Abstract

This study was carried out to examine the expression of the circadian clock genes in the mouse ovary and testis at different developmental stages. Expression of Period1(Per 1), Period2(Per2), Period3(Per3), Cryptochrome1(Cry1), Cyptochrome2(Cry2), Clock Small and Prokineticin1 and Prokineticin2 receptor(Prok1r, Prok2r) genes in mouse ovary was explored by semiquantitative reverse transcription Polymerase chain reaction(RT-PCR) according to the developmental stage(post partum day; ppd 1, 7, 10, 21 and 35). Immunohistochemistry using PER1 antibody was also analyzed. The differential expression pattern of clock genes was presented according to stages of the mouse ovarian development (ppd 1, 7, 10, 21 and 35). In the cases of ovaries, at the starting point of follicle growth at ppd 7 and 10, the clock gene expression patterns were changed vastly. According to the developmental stages, the clock genes were highly expressed at ppd 7 and 10 in mouse testis also. Receptors for Prok2, the circadian output molecule of SCN, were also expressed in ovary at ppd 7 and in testis at ppd 1 and 7, respectively. Immnunohistochemical analysis of PER1 showed positive signals in the cytoplasm of oocytes and granulosa cells. The level or PER1 expression was increased in cells at the spermatogonia and the condensing spermatids. The expression pattern of Perl and localization of PER1 were showed similar patterns according to the developmental stages in ovary and testis. Taken together, it could be observed that the expression of clock genes was highly correlated with gonadal development and germ cell differentiation in mice. Therefore, in this study, circadian programming of the genes in the ovary and testis is strongly imposed across a wide range of core reproductive cycles and normal development of gametes. Although the existence of circadian genes is clearly investigated, further studies on the direct evidence is required for the understanding of the relationship between circadian genes and regulation of gonadal differentiation and germ cell development.

본 연구는 생쥐의 난소 및 정소 조직에서 발달 단계에 따라 나타나는 일주기성 clock유전자의 발현과 단백질의 발현 양상을 알아보고자 하였다. 생쥐의 난소 및 정소에서 일주기성 변화와 연관된 유전자(Period1(Per1), Period2(Per2), Period3(Per3), Cryptochromel(Cry1), Cryptochrome2 (Cry2), Clock, Bmall)와 시교차 상핵에서 분비되어 표적 조직 또는 기관으로 전달되는 물질로 알려진 Prokineticin (Prok2)에 대 한 수용체들 (Prok1r과 Prok2r), PERI 단백질의 발현 양상을 발달 단계에 따라 (post partum day; ppd 1, 7, 10, 21, 35) 확인하였다. 주요 clock 유전자들은 생후 발달 단계에 따라 각각 다양한 발현양상을 보였다. 난소의 경우 많은 난포가 성장을 시작하는 시기인 생후 7일과 10일을 전후하여 발현량이 대부분 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 정소의 경우에도 발달 단계에 따라 7일에서 발현이 증가하는 양상을 보였다. 특히 clock유전자들은 생후 7일과 10일에서 상대적으로 높은 발현 양상을 보였다 시교차 상핵에서 분비되어 표적기관으로 분비되는 것으로 알려진 Prok2의 수용체의 경우에도 주요 주기성 유전자들의 발현이 증가하는 것과 같은 시기에 발현이 높아지는 것을 확인할 수 있었고, 생식소 발달 초기에 강하게 발현되나 차후 점진적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PER1의 발현양상을 면역조직화학적 방법으로 확인한 결과, 난포의 각 발달 단계에서 난소 내 정상적인 난포의 과립세포와 난자에서 높게 발현되는 것을 알 수 있었고, 상기의 결과는 Perl 유전자의 발현 양상과 일치함을 확인할 수 있었다 또한 정소 내 Per1 유전자와 PER1 단백질의 발현은 모두 생후 10일과 21일에서 감소하는 경향을 보이나 성적으로 성숙됨에 따라 다시 증가하는 것을 확인할 수 있어, PER1 단백질은 생식소의 발생 단계별로 다양한 발현 양상의 차이를 보이며, 정자와 난자의 정상적인 발달에 밀접한 연관이 있음을 추론할 수 있었다. 본 연구의 결과, 일주기성 clock유전자들 중 특히 Per1이 생식소의 정상 발달에 중요하게 작용할 수 있음을 시사하여 차후 이에 대한 다양한 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.

Keywords

• Circadian genes;
• Gene expression;
• Immunohistochemistry;
• Ovary;
• Testis