한국산 무당개구리의 아로마타아제 염기서열 분석 및 계통학적 분석

Abstract

양서류의 성(性)은 일반적인 상태의 유전형에 의해 결정되지만, 때때로 양서류의 몇몇 종은 성호르몬에 의해 바뀌기도 한다. 성호르몬은 양서류의 발생과 성장에 필수적인 역할을 하고 있다. 테스토스테론과 같은 안드로젠은 정자생성과정 및 수컷의 생식기 생성에 영향을 미치고 있으며, 아로마타아제의 활성에 의해 에스트로젠으로 전환되어 암컷의 성기능 및 생리에도 관여한다. 안드로젠과 에스트로젠 사이의 균형은 일반적인 성분화와 생식 뿐 아니라 성장과 양성(性)의 생리적인 균형에도 필수적이다. 아로마타아제는 아로마티제이션이라는 효소적 과정을 통해 테스토스테론을 에스트라디올로, 안드로젠의 전구물질인 안드로스테네디온을 에스트론으로 바꾸어 준다. 또한 성 스테로이드 호르몬 사이에서 생리학적 균형을 유지시켜 주는 역할을 하며, 이에 대한 연구는 척추동물에서 스테로이드 호르몬의 생리적 역할을 이해하는데 매우 중요하다. 본 실험에서는 한국형 토착 양서류인 무당개구리의 아로마타아제 염기서열 및 계통학적 분석을 위하여, Rana rugosa 와 Xenopus laevis의 기존 연구의 mRNA 서열을 참고로 하여 중합효소연쇄반응을 수행하였다. 이를 토대로 RACE-PCR을 수행하여서 Bombina orientalis 아로마타아제의 cDNA 서열을 밝혀내었다. Bombina orientalis의 아로마타아제는 1,476bp의 open reading frame 과 360개의 아미노산으로 이루어져 있으며, cDNA 서열로는 유사종인 Xenopus laevis 와 80%의 유사성을 가지고, 또 다른 유사종인 Rana rugosa 와는 82%의 유사성을 가진다. 양서류는 환경 독성을 알아보기 위한 최적의 동물 시스템으로 사용된다. 실험실에서는 주로 Xenopus속을 재료로 사용하여 왔으나, 이러한 연구 결과는 국내에 서식하지 않는 생물을 대상으로 하였기 때문에 한국 실정에 맞는 한국형 모델이 필요하였다. 이에 본 연구는 한국형 토착 양서류인 무당개구리의 아로마타아제 cDNA 염기서열을 밝혀냄으로써, 한국형 EDC 위해성 평가 유전자로서의 모델을 제시하는데에 의의가 있다.; The sex of amphibians is determined by the genotype under normal conditions, but occasionally the sex of some species of amphibians can be reversed by sex hormones. Sex hormones play an essential role of development and growth. Androgen, such as testosterone affect spermatogenesis and generation of male reproductive organs, and can be converted into estrogen by aromatase activity to exert its effect on female reproductive functions. The balance between androgen and estrogen production is not only essential for normal sexual development and reproduction, but also for the normal growth and physiological balance of both sexes. The aromatase enzyme transforms androstenedione to estrone and testosterone to estradiol through aromatization process. Also, aromatase influence the physiological balance between the sex steroid hormones and these studies are very important for understanding the physiological roles of steroid hormones, particularly estrogens, in vertebrates. In this study, we performed the complete cDNA sequencing and phylogenetic analysis of aromatase from Korean red-bellied frog, Bombina orientalis. We cloned Bombina orientalis aromatase cDNA using PCR primers designed from conserved cDNA sequences in Rana rugosa and Xenopus laevis, and obtained full-length cDNA sequence using 5'-and 3'-RACE-PCR methods. Amphibians are commonly used as a model animal system to monitor environmental toxicity. Although Xenopus laevis was routinely used in the laboratories, an increasing demand for Korean domestic animal model was evident. In this report, we identified cDNA sequence of aromatase from Bombina orientalis, a Korean red-bellied frog, suggesting aromatase of Bombina orientalis as a model gene for monitoring environmental toxicity in Korea.