Expression of DNA Methyltransferase Transcripts in The Oocytes and Preimplantation Embryos in Mouse

김종월,이양한,강승호,한성원,전일경,김성례,김문규 한국발생생물학회 1998 발생과 생식 Vol.2 No.2

포유류 배아발생 중 DNA 메틸화는 세포분화와 유전자발현에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 생쥐 착상전 초기배아 발생 중 메틸화효소에 의해 유지되는 DNA 메틸화의 중요성과 자세한 기작은 잘 이해되고 있지 않다. 이 연구에서 DNA 메틸화의 역할에 관하여 알아보기 위하여, 성숙난자와 착상전 초기배아에서 DNA 메틸전이효소의 발현양상을 조사하였다. 이를 위해, DNA 메틸전이효소를 암호화하고 있는 cDNA에서 primer를 고안하였다. DNA methylation seems to play an important regulatory role in gene expression and cell differentiation during postimplantation embryonic development. However, the significance of DNA methylation which is maintained by the DNA MTase during preimplantation embryonic development, is not fully understood. In order to study the role of DNA methylation in the preimplantation embryos, the expression of DNA MTase transcripts was monitored in the oocytes and preimplantation embryos. The mRNA of DNA MTase was detected in the oocytes and pleimplantation embryos. The relative mRNA levels of DNA MTase were high from the stages of GV-oocytes and pronuclear embryos, and thereafter decreased gradually. By the treatment of -amanitin, it was confirmed that the transcripts presented in pronuclear embryos was derived from the maternal genome. The presence of transcripts of DNA MTase in the oocytes and pronuclear embryos suggests that the maintenance of DNA methylation may be necessary and seems to play an important role in gene expression and cell differentiation during preimplantation embryonic develop-ment in mouse.

Expression of IGF-1 and Its Receptor Genes in the Oocytes and Preimplantation Embryos in Mouse

김종월,김성례,윤현수,이정헌,채영규,김문규 한국발생생물학회 1999 발생과 생식 Vol.3 No.1

인슐린 유사 성장 호르몬 1과 2 (IGF-1 & IGF-2)는 착상 전 초기배아 발생을 조절하는 중요한 요소이다. 생쥐 착상 전 초기배아에서 IGF-1의 역할에 관한 연구를 위해, IGF-1과 IGF-1 수용체의 전사물의 존재 여부를 난자와 착상 전 초기배아에서 조사하였다. 새로이 고안된 IGF-1 primer를 이용하여 난자에서 전사물을 검출하였다. 그리고, PCR 산물을 제한효소인 Msp I으로 절단하여 확인하였다. 이 실험에서 IGF-1과 IGF Insulin-like growth factors (IGF-1 and IGF-2) play an important regulatory role in premplantation embryonic development. To study the role of IGF-1 during premplantation embryonic development in mouse, the presence of mRNA transcripts for IGF-1 and IGF-lR in the oocytes and preimplantation embryos was examined. In this study, the transcripts of IGF-1 was detected in oocytes using primers for IGF-1. The PCR products were identified by Msp I restriction enzyme digest. We revealed that the transcripts of IGF-1 and IGF-1R were presented in the oocytes and preimplantation embryos. The highest mRNA levels in GV stage oocytes were decreased at 4- or 8-cell stage and then reincreased upto blastocyst. The presence of IGF-1 and IGF-lR in GV-oocytes suggests that the transcripts in the early stage embryos were derived from maternal genome. Additionally, the presence of IGF-1 and IGF-lR in the oocytes and preimplantation embryos suggests that IGF-1 plays an autocrine role during preimplantation embryonic development through IGF-lR as a signalling pathway.

Regulation of LIF Gene Expression by Interleukin-1 in the Mouse Peri-implantation Embryos and Uterine Endometrial Cells

이정복,김종월,오은정,양혜영,류형은,이지연,계명찬,윤현수,김문규,Lee, Jung-Bok,Kim, Joung-Woul,Oh, Eun-Jeong,Yang, Hye-Young,Ryu, Hyoung-Eun,Lee, Ji-Youn,Gye, Myung-Chan,Yoon, Hyun-Soo,Kim, Moon-Kyoo The Korean Society for Reproductive Medicine 2000 Clinical and Experimental Reproductive Medicine Vol.27 No.2

연구목적: 포유류의 착상은 배아가 모체의 자궁벽에 매몰되는 현상으로 부착과 침투 과정을 거쳐 진행되며, 이 과정은 스테로이드 호르몬, 성장인자, 세포점착분자, 그리고 cytokine 등의 상호작용으로 이루어진다. 이 시기에 Interleukin-1 (IL-1)과 leukemia inhibitory factor (LIF) 등이 발현되는 것으로 알려져 있다. 본 실험에서는 이들의 발현이 착상과정에 어떠한 역할을 하는지 그 상관관계를 알아보고자 하였다. 재료 및 방법: 착상 전후의 배아와 자궁내막세포에서 LIF 유전자의 발현양상과 $IL-1{\beta}$와 IL-1 receptor antagonist (IL-1ra)를 처리한 LIF 유전자의 발현양상을 역전사중합효소연쇄반응 (RT-PCR)을 통해 비교하였다. 결과: 배아에서의 LIF 유전자 발현은 in vivo와 in vitro 모두에서 상실기와 포배기에 발현되었고, 자궁내막에서는 임신 1일과 4일째에 발현되었는데, 상실기보다는 포배기에, 그리고 임신 1일보다는 착상시기인 4일째의 자궁내막세포에서 발현양이 많은 것으로 나타났다. 자궁내막세포를 배양한 경우 LIF 유전자는 in vivo에서의 발현양상과 동일하게 임신 1일과 4일에 발현되었으며, 배양액에 $IL-1{\beta}$(500pgml)를 처리하였을 경우 LIF 유전자가 초기 임신 (1~5일) 중 발현되는 것으로 나타났다. 2-세포기 배아의 배양시에 $IL-1{\beta}$를 처리한 경우 8-세포기부터 LIF 유전자가 발현되었으며, 또한 IL-1ea(60 ng/ml)를 배양액에 첨가하였을 경우에는 임신1일째 자궁내막에서는 LIF 유전자가 발현되지 않은 반면, 임신 4일째의 자궁내막세포와 상실기, 포배기 배아 모두에서 LIF 유전자 발현이 감소하는 경향을 보였다. 결론: 이러한 결과는 착상 전후 배아와 자궁내막세포에서 IL-1에 의해 LIF 유전자 발현이 조절되며, 그 결과 착상에 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다. 또한 배아와 자궁내막세포에서 IL-1이 LIF 유전자 발현에 영향을 주는 것으로 보아 착상을 위해 IL-1과 LIF의 상호작용이 중요한 요인이라는 것을 확인할 수 있었다.

Effects of Glucose and IGF-I on Expression of Glucose Transporter 1 (Glut1) and Development of Preimplantation Mouse Embryo

전한식,계명찬,김종월,강춘빈,김문규 한국발생생물학회 1998 발생과 생식 Vol.2 No.2

이온 비의존적으로 작동하는 포도당 수송체 (glucose transporter 1, Glut1)는 생쥐 배아의 세포막을 경계로 포도당을 수송하는 주요통로이다. 성장인자 가운데 insulin-like growth factor-I (IGF-I)은 생쥐배아에서 포도당의 유입을 증가시키는 것으로 알려져있으나 이러한 효과가 IGF-I 의한 Glut1의 전사조절 효과에 기인한 것인지는 알려져 있지 않다. 본 연구는 포도당과 IGF-I 생쥐의 착상전 배아 발생과 G A sodium-independent facilitative glucose transporter 1 (Glut1) is a major route by which glucose can be transported across the plasma membrane of mouse embryo. Although it has been known that insulin-like growth factor-I (IGF-I) promotes glucose transport into the mouse embryo, whether IGF-I directly regulates transcription of Glut1 has been uncovered in mouse preimplantation embryo. This study was aimed to elucidate the role of glucose and IGF-I in development and Glut1 expression in preimplantation mouse embryo. Two-cell embryos developed in blastocyst regardless of the glucose in the presence of pyruvate. IGF-I significantly increased the number of blastomeres in the mid-blastula. Deprivation of glucose did not affect the amount of Glut1 transcripts in morula cultured from 2-cell embryo. IGF-I potentiated Glut1 expression in morula cultured from 2-cell embryo even in the absence of glucose. Taken together, it is concluded that depletion of glucose does not promote Glut1 expression the in morula cultured form 2-cell embryo, and that increment of Glut1 expression possibly mediates embryotropic effect of IGF-I on preimplantation mouse embryo.

The Effects of Oviduct and Uterine Epithelial Cells on the Expression of Interleukin- Gene in Preimplantation Mouse Embryos

홍석호,계명찬,김종월,이정복,오은정,조동제,최규완,김문규 한국발생생물학회 1999 발생과 생식 Vol.3 No.1

초기배아의 발생과정동안 배아와 모체에서 발현되는 여러 cytokine은 착상을 위한 신호물질로 중요한 역할을 한다. 그 중 interleukin-1 (IL-1)는 배아와 모체간의 상호 신호전달체로서 성공적인 착상을 위한 필수적인 요소로 작용한다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 초기배아의 발생과정에 있어서 IL-1 유전자의 역할을 규명하기 위해 생쥐 초기배아에서의 IL-l 유전자의 발현양상을 역전사중합효소연쇄반응을 통해 조사하였고, IL-l 유전자의 To investigate the role of interleukin-l (IL-1) in the embryonic development, in vivo and in vitro expression patterns of IL-1 gene in the preimplantation mouse embryos were examined by RT-PCR, and the effects of explanted mouse ovi-duct and uterine epithelial cells on the expression of IL-1 gene in the pleimplantation mouse embryos were examined by co-culture. IL-1 mRNA was detected in the embryos from 4-cell stage to blastocyst stage in vivo and from morula stage to hatching blastocyst stage in vitro. This transcript was not detected from the GV stage to late 2-cell stage in vivo, and not at the 4-cell and 8-cell stages in vitro. For the co-culture of late 2-cell embryos with the explanted mouse oviduct and uterine epithelial cells, oviducts and uterine epithelial cells were isolated at 48 hour alter the hCG injection. The explanted oviduct and uterine epithelial cells in co-culture groups facilitated the IL-1 gene expression of the mouse embryos in comparison with the control. Taken together these results suggest that the presence of IL-1 plays an important role in preimplantation embryonic development. In addition, the up-regulation of IL-1 gene expression by the explanted oviduct and uterine epithelial cells demonstrates that embryonic expression of IL-l gene may be regulated by the interaction with oviductal and uterine factor (s).

생쥐 초기배아에서 Interleukin-$1\beta$ 유전자의 발현에 미치는 수란관과 자궁내막세포의 영향

홍석호,계명찬,김종월,이정복,오은정,조동제,최규완,김문규 한국발생생물학회 1999 발생과 생식 Vol.3 No.1

초기배아의 발생과정동안 배아와 모체에서 발현되는 여러 cytokine은 착상을 위한 신호물질로 중요한 역할을 한다. 그 중 interleukin-1$\beta$ (IL-1$\beta$)는 배아와 모체간의 상호 신호전달체로서 성공적인 착상을 위한 필수적인 요소로 작용한다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 초기배아의 발생과정에 있어서 IL-1$\beta$ 유전자의 역할을 규명하기 위해 생쥐 초기배아에서의 IL-l$\beta$ 유전자의 발현양상을 역전사중합효소연쇄반응을 통해 조사하였고, IL-l$\beta$ 유전자의 발현에 미치는 수란관과 자궁내막세포의 영향을 밝혀보기 위해 공배양방법을 이용하였다. 그 결과 IL-l$\beta$ in vivo 에서는 4-세포기부터 포배기까지, in vitro에서는 상실배부터 부화중 포배기까지 발현하는 양상을 보였다. 또한 수란관과 자궁내막세포와의 공배양시 대조군과 비교하였을 때 실험군에서 IL-l$\beta$ 유전자의 발현이 촉진되었다. 이러한 결과는 IL-l$\beta$ 의 존재가 착상전 초기배아의 발생에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 또한 수란관과 자궁내막세포와의 공배양을 통해 IL-1$\beta$ 유전자의 발현이 수란관과 자궁요소에 의해 조절됨을 확인하였다. To investigate the role of interleukin-l$\beta$ (IL-1$\beta$) in the embryonic development, in vivo and in vitro expression patterns of IL-1$\beta$ gene in the preimplantation mouse embryos were examined by RT-PCR, and the effects of explanted mouse ovi-duct and uterine epithelial cells on the expression of IL-1$\beta$ gene in the pleimplantation mouse embryos were examined by co-culture. IL-1$\beta$ mRNA was detected in the embryos from 4-cell stage to blastocyst stage in vivo and from morula stage to hatching blastocyst stage in vitro. This transcript was not detected from the GV stage to late 2-cell stage in vivo, and not at the 4-cell and 8-cell stages in vitro. For the co-culture of late 2-cell embryos with the explanted mouse oviduct and uterine epithelial cells, oviducts and uterine epithelial cells were isolated at 48 hour alter the hCG injection. The explanted oviduct and uterine epithelial cells in co-culture groups facilitated the IL-1$\beta$ gene expression of the mouse embryos in comparison with the control. Taken together these results suggest that the presence of IL-1$\beta$ plays an important role in preimplantation embryonic development. In addition, the up-regulation of IL-1$\beta$ gene expression by the explanted oviduct and uterine epithelial cells demonstrates that embryonic expression of IL-l$\beta$ gene may be regulated by the interaction with oviductal and uterine factor (s).