텔로미어란 염색체 말단부에 (TTAGGG)n의 반복 염기서열이 단백질과 결합된 형태를 말하는데 이의 역할은 염색체의 안정성에 본질적으로 작용하여 세포의 노화, 사멸 및 암의 발생과 관련이 있다고 알려져 있다. 반면 텔로머레이스는 telomeric DNA 합성에 직접 관여하는 ribonucleoprotein이다. 본 연구에서는 마우스 염색체의 텔로미어 분포 양상을 제시하고, 초기 배 발생단계별 수정란의 텔로미어 함량과 이들 수정란의 텔로머레이스 활성도를 분석하고자 하였다. 본 분석에는 마우스의 섬유아세포, 생식세포, 정자, 난자 및 1세포기, 2세포기, 4세포기, 8세포기, 상실배와 배반포배의 각 단계별 수정란을 대상으로 하였다. 텔로미어의 양적 분석은 human telomeric DNA probe를 이용한 Q-FISH 방법을 이용하였고, 텔로머레이스 활성도는 TRAP 방법을 이용하였다. 분석 결과 마우스 염색체의 텔로미어는 성 염색체를 포함한 모든 염색체의 앙 말단부에 분포되어 있고, 염색체별 다소의 양적 차이를 보이나 대부분의 염색체에서 q-arm 말단이 p-arm 말단에 비해 높은 텔로미어의 함량을 나타내었다. Q-FISH를 이용한 마우스 초기 배 발생단계별 수정란의 텔로미어의 양적 분석에서 수정 직후 1세포기에서부터 상실배까지 거의 비슷한 텔로미어 함유율을 나타내고 있으나 배반포기에서 월등히 증가된 양상을 나타내었다. TRAP 분석을 이용한 초기배아의 텔로머레이스 활성도는 초기 배 발생 모든 단계에서 이의 활성도를 나타내었으며, 특히 상실배 및 배반포기에서 점진적으로 강한 활성을 보였다. 이상의 분석 결과로부터 마우스의 초기 배 분열단계의 각 세포들에 있어 텔로미어의 함유율과 텔로머레이스 활성도는 높은 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 포유동물의 초기 배자에 있어 텔로미어의 함유율과 텔로머레이스 활성도는 배 발생 및 배자의 세포 분화와 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 사료되어 텔로미어의 양적 분석 및 텔로머레이스 활성도 분석은 발생학적 연구를 위한 또 다른 좋은 자료로 생각된다.
본 연구는 젖소(Holstein종)의 mtDNA D-loop 영역 염기변이 다형성과 경제형질간의 관련성을 분석하기 위하여 수행하였다. 젖소의 mtDNA D-loop 영역에서 단일염기의 치환에 의해 총 35개의 polymorphic site가 확인되었다. 그중 주요 Polymorphic site의 염기변이 빈도는 106, 169, 16057, 16231 및 16255 지역에서 높은 빈도의 염기치환이 검출되었다. 169 지역은 A가 G로 염기치환이 일어났고 그 빈도는 0.555로 높게 나타났으며 염기치환에 의한 산유량 효과는 1259.6 kg(P<0.05)로 나타났다. 유지방과의 관계를 분석한 결과 16118 지역은 A가 G로 치환되는 빈도가 0.02로 검출되었으며, 16135 지역은 T가 C로 치환되는 빈도가 0.02로 검출되었고, 16302 지역은 G가 A로 치환되는 빈도가 0.04로 검출되었다. 이 지역들이 유지방에 미치는 변이 효과는 - 156, - 118.15 및 - 67.77 kg(P<0.1)으로 나타났다. 본 연구에서 검출한 젖소 mtDNA내 D-loop 영역의 염기서열 변이 빈도와 유량, 유지방과의 연관성 분석 결과 등은 젖소집단의 유전적 변이성 추정과 좀 더 다양한 경제형질과의 관련성 분석으로 다양한 유전적 지표인자 발굴에 도움이 될 것이며 이를 통해 분자유전학적 기법을 이용한 젖소의 육종전략을 확립하는데 기초 자료가 되는 것은 물론 분자육종학적인 연구에 기초 자료로서 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
PSS hetero 돼지를 이용하여 PSS와 관련된 유전자를 cloning 하여 유전자 구조를 분석하고 세포내의 유전자의 존재를 확인하여 PSS 돼지의 유전양식을 밝히고자 실시되었고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 615번 amino acid가 N과 n에서 각각 arginine과 cysteine으로 존재함을 확인할 수 있었다. 그리고 6번 염색체(PSS 관련유전자)로부터 우성유전자 N과 열성유전자 n이 각각 유전자 좌위(locus)에 대립 유전자(alleles)로 존재함을 확인할 수 있었으며, 이러한 alleles로 존재함으로써 각각의 유전자가 나뉘어져 유전됨을 알 수 있었다.
저밀도 리포단백질 수용체 관련 단백질 5(LRP5)는 간과 췌장을 포함하여 많은 조직에서 발현하며 아포리포단백질 E와 결합한다. 이와 같은 LRP5 유전자의 체내 기능을 규명하기 위하여 LRP5 유전자가 결손된 생쥐를 개발하였다. 먼지 LRP5 genomic DNA는 TT2 ES 세포로부터 분리하였으며 LRP5 유전자의 엑손 18에 neo 유전자를 삽입한 vector를 구축하고 TT2 ES 세포에 도입하였다. 178개의 G418 내성을 보인 세포 중 상동유전자 재조합에 의하여 targeting vector가 LRP5 유전자 위치에 삽입된 clone은 3개였다. 키메라 생쥐는 상실배기 수정을 ES 세포와 응집시켜 생산하였으며 생산된 키메라 생쥐는 C57BL/6 생쥐와 교미를 유도하여 heterozygous를 얻었다. 또한 이들 heterozygous간의 교배에 의하여 LRP5 유전자 결손 생쥐를 생산하였다. 이러한 생쥐는 LRP5 유전자의 체내 기능연구에 있어서 모델로 이용될 것으로 생각된다.
본 연구는 종모돈의 정액성상 동결-융해 후 정자의 생존성 그리고 혈청 중 FSH, LH, estradiol-17β 및 testosterone 농도에 미치는 품종과 계절의 영향을 조사하여 우수한 종모돈의 선발을 위한 기초자료를 얻고자 실시하였다. 요크셔종이 듀록종보다 봄, 여름, 가을, 겨울에서 정액량이 많았으며, 정액농도에서는 차이가 없었다. 계절별 정액량은 듀록 및 요크셔종에서 봄철이 여름, 가을 및 겨울철에 비하여 많았고, 정자농도는 차이가 없었다. 듀록종과 요크셔종에서 각각 봄철에 생산한 정자가 여름, 가을 및 겨울철에 생산한 정자보다 동결-융해 후 정자운동성 및 정상첨체 비율이 높았다. 한편 듀록종과 요크셔종에서 동결-융해 후 정자운동성은 모든 계절에서 요크셔종이 높게 나타났으나, 정상첨체에서는 차이가 없었다. 혈청 중 FSH의 농도를 비교한 결과 요크셔종이 듀록종보다 모든 계절에서 낮은 농도를 나타내었다. 그러나 두 품종 모두에서 각각 계절 간에 차이가 없었다. 혈청 중 LH와 estradiol-17β의 농도를 비교한 결과 요크셔종과 듀록종 간에 차이가 없었다. 또한 두 품종 모두에서 계절 간에 차이가 없었다. 종모돈의 품종별, 계절별 혈청 중 testosterone의 농도를 비교한 결과 요크셔종이 듀록종보다 모든 계절에서 높게 나타났다. 또한 두품종 모두에서 각각 봄철이 여름, 가을 및 겨울철에 비하여 혈청 중 testosterone의 농도가 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 보면, FSH의 농도가 낮을수록 정액생산량이 높은 것으로 나타났으며, 혈청 중 testosterone의 농도가 높을수록 동결-융해 정자의 운동성 및 정상첨체의 비율이 높은 것으로 나타났다.
본 연구는 한우 수정란의 체외생산에 있어서 효율과 품질의 향상을 위해서, 체외성숙 시간에 따른 배지 내의 ammonia 농도를 측정하였고, 체외성숙용 배지의 교환 및 첨가가 배 발생과 배반포의 세포수에 미치는 효과를 검토하였다. 체외성숙용 배지내의 ammonia 농도는 체외성숙 시간이 길어짐에 따라 유의하게 증가하였다(p<0.05). 체외성숙용 배지의 첨가에 따른 수정율, 8세포기 및 배반포기 발달율은 각 군간에 유사한 경향이었다. 배반포의 inner cell mass(ICM) 및 총 세포수(TCN)는 비슷한 경향이었으나, trophectoderm(TE) 세포수는 4.5 시간 첨가군이 유의하게 낮았다. 한편 ICM/TCN 비율은 4.5 시간 첨가군이 대조군과 9 시간 첨가군에 비하여 유의하게 높았다. 체외성숙용 배지의 교환에 따른 수정율은 4.5시간 및 9시간 교환이 대조군에 비하여 유의하게 높았으나, 8세포기 발달율은 비슷한 경향이었다. 한편 배반포기 발달율은 9 시간 교환군이 가장 높았다. 배반포의 ICM 세포수와 ICM/TCN 비율은 9 시간 교환군이 다른 두 처리군에 비하여 유의하게 높았으나, TE 및 TCN은 차이가 없었다.
본 연구는 한우 수정란의 체외생산에 있어서 효율과 품질의 향상을 위해서, 미성숙 난포란을 회수하는 난소의 형태와 배양 용기로서 straw의 효과를 검토하였다. 난소의 형태에 따른 수정율은 전 군에서 70.3∼84.1%로서 비슷한 경향이었다. 8세포기 및 배반포기 발달율은 황체와 난포가 모두 존재하지 않는 대조군이 가장 높았다. 배반포의 inner cell mass(ICM), trophectoderm(TE), total cell number(TCN) 및 ICM/TCN 비율은 낭종군과 퇴행황체군이 다른군에 비하여 높은 경향이었다. 체외성숙에 이용하는 배양용기에 따른 수정율은 0.5 ㎖ straw 군이, 8세포기 발달율은 대조군이 가장 높았으나, 배반포기 발달율은 23.1∼30.7%로서 각 군 간에 비슷한 경향이었다. 한편 각각의 배양 용기에서 유래된 배반포의 ICM, TE, TCN 및 ICM/TCN 비율은 유사한 경향이었다.
돼지 웅성 페르몬인 5a-androst-16-en-3-one을 대체할 수 있는 활성 분자를 탐색하여 가축의 생산과 수요를 조절하기 위한 생물학적 자극 통제 수단으로 활용하고자 냄새 분자로서 2-cyclohexyloxytetrahydrofurane (A) 및 2-phenoxytetrahydrofurane (B) 유도체들의 구조 변화와 수용체인 porcine odorant binding protein (pOBP)에 대한 결합친화력 상수(p[Od.]/sub 50/) 사이의 정량적인 구조-활성관계에 관한 분자 HQSAR 모델XI을 유도하였다. 냄새 분자 중에서 cyclohexyl-치환체(A)가 phenyl-치환체(B)보다 높은 결합 친화력을 나타내었으며(A>B) 모델XI은 분자 조각크기(5∼8), 홀로그램 길이(97 bin)의 키랄성(chirality)조건에서 예측성(q²=0.916)과 상관성(r²=0.988)이 매우 양호하였다. 기여도(contribution map)로부터 냄새 분자의 결합 친화력 상수에 기여하는 부분은 2-oxyfuryl group의 C3 및 C5 원자인 반면에 cyclohexyl 고리상 tert-butyl group의 중심 탄소 원자와 furyl group의 C4 원자 부분은 기여하지 않았다.
본 연구에서는 돼지의 체지방을 감소시키고 성장을 촉진시키는 인자인 PGH를 cloning하여 이 유전자를 외래 유전자의 발현이 유도적으로 조절되는 Tet system에 도입하고자 하였다. 또한 유전자의 발현이 turn on되었을 때 그 발현 정도를 최대화하기 위하여 WPRE 서열을 도입하였다. 구축된 각각의 vector는 retrovirus 생산 세포주에 도입하여 virus를 생산하였으며 이를 여러 종류의 표적세포에 감염시켜서 PGH 유전자의 발현을 확인한 결과, 1×10/sup 6/ 세포에서 350∼2,100 ng의 PGH가 분비되었으며 특히 PFF 세포에서 가장 높은 발현을 나타내었다. Tet system에 도입된 PGH의 발현이 유도적으로 조절되는지를 PFF 세포에서 확인한 결과, 유도 효율이 2∼6배로 나타났으며 WPRE 서열이 rtTA 유전자의 downstream에 위치한 조건에서 가장 높은 유도 효율을 나타내었다. 이러한 PGH 유전자의 유도적인 발현의 조절은 고급육 생산의 형질전환 돼지 연구에 있어서 가장 큰 문제점이 되는 PGH 유전자의 과다한 발현에 의한 생리적인 부작용을 최소화할 수 있는 해결 방안으로 제시될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 retrovirus를 이용한 유전자 전이에 있어서 대두되는 큰 문제점의 하나인 외래 유전자의 지속적인 발현으로 인한 개체의 생리적인 손상을 최소화하기 위하여 tetracycline계 물질의 공급 여부에 따라서 발현을 유도적으로 조절할 수 있는 one vector 형태의 Tet-On system을 구축하고자 하였다. 또한 WPRE 서열을 이 vector 상에 도입하여 유도적 조건에서 외래 유전자의 발현이 보다 강하게 일어날 수 있는 효율적인 retrovirus vector system을 확립하고자 하였다. 구축한 각각의 vector system에서 fluorometry와 western blotting을 이용하여 GFP 유전자의 발현 정도를 비교 측정한 결과, RevTRE-EGFP-WPRE-RSVp-rtTA2SM2 virus를 이용하여 유전자를 전이시킨 표적세포에서 GFP의 절대적인 발현량이 가장 큰 것으로 나타났고, 유전자 발현의 turn on/off에 의한 유도율은 RevTRE-EGFP-RSVp-rtTA2SM2-WPRE virus의 경우에서 8∼21배로 가장 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 외래 유전자의 발현을 효율적으로 조절할 수 있는 vector system은 WPRE가 rtTA2SM2 서열의 3에 위치한 형태로, 이 system을 이용하여 생산한 고감염가의 virus는 유전자 치료나 형질전환 동물의 생산에 있어서 요구되는 외래 유전자의 발현을 효율적으로 조절할 수 있는 수단이 될 것이다.