Phosphoprotein Enriched in Astrocytes (PEA15) is a 15kD-sized intracellular signaling protein, highly expressed in astrocytes and constitutively expressed in peripheral tissues. Recently it was found that PEA15 expression was elevated in patients suffering type 2 diabetes and suggested to be involved in the syndrome of insulin resistance. To investigate the functional role of PEA15 for the control of blood glucose level, we produced a transgenic pig over-expressing mouse PEA15 (mPEA15). As a model animal, pig has many advantages. They have a higher fecundity and a short generation time and are physiologically similar to human. Using the transgenic pig, we carried out a series of experiments to establish a link between PEA15 expression and the insulin resistance. Our results suggested that, compared with control pig, mPEA15 pig has, (1) a higher blood resistin level, (2) a lower cell membrane-embeded GLUT4 level, and (3) a lower glucose clearing ability based on oral glucose tolerance test (OGTT). When our results combined, it can be concluded that mPEA15 over-expressing pig has many symptoms of insulin resistance and these pigs will become a useful disease model to investigate diabetes mellitus in the near future.

The overexpression of Phosphoprotein Enriched in Astrocytes (PEA15) gene is commonly found in human diabetic patients. The overexpression of this gene in skeletal muscle and fat tissues have been reported to cause insulin resistance, thereby impairing insulin stimulated glucose uptake. We introduced a gene of mouse PEA15 (mPEA15) and enhanced green fluorescent protein (EGFP) into fertilized one cell pig zygotes using microinjection, and produced a piglet that showed overexpression of mPEA15 in the muscle tissues and expression of EGFP in the ear tissues and hooves. RT-PCR RFLP, southern blot and FISH analysis showed that the tissues carried the transgene. Real-time RT-PCR and western blots demonstrated that PEA15 gene was overexpressed in the various tissues and muscle tissues, respectively. These facts suggest that expression vector system is normally expressed in the trnasgenic (TG) pigs. To use as animal diseases model for type 2 diabetes, further study is necessary to confirm whether diabetes occur in these TG pigs, especially insulin resistance.

본 연구는 한우 체세포를 이용하여 생산된 복제란을 한우 대리모에 이식하여 임신이 확인된 개체에서 임신 기간 중 주요 호르몬의 발현 특성을 인공수정으로 임신된 대리모와 비교 분석하고자 실시하였다. 한우 섬유아세포를 이용하여 생산된 체세포 복제란을 자연발정으로 동기화된 한우 대리모에 이식하여 임신이 확인된 개체를 공시하였으며(n=8), 대조군으로는 인공수정으로 임신된 대리모을 사용하였다(n=5). 발정 관찰 후 60일경에 직장검사로 임신을 확인하였다. 주요 스테로이드 호르몬인 progesterone(P4)와 estradiol-l7 (E2) 농도는 방사선동위원소 면역분석시험(RIA) 방법을 이용하였으며, 혈중 cortisol 농도는 ELISA 방법으로 측정하였다. 인공수정한 대리모의 경우 E2 농도가 분만 시기에 급격하게 증가하였으나, P4 농도는 분만 시기에 급격하게 감소하는 경향을 나타내었다. 이에 반해 복제란 이식우의 혈장 P4 농도는 분만 50일 전부터 분만 10일전까지는 대조군과 유사하게 유지되었으나, 분만예정일에는 전혀 떨어지지 않고 높은 수준으로 유지되었다. 한편, 복제란 이식우에서 분만 때까지 정상적으로 임신이 유지된 대리모들의 경우는 임신 기간 동안 cortisol 농도는 임신 후반기까지 낮게 유지되며 별다른 변화를 나타내지 않았다. 반면에 유산이 일어난 개체의 경우에는 임신 100일경에 cortisol의 농도가 급격하게 증가하는 것을 확인하였다. 이상의 결과를 종합하여 보면, 복제란 이식우의 경우 분만예정일 전 후에 일어나는 급격한 호르몬의 변화가 일어나지 않음을 확인할 수 있었으며, 이러한 현상은 복제란 이식우의 분만 지연과 밀접한 관계가 있는 것으로 사료된다.

본 연구는 체세포 복제란 이식우의 분만에 있어서 혈중 스테로이드호르몬, TGF-β1 농도와 분만지연의 상관 관계를 살펴보고자 실시하였다. 대조군으로는 인공수정(AI)을 통하여 임신한 암소(cow)들을 사용하였다(AI-R). 모든 AI-R들은 자연분만(n=5, 임신 284+-0.71일)을 하였다. 분만징후를 보이지 않는 체세포 복제란 이식우(n=5, SCNT-R)들은 분만 예정일보다 10일 정도 지난 임신 292일째에 제왕절개(Caesarean section, C-sec)를 실시하여 분만하였다. 혈액 및 태반 샘플을 분만 전.후에 채취하여 형태 및 중량 등을 측정하였다. 혈장호르몬인 Progesterone(P4)와 Estradiol-17β (E2) 농도는 방사선동위원소 면역 분석 시험(RIA) 방법을 이용하여 측정하였다. 혈장 및 태반분엽의 TGF-β1 농도는 ELISA 방법으로 측정하였다. SCNT-R에서 회수한 태반의 무게는 AI-R의 것과 비교하여 유의적으로 무거웠다(p<0.05). 분만 직전 SCNT-R들의 혈장 내 P4 농도는 AI-R들의 그것과 비교하여 유의하게 높았다(p<0.01). 하지만 SCNT-R들의 혈장 내 E2 농도는 AI-R과 비교하여 상대적으로 낮게 나타났다(p<0.01). 한편, 분만 전.후 SCNT-R들에서 혈장 또는 태반분엽의 TGF-β1 단백질 발현 수준은 AI-R들과 비교하여 각각 유의적으로 높은 수준을 유지하였다(p<0.01). 이상의 결과를 종합하여 보면, 분만 시 P4 및 E2의 이상 발현과 높은 수준의 혈장 및 태반 내 TGF-β1 단백질은 체세포 복제태아의 분만지연을 야기하는 중요한 요인들 중의 하나일 것이라 사료된다.

본 연구는 체세포를 이용하여 생산된 복제 한우 수소의 번식능력을 검토하기 위해 실시하였다. 복제 한우 수소(C-38 및 C-39) 또는 일반 한우 종모우로부터 정액을 채취하여 정자의 수 및 동결 전후의 생존성 등을 살펴보았으며, 정자의 운동성 등은 computer assisted sperm analysis(CASA)를 이용하여 측정하였다. 또한, 이들의 수정 능력을 확인하기 위하여 체외수정과 인공수정을 각각 실시하였다. 정액 성상에서는 복제 수소들과 일반 종모우 간에 정액의 양, 정자의 농도 및 동결융해 후의 생존성 등에서 차이가 나타나지 않았다. CASA를 이용한 분석에서 운동성, 곡선 운동 속도(VCL), 직선 운동 속도(VSL) 및 평균 진행 속도(VAP) 등은 복제 수소의 정액이 일반 종모우의 정액에 비하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 체외수정에 따른 수정란의 분화율 및 배반포로의 발달율은 복제 수소와 일반 종모우 간에 차이가 나타나지 않았다. 복제소 정액(C-38)을 이용하여 인공수정을 한 5두의 체세포 복제 대리모에서 암수 각각 한 두씩의 건강한 복제 후대 송아지 2두를 생산하였다. 이상의 결과를 종합하여 보면, 실험에 공시된 복제 수소 개체 간의 차이가 나타나기는 하였지만, 복제 수소는 정액 성상과 정자의 운동성 등에서 일반 종모우와 차이가 없었으며. 또한 인공수정을 통해 송아지를 생산함으로써 정상적인 번식능력이 있음을 확인하였다.