[보고서]GnIH의 내분비 조절 메커니즘 규명 및 흰동가리의 성 전환에 미치는 영향

최철영

GnIH의 내분비 조절 메커니즘 규명 및 흰동가리의 성 전환에 미치는 영향
Studies on endocrine regulatory mechanisms of gonadotropin-inhibitory hormone (GnIH) in protandrous cinnamon clownfish 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국해양대학교 Korea Maritime University
연구책임자	최철영
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2017-05
과제시작연도	2016
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
등록번호	TRKO201800003038
과제고유번호	1711036260
사업명	개인연구지원
DB 구축일자	2018-04-21
키워드	흰동가리.생식소자극호르몬억제호르몬.성 전환.성 결정 인자.성 성숙.유전자 발현 및 조절.Cinnamon clownfish.Gonadotropin-inhibitory hormone (GnIH).Sex change.Sex determinant gene.Sex maturation.Gene expression and regulation.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201800003038

초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 성 전환 어류인 흰동가리를 대상으로, 다양한 환경 스트레스 요인에 따른 GnIH의 내분비 조절 메커니즘을 규명하였으며, 수컷에서 암컷으로 성 전환 과정에 미치는 GnIH의 역할 및 다양한 호르몬적 인자를 분자내분비학적 수준에서 밝혔다.

연구결과
1. 흰동가리 GnIH mRNA의 상대적 분포와 발현량 분석
- GnIH 유전자의 클로닝 및 조직별 GnIH 유전자의 발현 변화를 확인
- GnRHa, recombinant GTHs, estradiol-17β 및 melatonin 처리에 따른 GnIH 발현량과 혈중 호르몬의 변화를 확인
- 흰동가리의 생체리듬 파악 및 GnIH 발현량과의 상관관계를 확인

2. 외부 환경 요인(파장/수온/독성)과 GnIH와의 관련성 분석
- 다양한 빛 파장 및 세기에 의한 GnIH의 발현 변화를 확인
- 적색 LED 광원(파장)에 의한 스트레스 관련 유전자 및 GnIH의 발현 변화를 확인
- 다양한 외부환경 요인(수온 및 cortisol 처리)에 따른 GnIH의 발현 변화를 확인
- GnIH의 특이적인 항체 제작 완료하여 단백질 발현량 분석에 활용하여 분석

3. 흰동가리의 성 전환에 미치는 GnIH의 영향
- GnIH 항체를 활용한 단백질 발현 분석 및 면역조직화학 분석기법을 통한 GnIH 발현 부위를 확인
- Recombinant GnIH 처리에 의한 apoptosis의 유도가 생식소호르몬 발현 변화를 확인
- GnIH의 발현량 조절이 성 전환 단계별로 유전자의 발현량 변화에 미치는 영향을 확인

연구결과의 활용계획
1) 해수 관상어인 흰동가리의 성 전환과 관련된 GnIH의 하향 조절 내분비 기작 규명은 웅성선숙형 어류의 성 전환 관련 번식생물학적 자료로 활용될 수 있을 것이다.
2) GnIH 연구는 스트레스 및 번식생리학 측면에서 어류의 성 전환 및 조절에 관한 역할을 이해하고, 이와 연관된 복잡한 문제를 해결하는데 기여할 수 있을 것이다.
3) 해수 관상어인 흰동가리 양식의 가장 큰 문제점 중의 하나인 암컷 생산을 인위적으로 조절할 수 있는 기술 확보는 양식 산업 발전에 획기적으로 기여하게 될 것이다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
The objective of the present study is to use a protandrous cinnamon clownfish as experimental model to investigate the role of GnIH during mechanisms governing gonadal development. GnIH mechanisms related to hormonal factors that influence sex change.

Result
1. Profile to expression of GnRH mRNA and tissue distribution
- Cloning of GnIH and GnIH-R mRNA and investigation the tissue distribution of genes in cinnamon clownfish
- Investigate the GnIH expression and plasma hormone by maturation-related hormoen treatment (GnRHa, recombinant GTH, estradiol-17β, and melatonin)
- Investigation of the circadian rhythms and GnIH

2. Relationship between external environmental factors (light, temperature, and toxic) and GnIH in the clownfish
- Examined the specific spectra and intensity on GnIH expression and circadian rhythyms
- Investigated the expression GnIH by red LED wavelength
- Investigation of external environmental change stress on GnIH expression change
- Produced the specific polyclonal antibody of GnIH

3. Effect of GnIH on the sex change and maturation in the clownfish
- Observed the GnIH protein expression by immunohistochemistry
- Production of the recombinant GnIH protein
- Effects of recombinant GnIH on apoptosis induction and sex steroid hormone
- Effects of gonadotropin inhibitory hormone (GnIH) on reproductive hormones in the sex change process of cinnamon clownfish

Expected Contribution
1) Utilization of fundamental data on sexual maturation of GnIH in the marine aquarium fish
2) Acquisition of novel information of GnIH and hormonal regulation of sex determination and stress in protandrous fish
3) Utilization of biological information for the increase of fish productivity in the research institutes and the aquarium fish farm

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

표지 ... 1
목차 ... 2
연구계획 요약문 ... 3
연구결과 요약문 ... 4
한글요약문 ... 4
SUMMARY ... 5
연구내용 및 결과 ... 6
1. 연구개발과제의 개요 ... 6
2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 87
5. 연구결과의 활용계획 ... 89
6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 89
7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 90
8. 참고문헌 ... 90
9. 연구성과 ... 92
10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 95
11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 95
12. 기타사항 ... 96
별첨1 ... 97
별첨2 ... 108
끝페이지 ... 131

표/그림 (44)

표 Primers for RT-PCR
표 Primers for RT-PCR
표 Primers for QPCR
표 Primers for QPCR
표 Primers for QPCR
표 Partial cDNA sequence of GnIH (A) and GnIHR1 (B) in cinnamon clownfish.
표 GnIH (A) and GnIH-R (B) mRNA expression levels in the brain of cinnamon clownfish during sex change
표 Expression and activity of MT (A) and melatonin (B) in female cinnamon clownfish brains at 2, 4, and 6 weeks after GnRHa (GnRHa, 0.1 and 0.5 μg/g) injection.
표 Time-course effects of the sbGnRH on the GnIH (A) and GnIHR1 (B) mRNA levels in the cinnamon clownfish brain.
표 Time-course effects of the sbGnRH on the levels of MT mRNA (A) and melatonin activity (B) levels in the cinnamon clownfishn.
표 Time-course effects of the rGTHs (rFSH and rLH) on the expression of GnIH (A) and GnIHR1 (B) in the cinnamon clownfishn.
표 Time-course effects of the rGTHs (rFSH and rLH) on the plasma levels of E2(A), 11-KT (B), and T (C) in the cinnamon clownfish using a plate
표 Time-course effects of the 17β-estradiol (E2) on the plasma levels of E2 (A), 11-KT (B), and T (C) in the cinnamon clownfish using a plate reader.
표 Time-course effects of the melatonin on the expression of GnIH (A) and GnIHR1 (B) in the cultured brain of cinnamon clownfish
표 Time-course effects of the melatonin on the levels of ER mRNA expression (A) and plasma E2 (B) in the cinnamon clownfish.
표 Time-course effects of the melatonin on the plasma levels of 11-KT (A), and T (B) in the cinnamon clownfish using a plate reader.
표 Time-course effects of the melatonin (0.1 and 0.5 μg/g) on the levels of MT mRNA expression (A) and plasma melatonin (B) in the cinnamon clownfish
표 Time-course effects of the melatonin (0.1 and 0.5 mg/mL) on the MT mRNA expression in the cultured brain of cinnamon clownfish (in vitro).
표 Expression of GnIH (A) and GnIHR1 (B) in the brain of yellowtail clownfish, as measured by quantitative real-time PCR.
표 Primers for QPCR
표 Primers for QPCR
표 Primers for QPCR
표 Peptides for polyclonal antibody
표 Changes in the expression levels of GnIH (A) and GnIHR1 (B) mRNA in the brain of cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the expression levels of Per2 (A) and Cry1 (B) mRNA in the brain of cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the MT-R1 mRNA expression (A) and plasma melatonin levels (B) in the cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the GnIH (A) and GnIH-R (B) mRNA expression in the cinnamon clownfish before after injection with melatonin (200 μg/g) under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the mRNA expression of SOD (A) and CAT (B) in the cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the SOD (A) and CAT (B) activity in the cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the mRNA expression of HSP70 (A) and GR (B) activity in the cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the plasma H2O2 (A) and LPO (B) levels in the cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the plasma cortisol (A) and glucose (B) levels in the cinnamon clownfish under lighting conditions using red (R), green (G), and blue (B) LEDs and a white fluorescent bulb (control), as measured by quantitative real-time PCR.
표 Changes in the mRNA expression of GnIH (A) and GnIH-R1 (B) in the cinnamon clownfish during temperature change.
표 Changes in the MT-R1 mRNA expression (A) and plasma melatonin levels (B) in the cinnamon clownfish during temperature change.
표 Changes in the plasma H2O2 (A) and cortisol (B) levels in the cinnamon clownfish during temperature change.
표 Expression of GnIH (A) and GnIH-R (B) mRNA in brains of cinnamon clownfish during 48 h after cortisol treatment
표 Expression of GnIH (A) and GnIH-R (B) mRNA in cultured brain cells (in vitro) of cinnamon clownfish during 48 h after cortisol treatment
표 Expression of GnIH (A) and GnIH-R (B) mRNA in brains of cinnamon clownfish during 9 weeks after cortisol injection (10 μg/g and 50 μg/g) at once a weeks.
표 Expression of sbGnRH mRNA in brains of cinnamon clownfish during 48 h (A) and 9 weeks (B) after cortisol injection
표 The activity of plasma FSH (A) and LH (B) of cinnamon clownfish during 48 h after cortisol injection (10 μg/g and 50 μg/g) was also analyzed with a plate reader.
표 The activity of plasma FSH (A) and LH (B) of cinnamon clownfish during 9 weeks after cortisol injection (10 μg/g and 50 μg/g) was also analyzed with a plate reader.
표 Primers for QPCR
표 Primers for QPCR
표 Primers for QPCR

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과제기간(DetailSeriesProject) :	-
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