보 연구에 대한 미비한 부분을 메워 줄 수 있는 상보

가계유전학적 접근방법에 의한 행동관련 유전자 탐색 : 유전자의 in vivo 기능을 밝히는데 있어서, 표현형질에 근거한 유전자의 탐색은 확실한 고도 의미 있는 지름길이다. 이러한 작업이 유전체 프로젝트와 관련 기술의 진보로 가속화되고 있다. 또한 비교 유전체학의 급진보로 부각된 유전체들간의 진화적 연관성을 고등 포유류의 유전자 연구에 있어서 하나의 이정표가 되고 있다. 쥐나 인간의 유전체에 대한 정보가 개의 연구에 매우 유용할 뿐만 아니라, 역으로 개의 유전적 정보가 인간의 유전정보 연구에 대한 미비한 부분을 메워 줄 수 있는 상보적 측면도 기대되고 있다. 유전자 탐색은 가계 및 형질 데이터베이스의 확보와 PCR을 이용한 genotyping의 확립, 전산 및 통계유전학적 분석시스템의 확보가 관건이다. 이러한 접근방법들의 확립과 획득한 경과를 근거로 특정 유전자의 행동 관련성과 분자적 특성을 분석하고, reverse genetics에 의한 행동관련 유전자를 찾고자 하였다. 인간의 도파민 다형성이 ' 새로움의 추구' 행동과 관련이 있음이 제시된바 있으나 이후의 유사 실험결과에 의해 논박되고 있으며, 반복 배열기 기능적 연관성에 대한 확고한 데이터의 부재로 의문시 되고 있다. 본 연구에서는 밝혀진 Canidae에서의 다형성은 이 부분의 기능적 연관성을 강하게 시가하는 것으로 행동과 관련 가능성을 보여주고 있다. 이미 '두려움 행동' 의 관찰에서 관련성이 시사되고 있으며 보다 많은 개체의 조사도 통계적으로 신빙성을 높이려 한다. 현재 약 500여 개체에 대한 개의 가계도가 구성되어 특정 행동 및 형태적 변이형질에 대한 데이터 베이스가 구축되어있다. 행동관련 후보 유전자인 Glutamine synthase(GS)의 특성분석과 함께 반복배열을 갖는 도파민 수용체를 비롯한 다양한 유전자의 행동관련성을 조사중이다. 한편, 게놈 표지자의 세포 유전학적 위치를 손쉽게 결정할 수 있는 기술로 인간이나 쥐의 유전체에 대해 개발된 RH(Radiation-hybrid) mapping 방법이 최근 개에서도 확립되었으며 본 연구에서 찾아낸 유전자들의 mapping에 이용되었다. 또한 쥐의 anxiety behavior와 관련된 IP3 수용체에 이상을 찾아내었다. 이를 토대로 직접적인 행동형질 관련여부를 추적하게 될 것이다. 우리는 행동 유전학에 있어서 독보적 대상과 시스템을 구축하였다. 현재 약 500여 개체에 대한 개의 가계도가 구성되어 개체의 유전적 차이, 특정 유전자형의 집단내의 선택, 유전과 표현형질의 관련성 등을 찾는데 이용되고 있다. 이러한 시스템을 이용하여 행동과 관련된 더 많은 유전자들이 밝혀질 것이다. 아울러 쥐의 정서성이나 사회성에 대한 행동분석이 이미 이루어져 이들을 결정하는 유전적 배경에 대한 연구가 앞으로 용이하게 될 것이다.

Abstract ▼

Genomic screening and characterization of behavior-related genes.: Owing to and early completion of the human genome project, genomic research on higher mammals are greatly expedited. The most useful information is the comparative relationship of genome maps between organisms. Recently, the cytogen

Genomic screening and characterization of behavior-related genes.: Owing to and early completion of the human genome project, genomic research on higher mammals are greatly expedited. The most useful information is the comparative relationship of genome maps between organisms. Recently, the cytogenetic, radiation-hybrid, and linkage maps are integrated into one to speed up the mapping process involved with the canine genome. The available information on mouse genome is currently mote comprehensive compared to the canine one, although the whole genome sequencing is yet to be completed. Our research focused on establishing a genetically defined database and the protocol of behavioral measurement for the model animals, dog and mouse, suitable for genomic study of behavior. Recent evidences suggest a role of the human dopamine(D4) receptor polymorphism in controlling behavior. Our discovery of the canine repeat polymorphism provides a unique opportunity to investigate its role in behavioral association. The effect of the repeats on intracellular signaling has been observed for the PLC activation, which will be pursued more directly for G-protein coupling. Since there has been no systematic testing of canine behavior, we designed our own test protocol for monitoring individual responses to various unexposed objects. These are similar to the ones applied to mouse behavior, which is supposed to measure anxiety of emotional response defined as a conflict between approach and avoidance. We obtained reproducible data for this type of behavior in dog, which will be used for genomic or expression screening to find a responsible gene. Detailed characterization of the glutamine synthase(GS) gene will be performed. Regulatory consequences of these polymorphism and their behavioral association are the focus of investigation. We developed the tests measuring various anxiety-related behaviors in mouse. Using these behavioral tests, we were able to demonstrate that the mutation in the IP3 receptor(IP3-R) gene is a candidate for the QTL affecting and emotional response. Genetic finding and cellular characterization of the synaptotagmin XI will provide an opportunity to explore its association with behavior. The project attempts to establish a unique model system for behavioral neurogenetics. The dog colony available for our study is particularly valuable in that the number of individuals exceeds more than 500 with define pedigree. This genetic resource has been useful in investigation the role of this receptor in behavioral control, which has been impossible with mouse or human system. With the progress of this project, more genes related to behavior will be discovered. The finding of mouse IP3-R involved in anxiety is novel, so that its mechanistic detail would reveal a new insight into its role in anxiety-related behavior. It would likely be the first example of comprehensive understanding of behavioral effects by QTL.

목차 Contents

• Chapter 1. Introduction...6
• Chapter 2. State-of-the-art...9
• 1. 개의 유전체 지도 및 유전적 연관 분석...9
• 2. 유전체 기술 및 행동관련 유전자 탐색...9
• 3. 도파민 수용체의 행동 연관성...10
• Chapter 3. Method, Results and Discussion...11
• Section 1. 연구 수행 방법...11
• 1. 행동지표 및 형태적 변이 형질에 대한 데이터베이스 구축 및 genetic mapping...11
• 2. 게놈 표지자의 세포 유전학적 위치 결정...14
• 3. 행동관련 후보유전자의 (가계 및 집단내에서의) 구조 및 기능 분석...15
• 4. 생쥐 모델을 이용한 행동 유전자의 탐색과 연구...19
• Section 2. 연구 결과...20
• 1. 행동지표 및 형태적 변이 형질에 대한 데이터베이스 구축 및 genotyping...20
• A. 형태적 변이형질 분석...20
• B. 두려움에 대한 측정...21
• C. 행동 및 표현형질의 관찰...22
• 2. 게놈 표지자의 세포유전학적 위치 결정...23
• 3. 행동관련 후보 유전자의 구조 및 기능...23
• A. 도파민 수용체 유전자(D4)의 다형성 및 구조/기능...23
• B. D2수용체 유전자의 구조 및 기능연구...28
• C. Glutamine Synthase(GS)...29
• 4. 생쥐 모델을 이용한 행동 유전자의 탐색과 연구...30
• A. Anxiety-related behaviors...30
• B. Anxiety를 조절하는 후보 유전자의 선별과 기작의 연구...30
• C. Synaptotagmin XI의 기능적 연구...31
• Chapter 4. Conclusion...73
• Chapter 5. Major Contribution...74
• References...75
• Appendix...78