초록 ▼

본 연구의 목표는 2종의 광염성 연어과 어류인 연어(chum salmon, Oncorhynchus keta)와 육봉형 연어(sockeye salmon, Oncorhynchus nerka)를 대상으로, 체내 삼투압 조절과 관련된 수분 이동 채널인 aquaporine (AQP)에 관한 연구 즉, 연어과 어류가 해수 및 담수 환경에 적응해 가는 동안 삼투압 조절기관에서 증가하는 AQP mRNA와 단백질 발현량, 호르몬 변화 및 다양한 이온의 변화를 측정함으로써 AQP의 수분 이동(수송) 메커니즘을 파악하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는

본 연구의 목표는 2종의 광염성 연어과 어류인 연어(chum salmon, Oncorhynchus keta)와 육봉형 연어(sockeye salmon, Oncorhynchus nerka)를 대상으로, 체내 삼투압 조절과 관련된 수분 이동 채널인 aquaporine (AQP)에 관한 연구 즉, 연어과 어류가 해수 및 담수 환경에 적응해 가는 동안 삼투압 조절기관에서 증가하는 AQP mRNA와 단백질 발현량, 호르몬 변화 및 다양한 이온의 변화를 측정함으로써 AQP의 수분 이동(수송) 메커니즘을 파악하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 연어과 어류가 염분 변화 환경에 적응과 관련하여 수분 이동(수송)에 관여하는 것으로 알려져 있는 AQP 유전자를 선정, 특정 AQP의 분자적 특징을 파악하고, 담수 및 해수 환경에 각각 적응해 감에 따른 AQP mRNA 및 단백질의 발현량 변화와 조직별 분포에 관하여 연구를 수행하였다.우선, 연어의 삼투압 조절기관에서 AQP isoform mRNA와 단백질의 상대적인 분포와 발현 변화를 관찰하여 삼투압 조절기관의 표면에서 수분의 증가를 확인하였으며, 이러한 현상과 AQP와의 관련성 즉, 수분 재흡수에 관여하는 AQP에 의하여 연어는 담수 및 해수 환경에서 선택적인 수분 투과를 통하여 삼투압을 조절하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 연어는 smoltification 시기를 거치면서 고염분 환경에 적응할 수 있는 삼투능력이 향상/획득되었으며, 외인성 cortisol 처리 실험을 통하여 연어 치어가 parr/smolt로 성장해 가는 동안 cortisol이 수분의 이동을 증가시키고, 고염분 환경에 적응해 감에 따라 수분의 흡수가 증가되는 과정에 관여하는 AQP 유전자의 조절 기능을 확인할 수 있었다.
AQP3 항체를 이용하여 AQP3의 세포적 분포를 면역조직화학법으로 조사하였으며, 그 결과, AQP3는 주로 삼투압 조절기관(특히, 아가미)의 mitochondria-rich 세포에 존재하고 있음을 확인할 수 있었다.또한, 재조합 AQP3 단백질을 사용하여 수분 재흡수에 관여하는 AQP 유전자의 활성 변화 및 조절에 관하여 조사한 결과, 체내의 수분 항상성과 삼투압 유지에 중요한 역할을 하는 AQP 유전자가 염분변화에 대응하기 위해 체내의 기작으로 생리학적 활성을 증진시킨 것으로 판단된다.본 연구에서는 연어가 저염분 환경으로 이동하는 현상과 성숙과의 관련성 또한 확인할 수 있었다. 즉, 자연 상태에서 연어 성어가 산란을 위해 상류로 이동하는 동안 연어 체내에서 발생되는 현상인 시상하부-뇌하수체-생식소(HPG) 축의 활성 변화가 인위적으로 해수에서 담수 환경으로 염분변화 환경만을 조절한 수조로 연어를 이동시켜 얻어진 HPG 축의 활성 변화와 거의 유사한 것을 확인할 수 있었다.따라서 본 연구 결과를 정리하면, 1. 외부 삼투압 변화에 노출된 2종류의 연어를 대상으로 AQP mRNA와 단백질의 발현 변화를 조사하여 장내 수분 흡수 과정 동안 AQP의 역할을 규명하였으며, 수분 수송에 관여하는 것으로 알려져 있는 특정의 AQP의 호르몬적 조절 기작을 밝혀내었다. 2. 인위적인 염분 변화의 조절만으로도 연어의 성숙을 조절할 수 있는 가능성을 제시하였다. 3. AQP의 체내 수분 항상성 유지 및 삼투조절 반응에 대한 메커니즘 규명에 관한 중요한 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것이다. 4. 본 연구를 통하여 얻어진 성과물은 기초 생물학 관련 연구 분야와 수산생물 관련 연구기관 등에서 연어과 어류의 생산성 향상에 관한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.