돌기해삼 Apostichopus japonicus는 주요 양식 대상 무척추동물로서 우리나라 연안 해역에 서 식하고 있다. 본 연구는 방류 방법에 따른 단기간의 생리학적 스트레스 정도를 평가하기 위하 여 heat shock protein 90 (HSP90) 유전자의 발현 변화를 실시간 정량적 중합효소연쇄반응법 으로 조사하였다. 어린 돌기해삼을 비닐봉지에 산소 포장하여 30분간 수송하거나 방류 해역의 간조기에 1시간 공기 중에 노출된 실험군의 HSP90 유전자 발현은 대조군의 HSP90 유전자 발현에 비하여 통계학적으로 유의미하게 증가하였다(수송 후 실험군 p=0.001; 간조기 실험군 p=0.032). 어린 돌기해삼을 방류 후 6시간까지 분석한 결과, 선상에서 씨뿌림 방식으로 방류된 6시간째의 개체 및 호스를 통과하여 수중으로 방류된 2~6시간째의 HSP90 유전자 발현율은 대 조군에 비하여 약간 감소하는 경향을 보였다(씨뿌림 실험군 p=0.069; 호스 방류군 p=0.093). 한 편, 잠수부에 의해 수중에서 방류된 어린 돌기해삼은 방류 후 시간이 경과할수록 HSP90 유전 자 발현율은 증가하는 패턴이 관찰되었다(p=0.061). 이상의 결과는 방류된 어린 돌기해삼의 단기간 스트레스 반응 연구와 효과적인 방류 방법의 개발에 HSP90 유전자 발현이 유용하게 사용될 수 있음을 시사한다.

비이온성 계면활성제로 많이 쓰이는 알킬페놀류의 하나인 노닐페놀(nonylphenol)이 해산어류에게 미치는 영향을 조사하려고 주요 양식어종인 조피볼락에게 복강주사로 10 및 25 mg kg-1을 1회 투여하였다. 한편 용제인 DMSO만을 주사한 sham구를 설정하여 비교하였다. 주사 후 7일간 간중량지수(hepatosomatic index)의 변화를 조사하였고, 또한 간장 미크로좀 중 대표적인 약물대사효소인 cytochrome P450 (CYP

척추동물의 생식선자극호르몬방출호르몬(gonadotropin-releasing hormone, GnRH)은 뇌하수체의 생식선자극호르몬 FSH 및 LH의 합성1과 분비를 촉진하여, 생식소의 발달과 배란․방정을 유도하는 신경펩티드호르몬이다. 1971년 Guillemin과 Schally가 처음으로 포유동물의 시상하부로 부터 10개의 아미노산으로 구성된 GnRH(LHRH)를 분리․동정하고 LH의 분비 촉진 기능을 확인하였다. 현재까지 원구류 등 원시적인 척추동물의 뇌뿐만 아니라, 무척추동물의 신경절에도 GnRH유사 펩티드가 존재한다고 알려져 있다. 최근, 해양성 연체동물과 절지동물에서 11~12개의 아미노산으로 구성된 GnRH유사 펩티드 및 그 전구체를 암호화하는 cDNA가 동정되어 있으나, 상세한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구는 북방전복 Haliotis discus hannai의 GnRH에 관한 기초 연구를 수행하기 위하여 GnRH cDNA를 클로닝하고, 유전자 발현을 조사하였다. 다른 연체동물의 GnRH(GnRH-V형) 전구체와 유사한 아미노산 서열을 코드하는 한 개의 cDNA를 신경절 조직으로부터 동정하였으며, 신경절 조직에서만 특이적으로 GnRH mRNA가 발현되는 결과를 얻었다. 또한, GnRH mRNA 발현은 암수, 성숙도 및 신경절 조직에 따른 차이점이 있었다. 향후, 척삭동물에서 알려진 4종류의 GnRH와 구별되는 무척 추동물의 GnRH 구조와 기능적인 차이점에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

개체 사이의 사회적 상호작용은 인간을 포함한 대부분의 척추동물의 적절한 성성숙 및 번식활동을 위하여 중요한 과정이므로, 행동양식을 결정하는 조절인자들은 뇌를 포함한 중추신경계에 분포하고 있으며, 이 신호들을 조절하는 신경내분비계는 척추동물 내에서 잘 보존되어 있다. 척추동물 경골어류의 번식현상은 다양한 환경적, 계절적, 사회적 요소들에 의해 많은 영향을 받지만, 궁극적으로는 이러한 요소들의 자극이 뇌에서 통합되며, 뇌-뇌하수체-생식소 축에 의해서 번식활동이 제어된다. 이러한 신호 전달은 뇌의 시상하부 preoptic 지역에 위치한 생식선자극호르몬방출호르몬(GnRH1) 함유 뉴런에 의해 시작되며, 축삭이 뇌하수체 생식선자극호르몬 생산세포로 투사되어 1차적으로 생식선의 성장과 스테로이드 호르몬 생산을 조절한다. 경골어류의 일부 종은 성적 가소성이 현저하며, 사회적 계급 사회를 형성하는 흥미로운 지견을 제공한다. 아프리칸 시크리드 Astatotilapia burtoni 수컷 성어들의 소수 지배계급층(Territorial dominant, T)은 번식능력이 있으며, 공격적이고 고유 수역에 대한 보호본능이 있지만, 나머지 피지배계급층(Non-territorial subordinate, NT) 수컷들은 번식능력도 없으며, 보호본능을 상실한다. 그러나, NT와 T는 수 시간~수 일 이내에 변화되며, 충분히 가역적이다. 가장 현저한 변화는 4일 이내에 GnRH1 뉴런 세포체의 체적이 크게 변화하는 것이다. 그러나, 이 세포크기의 변화를 유도하며, 결과적으로 GnRH1 뉴런의 신경내분비학적 활성을 조절하는 분자는 현재 알려져 있지 않지만, GnRH1 세포 크기를 조절하는 후보의 하나로서 세포체 크기, 수상돌기의 국소적 단백질 합성, 축삭의 성장, 시냅스 가소성을 결정하는 역할을 담당한다고 알려진 serine-threonine protein kinase에 속하는 TOR(target of rapamycin)가 추정된다. 포유동물의 mTOR는 세포 성장과 시냅스 가소성을 통제하는 기능이 시사되었지만, 포유동물 이외에는 그 기능이 잘 알려져 있지 않다. 또한, GnRH 뉴런과 같은 신경내분비세포의 세포크기를 조절하는지는 불명확하다. 본 연구에서는 GnRH1 뉴런의 세포의 크기에 영향을 미치는 분자로 추정되는 mTOR 억제자로 알려진 rapamycin을 T 수컷의 제3뇌실에 주사하여 9개의 대표적인 번식관련 행동, GnRH1 뉴런의 세포형태, 정소의 생식세포에 미치는 영향을 분석하였다. Rapamycin 주사 14시간 후에는 대조군에 비해 상대적으로 번식관련 행동의 빈도수가 낮게 관찰되는 경향을 보였다. 한편, 36시간 후에는 번식행동의 패턴은 주사하기 전의 패턴과 유사한 상태로 회복되는 현상이 관찰되었다. H/E염색과 광학현미경으로 정소를 관찰한 결과, 정소세포 및 정자의 분포와 발달상에는 큰 차이가 없었다. 현재, Rapamycin 주입에 의한 GnRH1 뉴런의 변화를 관찰하고 있으며, T 수컷의 번식행동 패턴의 변화와의 상관관계를 조사하고 있다.

구조적으로 estrogen 수용체(estrogen receptor, ER)와 유사한 estrogen receptor-related receptor(ERR)는 포유동물에서 배발생 후기에 외배엽 형성과 관련되어 있다고 알려진 고아핵수용체(orphan nuclear receptor)이다. ERR은 ER과 DNA binding domain의 보존성은 유사하지만, ligand 결합 및 전사 활성은 다르다. 포유동물의 ERR에 관한 연구에 비하여 해양 무척추동물의

연어과 어류인 열목어 재조합 생식선자극호르몬(r-mtFSH 또는 r-mtLH) 투여에 따른 암컷 뱀장어(Anguilla japonica)의 성성숙 유도 효과를 조사하였다. 양식산 암컷 뱀장어를 해수에 적응시킨 후 매주 복강에 재조합 호르몬을 농도별(0.1, 1, 10 ㎍/㎖/fish)로 10주 반복 주사하였다. 매주 증체중을 측정하였고, 생식소중량지수 [GSI;(생식소중량/체중량×100]와 혈중 성호르몬 농도 변화를 조사하였다. 그 결과, 모든 실험군에서 GSI는 서서히 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 대조구에서 혈중 testosterone (T)과 estradiol-17β(E2)는 유의적인 증가를 보이지 않았지만, 재조합 호르몬을 투여한 실험군에서 투여 2주와 4주 후에 T와 E2 농도가 증가하였다. 또한, mt-rFSH(1, 10 ㎍/㎖/fish) 또는 mt-rLH(0.1, 1, 10 ㎍/㎖/fish)을 투여한 실험군에서는 난경이 대조구에 비해 유의하게 증가하였다. 이러한 결과는 열목어 재조합 생식선자극호르몬이 암컷 뱀장어의 초기 난성숙 발달을 유도함을 시사한다.

Estrogen과 estrogenic endocrine disrupting chemicals(EDCs)는 주로 스테로이드 수용체와 작용하여 다양한 표적 단백질 유전자의 전사를 조절한다. 구조적으로 estrogen 수용체와 유사한 estrogen 수용체형 수용체(estrogen receptorrelated receptor, ERR)는 포유동물에서 배발생 후기에 외배엽 형성과 관련되어 있다고 알려진 고아핵수용체(orphan nuclear receptor)이

Transforming growth 신호의 매개자 역할을 하는 Smad 계열 단백질은 발생과정에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. Estrogen receptor(ER)와 구조적으로 유사한 estrogen receptor-related receptor(ERR)은 포유동물에서 후기 배발생기에 외배엽 형성과 관련이 되어 있는 고아핵수용체이다. 본 연구에서는 해양무척추동물의 초기발생과정과 계절번식기 동안에 Smad3와 ERR의 유전자 발현이 발생과정과 성숙