발생학 길라잡이 6장 양서류와 어류: 초기 발생과 축 형성

제브라피시의 초기 발생 불완전난할(제노프스: 완전난할) but, 제노프스와 제브라피시는 매우 비슷한 방식으로 축 형성, 운명결정 발생이 매우 빨라 24시간 정도 지나면 기관 원기의 대부분이 형성되어 올챙이와 유사한 특징적인 형태를 나타냄 <그림 6.37 제브라피시의 발생>

<그림 6.38 제브라피시 발생에서 돌연변이 찾는 방법>

- 모든 척추동물 사이의 발생의 유사성과 제브라피시의 유전자 조작 능력 및 제브라피시 배아의 작은 분자 통과 능력은 인간의 발생과정에 작용하는 유전자의 역할을 밝히는데 큰 기여를 하고 있음 <그림 6.39 삽입된 초록색 형광단백질(GFP)의 유전자>

난할 경골 어류 대부분은 단황란으로 난황이 없는 좁은 동물극 부위인 배반에 서만 난할이 일어남: 부분난할(원반형 또는 접시형) 10번째 난할 무렵 포배 중기로의 이행 일어남, 세 집단의 세포층 나타남 ① 난황다핵층 : 배반엽의 식물쪽 가장자리 세포가 아래에 있는 난황세포 (yolk cell)와 융합하여 형성, 안쪽 YSL 과 바깥쪽 YSL을 형성 ② 외막층(EVL) : 배반엽의 가장 바깥쪽 세포, 외피를 이루다가 발생 후기 에 벗겨져 나감 ③ 심층세포 : EVL과 YSL 사이에 위치하며, 진짜 배아로 발생

<그림 6.40 제브라피시 알의 원반형 부분난할>

② ③ ① ① 배아로 발달 운명지도는 낭배형성 바로 직전에 작성 가능, 이들 세포의 운명은 가변적 <그림 6.41 어류의 포배>

낭배형성과 배엽의 형성 최초의 세포 이동은 난황 위로 배반엽 세포의 외적 ① 배반엽의 심층세포가 표층세포 사이로 끼어들면서 식물극쪽으로의 이동이 일어남 ② EVL은 YSL에 단단히 붙어 있으므로 YSL을 따라 끌려감 ③ YSL의 확장은 부분적으로 YSL 내의 미세소관 망에 의존 함 외적이 진행되는 동안 나타나는 배반엽 한 면의 두꺼워진 부분은 배아의 등쪽이 됨(배반원의 형성) 배반원은 표층인 상배엽과 안쪽 층인 하배엽으로 구성 ① 어류의 하배엽은 내배엽과 중배엽의 전구체를 포함 ② 배반엽 세포의 외적에 의해 배반엽 가장자리에 있는 세포가 내부화됨 ③ 내부화된 하배엽은 동물극을 향해 진행 ④ 내배엽 전구체는 무작위로 이동

외적 30% 진행 하배엽의 형성 외적된 배반엽의 회절 상배엽에서의 이입과 분층으로 형성 외적 90% 진행 낭배 완성 <그림 6.42 제브라피시의 낭배형성중 세포의 이동>

하배엽이 내부화 된 후 <그림 6.43 내배엽과 중배엽 전구체의 세포 이동>

하배엽 형성 후, 상배엽과 하배엽의 세포들은 예정 배아 등쪽에서 서로 교차하여 부분적으로 두꺼운 부분 만듬: 배방패 - 앞쪽으로 수렴하고 확장하여 등쪽 정중선을 따라 좁혀짐: 척삭 중배엽 형성 하배엽 세포의 척삭중배엽으로의 수렴 확장 <그림 6.44 제브라피시 낭배의 수렴과 확장>

배방패는 기능적으로 양서류의 등쪽 원구입술과 동일: 형성체 상배엽에서 일어나는 수렵확장은 상배엽 전체에서 등쪽 정중선으로 예정 신경세포를 불러 모아 신경용골을 형성 배쪽면에서 하배엽의 원은 식물극에서 닫히면서 예정 중배엽과 내배엽의 내부화 완성

제브라피시의 축 형성 등-배 축의 형성 배방패는 측면 및 배쪽 중배엽을 등쪽 중배엽으로 전환시킬 수 있고 외배엽을 표피가 아닌 신경이 되도록 유발 배방패는 발생중인 어류의 배아에서 초기척삭판과 척삭을 형성 <그림 6.45 어류 배아에서 형성체로서의 배방패>

어류는 양서류와 마찬가지로 외배엽 유도에 BMP와 Wnt 단백질 이용 : BMP2B가 배아 세포에 배쪽과 측면 예정, – 등쪽화 배쪽, 측면 중배엽, 상피 유도 <배> <등> (배방패부분) <그림 6.46 제브라피시 배아의 축 형성>

어류의 뉴쿱센터 제브라피시에서도 배방패가 될 세포 바로 아래에 위치한 난황다핵층의 일부 핵은 다량의 β-카테닌 저장 - β-카테닌의 저장 유무에 따라 등쪽 YSL과 측면 및 배쪽 YSL 구별 제브라피시의 β-카테닌 분포 – 예정배방패 바로 아래 난황다핵층에서 관찰 제노프스 배아의 β-카테닌 분포 – 예정 등쪽 <그림 6.47 제브라피시의 형성체 유전자를 활성화시키는 β-카테닌>

앞-뒤 축의 형성 제브라피시의 앞-뒤 축을 따라 신경외배엽의 형태화는 FGF, Wnt 및 레티노산(RA)의 상호작용의 결과로 일어남 → 뒤쪽화 과정 RA분해효소: RA축적 방해 <그림 6.48 제브라피시 배아에서 FGF, Wnt 및 레티노산(RA)에 의한 신경 외배엽의 예정화 모델>

좌-우 축의 형성 - 제브라피시에서 결절구조는 좌-우 비대칭을 조정하는 섬모를 가지고 있으며, 쿠퍼소낭이라고 부르는 투명한 액체로 채워진 기관 <그림 6.49 제브라피시 배아의 좌-우 비대칭>