목 적: 소 수정란의 telomeric DNA 함량 및 텔로머레이스 활성도 (telomerase activity)를 분석하여 초기 배아형성과정에서 텔로미어의 변화 양상을 규명하고자 하였다. 연구방법: 소의 초기 배 발생단계별 체외수정란을 대상으로 양적형광보인법 (Q-FISH)을 이용한 telomeric DNA의 함량 분석과 Telomeric Repeat Amplification Protocol (TRAP)로서 텔로머레이스 활성도를 분석하였다. 결 과: 소의 초기 수정란의 telomeric DNA 함유율은 발생과정이 진행됨에 따라 유의적인 양적 증가를 나타내었다. 배반포배의 질 (quality)에 따른 텔로미어의 함량 차이는 나타나지 않았다. 소 수정란의 8 세포기, 상실배기 및 배반포기의 모든 초기 배 단계에서 텔로머레이스 활성도를 보였으며, 상실배에서 증가하여 배반포배에서 가장 강한 활성도를 나타내었다. 결 론: 소의 초기 배아형성과정이 진행되면서 텔로미어의 함량 및 텔로머레이스 활성도는 점진적으로 증가하고 이들 간에는 정 (positive)의 상관관계를 가진다. Telomeric DNA 함량의 증가를 유지하기 위하여 텔로머레이스의 활성화는 필수적인 것으로 보여진다. 배반포기 배아에서 높은 텔로미어 함량과 강한 텔로머레이스 활성도는 이 시기가 배발생 및 분화과정 중 가장 세포적 활성도가 높은 시점임을 의미하는 것으로 사료된다.
Telomere란 진핵세포에 존재하는 DNA-protein 복합체로서 염색체의 말단부에 tandem repeated DNA 서열 (TTAGGG)과 특정 단백질로 구성되어 있으며 세포 분열이 진행함에 따라 이의 길이가 짧아지게 되고 일정 길이 이하가 되면 세포의 사망이 유발된다. 반면 telomerase는 ribonucleoprotein으로서 telomeric DNA의 합성에 관여하는 것으로 염색체의 말단에 telomeric DNA의 소실을 보충하는 역할로 알려져 있다. 최근 암, 노화 등과 관련하여 telomere 및 telomerase의 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 다양한 세포들에 있어 이들의 존재와 역할에 대해서도 많은 연구들이 수행되고 있다. 포유동물의 초기 배자에 있어 telomere의 분포 양상과 telomerase의 activity의 분석은 배 발생의 기작과 배자의 세포적 특성을 구명하는데 매우 중요한 과제라 사료된다. 따라서 본 연구에서는 마우스의 초기 배 발생 단계별 수정란의 telomeric DNA의 분포 양상과 각 단계별 배자들의 telomerase activity를 제시하고자 하였다. 시험에 공시된 마우스는 4-6주령된 ICR계통으로 이들을 과배란 처리 후 자연 교배시켜 얻은 2-, 4-, 8-세포기배, 상실배 및 배반포배를 대상으로 하였다. Telomeric DNA의 양적 분석은 각 발생단계별 수정란의 표본을 제작하고 human telomere repeat probe를 이용하여 FISH (fluorescence in situ hybridization)를 시행하였으며, 분리된 할구들을 형광현미경으로 관찰 후 상을 포착하고 image analyser program (MataMorph, UIC, USA)을 이용하여 한 개의 세포내 telomere의 상대적 함량을 분석하였다. 발생 단계별 배자의 telomerase activity의 분석은 TRAP (telomeric repeat amplofication protocol) assay로 분석한 바 각 발생 단계별 30개의 수정란으로부터 핵 단백질을 추출하여 telomerase를 신장시키고 PCR을 시행한 후 15% PAGE gel loading하여 이의 activity를 확인하였다. 분석 결과, telomeric DNA의 함유율은 발생단계별 다소의 차이를 나타내었으며 telomerase activity는 모든 발생단계의 수정란에서 확인할 수 있었고, 특히 상실배부터 높게 나타남을 확인하였다.
The integrity and proper functioning of telomeres require association of telomeric DNA sequences with specific binding proteins. We have characterized PLP-1, a $PUR{\alpha}$ homolog encoded by F45E4.2, which we previously identified as a candidate double stranded telomere binding protein, by affinity chromatography followed by mass spectrometry. PLP-1 bound double-stranded telomeric DNA in vitro as shown by competition assays. Core binding was provided by the third and fourth nucleotides of the TTAGGC telomeric repeat. This is quite different from the binding sequence of CEH-37, another C. elegans telomere binding protein, suggesting that multiple proteins may bind nematode telomeric DNA simultaneously in vivo.
Background: Gastrodia elata Blume is a saprophytic perennial plant in the Orchidaceae family, because of its agricultural and medicinal effectiveness, researchers focus on its genome and chemical components. However, cytogenetic information based on the chromosome structure and composition to construct chromosomal backbone for genome sequencing research and for the development and breeding of plants is very limited. Methods and Results: We determined the metaphase chromosome composition of the G. elata genome by fluorescence in situ hybridization (FISH) using 5S and 45S rDNAs and telomeric repeat probes. The nuclear genome of G. elata was organized into 2 n = 36, with relatively small ($2.71-5.50{\mu}m$)chromosomes that showed gradual decrease in size. Conglutination phenomenon was observed among the metaphase chromosomes, and it was distinguished from that in other plant metaphase chromosome spreads. One pair of signal was detected for each 5S and 45S rDNA in the pericentromeric region and interstitial region on the short arm of chromosomes 10 and 4, respectively, and telomeric DNA signals were detected in the terminal region of most chromosomes. Conclusions: To our knowledge, this is the first FISH chromosome composition result in G. elata and could be useful in more comprehensive molecular cytogenetic and genomic analyses as well as breeding programs of the medicinal plant G. elata.
본 연구는 닭의 여러 조직별 세포들의 telomere 함유율과 telomerase 활성도를 분석 제시하고자 하였다. 한국재래계의 수정란 및 발생단계별 신생 조직과 출생 후 성장단계별 각 조직들에 대한 telomere의 함량과 telomerase 활성도를 분석하였고, 초기배자, 간, 뇌, 신장, 심장, 생식선 조직 및 백혈구 세포를 분석대상으로 하였다. Telomere의 함량 분석은 chicken telomeric DNA probe를 이용한 Q-FISH법으로 수행하였고, telomerase activity의 분석은 TRAP법을 이용하였다. 분석결과 초기 배자, 생식선 세포 및 신장세포에서는 지속적으로 매우 높은 telomerase activity를 나타내었으나 뇌, 심장, 간 등에서는 발생 및 발육이 진행됨에 따라 유의적 감소 양상을 보였다. 닭의 각 조직별 telomere의 함량 분석결과, 대부분의 세포들이 성장이 진행됨에 따라 telomere 함유율이 감소되는 양상을 보였다. 이상의 결과로부터 telomerase의 활성도와 telomere의 함량간에 매우 밀접한 연관성을 보이며. 이들이 닭 조직별 세포의 분화 및 증식성 특이성과도 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다.
Telomeres are the end of chromosomes and consist of a tandem repeat sequence of (TTAGGG)n and associated proteins. Telomerase is a ribonucleoprotein which act as a template for the synthesis of telomeric DNA. Telomeres are essential for chromosome stability and are related with cell senescence, apoptosis and cancer. Even though telomeres and telomerase have been studied extensively, very little is known about telomere dynamics in embryonic cells. This study was carried out to analyze the telomeres distribution and telomerase activity of chicken cells during embryonic and developmental stages. The target cells for analysing were sperms, ovulated ova, early embryonic cells and the cells from brain, heart, liver, kidney and germinal tissue in fetus. Telomeres distribution on target cells was analyzed by Q-FISH (Quantitation-Fluorescence in situ Hybridization) techniques using a chicken telomere repeat probe. Telomerase activity was performed by TRAP assay (Telomeric repeat Amplification Protocol) with target DNA. In results, the telomeres of chicken were found at the ends of all chromosomes. In addition, chicken had interstitial telomeres on chromosomes 1, 2 and 3. Telomerase activity was highly detectable in early embryonic cells, germinal tissues and kidney cells. Whereas telomerase activity was gradually down-regulated when the organs, including brain, heart, and liver, were developed from embryos. In the distribution of telomeric DNA on the embryonic and developmental stages, most of the cells was gradually decreased in telomere quantity during ontogenesis.
Telomeres locate at the end of chromosomes and consist of a tandem repeat sequence of $(TIAGGG)^{n}$ and associated proteins. Telomerase is a ribonucleoprotein which act as a template for the synthesis of telomeric DNA. Telomeres are essential for chromosome stability and are related with cell senescence, apoptosis and cancer. This study was carried out to analyze the amount of telomeres and telomerase activity of chicken cells during embryonic and developmental stages. The whole embryos and prenatal tissues such as brain, heart, liver, kidney and testis at different developmental stages were obtained from Korean Native Chicken. The amount of telomeres on embryonic cells was analyzed by quantitative fluorescence in situ hybridization (Q-FISH) techniques using the chicken telomeric DNA probe. Telomerase activity was measured by telomeric repeat amplification protocol (TRAP) assay. Results indicated that the amounts of telomeric DNA on the most embryonic cells were gradually decreased during ontogenesis. Furthermore, the quantity of telomeres was quite different among embryonic tissues according to developmental origin. The relative amount of telomeres has more in regenerative cells such as embryonic disc and testicular cells than in non-regenerative cells such as liver, brain, heart and kidney cells. Telomerase activity was also highly detectable in most chicken cells at early embryonic stages. After 9 days of incubation, however, the telomerase activitie W
텔로미어란 염색체 말단부에 TTAGGG의 반복 염기서열과 특정 단백질로 구성되어 있는 것으로 핵 내 염색체의 안정성에 작용을 하며 세포의 노화, 사멸 및 암의 발생과 관련이 있다. 텔로머레이스는 텔로미어의 길이를 일정하게 유지하기 위한 직접적 효소로서 telomeric DNA 합성에 관여하는 ribonucleoprotein이다. 본 연구에서는 한우와 Holstein종 136두를 대상으로 백혈구 세포를 이용하여 연령 별, 품종 별, 성 별 텔로미어 함량을 분석하였다. 또한 동일 연령에서 혈액, 간, 뇌, 심장, 신장 및 생식선 조직들의 텔로미어 함량과 텔로머레이스 활성도도 비교 분석하였다. Telomeric DNA의 양적분석은 양적형광접합보인법(Q-FISH)을 이용하였고, 텔로머레이스 활성도의 분석은 TRAP방법을 이용하였다. 분석 결과, 소의 백혈구 세포들에 있어 개체의 연령이 증가함에 따라 텔로미어의 함유율이 점진적이며 유의적으로 감소되는 양상을 보였고, 한우가 Holstein에 비해 텔로미어 함유율이 높게 나타나 품종 간 유의적 차이가 있었으며, 성 간에도 수컷이 암컷에 비해 유의적으로 높은 텔로미어 함유율을 나타내었다. 반면 동일 연령의 간, 심장, 신장, 폐, 혈액 세포내 텔로미어의 함유율은 차이가 없는 것으로 나타났다. 텔로머레이스 활성도는 태아의 모든 조직에서 비교적 강한 활성을 보였지만, 성 성숙이 된 18개월령에서는 생식선 조직을 제외한 나머지 조직에서 텔로머레이스 활성도는 현저하게 떨어져 조직별 세포의 증식성 특이성과 텔로머레이스 활성도간에는 밀접한 연관성이 있는 것으로 나타났다. 이상의 결과로서 세포내 텔로미어 양적 분포 양상 및 텔로머레이스 활성도를 이용하여 개체의 연령 지표 또는 생리적 표지의 개발 가능성을 제시하고 자 한다.
텔로미어란 진핵세포에 존재하는 DNA-protein 복합체로서 염색체의 말단부에 tandem repeated DNA 서열(TTAGGG)n과 특정 단백질로 구성되어 있으며 세포 분열이 진행함에 따라 이의 길이가 짧아지게 되고 일정 길이 이하가 되면 세포의 사망이 유기된다. 텔로미어의 역할은 게놈의 보호자로서 염색체의 안정성에 본질적으로 작용할고 감수분열시 상동염색체간의 접합에 주된 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 소와 돼지의 성축에 대한 텔로미디어의 핵형과 각 염색체상 텔로미어의 양적 분포 양상을 제시하고자 Holstein과 Landrace를 공시하고 이들로부터 섬유아세포 배양으로 중기상을 획득한 다음 human telomeric DNA probe를 이용하여 형광접합보인법(FISH)으로 분석하였다. 실험 결과 소와 돼지의 모든 염색체의 양 말단부에 뚜렷한 텔로미어 프로브의 접합 양상을 발견할 수 있었다. 소의 경우 염색체들 간 텔로미디어의 양적 변이가 나타났으며 돼지의 경우는 모든 분석된 세포에서 특이적으로 6q1의 위치에 interstitial telomere가 존재하였다. 양적형광접합보인법(Q-FISH) 분석 결과 일부 염색체에서 한쪽 말단의 텔로미어 함량이 유의적으로 높은 것으로 분석되었고, 전체적으로 거의 모든 염색체에서 소, 돼지 공히 q-arm 말단주의 함유율이 p-arm 말단부에 비해 높은 것으로 나타났다. 또한, 염색체상 텔로미어의 상대적 함유율은 소가 돼지에 비해 높게 나타났으며, 전체 염색체 중 텔로미어의 상대적 함유율은 소, 돼지 모두 Y 염색체에서 가장 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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