서골비기관(VNO)은 사회적 및 생식 정보를 전달하는 종내 화학 신호를 감지합니다. 본 연구진은 VNO 조직에서 G-CaMP2를 발현하는 형질전환 생쥐를 사용하여 Ca2+ 이미징 실험을 수행하였습니다. 이러한 접근 방식을 통해 수많은 페로몬 자극에 대한 서골비 뉴런의 복잡한 반응 패턴을 분석할 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
서골비기관(vomeronasal organ, VNO)은 동일 종 내 개체들의 사회적, 성적 및 생식 상태에 대한 정보를 담고 있는 화학 감각 신호를 감지합니다 1,2. 페로몬이라고 하는 이러한 종 내 신호와 일부 포식자로부터 오는 신호는 3 매우 높은 특이성과 민감도로 서골비 감각 신경세포(vomeronasal sensory neurons, VSNs)를 활성화합니다 4. 화학 감각 단서를 감지하는 과정을 매개하기 위해 V1R, V2R 및 FPR 5-14의 최소 세 가지 서로 다른 G-단백질 결합 수용체 가족이 VNO 신경세포에서 발현됩니다. VNO가 페로몬 정보를 어떻게 인코딩하는지 이해하기 위해서는, 다양한 자극에 대한 개별 VSN의 반응 프로필을 분석하고 이러한 반응을 매개하는 특정 수용체를 식별하는 것이 매우 중요합니다.
VNO의 신경상피는 한 쌍의 서골(vomer bones)에 둘러싸여 있습니다. VNO의 반맹관 구조는 비강과 연결되는 하나의 개구부(서비관, vomeronasal duct)를 가지고 있습니다. VSN은 수지상 돌기를 VNO의 내강 부분까지 뻗으며, 이곳에서 페로몬 신호가 수지상 돌기 노브(dendritic knobs)에 발현된 수용체와 접촉하게 됩니다. VSN의 세포체는 가층층 구조를 형성하며, V1R과 V2R이 각각 정단층과 기저층에 발현됩니다 6-8. 감각 자극에 대한 VSN의 반응을 모니터링하기 위해 여러 기술이 활용되어 왔습니다 4,12,15-19. 이러한 기술들 중에서 급성 절편 제작법(acute slice preparation)은 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 분리된 VSN 3,17과 비교하여 절편 제작법은 뉴런을 본래의 형태대로 유지하며 세포의 수지상 돌기가 상대적으로 온전하게 보존됩니다. 둘째, 상피 전체나 전체 마운트(whole-mount) 제작법에 비해 12,20 VNO의 관상 절편(coronal slice)에서는 VSN의 세포체에 쉽게 접근할 수 있어 전기생리학적 연구와 이미징 실험이 가능합니다. 셋째, 이 방법은 분자 클로닝 기술과 결합하여 수용체 식별을 가능하게 할 수 있습니다.
감각 자극은 VSN에서 수용체 활성화를 나타내는 강력한 Ca2+ 유입을 유도합니다 4,21. 이에 따라 우리는 VSN을 포함한 후각 sensory neuron에서 G-CaMP2를 발현하는 형질전환 마우스를 개발하였습니다 15,22. 이 프로브의 민감도와 유전적 특성은 Ca2+ 이미징 실험을 크게 용이하게 합니다. 이 방법은 이전 연구들 4,21에서 사용된 염료 로딩 과정을 제거하였습니다. 또한 우리는 VNO 절편에 다양한 자극을 가할 수 있는 리간드 전달 시스템을 채택하였습니다. 이 두 가지 기술의 결합을 통해 수많은 자극에 반응하는 여러 뉴런을 동시에 모니터링할 수 있습니다. 마지막으로, 이미지 프로세싱을 돕기 위한 반자동 분석 파이프라인을 구축하였습니다.
프로토콜
1. 용액 준비
- 표에 따라 10X R1, 10X R2 및 10X R3 용액을 준비한다.
R1
화학 물질 MW(g/mol) mM (1X) 10X 스탁 (g/L) NaCl 58.44 125 73.05 KCl 74.55 2.5 1.86 MgCl2 1 M 스탁 1 10 ml CaCl2·2H2O 147.02 2 2.94 NaH2PO4·H2O
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토론
Dulac과 Axel에 의해 발견된 이후 5, 대다수의 서골비강 수용체(vomeronasal receptors, VRs)는 여전히 오판 수용체(orphan receptors)로 남아 있습니다. 이러한 화학감각 수용체의 페로몬 리간드와 동물의 행동을 매개하는 이들의 역할은 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 지금까지는 단 한 쌍의 리간드/수용체인 ESP1 펩타이드와 그 인지 수용체인 Vmn2r116 (V2Rp5)만이 확인되었으며, 이들이 특정한 사회적 정보를 전달한다는 것이 입증되었습니다 19,23. 또 다른 수용체인 V1rb2는 암컷 생쥐의 소변에 풍부한 것으로 추정되는 2-heptanone에 반응하는 것으로 나타났습니다 24. 그러나 이 리간드에 의해 전달되는 구체적인 정보는 여전히 불분명합니다. 본 연구에서 개발한 방법은 수많은 자극에 대한 VNO 뉴런의 반응 특성화와 활성화 패턴 분석을 가능하게 합니다. 이 방법을 사용하여, 특정 세포들이 수컷 또는 암컷의 소변에 특.......
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공개 사항
선언된 이해상충 없음.
감사의 글
동물 사육 및 기술 서비스에 대해 훌륭한 지원을 제공해 주신 Andrea Moran과 Stowers Institute의 실험동물서비스센터(LASF) 구성원들에게 감사드립니다. 본 연구는 Stowers Institute와 NIH(NIDCD 008003)로부터 CRY가 받은 연구비 지원을 통해 수행되었습니다. 본 콘텐츠의 책임은 전적으로 저자들에게 있으며, 국립청각 및 기타 의사소통 장애 연구소 또는 국립 보건원의 공식 견해를 반드시 대변하는 것은 아닙니다. tetO-G-CaMP2 마우스에 대해 Stowers Institute, CRY 및 LM의 미국 특허가 출원 중입니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
참고문헌
- Birch, M. C. Pheromones. , North-Holland Pub. Co. & American Elsevier Pub. Co. (1974).
- Wyatt, T. D. Pheromones and animal behaviour : communication by smell and taste. , Cambridge University Press. (2003).
- Papes, F., Logan, D. W., Stowers, L. The vomeronasal organ mediates interspecies defensive behaviors through detection ....
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재인쇄 및 허가
