Expression and Possible Role of Phospholipase C $\beta1$ and $\gamma1$ in Mouse Oocyte Maturation and Preimplantation Embryo Development

생쥐 난자의 성숙과 착상전 배발생에서의 Phospholipase C $\beta1$과 $\gamma1$의 발현 및 기능

It has been wel known that phospholipase C(PLC) plays an important role in the intracellular signaling in a variety of cell types. However, involvement of PLC in mouse oocyte maturation and preimplantation embryo development remains unknown. The present study examined the expression patterns of the mouse PLC \beta 1 and \gamma 1 during oocyte maturatio and preimplantation embryo development study examined the expression patterns of the mouse PLC \beta 1 and \gamma 1 during oocyte maturation and preimplantation embryo development by the competitive reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR method). PLC \gamma 1 mRNA (0.1 fg) was readily detected in germinal vesicle (GV)-stage oocyte and its level was reduced as meiotic resumption proceeded. PLC-\beta 1 mRNA (<0.1 fg) as detected at low level at GV-stage oocytes and scarcely detected at germinal vescle breakdown (GVBD)-stage oocytes. After fertilization, both PLC \beta 1 and \gamma 1 mRNA levels began to increase at morula-stage embryos (0.2 fg) and were more prominent in blastocyst-stage embryos(1 fg). to elucidate the possible involvement of PLC via protein kinase C(PKC) pathway during oocyte maturation and preimplantation embryo development , the effects of sphingosine (PKC inhibitor), sn-$diC_{8}$(PKC activator) anc U73122 (PLC ingibitor) were examined. Treatment of GV-stage oocytes with sphingosine (20 \mu M) facilitated the meiotic resuption by 10-20 over the control within 1 h as judged by GVBD, whereas U73122 failed to show any significant effect. U73122 (10 \mu M) effectively blocked the compaction of morula, while sn-$diC_{8}$(50 \mu M). In summary, the present study shows that the mouse PLC \beta 1 and \gamma 1 are expressed in a developmental stage-specific manner and PLC-PKC pathway may be involved in early preimplantation embryo development.

Phospholipase C (PLC)는 다양한 세포주에서 세포내 신호전달에 중요한 역할을 한다고 알려져 있으나, 생쥐 난자성숙 과정과 착성전 배아발생 과정에서 PLC의 역할과 발현은 아직 연구된 바 없다. 본 연구에서는 난자성숙과 착상전 배아발생 과정에서 생쥐의 PLC \beta 1과 \gamma 1의 유전자 발현을 조사하기 위하여 한 개의 난자 혹은 배아에서 추출된 total RNA를 사용하여 경쟁적 RT-PCR 방법으로 mRNA를 정량하였다. PLC \gamma 1의 유전자 발현을 조사하기 위하여 한 개의 난자 혹은 배아에서 추출된 total RNA를 사용하여 경쟁적 RT-PCR 방법으로 mRNA를 정량하였다. PLC \gamma 1의 유전자는 전혀 발현하지 않았다. 수정후 PLC \betta 1과 \gamma 1의 유전자 발현은 상실기 배아에서 증가하기 시작하여 포배기 배아에서는 현저히 증가하였다. 난자성숙과 착상전 배아발생 과정에서 protein kinase C(PKC) 신호전달체게에 의한 PLC의 역할을 조사하기 위하여 PKC의 억제제인 sphingosin, PKC의 촉진제인 $diC_{8}$, 그리고 PLC의 억제제인 U73122의 효과를 조사하였다. Spihingosine은 처리후 1시간 이내에 대조군에 비해 20% 정도의 난자성숙을 촉지하였으나 U73122는 유효한 효과를 보이지 않았다. U73122는 상실기 배아의 compaction을 억제하였으나 $diC_{8}$에 의하여 부분적으로 극복되었다. 이상의 결과는 PLC \beta 1과 \gamma 1 유전자가 생쥐의 착상전 발생단계에서 특이젖으로 발현하고 있으며, 난자성숙과 착상전 초기배아에서 PKC-PLC 신호전달체계가 관여하고 있으리라 사료된다.