제5강 마우스 제1장 명명법 서울대학교 수의과대학 박재학 SNU LAM

기원과 역사 설치 목, Muridae 과, Murinae 아과, Mus 속 어금니와 두개골의 해부학적 성상을 보면 다른 설치류와 구분할 수 있다 Mus musculus가 실험용 연구에 가장 많이 쓰이는 종 M musculus musculus(동유럽)와 M musculus domesticus(서유럽 형) 의 혼합형이다. 1980년 중반이래 많은 계통들이Asia mice (M m castaneus; 태국, M m molossinus;일본)와 M spretus로부터 개발되었다. 쉽게 사육하고 번식 할 수 있는 작고 경제적인 동물 유전학적으로 지구상의 포유 동물 중에서 가장 잘 밝혀진 동물 복잡한 유전자조작 마우스, 즉 유전자를 과발현 시키거나 특정유전자를 변이시킨 마우스를 생산함으로서 실험용 마우스가 실험용 동물 중에서 가장 많이 그리고 가장 널리 사용되는 동물로 되었다. SNU LAM

유전학 1900년대부터 마우스 유전자의 mapping이 시작 40개의 염색체 최초의 상염색체 유전자로서 albino와 pink-eyed dilution의 연관이 1915년 밝혀졌다 광범위한 연관지도와 여러 종류의 근교계가 복잡한 유전학의 연구에 이용되고 있다. 40개의 염색체 band의 형태나 크기에 따라서 분류 크기가 적은 숫자순으로 아라비아 숫자로써 명명 1970년 중에 염색체의 재 배열이 이미 알려진 연관 군을 재배열 하기 위하여 사용되었는데, 그때는 Roman 숫자에 의해서 구별되었고, 중심체와 관련된 유전자 좌의 순서를 결정하기 위하여 특정 염색체를 확인하는데 사용되었다. 유전자는 FISH를 통하여 염색체상에서 물리적으로 위치를 파악 Genome Initiative Program을 통하여 분자유전학적으로 마우스 염색체에 대한 유전자 지도를 개발 마우스 유전체의 해독은 2003년에 완성되었다. SNU LAM

자연발증 또는 인위적인 유발 돌연변이 마우스, 특이한 질병에 감수성이 있는 계통 근 교계 마우스 면역학, 종양학, 심맥관계 질병, 대사성질병, 미생물, 생화학, 약리학, 생리학, 해부학, 발생생물학, 방사선학에 있어서 아주 가치 있게 이용 자연발증 또는 인위적인 유발 돌연변이 마우스, 특이한 질병에 감수성이 있는 계통 기초 의학에 있어서 폭 넓게 모델로써 이용 뇌하수체 기능에 영향을 주는 또는 호르몬을 생산하는 유전자의 자연발증 돌연변이계통 인간의 왜소증 모델 LDL수용체나 apolipoprotein유전자에 돌연변이를 유발시킨 동물 심혈관계 이상을 연구하는데 모델 동물 NOD(nonobese diabetic) 계통 인간의 인슐린 의존성 당뇨병의 모델 SNU LAM

마우스는 또한 기초의학에 있어서 시약으로도 제공 단클론 항체 근교계의 특정 조직 적합성을 보이는 계통은, 매우 일정하게 특정 면역글로브린을 무한정 생산하면서 세포가 영원히 죽지않토록 해주는 형질세포종양의 공여자로서 광범위하게 이용된다. 이러한 기술을 통하여 연구를 위해서 이용되는 광범위한 마우스 항체분자를 만들 수 있게 되었다. Quantitative trait loci methodology의 개발과 인간과 마우스의 유전체의 유사성 인간의 가장 흔한 유전성 질병의 복잡한 병리발생 양상과 유전자를 확인하는데 없어서는 안될 귀중한 자료로 이용 SNU LAM

번식체계와 명명법 번식체계 실험용 마우스는 계통과 사육체계에 의해서 구분 근교계 마우스의 계보는 Mouse Genome Database(http://www.informatics.jax.org)에서 찿을 수 있다. SNU LAM

근교계 1909년에 Jackson Lab.의 설립자인 Clarence Cook Little에 의해서 최초로 개발 유전학적 동질성이 아주 높다 한 근교계내의 마우스들은 실질적인 연구목적에 대해서, 유전학적으로 같은 계통과 같은 성의 마우스는 서로 동일 하다고 여겨진다. 형매 교배를 20대 이상하여 생산되는 것으로 정의 근교계는 비교적 적은 동물 수를 가지고도 실험결과의 재현성을 얻을 수 있기 때문에 그 가치가 높다. 유전적인 mapping에 많이 쓰인다. 유전적으로 잘 동정 상동염색체의 조합이 linkage crosses에 대해서 미리 예측 Mus musculus castaneus 와 M. spretus의 야생마우스 유래 근교계는 mapping에 광범위하게 사용 되는데 그 이유는, 표준적인 근교계 마우스와는 상당히 많은 다형성의 차이를 가지고 있기 때문이다. SNU LAM

F1 교잡마우스 두 근교계 마우스를 교배하므로서 생산 유전적으로 서로 동질성을 갖고 있다 연구에 있어서 상당히 많은 동물을 제공 근교계 계통들은 행동학적으로 또는 학습능력에서 차이가 날 수 있는데, 교잡마우스는 학습을 하는데 또는 행동학적으로 비정상인 현상이 잘 일어나지 않는다. SNU LAM

돌연변이 근교계 자연적인 또는 화학물질 등에 의한 인위적인 돌연변이 형질전환이나 knockout 마우스 같은 유전자 조작 마우스 염색체 이상을 갖고 있는 마우스 유전적 배경은 보통의 근교계와 동일하지만 그 계통의 모든 또는 일부의 마우스가 돌연 변이 (또는 염색체 이상)를 보이는 동물 SNU LAM

C57BL/6J 마우스는 homozygous mutant C57BL/6J-m/m의 대조군으로서 공여된다. 분리 근교계 돌연변이 계통에서 돌연변이 마우스는 변이가 일어난 부분만 변이가 일어나지 않은 다른 형제와 다르다. 따라서 한배의 형제 실험에서 대조군으로 사용 될 수 있다. Homozygous mutant strain의 대조군은, 같은 계통 또는 밀접하게 관련성이 있는 근교계 중 돌연변이가 일어나지 않은 마우스이어야 한다. C57BL/6J 마우스는 homozygous mutant C57BL/6J-m/m의 대조군으로서 공여된다. SNU LAM

Coisogenic & congenic Coisogenic congenic 한 계통 내에서 관심대상의 유전자가 돌연변이가 일어났을 때 그 계통 congenic 관심 있는 유전자 또는 돌연변이가 다른 계통이나 stock에 반복된 역교배를 통해서 이전되었을 때 그 계통 SNU LAM

Outbred 유전적으로 heterogeneous 근교계를 최소화하도록 고안된 번식체계에 의해서 생산 아주 높은 유전적인 이질성이 요구될 때, 또는 실험에 대해서 많은 동물의 수가 필요할 때 이용된다. 이질성을 획득하기 위해서 가능한 한 많은 수의 근교계를 서로 교잡하므로서 유전적인 이질성을 확립하는 것이 바람직하다. SNU LAM

Random bred 털 색이나 조직 적합 유전자좌나 효소, 그리고 DNA 다양성 그리고 다른 특징들이 서로 틀릴 수 있다. 번식용동물의 통계학적인 임의 선발이 필요 난수표라든지 컴퓨터 프로그램으로서 이루어진다. 임의교배 또는 비근교계번식은 대규모의 집단에서만 수행할 수 있다. 소규모의 집단이나 또는 건강상태를 향상시키기 위해서 재파생의 유전적인 병목을 통과하는 집단은 유전적인 이질성을 감소시키고 결국에는 순종화가 된다. 임의육종 번식집단은 종종 유전적으로 homogeneous한 것들이 있다 표준적인 임의교배 방식이라면25개의 번식 쌍 집단에서 heterozygosity는 한 세대당 1%씩 감소할것이다. 관리하기 쉬운 임의교배 방식 순환교배 방식 각 쌍이 단지 한번만 교배에 사용 케이지는 실제로 순환하는 것처럼 보인다 각 케이지에는 n번째 세대의 마우스 한 쌍식만 갖고 있다. 다른 순환 set cage는 n+1 생산을 위한 번식집단으로서 제공한다. n세대에서의 각각의 번식쌍은 한 마리의 암컷과 한 마리의 수컷을 n+1집단에 제공한다. 임의교배 방식은 n세대의 각각 다른 번식쌍으로부터 유래된 유래된 암컷과 수컷을 n+1에 있는 다른 케이지에 할당하므로서 이루어 지는 것이다. SNU LAM

Recombinant inbred strain 두 근교계를 서로 교배 함으로서 생긴 F2세대로부터의 마우스를 임의로 교배 시켜서 개발된 근교계 homozygosity를 얻기 위해서 20대 이상의 형매교배를 통해서 번식 생산하는데 약 7년이 걸릴 수 있다. 그 선조계통 과의 사이에 차이를 보일 수 있는 형질 또는 양적인 유전적 차이를 mapping하는데 가치가 있다. 각 line은 근교계이며 유전적인 표현형의 자료가 축적되어있기 때문이다. 특성상 환경의 다양성을 조절하는데 가치가 있다 각 계통으로부터 유전적으로 동일한 마우스가 특성상 새로운 계통으로 분류 될 수 있기 때문이다. SNU LAM

Recombinant congenic strains Recombinant inbred strain sets과 유사한 방법으로 생산 틀린 점은 F1 생산 이후에 부모의 한쪽으로 역교배를 한번 또는 두번 이상 하는 점이다. 다른 부모 쪽의 공여계통으로서 명명된다. background와 donor genomes의 비율은 근교계를 진행하는 역교배의 횟수에 의해서 결정된다. SNU LAM

Advanced intercross line Recombinant inbred line의 3번째 형태 두 근교계 사이에서 F2 generation을 생산하고, 그리고 다음 세대에 있어서 마우스끼리 서로 교배를 시키는데 형매교배는 피하는 것이다. 이것을 만드는 목적은 견고하게 연관된 유전자 사이에 재조합의 가능성을 증가시키는 것이다. SNU LAM

명명법 현재 1000여종의 분리된 비근교계와 근교계가 있고, 다양한 아계로 세분된다. 또한 수천개의 돌연변이 계통이 있다. 유전학적면이나 또 명명법에서 혼동을 피하도록 계통 또는 stock명명법이 완전하고 정확하게 되도록 하는 것이 필요하다. CBA/J는 망막 변성의 유전자를 가지고 있는데, CBA/Cam은 그렇지 않다는 사실을 보면, 아계의 변이에 대한 정확한 명명법이 중요한 것을 알 수 있다. SNU LAM

계통명 숫자나 문자로 명명되는데 그 계통의 기원과 역사에 대한 간략한 설명을 제공해준다. C57BL/6J 근교계는 Cold Spring Harbor laboratory (C)에서 57번째 암컷으로부터 유래가 되었는데, 색깔은 검고(BL) 그리고 아계의 계대수 6번째 마우스 유래이다. SNU LAM

근교계의 아계 Laboratory Registration Codes(lab codes)를 사용해서 명명 독특한 2~4문자까지 사용 Institute of Laboratory Animal Research에서 유지되는 등록체계로부터 얻을 수 있다. C57BL/6J에서 J는 Jackson Lab(J)에서 유지된 아계를 뜻한다. SNU LAM

새로운 계통의 계통명 두 개의 현존하는 근교계를 새로 교배함으로써 얻어진 새로운 근교계에 대해서 만들어질 수 있다. B6129 많은 유전공학적인 방법의 의한 돌연변이가 129유래의 embryonic stem cells로부터 유래 C57BL/6-129 chimeras로 교배 첫 번째 세대 이후는 형배교배방법에 의해서 유지 B6129 C57BL/6J 와 129 chimeras로 부터 태어난 신생자의 형매교배에 의해서 얻어진 근교계 SNU LAM

비근교계 계통중 특정 기준이 일치하는 것들은 lab code를 계통명 앞에 놓으므로 명명된다. 그 사이에는 콜론(:)으로 표시 HsD:ICR ICR outbred stock이 한란에 의해서 유지된 것을 말한다.. SNU LAM

특별한 명명법 coisogenic이나 congenic, segregating inbred RI strains BXD-1/Ty는 C57BL/6J(B) 암컷을 DBA/2J(D) 수컷과 교배를 시킨 것으로부터 유래가 된 Recombinant inbred strain중에서 첫 번째 line으로써 Taylor(TY)가 만든 것이다 SNU LAM

돌연변이 돌연변이 유전자는 간단한 약자로서 명명 shi는 shiverer의 약자 돌연변이 유전자가 클론 되었을 때 그 기원이 되는 유전자에 대한 부호가 사용되고 그리고 돌연변이 대립형질은 상첨자로 명명된다. Mbpshi는 myelin basic protein gene에서 보인 shiverer mutant 대립형질 SNU LAM

유전공학적으로 만들어진 mice 복잡하고 앞으로 단순화 할 필요가 있다. 현재 형질전환 계통 계통의 부호 뒤에 형질 전환된 유전자의 부호가 뒤따르게 명명 형질전환 부호 Tg(YYYYY)#Zzz Tg는 transgene (YYYYY)는 삽입된 DNA의 간단한 설명 (유전자 부호와 같은) #은 주어진 vector를 사용해서 조작을 했을 때 얻어진 일련의 숫자 중 할당된 숫자 Zzz는 Lab code Transgene이 내재성 유전자에서 삽입 돌연변이를 일으켰을 때, 유전자의 돌연변이 상동염색체가 유전자 부호를 사용해서 명명이 되고 그리고 상첨자로 형질전환 유전자에 대한 약어를 붙인다 (예 inTg/Zzz) SNU LAM

Targeted mutation이나 Knockout 돌연변이가 일어난 것을 상첨자로 표현함 Cftrfm1Unc North Carolina 대학에서 생산된 마우스로서 cystic fibrosis transmembrane regulator gene에서의 첫 번째 돌연변이 유전자 치환 또는 knockin Myf5myod Myf5 gene이 Myod gene으로 치환된 것 SNU LAM

Mouse Genome Database(MGD) 마우스에 대한 국제 표준 유전자명에 대한 위원회는 유전자명의 규칙에 대한 책임을 갖고 1950년도에 설립되었다. 그 규칙은 Mouse Genome Database(MGD) web site에서 online으로 얻을 수 있다 SNU LAM