Urechis unicinctus 수정막과 첨체반응에 대한 미세구조적 관찰

권혁제,신길상,김완종,Kwon, Hyuk-Jae,Shin, Kil-Sang,Kim, Wan-Jong 한국현미경학회 2000 Applied microscopy Vol.30 No.1

U. unicinctus 난자를 대상으로 인공수정 후 수정막 형성에 따른 물질적 기원과 첨체반응 등에 관련된 구조변화에 대하여 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 관찰결과에 의하면 1차 수정막의 물질은 과잉의 정자에 대한 효과적 방어 기능을 보유한 난외막 표층 기원의 물질이었으며, 2차 수정막은 피질과립의 분비에 의하여 형성되었다. 3차 수정막은 광학현미경하에서 특이한 구조의 관찰은 없었으나 전자현미경에 의한 관찰시 많은 입자상 물질들로 구성되었으며, 수정 후 60분에는 이들 입자물질의 응집에 의해서 수정막은 경과되는 것으로 관찰되었다. 1차 수정막과 난외막 표층의 유사성 그리고 1차 수정막의 형성과 미세융모의 퇴화가 동시적인 사건이라는 것은 미세융모가 U. unicinctus에서 정자의 수용체로 작용할 수 있는 것으로 추정할 수 있었다. 첨체소관에 의한 난세포막 침투시 침체 단부에서 과립상의 물질이 표층(surface coat)에 확산되었다. 첨체소관은 첨체의 기부에서 시작되고, 첨체간격을 통하여 신장되었다. Three fertilization envelopes (FE) have been observed after the artificial insemination of U. unicinctus oocytes. The substances of the first fertilization envelope, which is an effective barrier against excessive sperm, come mainly from the surface coat of the oocyte. The secretions of the cortical granules take part in formation of the 2nd fertilization envelope. Histologically, the 3rd fertilization envelope is not amorphous as seen under light microscope, but contains numerous panicles under electron microscope, which would be contributed to harden the envelope by 60 min after the fertilization. With the substantial similarity between the 1st fertilization envelope and the surface coat of the oocyte, and the coincidence of retraction of microvilli and the formation of the 1st fertilization envelope, it is suggested that the microvilli contain the sperm receptors in U. unicinctus. Some granular substances from the distal part of the acrosome diffuse on the surface coat of the oocyte while the acrosomal tubules penetrate into the surface coat. The acrosomal tubules arise from the proximal part of the acrosome and pass through the acrosomal lumen.

U. unicinctus 난자의 인공수정과 감수분열 장치의 회전-이동행위에 관한 면역형광현미경 및 전자현미경적 연구

권혁제,정진욱,김완종,신길상,Kwon, Hyuk-Jae,Jeong, Jin-Wook,Kim, Wan-Jong,Shin, Kil-Sang 한국현미경학회 2003 Applied microscopy Vol.33 No.2

U. unicinctus 난세포를 인공수정한 결과 수정 시기는 germinal vesicle (2n)기였으며 정자 중앙부에서 돌출한 actomere와 난모세포의 미세융모 끝에서 세포막 융합이 시작되는 것으로 관찰되었다. Germinal vesicle기에 수정이 가능하였으므로 pre-mitotic spindle이 관찰되지 않은 것으로 사료되었다. 수정 후 난모세포는 제1, 2감수분열을 수행하였으며 각각의 감수분열 장치들은 감수분열 말기에 난모세포막과 밀접한 구조를 형성하였고, 이 부위에서 극체가 형성되는 것을 볼 수 있었다. 극체 형성시 난모세포막은 세포분열의 관점에서 형태가 없는 것이 아니라 항-튜블린-FITC에 대한 활성구조를 형성하였으며, 각 감수분열 장치의 한쪽 극 (pole)과 어떤 복합구조를 형성하는 것으로 보인다. 제2극체 형성도 제1극체와 유사한 방법으로 형성되었으나, 제2감수분열 장치는 난모세포막의 접선에 평행하게 생성된 후 세포막을 향해 이동하면서 방추사의 양극성이 회전 (shift-rotation)하였고 접선에 수직으로 정렬하는 것을 볼 수 있었다. 난모세포의 감수분열 장치에서 방추사의 활성은 강하였으나 aster의 활성은 비교적 약한 것으로 보였다. 제2감수분열이 진행되는 동안 난모세포질에 머믈고 있던 정자는 점차 미래의 자성 전핵 형성부인 난모세포막 근접부로 이동하는 것이 관찰되었다. 난모세포막 근접부로 이동하는 동안 정자 aster의 활성은 점차 강해지는 반면 난모세포의 aster에서는 활성이 미약한 것으로 보아서 자웅 전핵융합을 주도하는 것은 정자 유래의 aster인 것으로 사료되었다. 제1난모세포의 감수분열 장치가 활성화되는 시기에 제1극체의 방추사에서도 강한 활성을 관찰할 수 있었다. In Vitro fertilization of U. unicinctus eggs observed by immunofluorescence and electron microscopes revealed an overview of the meiotic pattern of the tide animals. The eggs have been fertilized early at germinal vesicle stage, followed by germinal vesicle break down (GVBD), but pre-mitotic aster like structure could not be resolved by the methods employed in this work. The meiotic features, such as rotation-shift movement of spindle fibers, behavior of spermatozoonmonaster in the egg cytoplasm and active spindle fiber of the 1st polar body, have been observed. The antitubulin-FITC fluorescence show the 2nd meiotic apparatus appeared firstly parallel to the tangential line of the oolemma, proceeding the meiosis, its bipolarity is rotated and shifted towards the oolemma. The polar bodysite of the oolemma was not amorphous, but active in a sense of anti-tubulin-FITC reactions during the extrusions of the polar bodies. The immunofluorescence reactions of the spermatozoon centriole appeared at a later stage of the 2nd meiosis. During the time periods, the fertilized spermatozoon resided in the egg cytoplasm. Activating the centrioles, spermatozoon approaches towards the chromosomal materials of the 2nd oocyte. This suggests that spermatozoon centrioles initiate and play a roll to fuse male and female pronuclei.

An Immune-compromised Method for Tooth Transplantation Using Adult Bone Marrow Stromal Cells and Embryonic Tooth Germ

권혁제(Hyuk-Jae Kwon),박지희(Gi-Hee Park),김은정(Eun-Jung Kim),이민정(Min-Jung Lee),정한성(Han-Sung Jung),조성원(Sung-Won Cho) 대한체질인류학회 2011 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.24 No.4

소실된 치아를 대체하기 위해 가장 좋은 치료법은 동일개체의 치아 또는 치배를 이식하는 것이지만, 사람에서는 이러한 치아나 치배를 얻기는 매우 힘들다. 동종 또는 이종 간의 치아 이식은 치주인대에서 발생하는 면역거부반응에 의해 대부분 실패하였다. 이번 연구는 성체의 골수간질세포를 배아의 치배와 결합시키는 방법을 사용함으로써, 치아 주위조직의 세포를 골수간질세포로 대치할 수 있는 지에 대해서 알아보았다. 실험결과로서, 골수간질세포에서 유래한 세포들을 치주인대와 이틀뼈에서 관찰할 수 있었다. 이는 골수간질세포가 치주인대와 이틀뼈의 형성에 참여하였다는 것을 의미한다. 만약 이와 같은 치아를 골수간질세포를 제공한 개체에게 이식한다면, 면역거부반응이 덜 일어날 것이다. 이처럼 성체 골수간질세포와 배아 치배를 재결합시키는 방법은 치아주위조직의 일부를 골수간질세포로 바꿔주기 때문에, 이종치배를 이용하여 만든 치아를 사람의 턱뼈에 이식할 수 있도록 하는 방법 중 하나가 될 수 있을 것이다. Tooth transplantation using autogenic adult teeth or embryonic tooth germs is the one of best treatments for replacement of missing teeth, but there are limitations in the accessibility. Isogenic or xenogenic tooth transplantation has been failed because of the immune rejection response occurring in the periodontal ligament of transplanted tooth. In this study, by utilizing the recombination between mouse embryonic tooth germ and mouse adult bone marrow stromal cells, we tried to replace the periodontal tissues such as periodontal ligament and alveolar bone with adult bone marrow stromal cells. At four weeks after the transplantation of the recombinant into a kidney, adult bone marrow-derived cells cells were observed in the periodontal ligament and alveolar bone. This result indicates that adult bone marrow stromal cells can participate in the formation of periodontal tissues. If these tooth and periodontal tissues are transplanted into host who donates adult bone marrow stromal cells, adult bone marrow-derived cells will be regarded as host cells, and immune rejection response will not occur in these cells. Therefore, it is suggested that recombination between adult bone marrow stromal cells and embryonic tooth germ is a good candidate method using xenogenic tooth germ for replacement of missing teeth in human by replacing cells in periodontal tissues with human adult bone marrow stromal cells.

The Role of Microtubule in the Regulation of Endochondral Bone Formation in the Developing Mouse Cranial Base

Hyuk-Jae Kwon(권혁제),Jong-Min Lee(이종민),Kyoung-Won Cho(조경원),Jeong-Oh Shin(신정오),Sung-Won Cho(조성원),Min-Jung Lee(이민정),Han-Sung Jung(정한성) 대한체질인류학회 2011 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.24 No.2

머리뼈바닥의 발생 중에 일어나는 연골속뼈발생은 다양한 세포현상과 연골바탕질 대사가 관여하는 매우 복잡한 과정이다. 연골세포에서는 증식, 형태변화, 증식 종료, 비대, 세포자멸사가 일어나고, 연골세포 주변으로는 연골바탕질이 활발하게 생성되었다가 제거되면서 뼈조직에 의해서 대체됨이 밝혀졌다. 그러나 이러한 복잡한 변화가 일어나는 동안 미세관이 어떠한 역할을 하는지에 대해서는 뚜렷하게 밝혀진 바가 없다. 그러므로 본 연구는 머리뼈바닥 발생 중 연골속뼈발생 동안의 미세관의 역할을 밝히고자 하였다. 미세관의 구성 단백질인 튜불린에 결합하는 약물 노코다졸을 사용하여 머리뼈바닥 조직을 기관배양 함으로써 미세관과 머리뼈바닥 발생의 관계를 조사하였다. 배양된 조직에서 일어나는 형태학적, 분자적 변화를 확인하기 위하여 헤마톡실린-에오신염색, 면역조직화학염색, 세포 개수 계산을 통한 분석이 이루어졌다. 나비뒤통수결합 부위 내의 미세관에 가해진 변화에 의해서 Ki67, 뼈발생표지자 BSP, BMP4의 발현이 감소하였다. 비대층 구역에서는 연골세포의 비대과정이 억제되었고, 뼈발생중심에서는 연골조직의 제거 및 뼈조직의 생성이 억제되었다. 본 연구는 미세관이 연골속뼈발생의 다양한 과정에 관여함을 밝혔다. 이러한 결과는 머리뼈 성장 및 머리뼈 바닥 기형과 관련된 질병을 이해하는 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. Endochondral bone formation of the developing cranial base is a complex process. This mechanism requires precise orchestration of many cellular events and cartilage matrix metabolism, such as proliferation, becoming round in shape, termination of proliferation, hypertrophic size-increase, and finally programmed cell death. Active formation and degradation of cartilage matrix take place, in which microtubules are involved for intracellular events; bone apposition follows these events. However, the involvement of microtubules during these changes in the developing cranial base has not been identified yet. Thus, we investigated the involvement of microtubules in the regulation of endochondral bone formation during cranial base development. Using tubulin-binding drug nocodazole, we examined the effects of altering the structure and function of microtubules during in vivo organ culture of the mouse cranial base. Cultured specimens were analyzed with HE staining, immunohistochemistry, and cell counting in order to study the morphological and molecular changes that occurred in the tissues. Disruption of the microtubular array by nocodazole reduced cells expressing proliferation marker Ki67, osteogenic marker BSP, and BMP4 within the sphenooccipital synchondrosis region; chondrocyte hypertrophy was ceased in the hypertrophic zone; degeneration of cartilage matrix and bone matrix apposition was inhibited in the ossification center of the basooccipital cranial base. Our data demonstrated that disruption of microtubules by nocodazole have multiple inhibitory effects on the sequential changes that occur during endochondral bone formation, suggesting the importance of normal microtubule-polymerization in cranial base development.

Expression Patterns of Ki-67, Cyclin A, and Cyclin D1 during Tooth Development

Hyuk-Jae Kwon(권혁제),Kyung-Sik Yoon(윤경식),Han-Sung Jung(정한성) 대한체질인류학회 2013 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.26 No.1

치아발생 및 형태형성 과정에서 치아상피와 치아간엽을 구성하는 세포는 동적인 세포주기의 변화가 일어난다. 현재까지 세포증식은 치아발생에 중요한 현상으로 알려져 있지만, 치아발생 중에 일어나는 복잡한 분자적 기전과 연관해서 세포주기의 각 시기가 어떻게 관여하는지에 대해서는 충분한 연구가 이루어지지 않았다. 그러므로 본 연구는 치아발생 기전과 세포주기의 시기의 변화와의 관계를 밝히고자 하였다. 치아발생 과정에서 일어나는 형태변화를 확인하기 위해 싹시기, 모자시기, 종시기의 쥐 앞니 및 어금니 치배를 헤마톡실린-에오신으로 염색하여 조직학적으로 관찰하였다. 또한 세포주기 시기의 표지자인 Ki-67, 싸이클린 A, 싸이클린 D1의 발현양상을 관찰하기 위해 면역조직화학염색을 시행하였다. 싹시기, 모자시기, 종시기에서 증식하는 세포들은 Ki-67과 싸이클린 A를 발현하는 것을 확인하였다. 싸이클린 D1은 앞니의 상아질모세포 및 모자시기의 사기질결절에서 특이적인 발현을 보였으며, 이곳에서는 Ki-67이나 싸이클린 A가 발현되지 않는다는 것을 발견하였다. 본 연구는 치아발생 중 각 주요 시기에서 세포주기의 변화를 관찰하였으며, 이는 치아발생에 관여하는 기전에 대한 중요한 정보를 제공한다. 또한 본 연구의 결과는 지금까지의 앞니의 사기질모세포 및 사기질결절의 특성에 대한 지식을 이해하는 데에 중요한 자료가 될 것으로 사료된다. Dental epithelial and mesenchymal cells that form the teeth undergo dynamic changes in cell cycle during tooth development and morphogenesis. Although proliferation has been known as a key event during odontogenesis, the cell cycle phases and their relations with the complicated molecular mechanisms of tooth development are not fully understood yet. This study comparatively examined the expression patterns of Ki-67, cyclin A, and cyclin D1 during tooth development in the mouse incisor and molar in order to identify the cellcycle characteristics during odontogenesis. We found that Ki-67 and cyclin A were expressed in the proliferating cells in the dental epithelial and mesenchymal tissues at the bud, cap and bell stages. Cycln D1 showed distinct expression in the incisor odontoblast region and the enamel knot, in which Ki-67 nor cyclin A was expressed. Our results provide specific information on the cell cycle phases during tooth development that may provide clues to relate them with the complex odontogenic mechanisms. Furthermore, we suggest that our findings enlightened the previous studies on the incisor odontoblasts and the enamel knot during tooth development.

다중 경로 시변 채널 환경에서 시공간 블록 부호 단일 반송파 시스템을 위한 가중치 블록 적응형 채널 추정 알고리즘

백종섭,권혁제,서종수,Baek, Jong-Seob,Kwon, Hyuk-Jae,Seo, Jong-Soo 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.3C

본 논문에서는 순환 보호 구긴(cyclic-prefix)을 사용하는 시공간 블록 부호 (STBC: Space-Time Block-Coding) 단일 반송파 시스템에서 향상된 채널 성능을 위한 가중된 블록 적응형 주파수 영역 채널 추정기를 제안한다. 제안된 채널 추정기 구조는 필터 입력 신호에 대해 STBC로 구성된 블록을 형성하며, 이후 형성된 입력 블록에 대해 사후 오차 (a posteriori error)를 이용하는 가중된 LS (least-square) 규준을 적용하여 알고리즘을 유도한다. 또한 정적 채널에서 steady-state EMSE (excess mean-square error) 분석을 통해 블록 길이가 늘어남에 따라 EMSE를 분석한다. 전산 모의실험에서는 시변 TU (typical urban) 채널에서 블록 길이를 증가시킬수록 제안한 채널 추정기는 기존 NLMS와 RLS 채널 추정기들 보다 우수한 성능을 나타냄을 확인 할 수 있다. In this paper, a weighted block adaptive channel estimation (WBA-CE) for a space-time block-coded (STBC) single-carrier transmission with a cyclic-prefix is proposed. In operation of the WBA-CE, a STBC matrix-wise block for filter input symbols is first formulated. Applying a weighted a posteriori error vector-based least-square (LS) criterion for this block, the coefficient correction terms of the WBA-CE are then computed. An approximate steady-state excess mean-square error (EMSE) of the WBA-CE for the stationary optimal coefficient is also analyzed. Simulation results show in a time-varying typical urban (TU) channel that the proposed channel estimator provides better bit-error-rate (BER) performances than conventional algorithms such as the NLMS and RLS channel estimators.

16~18세 청소년기 음성의 음향음성학적 특성

고혜주(Ko, Hye-Ju),강민재(Kang, Min-Jae),권혁제(Kwon, Hyuk-Jae),최예린(Choi, Yaelin),이미금(Lee, Mi-Geum),최홍식(Choi, Hong-Shik) 한국음성학회 2013 말소리와 음성과학 Vol.5 No.1

During adolescence the mutational period is characterized by the changes in the laryngeal structure, the length of the vocal cords, and a tone of voice. Usually, adolescents at 15 or 16 reach the voice of adults but the mutational period is sometimes delayed. Therefore, studies on the voice of adolescents between 16 ~ 18 right after the mutational period are required. Accordingly, this paper attempted to provide basic data about the normal standard for patients with voice disorders during this period by evaluating the vocal characteristics of males and females between 16 ~ 18 with an objective device bycomparing and analyzing them by sex and age. The study was conducted on a total of 60 subjects composed of each 10 subjects of each age. The vocal analysis was conducted by MPT (Maximum Phonation Time) measurement, sustained vowels and sentence reading. As for /a/ sustained vowels, fundamental frequency, hereinafter referred to as F?, jitter, shimmer, noise-to-harmonic ratio, hereinafter referred to as NHR were measured by using the Multi-dimensional voice program (MDVP) among the Multi-Speech program of Computerized Speech Lab (Kay Elemetrics). The sentence reading, mean F?, maximum F? and minimum F? were measured using the Real-Time Pitch (RTP) Model 5121 among the Multi-Speech program of Computerized Speech Lab (Kay Elemetrics). As a result, according to sex, there were statistically significant differences in F?, jitter, shimmer, mean F?, maximum F?, and minimum F?; and according to age, there were statistically significant differences in MPT. In conclusion, the voice of the adolescents between 16 ~ 18 reached the maturity levels of adults but the voice quality which can be considered on the scale of voice disorders showed transition to the voice of an adult during the mutational period.

한국산 개불(Urechis unicinctus)의 순환적 생식주기(生殖週期)에 따른 체강세포(Coelomocyte)의 分化

신길상,권혁제 순천향대학교 기초과학연구소 1997 순천향자연과학연구 논문집 Vol.3 No.2

The coelomocyte is a free cell containing hemoglobin as a respiratory pigment in the large coelom of Urechis unicinctus. During the developmental stages of reproductive cells, especially the female generative cells, there are some evidences that the coelomocyte vary in its number and shapes. This phenomena suggest the fact that some substantial association is reinforced between the coelomocytes and the developing free reproductive cells. The structural changes of the coelomocyte observed by TEM and SEM during the seasonal reproductive cycle of the generative cells were investigated in this work attending to find a substantial relationship between differentiation of the coelomocyte and development of the free generative cells. And it was observed that the changes of coelomocyte, such as appearances of various inclusions and numerous exocytotic vesicles come from the increased activity of the coelomocyte during the reproductive cycle. The released exocytotic vesicles may contribute to the content of coelomic fluid, following changes of coelomic fluid constituents which come into directly contact with developing reproductive cells. Therefore, this work has paid attentions to the causal relationship between the structural changes of free somatic coelomocytes and the development of female reproductive cells in the coelom. The coincidences are interpreted.

Urechis unicinctus 난세포의 인공수정에 의한 구조적 변화

권혁제,김완종,신길상 순천향대학교 1994 논문집 Vol.17 No.3

The artificial insemination in Urechis unicinctus oocyte revealed some fine structural changes under electron microscope. The degradation of surface coat, retraction of microvilli, fusion of cortical granules with oocyte membrane are the events of fine structural changes after the fertilization. At fertilization, the cortical granules of oocyte are transported from the inner cortex toward oocyte membrane. After the fusion, the contents of cortical granules are discharged into the perivitelline space, the extracelluar space which in future develops into fertilization membrane. There are some indications that the fertilization occur on the microvillous tip in U. uicinctus. Under light microscope, one of the evidences on the fertilization was the formation of fertilization cone, which seemed to sperm entry site, on membrane of round mature oocyte.