흰쥐 뇌조직의 발달에 따른 Guanine Deaminase의 발현 양상

• 영문명: Expression of Guanine Deaminase in the Developing Rat Brain
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 이경훈(Kyung Hoon Lee) 최재선(Jae Sun Choi) 이화영(Hwa Young Lee) 신동훈(Dong Hoon Shin) 강태천(Tae Cheon Kang) 김현준(Hyun Joon Kim) 조사선(Sa Sun Cho) 백상호(Sang Ho Baik) 성연선(Yeon Sun Seong) 박주배(Joo Bae Park)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제32권 제2호, 245~252쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 1999.04.30

국문 초록

구아닌 아미노히드롤라제 (Guanine aminohydrolase; GAH; Guanine deaminase, EC 3.5.4.3)는 퓨린염기의 이화 대사에서 구아닌을 가수분해하여 잔틴 (xanthine)을 생성하는 효소이다. 지금까지의 실험결과들에 따르면 GAH의 생화학적인 활성은 대사가 활발한 간, 신장, 소장 등의 조직 외에 뇌조직에서도 많이 나타남이 알려졌는데, 뇌조직 내에서도 부위별로 활성의 차이가 있는 것으로 보고되었고 신경계의 발달단계에 따라서도 활성의 변화를 나타내는 것으로 알려졌다. 그러나, 지금까지의 연구결과들은 모두가 생화학적인 방법만을 이용하여 GAH의 활성을 측정한 것들이어서, 뇌조직 내에서 GAH를 지니는 세포들의 종류나 이들의 조직학적인 분포가 밝혀져 있지 않은 상태이다. 이에 본 연구진은 우선 흰쥐의 GAH에 대한 항혈청을 이용하여, 발생과정중의 각 단계에 있는 뇌조직을 대상으로 western blotting과 면역조직화학염색을 시행함으로써, 발생단계에 따른 GAH의 발현양상과 뇌조직내의 분포를 밝히고자 하였다. 실험동물로는 태령 14일, 16일, 18일, 20일과 출생 당일 및 생후 2일, 4일, 1주, 2주, 4주된 Sprague-Dawley계 흰쥐를 이용하였으며, SDS-PAGE 방법을 이용한 western blotting과 avidinbiotin-peroxidase complex method를 이용한 면역조직화학염색을 시행하였다. Western blotting 결과 GAH는 태생 20일부터 검출되기 시작하였으며, 생후 급속히 증가하여 생후 2주경 이후부터는 대체로 일정한 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 면역조직화학염색에서는 태생 18일째의 뇌조직에서 GAH 면역양성세포를 처음으로 관찰할 수 있었으며, 태생 18일에는 후각망울, 대뇌피질, 중뇌와 교뇌, 숨뇌 등에서 양성세포가 관찰되었다. 태생 20일에는 해마 부위에서도 소수의 세포들이 염색되었으며, 출생후 2일의 뇌조직에서는 기저핵 등에서 추가로 양성세포가 관찰되었고 양성세포의 수와 반응강도가 매우 증가되었다. 이후 성장에 따라 각 부위에서는 신경세포로 추정되는 다수의 세포들이 뚜렷한 염색성을 나타내었다. 출생 후에는 생후 1주를 경계로 신경세포들에서는 면역염색반응이 점차 감소되어 생후 2주부터는 일부 부위 외에는 양성세포가 사라진 반면 신경섬유들에서 점차 강한 염색반응이 관찰되었으며, 특히 소뇌의 경우에는 세포성분은 거의 염색되지 않고 백색질의 신경섬유들만이 매우 강하게 염색되었다. 따라서 본 연구의 결과에 따르면 GAH가 성숙된 흰쥐의 뇌조직에서는 신경섬유에 주로 분포하며, 신경섬유에서 특정한 역할을 수행할 가능성도 있을 것으로 생각된다.

영문 초록

Guanine aminohydrolase (GAH; Guanine deaminase, EC 3.5.4.3) is an enzyme that has a role in purine catabolism. This enzyme produces xanthine and ammonia by hydrolysis of guanine, and xanthine is further degraded to uric acid and hydrogen peroxide by another enzyme, xanthine oxidase. Most of the enzymes involved in purine catabolism have been studied for their biological functions, physiological roles and amino acid sequences, and biochemical activity of GAH is known to be detected in various organs such as liver, kidney, small intestine and brain. Its activity is also known to be changed during brain development. In this study, we hoped to reveal expression pattern of GAH in developing rat brain by western blotting and immunohistochemistry. In western blotting, GAH immunoreactivity was not detected on 14-, 16- and 18-days-old fetal rat brains. Its reactivity was first detected from 20-days-old fetal rat brain and highly increased after birth. And it was maintained at steady level from 2 weeks after birth. In immunohistochemistry, no positive cells were found on 14- and 16-days-old fetal rat brain sections. A few GAHimmunoreactive cells appeared from 18-days-old fetal rat brain and they were localized at olfactory bulb, cerebral cortex, midbrain, pons and medulla. The 20-days-old fetal rat brain also showed immunoreactive cells at hippocampus and the staining intensity was still weak. Postnatal 2-days-old rat brain also showed immunoreactive cells at basal ganglia and the number of positive cells and staining intensity were increased. Thereafter, immunoreactivity appeared on many neuronal cells around various areas in the brain and nerve fibers also showed reactivity on postnatal brains. The number of positive cells decreased from 1 week after birth and a few positive cells were observed on olfactory bulb and cerebellum from 2 weeks after birth. In mature brain most of GAH were localized on nerve fibers and few positive cells could be found on olfatory bulb only. From these, we can suspect that GAH may have some functional relationship with nerve fibers.

키워드

Guanine aminohydrolase Immunohistochemistry Western blotting Development Brain Rat