미성숙 난자와 성숙 난자에서 서로 다르게 발현하는 유전자에 관한 연구

Differentially Expressed mRNA Profiles between Immature Germinal Vesicle(GV) and Mature Metaphase II(MII) Mouse Oocytes

미성숙의 Germinal Vesicle(GV 단계에서 성숙한 Metaphase II(MII) 단계가 되는 난자성숙 과정은 핵과 세포질의 성숙을 통해 이루어지며, 이를 통해 수정과 배 발달을 할 수 있는 능력을 갖게 된다. GV 난자는 prophase I 단계에 arrest 되어 있다가 meiosis 과정을 거쳐 성숙한 MII로 되는데 이를 조절하는 기작에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 미성숙 난자와 성숙 난자간의 유전자 발현의 차이를 동정함으로써 난자성숙에 관여하는 유전인자를 밝히고자 하였다. GV와 MII 난자에서 mRNA를 정제한 후 ACP System을 이용하여 두 그룹간의 유전자 발현 차이를 분석하여 양적으로 서로 다르게 발현하거나 한쪽에서만 특이적으로 발현하는 유전자를 cloning하여 Sequencing과 BLAST search를 통해 분석하였다. ACP 1번부터 20번까지를 사용하여 32개의 유전자를 찾았으며 이중 26개가 기능적으로 알려진 유전자였다. Pscd2를 포함한 4개의 유전자는 GV에 특이적으로 발현하였고, PKD2와 CSN3를 포함하는 10개의 유전자는 GV에서 더 높게 발현하였으며 Diva를 포함하는 12개의 유전자는 MII에서 더 높게 발현하였다. 본 연구를 통해 분석된 모든 유전자는 난자에서의 발현은 보고되지 않은 것으로 ACP System을 통해 최초로 동정되었으며 특히 PKD-CSN Signaling pathway가 난자에서 발현함을 알 수 있었다. 본 연구는 난자 성숙 과정에서 서로 다르게 발현하는 유전인자를 성공적으로 동정하였으며 향후 이들의 기능을 연구함으로써 난자성숙 조절기전을 연구하는데 기여할 것으로 사료된다.

Oocyte maturation refers to the process that prophase I arrested germinal vesicle(GV) drives the progression of meiosis to metaphase II(MII) to have the capacity for fertilization and embryo development. To better understand the molecular mechanism(s) involved in oocyte maturation, we identified differentially expressed genes(DEGs) between GV and MII mouse oocytes using a new innovative annealing control primer (ACP) technology. Using 20 ACPs, we successfully cloned 32 DEGs between GV and Mll oocytes, and 26 out of these 32 DEGs were functionally known genes. Four genes including Pscd2 were GV-specific, 10 genes including PKD2 and CSN3 were highly expressed in GV oocytes(GV-selective), and 12 genes including Diva were highly expressed in MII oocytes (MII-selective). Ail of the genes identified in this study were first reported in the oocyte expression using ACP system and especially, we could characterize the existence of PKD-CSW signaling pathwayin the mouse oocytes. Results of the present study would provide insight for studying molecular mechanisms regulating oocyte maturation.