제 15 장 성 결정

그림 14.3 포유류 생식소와 생식관의 발달. 볼프관과 뮐러관은 미분화 생식소 시기에 존재한다. 그림 15.1 포유류 생식소의 생식관의 발달.

그림 14. 2 횡단면으로 본 사람의 생식소 분화. (A) 4주차 태아의 생식융기 그림 14.2 횡단면으로 본 사람의 생식소 분화. (A) 4주차 태아의 생식융기. (B) 확장된 상피를 보여주는 6주된 미분화 생식소의 생식융기. (C) 8주째 발달중인 정소. 생식끈은 피질 상피와의 접촉을 상실하고 고환그물로 발달한다. (D) 16주째 정소의 모습. 정소끈은 고환그 물과 연속하게 되고 그리고 중신관에서 재구성된 추출관을 통해 볼프관과 연결된다. (E) 8주된 배아의 난소 발달. (F) 20주째 난소의 모습. 난소는 볼프관과 연결되지 않으며 새로운 피질의 생식끈이 생식융기로 이동해오는 생식세포를 둘러싼다. (After Langman 1981.) 그림 15.3 횡단면으로 본 사람의 생식소 분화.

그림 15.3 횡단면으로 본 사람의 생식소 분화. (계속)

그림 15.5 14.5일 된 생쥐 배아의 생식소에서 Rspo1 단백질의 분포. 그림 15.5 14.5일 된 생쥐 배아의 생식소에서 Rspo1 단백질의 분포. 면역형광 탐침이 Rspo1(초록색) 확인과 감수분열 생식세포 표지인 Scp3(붉은색)의 확인에 사용되었다. (A) Rspo1은 체세포(화살표 머리)에서 그리고 생식세포 표면(화살표)에서 발견된다. (B) 정소에는 Rspo1이나 Scp3이 전혀 발견되지 않고 있다. (수컷 생식소에 있는 생식세포는 이 시기에 감수분열에 들어가지 않고, 반면에 난소의 생식세포는 감수분열에 들어간다.) (From Smith et al. 2008; photograph courtesy of C. Smith.) 그림 15.5 14.5일 된 생쥐 배아의 생식소에서 Rspo1 단백질의 분포.

그림 15.6 Sry 유전자로 형질전환된 수컷 XX 생쥐. 그림 14.6 Sry 유전자로 형질전환된 수컷 XX 생쥐. (A) 정상 XY 생쥐와 XX/Sry 생쥐에서 중합효소 연쇄반응과 전기영동으로 분석한 Sry 유전자의 발현. Sry 유전자는 XX 암컷에는 발현되지 않는다. (B) 형질전환된 생쥐의 외부생식기. 형질전환된 수컷 생쥐(오른쪽)는 본질적으로 정상적인 XY 수컷(왼쪽)과 동일하다. (From Koopman et al. 1991; photographs courtesy of the authors.) 그림 15.6 Sry 유전자로 형질전환된 수컷 XX 생쥐.

그림 14. 7 정소를 발생시키는 Sox9 유전자의 능력. (A) 정상 생쥐의 XY 배아. 11 그림 14.7 정소를 발생시키는 Sox9 유전자의 능력. (A) 정상 생쥐의 XY 배아. 11.5일째의 생식융기에서 Sox9가 그리고 16.5일째에 배아 생식소의 서톨리세포에서 AMF(anti-Mullerian factor)를 발현하고 최종적으로 하강된 정소를 형성한다. (B) Sox9 유전자로 형질전환된 생쥐의 XY 배아. 이 배아는 Sox9와 AMF를 발현하고 세정관을 가진 정소를 보여준다. (C) 정상 XX 배아는 어떠한 Sox9 발현과 AMF도 관찰되지 않으며 난포를 가진 난소가 형성된다. (D) Sox9 유전자로 형질전환된 XX 배아는 생식융기에서 Sox9를 발현되고 16.5일째에서톨리세포는 AMF를 가진다. 정소는 정상적으로 하강하지만(서톨리세포에 2개의 X 염색체 존재로 인하여) 세정관에는 정자가 없다. A: 부신, O: 난소, K: 콩팥, T: 정소. (From Vidal et al. 2001; photographs courtesy of A. Schedl.) 그림 15.7 정소를 발생시키는 Sox9 유전자의 능력.

그림 15.8 Sry+ 생식소원기로 중신내피세포의 이동. 그림 14.8 Sry+ 생식소원기로 중신내피세포의 이동. 이 실험의 모식도에서 비뇨생식융기(중신과 양능한 생식소원기를 가짐)는 12일 된 배아에서 얻었다. 일부 생쥐는 모든 세포에서 발현하는 LacZ 형질전환유전자로 표지하였다. 그래서 이 생쥐는 b-갈락토시다제를 염색하면 청색으로 바뀐다. 표지된 생쥐의 중신과 미표지된 생쥐의 생식소조직을 이용하여 생식소와 중신은 각각 분리하여 재결합시켰다. (A) 생식소로 중신세포의 이동은 생식소세포가 XY이거나 Sry로 형질전환된 XX일 때 (1)처럼 관찰된다. 그러나 생식소 세포가 XX이거나 Sry가 없는 XY일 때는 (2)에 보듯이 어떠한 중신조직의 이동도 관찰되지 않는다. (B) XX 생쥐의 생식소원기는 Fgf9의 처리로 중신세포의 이동을 유도할 수가 있다. (C) 16일째 생쥐 배아에서 중신관과 발생중인 생식소의 밀접한 관계. 이 관은 정소의 추출관을 형성할 것이고 사이토케라틴-8(cytokeratin-8)에 대해 염색하였다. (A,B after Capel et al. 1999, photographs courtesy of B. Capel; C from Sariola and Saarma 1999, courtesy of H. Sariola.) 그림 15.8 Sry+ 생식소원기로 중신내피세포의 이동.

그림 15.8 Sry+ 생식소원기로 중신내피세포의 이동. (계속)

그림 14.10 외부 생시기관의 형성에 대한 모델. 이 모식도에서 비뇨생식융기의 간충직은 Wnt 신호전달의 억제인자를 분비한다. Wnt 신호가 없으면, 에스트로겐은 생식결절을 음핵으로 그리고 음순음낭주름을 질 주위의 대음순으로 변형한다. 하지만 수컷에서는 안드로겐(테스토스테론과 디하이드로테스토스테론)이 간충직세포에 있는 안드로겐 수용체와 결합하여 Wnt 억제인자의 합성을 차단한다. Wnt 신호전달이 시작되고, 이는 생식결절을 음경이 되게 하고 음순음낭주름을 음낭이 되도록 한다. (After Miyagawa et al. 2009.) 그림 15.10 외부 생식기 형성 모델.

그림 14. 11 남성호르몬 불감증 증후군. 이 증후군의 사람은 XY 핵형에도 불구하고 외관상 여성이다 그림 14.11 남성호르몬 불감증 증후군. 이 증후군의 사람은 XY 핵형에도 불구하고 외관상 여성이다. 이 사람은 테스토스테론에 반응하지 않고 에스트로겐에 반응하고 그래서 여성의 2차 성징(즉, 음경과 음낭 대신에 음순과 음핵)이 발달한다. 하지만 이 사람은 몸속에 뮐러관 파생기관이 없고 하강되지 않은 정소를 갖고 있다. (Courtesy of C. B. Hammond.) 그림 15.11 남성호르몬 불감증 증후군.

그림 15.12 테스토스테론 및 DHT 의존 부위를 보여주는 남성 생식계. (After Imperato-McGinley et al. 1974.) 그림 15.12 테스토스테론 및 DHT 의존 부위를 보여주는 남성 생식계.

그림 14. 16 암수모자이크 곤충. (A) 왼쪽은 암컷(XX)이고 오른쪽은 수컷(XO)인 초파리 그림 14.16 암수모자이크 곤충. (A) 왼쪽은 암컷(XX)이고 오른쪽은 수컷(XO)인 초파리. 수컷쪽은 눈 색깔과 날개 모양에 대한 정상 유전자를 가진 X 염색체 하나를 잃어버린 관계로 남아 있는 X 염색체상의 열성유전자인 eosin eye와 miniature wing 유전자가 발현한다. (B) 호랑이제비꽁지나비(Paplio glaucus) 왼쪽 반(노란색)은 수컷이고 오른쪽 반(짙은 청색)은 암컷이다. (A, drawing by Edith Wallace from Morgan and Bridges 1919; B, photograph courtesy of J. Adams © 2005.) 그림 15.16 암수모자이크 곤충.

그림 15.17 초파리 체세포 성 결정에 대해 제시된 조절 연쇄반응 그림 14.17 초파리 체세포 성 결정의 연쇄적인 조절경로. X 염색체와 상염색체의 인자는 Sxl 유전자를 발현하거나 억제하기 위해 경쟁한다. Sxl 유전자는 암컷(XX)에서는 활성화되고 수컷(XY)에서는 불활성화된다. Sxl 단백질은 세 가지의 주요 기능을 가지고 있다. 첫째 자신의 전사를 활성화시켜 추가적인 Sxl 생산을 지속한다. 둘째로 X 염색체에서 전사를 촉진시키는 인자인 msl-2 mRNA의 번역을 억제한다. 이는 수컷의 1개 X 염색체와 암컷의 2개 X 염색체에서 전사되는 양을 똑같게 한다. 셋째로 Sxl은 transformer(tra) 유전자를 활성화한다. Tra 단백질은 암컷 특이적 방식으로 doublesex(dsx) 초기 mRNA를 처리하여 암컷의 표현형을 가지도록 한다. 동시에 Tra는 fruitless 초기 mRNA를 암컷 방식으로 공정하여 암컷 특유의 행동을 하도록 한다. Sxl이 없으면, dsx와 fruitless의 초기 mRNA는 수컷 방식으로 처리된다. (After Baker et al. 1987.) 그림 15.17 초파리 체세포 성 결정에 대해 제시된 조절 연쇄반응

그림 15.19 초파리의 네 가지 주요 성 결정 유전자의 성 특이적 RNA 짜깁기. 그림 14.18 초파리의 네 가지 주요 성 결정 유전자의 성 특이적 RNA 짜깁기. 초기 mRNA(1차 전사체)는 그림 중앙에 위치하고 있으며 수컷과 암컷의 핵에서 동일하다. 각각의 유전자에서 암컷 특이적 전사체는 왼쪽에서 보여주고 ‘초기설정’ 전사체(수컷형 또는 비특이적)는 오른쪽에 표시하였다. 엑손은 번호로 나타내었고 중지코돈의 위치가 표시되어 있다. Sex-lethal, transformer 그리고 doublsex는 초파리 1차 성 결정에서 유전적 연쇄반응의 전부이다. Fruitless의 전사방식은 2차 성징인 교미행동을 결정한다. (After Baker 1989; Baker et al. 2001.) 그림 15.19 초파리의 네 가지 주요 성 결정 유전자의 성 특이적 RNA 짜깁기.

그림 14.22 세 종의 파충류에서 온도에 따른 성의 결정. 미시시피악어(Alligator mississippiensis), 붉은귀거북(Trachemys scripta elegans), 악어거북(Macroclemys temminckii ). (After Crain and Guillette 1998.) 그림 15.21 세 종의 파충류에서 온도 의존성 성 결정.

그림 15.22 극소량의 아트라진에 노출된 개구리의 탈수컷화. 그림 14.23 극소량의 아트라진에 노출된 개구리의 탈수컷화. (A) 0.5 ppb(parts per billion; 10억분의 1) 농도의 아트라진을 처리한 개구리의 정소. 정소는 정자와 난자 모두를 만드는 3개의 엽을 가지고 있다. (B) 0.8 ppb 농도에 노출된 개구리에서 심각하게 퇴화한 2개의 정소. (C) 제노프스 성체 수컷에서 45일 동안 25 ppb의 아트라진에 노출시킨 후의 혈중 테스토스테론의 농도. 정상 수컷의 혈중 테스토스테론의 농도는 암컷에 비해 10배 정도 높다. 하지만 아트라진을 처리한 수컷의 테스토스테론의 농도는 암컷과 비슷하다. (A,B after Hayes et al. 2003, photographs courtesy of T. Hayes; C after Hayes et al. 2002a.) 그림 15.22 극소량의 아트라진에 노출된 개구리의 탈수컷화.

그림 14.24 잡초 제거용으로 아트라진을 사용하는 지방에서 개구리 수의 감소와 개구리의 암컷화를 일으키는 인과관계의 추정 사슬. 사회적, 지질학적 및 생물학적 요인이 표시되어 있다. CYP19는 아로마타제를 암호화하는 유전자이고 사람 CYP19 유전자의 전사는 아트라진에 의해 유도될 수 있음을 보여준다. (From Hayes 2005.) 그림 15.23 잡초 제거용으로 아트라진을 사용하는 지방에서 개구리 수의 감소와 개구리의 암컷화를 일으키는 인과관계의 추정 사슬.

그림 15.24 익충류(Bonellia viridis)에서 성 결정. 그림 14.25 익충류(Bonellia viridis)에서 성 결정. 대양의 바닥에 서식하는 유생은 암컷이 된다. 성숙한 암컷의 몸길이는 약 10 cm 정도이지만 다른 익충류 유생을 유인하는 화학물질을 방출하는 약 1 m에 달하는 주둥이를 갖고 있다. 주둥이에 정착한 유생은 암컷의 몸속에 흡수되어 그곳에서 조그마한(약 1~3 mm 길이) 수컷으로 발생하여 공생한다. 그림 15.24 익충류(Bonellia viridis)에서 성 결정.

그림 15.25 망둥어(Lythrypnus dalli)의 뇌와 생식소에서의 공격적 행동과 아로마타제 활성(AA). 그림 14.26 망둥어(Lythrypnus dalli)의 뇌와 생식소에서의 공격 행동과 아로마타제 활성(AA). (A) 4일째(수컷 제거 전), 가장 큰 암컷 사이에 평균적인 매일 자리바꿈은 통계적으로 아무런 차이가 없다. 5일째에 수컷이 제거되고 우세한 암컷은 공격적 행동을 증가시킨다. (우월한 지위의 암컷은 5일째에 또는 그 직후에 분석을 위해 죽었기 때문에 5일째 자료가 없다.) (B,C) 생식소가 아닌 뇌의 AA는 대조군 암컷에 비해 우세한 국면과 성 전환 개에서 의미 있게 더 낮다. 확정된 수컷은 다른 모든 집단보다 더 낮은 뇌 AA와 우월한 지위의 암컷을 제외한 다른 집단보다 더 낮은 생식소 AA를 갖고 있다. (After Black et al. 2005.) 그림 15.25 망둥어(Lythrypnus dalli)의 뇌와 생식소에서의 공격적 행동과 아로마타제 활성(AA).