<h1>서 론</h1><p>변온척추동물인 경골어류의 경우 환경 내 온도와 산소의 유용정도는 종의 분포, 밀도 및 생존에 영향을 미쳐 세포 내 분자계에 영향을 미치므로 효소의 역학 특성에서 보상을 나타내고 생리학적◦진화학적 적응에 중요한 역할을 한다. 어류는 저산소 조건의 환경에 순응하는 과정에서 대사를 줄이거나 혐기적 대사를 활성화하므로 젓산탈수소효소(EC 1.1.1.27, lac-tate dehydrogenase,LDH) 로 연구되었다. 또한 호기적 조건에서 피루브산이 아세틸 CoA로 전환되고 시트르산합성효소(EC 4.1.3.7, citrate synthase, CS)에 의해 시트르산을 생성하므로 CS는 산화적 대사의 지표로 사용된다. 따라서 조직에서 혐기적 대사와 호기적 대사의 정도는 LDH/CS로 연구되었다.</p><p>LDH 는 \(\mathrm{NAD}^{+} \)-oxidoreductase로서 Ldh-A, B 및 C 유전자에 의한 하부단위체 A, B 및 C 로 구성된 사량체이며 피루브산과 젓산의 상호전환 반응을 촉매한다. LDH \( \mathrm{A}_{4} \) 동위효소는 pyruvate reductase로서 혐기적 조직에서 우세하고, \( \mathrm{B}_{4} \) 동위효소는 lactate oxidase로서 호기적 조직에서 우세하므로, 동위효소는 대사생리학적 수준에서 적응 양상을 밝히는 좋은 수단이 되어왔다. 조직 내 피루브산 농도가 높을 경우, 호기적 조직에서는 LDH \(\mathrm{B}_4 \) 동위효소의 기능이 억제되어 젓산 축적이 제한되지만 혐기적 조직에서는 \( \mathrm{A}_{4} \) 동위효소의 활성이 증가되어 젖산이 축적된다. 젖산은 활성대사물로서 monocarboxylate transporter (MCT) 계를 통해 세포로 들어가 피루브산으로 산화될 수 있다는 새로운 가설이 보고되었다. Ldh-C 유전자의 경우 경골어류 농어목은 눈과 뇌 조직에서 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)가 발현되고, 잉어목은 간 조직에서 liver-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소가 발현되며, 포유류 특정 종의 정소에서 Ldh-C 가 발현되어 젖산을 우선적으로 반응하므로 고농도 젖산에 의해 억제되 지 않고 피루브산에 의해 더 민감하게 억제된다고 보고되었다. 그러나 난자의 발생 과정 중에도 Ldh-C가 발현되고, 암세포의 초기 발생에서도 Ldh-C 유전자가 발현되어 젖산을 사용하는 대사회생경로로서 ATP를 생성하고, 종양의 대사 유지에 LDH-A 가 중요 역할을 하므로 종양의 표지자로서 LDH 활성을 확인하였다. 또한 동위효소는 어류의 유전적, 진화적 위치를 연구하기위한 좋은 표지자로, 동위효소의 조직 특이성은 유전자간의 분화정도를 나타낸다고 하였다. 그리고 공기호흡 어류의 경우 여름철에 각 조직의 필요에 따라 호기적 대사는 줄이고 LDH 동위효소를 조절하여 혐기적 대사를 증가시켰다 그러나 공기호흡을 하는 Channa Punctaurs는 공기가 부족하면 유생의 경우 LDH \(\mathrm{B}_{4}\)를 일시적으로 발현하지만 성체는 심장에서 \( \mathrm{A}_{4} \)를 증가하고 \( \mathrm{B}_{4} \) 는 감소하였다. 모래무지를 상승된 온도에 순응시킨 경우에 골격근에서는 \( \mathrm{A}_{4} \), 심장에서는 \( \mathrm{B}_{4} \) 가 감소하였고, Ldh-C가 발현된 간 조직은 \( \mathrm{C}_{4} \) 를 증가시켜 조절하는 것으로 나타났다. 또한 담수, 기수 및 해양에 서식하는 Gasterosteus aculeatus는 심장에서 \( \mathrm{B}_{4} \) 가 나타나지 않고 눈과 뇌 조직에서만 \( \mathrm{B}_{4} \) 가 나타나므로, 혐기적 조건에서 \( \mathrm{A}_{4} \) 가 우세하고, 호기적 조건에서 \( \mathrm{B}_{4} \) 가 우세하다는 보고와 다른 결과를 나타냈다. 따라서 어류의 경우 서식지의 생태환경, 먹이 종류 및 획득 행동에 따라 다른 에너지 양상을 나타내므로 특수한 환경에 서식하고 Ldh-C 가 발현되는 종의 LDH 동위효소의 특성을 연구함으로써 LDH 동위효소의 기능을 알아보고 임상에서의 LDH 동위효소의 활용에 대해 고찰할 수 있을 것으로 보인다.</p><p>본 연구에서는 눈 조직에서 Ldh-C 유전자가 발현되고, 연못이나 늪 또는 흐름이 거의 없고 괴어 있는 하천에서 살며 육식성이고, 수온이 높은 곳에서는 아가미 호흡보다 주로 상새기관을 이용하여 공기호흡을 하므로 수온의 변화에 대한 내성이 강한 것으로 보고된 농어목 가물치를 실험 종으로 선택하였다. 가물치 조직의 LDH 동위효소의 발현 양상을 확인하고, LDH 동위효소들을 정제하여 면역학적 실험에 의해 진화정도를 확인하고, 역학적 특성을 확인하여 환경에 적응되어 진화된 가물치 LDH 동위효소의 특성 및 기능을 연구하였다.</p>
경골어류의 생리학적◦진화학적 적응에 환경 내 온도와 산소의 유용정도가 중요한 역할을 하는 이유는 무엇인가?
종의 분포, 밀도 및 생존에 영향을 미쳐 세포 내 분자계에 영향을 미치므로