단백질의 기능을 다양화하기 위한 하나의 방법으로 전사 후 단백질 변형(post-translational modification)을 통해 단백질 활성이 조절된다. 또한, 최근 단백질의 sumoylation에 의한 활성 변화와 조절기전에 관해 많은 연구가 진행되어 여러 종류의 small ubiquitin-like protein(Ubl)이 밝혀졌다. 그 중 SUMO-1(small ubiquitin-related modifier 1)에 의한 sumoylation을 통해 androgen receptor(AR)가 modification 되어진다. Sumoylation은 protein을 targeting하고, 단백질을 안정화시키며, 전사를 활성화시키는 다양한 역할을 가지고 있다. 본 연구에서는 부정소에서 sumo-1 발현에 미치는 남성호르몬의 기능을 규명하고자 하였다. 본 연구에서는 생후 8주인 수컷 생쥐를 이용하여 정소가 제거 되지 않은 생쥐(Sham)와 정소를 제거한 생쥐(ORX), 정소를 제거한 후 1주간 Dihydrotestosterone(DHT)를 subcutaneous에 주사한 생쥐(ORX+DHT) 등으로부터 적출한 부정소를 이용하였다. 면역조직화학법을 이용하여 부정소 내 SUMO-1의 발현 부위와 정량적 RT-PCR를 통해 SUMO-1 mRNA 발현을 두부, 체부, 미부로 나누어 분석하였다. 또한, Western blot을 이용하여 부정소 내 sumo-1에 의한 단백질 패턴을 확인하였다. 생쥐 부정소에서 SUMO-1 immunoreactivity는 Sham군보다 ORX군에서 강하게 발현되었으며, ORX+DHT군에서 다시 감소하는 것으로 확인되었다. 특히, ORX군에서 두부보다는 체부와 미부에서 강하게 발현된 것을 확인하였다. 정량적 RT-PCR에 의하면 두부와 체부 부정소에서는 Sham군에 비해 ORX군에서 SUMO-1 mRNA 발현이 유의적으로 감소하였다. 하지만 미부에서는 변화가 나타나지 않았다. 또한, sham군보다 ORX+DHT군 미부에서 SUMO-1 mRNA 발현 유의성이 증가하였지만 두부와 체부에서는 변화를 나타내지 않았다. ORX+DHT군에서 SUMO-1 mRNA 발현이 ORX군에 비해 모든 부위에서 유의적으로 증가하였다. Western blot에서는 각 부정소에서 단백질 발현 패턴이 다른 것을 확인하였고 특히 sham군에서 발현된 단백질은 ORX군에서는 발현되지 않았으며 ORX군에서 발현된 단백질은 sham군에서는 발현되지 않았다. 부정소에서 sumo-1 전사와 단백질량은 음의 상관성을 보였으며 sumo-1의 전사는 두부, 체부가 유사하고 미부는 이들과 다른 양상을 보였다. 각 부정소에서 단백질 발현 패턴이 상이한 것을 알 수 있었고 남성호르몬에 의해서 ORX군에서 감소하고 증가한 단백질들을 전반적으로 회복시키는 것으로 사료된다. ORX군 상피조직의 핵에서 sumo-1 증가는 AR의 감소를 수반하는 것으로 보아 상피세포에서 AR등과 같은 전사인자의 분해를 촉진하는 것으로 추측된다. 반대로 AR이 감소한 경우 남성호르몬에 의한 AR의 전사활성 감수성을 증가시키기 위한 기작으로 추측할 수 있는 것으로 사료된다.

설치류에서 약 200여 가지의 homeobox 유전자가 밝혀져 있고, 그 중 1/3은 생식소에서 발현하는 것으로 알려져 있다. Homeobox는 전사인자를 암호화 하는 서열로 이 중 Rhox cluster는 개체 발생과 생식에 중요한 역할을 한다. 총 13가지로 Rhox 유전자 중 Rhox5는 포유류에서만 발견되는 homeobox 유전자로 주로 정소, 부정소, 난소, 자궁과 같은 생식과 관련된 조직에서 선택적으로 발현되며, 다른 종류의 Rhox5 발현에 영향을 미치는 master Rhox이다. 생쥐 부정소에서 Rhox5는 두부에서 주로 발현되는 반면 쥐에서는 미부부정소에서 발현되는데 이는 차등적 promoter(proximal, distal) 사용에 따른 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 생쥐의 출생 후 성숙과정에서 부정소 부위별 Rhox5 발현을 분석하는 한편, 성체 생쥐 부정소에서 남성호르몬에 의한 Rhox5 발현 변동을 분석하였다. 신생 생쥐, 생후 1, 2, 4, 8주령의 수컷 생쥐의 부정소를 대상으로 정량적 RT-PCR 및 면역조직화학 법으로 Rhox5 발현을 확인하였다. 성체 부정소에서는 caput, corpus, cauda 부위별로 Rhox5 발현을 확인하였다. 성체 생쥐 부정소에서 남성호르몬에 의한 Rhox5 발현 변동을 분석하기 위해 성체를 거세시킨 후 2주 후 5a-dihydrotestosterone(5aDHT)을 7일간 투여하고 마지막 투여 6시간 후 분석에 공시하였다. 주령별 생쥐 부정소의 RT-PCR 결과, Rhox5 mRNA는 출생 직후, 출생 후 1, 2주령의 생쥐에서는 발현되지 않았고, 출생 후 4, 8주령의 생쥐에서는 발현이 유의적으로 증가하였다. 성체 부정소의 caput, corpus, cauda에서 caput에서 Rhox5 mRNA 발현이 유의적으로 높았다. 면역조직화학 염색결과 수출관, 두부의 상피조직의 핵에서 다량 발현되었고 체부에서 가장 낮고 미부에서 소량 발현하였다. 거세 생쥐 부정소에서는 두부에서 Rhox5 mRNA 및 protein이 급격히 감소하였고 5aDHT에 의해 부분적으로 회복되었다. 거세 생쥐 부정소 체부와 미부에서는 Rhox5 mRNA 발현에는 큰 변화가 없는 반면 protein은 증가 하였고 5aDHT에 의해 다시 감소하였다. 결론적으로 생쥐 부정소에서 Rhox5 발현은 사춘기 직전 아직 남성호르몬이 충분치 않은 조건에서 이미 개시되고 사춘기에 추가적으로 증가하므로 부정소 내재적 인자에 의해 Rhox5 유전자 전사가 조절되는 것으로 사료된다. 성체 부정소에서 Rhox5 발현은 두부에서 매우 높으며 부분적으로 남성호르몬의 조절을 받으며, 체부와 미부에서는 억제되던 Rhox5가 남성호르몬 결핍 시 비정상적으로 유도되는 것으로 사료된다. 특히 체부와 미부에서는 Rhox5 mRNA와 단백질 발현량이 일치하지 않는 것으로 보아 Rhox5는 번역후 조절을 받는 것으로 사료된다.

혈액 정소 장벽은 정소내에 있는 세정관과 Sertoli cell 사이에 존재하는 물리적 장벽이고, 혈액 부정소 장벽은 부정소 내의 상피세포간의 밀착결합에 의한 장벽이다. 이러한 혈액 정소 장벽과 혈액 부정소 장벽은 내강과 외부 사이의 물질수송에 관여하는 역할을 한다. 정소와 부정소에서는 정자의 형성과 성숙이 일어나기 때문에 이러한 장벽을 통한 물질수송의 조절은 정자의 형성과 성숙에 영향을 미친다. 본 연구에서는 Lipopolysaccharide(LPS)를 투여하여 전신성 염증반응을 일으킴으로서 염증반응에 의한 혈액정소장벽과 혈액부정소장벽의 분자적인 변화와 확산장벽기능의 변화를 조사하였다. 생후 8주령 생쥐에 LPS와 식염수를 각각 투여 후 24시간 뒤 정소 및 부정소를 적출하여 무게측정 뒤 정량적 realtime RT-PCR 방법을 통해 혈액정소장벽과 혈액부정소 장벽 현성에 관여하는 밀착결합 유전자(CAR, Claudins, JAMs, Occludin, Tricellulin, ZO-1) mRNA와 단백질 발현을 분석하였다. 실험군과 대조군에서 적출한 정소와 부정소의 무게를 측정하여 평균을 낸 결과, 무게가 유의적으로 증가하였다. 염증반응의 여부를 확인하기 위하여 TNF-α, IL-1β, IL-5, IL-18의 mRNA를 realtime RT-PCR로 분석한 결과, TNF-α와 IL-5의 발현이 유의적으로 증가하였다. 정소에서 밀착결합 유전자의 realtime RT-PCR 결과, Cldn 1, 2, 4 mRNA의 발현은 대조군보다 LPS를 복강주사한 실험군에서 유의적으로 증가하였다. JAM3 mRNA 발현은 유의적으로 증가하였고, Occludin과 ZO-1 mRNA 발현은 큰 차이를 보이지 않았다. CAR의 경우, isoform 중 Exon 7번이 마지막인 long form의 mRNA 발현이 유의적으로 증가하였고, Tricellulin의 경우, isoform 중 long form과 mid form의 mRNA 발현이 유의적으로 증가하였다. 부정소에서는 Claudin 유전자와 JAM 유전자중 대부분이 증가하는 양상을 띄었고, 그 중 Cldn5와 JAM2에서 유의적인 증가를 보였다. 부위별로 나눠 유전자 발현을 분석한 결과, 차이를 나타내는 유전자도 있었다. Cldn5 mRNA의 발현은 전체적으로는 유의적으로 증가했으나 부정소 미부에서는 유의적으로 감소하였다. LPS투여군이 대조군보다 밀착결합 유전자 대부분에서 증가하는 양상을 나타내었고 일부는 유의적으로 증가하였다. 면역조직화학법으로 염색한 결과, Cldn1, 4, JAM3, Tricellulin의 경우 발색정도가 증가하였고, CAR의 경우 감소하였다. Biotin tracer를 통해 BTB의 투과성을 확인해본 결과, 대조군에서는 BTB에 막혀서 Sertoli cell 사이로 통과하지 못하였으나, LPS를 투여한 군에서는 BTB를 통과하여 감수분열 중인 정모세포 부근까지 확산되었다. 따라서 정소와 부정소에서 염증반응이 일어나게 되면 혈액정소장벽과 혈액부정 소장벽을 형성하는 밀착결합의 분자적 구조 변화를 초래하고, 이는 확산장벽의 변화시킴으로서 정자 형성과 성숙에 영향을 주어 남성 생식기능에 영향을 미칠 것으로 예측된다.

남성의 체내에 미량의 estrogen이 존재하며, 정소와 부정소에 estrogen receptor (ERα, β)가 발현한다. Estrogen은 ERα와 ERβ를 통해 세포의 생존, 증식 및 분화를 조절한다. ERα는 정소에서 스테로이드형성, 정자형성 부정소에서 정자 성숙 및 부정소 체액항상성 조절기능을 수행할 것으로 추측된다. 본 연구에서는 출생 직후, 생후 1, 2, 4, 8주령의 생쥐 정소 및 부정소를 획득한 후 정량적 RT-PCR, Western blot, 면역조직화학법을 이용하여 ERα의 발현을 확인하였다. 생쥐의 주령별 정소와 부정소에서 ERα mRNA의 발현분석 결과, 정소에서는 신생부터 1주령까지 발현량이 급격히 증가하였으며 4주령부터 약간 감소하였다. 부정소에서는 신생부터 4주령까지 비슷한 발현량을 보였으며, 8주령에서 발현량이 증가하였다. Western blot 결과, 8주령 부정소에서 efferent duct에서 가장 강하게 발현하였고, 부정소 체부에서 가장 적게 발현되었다. 면역조직화학법을 통한 ERα의 발현부위분석 결과, 정소에서 ERα 단백질은 주로 Leydig cell과 peritubular cell에서 발현하였다. 부정소에서는 efferent duct와 두부 부정소에서 가장 강하게 발현되었으며, 두부 부정소의 principal cell과 narrow cell에서 강하게 발현되었다. 체부 부정소에서는 basal cell과 clear cell에서 발현하였다. 미부부정소에서는 stromal cell에서 강하게 발현하였고, basal cell과 clear cell에서도 발현되었다. ERα는 정소에서 스테로이드형성 및 Leydig cell의 증식에 관여하며, 부정소에서 정자의 성숙 및 저장에 관여할 것으로 사료된다.

부정소 상피세포에서 형성되는 밀착결합 (Tight Junction, TJ)은 혈액-부정소장벽 (blood-epididymal barrier, BEB)을 형성하여 이온과 저분자물질의 이동을 제한하여 수분항상성에 기여하며, 정자의 성숙환경을 제공한다. TJ는 세포질 내부로 세포질골격 및 다양한 신호전달 분자와 복합체를 형성하고 있으므로 다양한 세포 내외부의 신호에 반응하여 그 구조와 기능이 역동적으로 조절된다. 정소와 부정소에 estrogen receptor (ERα, β)가 발현하며, 부정소에 비교적 높은 농도로 존재하는 estrogen은 부정소 체액항상성 조절에 관여하는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 estrogen에 의한 부정소 관강내 정자성숙 환경조성 기작 규명의 일환으로 ERαKO (ERα－/－) 생쥐의 부정소에서 TJ 발현을 비교분석하였다. 5개월령 ERαKO 생쥐의 부정소를 획득하여 무게측정 및 조직학적 분석을 시행하였다. 또한, 부정소를 각 부위별 (두부, 체부, 미부)로 나누어 RT-PCR 및 면역조직화학법으로 밀착결합 유전자인 claudins (-1, -2, -3, -4, -5, -11), occludin, JAMs (-1, -2, -3), CAR, tricellulin 발현을 분석하였다. WT에 비해 ERαKO 생쥐 부정소의 무게는 유의적으로 감소하였고, 정자형성 장애로 인해 부정소 내부에는 정자가 관찰되지 않았다. 또한 efferent duct 내강이 팽태되었다. ERαKO 생쥐 두부 부정소의 경우 cla-1, JAM-1, occludin, tricellulin mRNA 발현이 유의적으로 감소하였고, cla-11 mRNA는 감소하는 경향을 나타냈으나 유의성은 없었다. 체부 부정소는 TJ 유전자 발현에 큰 변화를 나타내지 않았으며, 미부 부정소에서는 cla-5, JAM-1, -3 mRNA 발현이 증가하는 경향을 나타냈으나 유의성은 없었다. 면역조직화학적 분석결과, cla-1은 principal cell의 세포질에서 강하게 발현하였으며, cla-11은 interstitium에서 주로 발현하였고, WT과 ERαKO 간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. Occludin은 initial segment의 상피세포 apical 부분에서 주로 발현하였고, efferent duct에서 WT에 비해 강하게 발현하였다. JAM-1은 ERαKO의 두부 부정소에서 principal cell의 apical 부위에서 발현이 감소하였다. 부정소 두부와 미부에서 estrogen은 ERα를 경유하여 TJ 유전자 발현을 조절함으로서 정자성숙과 저장환경 조성에 작용하는 것으로 사료된다.

부정소 상피세포에 존재하는 Tight junctions (TJs)는 물질 확산장벽으로 작동하며, 혈액-부정소 장벽 (blood-epididymal barrier, BEB)을 형성한다. 본 연구는 부정소 TJ 발현에 미치는 정소액의 영향을 확인하고자 수출관 결찰 (effrent duct ligation, EDL) 생쥐 부정소에서 TJ 유전자 발현변동을 조사하였다. 생후 8주령 생쥐를 정소수출관 결찰을 시행, 15일 후 부정소를 획득하여 정량적 RT-PCR법으로 TJs 유전자의 mRNA 발현을 분석, 면역조직화학법으로 단백질 발현 변화를 분석하였다. 수출관 결찰결과 EDL 부정소 중량은 감소하였고, initial segment 상피세포의 두께가 얇아졌다. EDL 부정소 두부에서 claudin-1, -11, JAM-3 mRNA 발현이 증가하였고, claudin-2 mRNA 발현은 감소하였다. 체부에서는 claudin-1, -3, -11, JAM-1, -3, tricellulin mRNA 발현이 증가하였고, tricellulin은 미부에서 mRNA 발현이 증가하였다. 면역조직화학적 분석결과, EDL 부정소 initial segment에서 claudin-2 발현이 감소하였다. CAR는 두부에서 발현이 감소하나 체부와 미부에서 증가하였다. JAM-1은 체부와 미부의 상피세포 내 발현이 증가하였다. 수출관 결찰시 initial segment TJ 조성에 많은 변화가 유발되었다. 부정소상피의 밀착결합은 정소기원의 생물학적 활성인자들의 영향하에 조절되는 것으로 사료된다.

부정소 상피세포에서 형성되는 밀착결합 (Tight junction, TJ)은 혈액-부정소장벽을 형성하여 정자의 수송, 저장 및 성숙에 필요한 부정소 내부환경을 조성한다. TJ는 occludin, claudins, JAMs, CAR, tricellulin 등의 integral membrane protein과 ZO-1 등의 plaque protein으로 구성된다. 한편, 정관결찰(Vasectomy)은 부정소 관강 내 삼투압 및 상피세포에서 분비되는 단백질조성을 변화시키며, 항정자항체의 형성을 유발하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 정관결찰에 따른 부정소 관강 내 정자의 성숙 및 저장환경 변화를 규명할 목적으로 부정소 상피세포 TJ 유전자 발현을 조사하였다. 생후 1, 2, 4, 8주령 부정소를 사용하였다. 생후 8주령 생쥐에서는 부정소 두부, 체부, 미부 부위별로 절취하여 분석하였다. 8주령 생쥐에 정관결찰 시행 6주 후 부정소를 획득하여 해부조직학적 변화 유무를 확인 한 후 RT-PCR 및 면역조직화학법으로 claudins (-1, -2, -3, -4, -5 -11), occludin, JAMs (-1, -2, -3), CAR, tricellulin 발현 변화를 분석하였다. Cla-2 mRNA는 두부 부정소에서만 강하게 발현하였으며, Cla-1, JAM-2 mRNA는 체부 부정소에서 다른 부위보다 강하게 발현하였다. Cla-4 mRNA는 체부 부정소에서는 거의 발현하지 않았고 두부와 미부 부정소에서 발현하였다. Occludin mRNA는 두부와 체부 부정소에서 미부 부정소보다 많이 발현하였다. CAR mRNA는 두부 부정소에서 약간 강하게 발현하였다. Cla-1, JAM-2는 principal cell에서 주로 발현하였다. Occludin, JAM-1, CAR는 apical membrane에서 발현하였으며, tricellulin은 근육층에서 발현하였다. 정관결찰 후 부정소 중량이 증가하였고 체부와 미부 부정소관이 비후는 상피세포 두께의 감소와 근육층 비후를 동반하였다. 정관결찰 모델의 두부 부정소에서 밀착결합 유전자 중 cla-2, -3, -11, JAM-2, -3, tricellulin mRNA 발현이 증가하였다. 또한 체부 부정소에서는 cla-1, -3, -4, JAM-1, -2 mRNA, 미부 부정소에서는 JAM-3 mRNA의 발현이 증가하였다. 부정소 관강 내부 정자 성숙환경 조성에 관여하는 TJ 유전자 발현은 부정소 부위별로 차등적으로 발현됨을 확인하였다. 정관결찰에 의한 부정소 상피세포의 TJ 유전자 발현의 변화는 부정소 내부의 물리적 압력의 증가와 체액 삼투압의 변화에 따른 대응기작으로 사료된다. 또한 부정소 중량 증가와 부정소 체부와 미부의 해부조직학적 변화는 부정소 부위별 분절화 특성에 관여하는 상위의 유전자 조절네트웍의 변형을 암시하므로 이에 관여하는 유전체들에 대한 연구가 필요하다.

Ethane 1,2-dimethane sulfonate(EDS)는 Leydig 세포의 선별적 사멸을 유도하는 약물로서 가역적인 테스토스테론 결핍 흰쥐를 만드는데 널리 사용된다. 부정소의 구조와 기능 유지는 크게 보아 정소에서 분비되는 테스토스테론에 의존적이지만, 테스토스테론으로부터 유도되는 dihydroxytestosterone(DHT)와 에스트로겐도 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 EDS 주사 후 7주까지 부정소에서의 스테로이드 호르몬 수용체, c

Ethane 1,2-Dimethane sulfonate(EDS)은 Leydig cells(LC)만을 선별적 사멸을 유도하는 약물로서 가역적인 테스토스테론 결핍 흰쥐 모델을 만드는데 널리 사용된다. EDS 투여에 의해 유도된 'LC 녹아웃' 흰쥐의 경우 부정소와 저정낭과 같은 테스토스테론 의존성 부속 생식기관들의 급격한 무게 감소가 초래됨이 이전의 연구들에서 보고되었는데, 이러한 무게 감소의 상당 부분은 세포자연사에 의한 것으로 보인다. 본 연구는 흰쥐

Ulex europaeus agglutinin I(UEA I), succinylated wheat germ agglutinin(sWGA), Griffonia simplicifolia lectin-I(GSL-I)을 이용하여 생쥐 부정소 조직내 당쇄의 분포를 조사하였다. 당쇄의 측쇄 말단의 -L-fucose 잔기에 특이적으로 결합하는 UEA I은 체부 및 미부 부정소를 제외한 두부 부정소 선단의 세정관 상피를 강하게 표지하였으나 관강은 중간 정도의 강도로

정자의 수정능력획득과 첨체반응은 Ca에 의존적으로 일어나며, 수정능력획득 과정에서는 원형질막으로부터 cholesterol이 방출되어 첨체반응이 일어나기 쉬운 상태로 전환된다. 최근 세포막으로부터 cholesterol 방출을 촉진하는 methyl beta cyclodextrin (MBCD)이 첨체반응을 유발함이 알려졌으나 정자 주변의 Ca 농도와 관계없이 cholesterol 방출만으로 첨체반응이 유발되는지의 여부는 확인되지 않았다. 본 연구에서는 생쥐

Guanidinoacetate N-methyltransferase (GAMT) catalyzes the last step of creatine biosynthesis and the resultant creatine plays an important role in cellular energy metabolism. GAMT is mainly found in liver, kidney as well as testis and epididymis. We have localized the site of creatine biosynthesis in mouse epididymis by immunoperoxidase staining of GAMT using anti-GAMT antibody. Gamt is extensively expressed in the microvilli of epididymal epithelial cells and also expressed weakly in the cyto plasm of the cells. The staining of GAMT was most prominent in the microvilli of proximal caput epididymis and the intensity was progressively diminished as the epididymal tubule proceeds toward caudal part. The result suggests that GAMT or Cr might be involved in sperm function and/or maturation process in epididymis.

생쥐의 부정소에서 진행되는 정자 성숙과정 동안의 첨체반응 능력의 변화를 조사하였다. 자발적 첨체반응 및 난포액, 프로게스테론, 또는 A23187에 의해 유발되는 첨체반응은 모두 정자의 성숙에 의존저긍로 일어났다. 두부 부정소의 매우 적은 정자만이 난포액 및 프로게스테론에 반응하여 첨체반응을 일으켰으며 체부 및 미부 부정소간에 첨체반응율에 차이가 없었다. 반면 A23187 처리시 상당수의 두부 부정소 정자가 첨체반응을 진행하였다. 이러한 결과에서 두부 부