Neurokinin B (NKB) and neurokinin B related peptide (NKBRP) belong to tachykinin peptide family. They act as a neurotransmitter and/or neuromodulator. Mutation of NKB and/or its cognate receptor, NK3R resulted in hypogonadotropic hypogonadism in mammals, implying a strong involvement of NKB/NK3R system in controlling mammalian reproduction. Teleosts possess NKBRP as well as NKB, but their roles in fish reproduction need to be clarified. In this study, NKB and NKBRP coding gene (tac3) was cloned from Nile tilapia and sequenced. Based on the sequence, Nile tilapia NKB and NKBRP peptide were synthesized and their biological potencies were tested in vitro pituitary culture. The synthetic NKBRP showed direct inhibitory effect on the expression of GTH subunits at the pituitary level. This inhibitory effect was confirmed in vivo by means of intraperitoneal (ip) injection of synthetic NKB and NKBRP to mature female tilapia (20 pmol/g body weight [BW]). Both NKB and NKBRP had no effect on the plasma level of sex steroids, E2 and 11-KT. However, NKBRP caused declines of expression level of GnRH I, Kiss2 and tac3 mRNAs in the brain while NKB seemed to have no distinct effect. These results indicate some inhibitory roles of NKBRP in reproduction of mature female Nile tilapia, although their exact functions are not clear at the moment.

Kiss/GPR 54 system은 포유류에서 성 성숙 및 번식과 연관되어 있는 것으로 밝혀지고 있으며, 어류의 성 성숙 및 번식 과정에서도 Kiss/GPR 54 system이 중요한 역할을 할 가능성이 높다. 어류에서는 포유류와 달리 Kiss1 뿐만 아니라 Kiss2 유전자도 존재한다는 것이 밝혀졌다. 어류에서 Kiss2는 대부분 아미노산 서열 FNFNPFGLRF를 갖는 decapeptide를 생성하는 유전자이다. Kiss2 유전자는 시상하부에서 GnRH neuron을 자극하여 GTH 분비를 촉진시킨다고 알려져 있다. 그러나 뇌하수체에서 kisspeptin의 직접적인 영향은 아직 불명확하거나 결과가 상이하다. 본 연구에서는 나일 틸라피아(O. niloticus)를 대상으로 나일 틸라피아 Kiss2 유전자의 kisspeptin-10(Kp-10, FNYNPLSLRF) 투여가 뇌하수체에서 직접적으로 번식관련 유전자를 조절할 수 있는지 in vitro 실험을 통해 조사하였다. 사용된 실험어는 나일 틸라피아로 체장과 체중은 각각 13.06±0.76 cm, 39.88±9.48 g이였다(n=16). 멸균조건에서 뇌하수체를 적출하여 96-multiwell plate에 80%(v/v) Leibovitz L15 medium(Gibco), pH 7.4, 10% fetal bovine serum, 100 IU/ml penicillin, 그리고 100 μg/ml streptomycin이 첨가된 배양액에 각각 수용하였다. 뇌하수체를 안정화시키기 위해서 암조건에서 27℃로 3시간 배양한 후 나일 틸라피아 Kiss2 유전자의 Kp-10을 첨가한 배양액(0, 0.01, 1, 100 μM)으로 교환해 주었다(n=4 per treatment). 새로운 배양액에서 16시간 배양 후 각각의 뇌하수체로부터 TRI Reagent (MRC, Inc.)를 이용해 total RNA를 추출하였다. 추출한 total RNA(1 μg)을 이용해 cDNA를 합성 한 후 Kp-10 투여 농도 별로 GTH subunits(LHβ와 FSHβ)의 발현량을 qRT-PCR로 비교하였고, 참조유전자는 β-actin을 이용하였다. 뇌하수체에서 LHβ, FSHβ mRNA 발현은 Kp-10 투여농도에 의존하여 영향을 받았다. LHβ, FSHβ 모두 Kp-10 1 μM 투여구에서 가장 높은 발현량을 나타냈으며, Kp-10 100 μM 투여구에서 다시 낮아지는 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 100 μM의 농도가 mRNA 발현을 촉진시키는데 적정한 농도 수준을 벗어난 과도한 농도였기 때문으로 판단된다. 본 연구는 뇌하수체에서 Kisspeptin이 직접적으로 GTH subunits을 조절할 수 있다는 가능성을 확인하였다. 그러나 Kisspeptin을 이용한 최적의 투여효과를 조사하기 위해서는 Kp-10 농도범위와 배양시간을 좀 더 세분화하여 실험을 진행할 필요가 있다.

최근 여러 포유류 종에서 Kisspeptin이 그 수용체인 GPR54와 함께 GnRH 분비를 자극하여 성 성숙과 최종배란에 영향을 미친다고 보고되고 있다. 이러한 보고들은 KiSS-GPR54 system이 번식과 밀접한 연관이 있음을 제시하고 있지만, 어류에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이 연구는 어류에서의 KiSS-GPR54 system의 생리적 기능과 번식내분비적 기능을 탐색하기 위해 홍바리 Epinephelus fasciatus 뇌에서 KiSS1

Kisspeptin has been implicated in the process of puberty onset in various animal groups. This peptide is encoded by a gene, Kiss1 in avian and mammalian species. Contrary to these higher vertebrates, however, fish appeared to have another gene, Kiss2 that also codes for the precursor peptide of kisspeptin. To figure out biological significance of this gene during the puberty onset in fish, the expression profile of Kiss2 gene was investigated in the brain of Nile tilapia together with genes of GPR54, GnRH receptorI (rGnRHI) and GTH subunits ( and ). Expression of Kiss2 mRNA significantly increased at 2 weeks post hatch (wph) and 13 wph (<0.05). This increase coincided with the increases of GPR54 and rGnRH I gene expression. Detection of and subunit gene expression was possible later than 13 wph, indicating the activation of gonadotrophs in the pituitary. Data obtained from this study strongly suggest that, in addition to Kiss1 gene, Kiss2 gene is deeply associated with the onset of puberty by the activation of hypothalamus pituitary gonadal axis in Nile tilapia.