Gametogenesis
-생식선에서 일어나며
- 이배체 염색체가 반으로 줄어듬
- gamete 에 각 상동염색체의 하나씩 들어가게 된다
감수분열
제 1 감수분열 : 5 단계
- leptotene: 염색체 출현
- zygotene: 상동염색체 짝짓기 - pachytene: 염색체가 응축
- Diplotene: 이가염색체가 분리되기 시작 - Diakinesis: 염색체가 극으로 이동 ,
세포질이 분활
제 2 감수 분열
- 간기 없이 진행
- 유사분열과 비슷하게 진행
- centromere 가 분리되어 sister chromatid 가 반대 극으로 이동
- 유사분열에서보다 염색체가 더 꼬여 있는 점이 다르다 .
ㆍ감수분열의 3 가지 중요한 결과
-gamete 는 각 상동염색체 중 하나씩만을 갖 게 된다 .
- 부모로부터 받은 상동염색체는 독립적으로 분리 되어진다 .
- 교차로 인하여 유전적 변이를 증가시켜서 각각 유일성이 있는 gamete 를 만든다 .
Gamete 의 염색체 조합의 다양성
• 염색체가 독립적으로 분리 : 각 양친으로부 터 나오는 gamete 에 있는 염색체는 2 23 가지의 서로 다른 조합을 갖게 된다 .
• 수정란의 경우는 246 가지의 조합이 가능
• 교차에 의해 더 다양한 변이 : 만약 한 염색 체에 평균 한번의 교차가 일어나고 , 엄마 와 아빠의 대립인자의 10% 가 다르다고 할 때 , 가능한 수정란의 종류는 6x1043
정자형성
- 사춘기에 세정관의 spermatogonia( 정원세포 ) 로부터 정자 형성이 시작 제 1 차 정모세포로 된다 .
- 제 1 차 정모세포는 제 1 감수분열을 진행하여 두 개의 제 2 차 정모세포가 되며 , 각 세포는 23 개의 염색체를 갖게 된다 - 제 2 차 정모세포는 즉시 제 2 감수분열을 진행하여
spermatid( 정세포 ) 를 형성한다 .
- spermatid 는 성숙하여 sperm( 정자 ) 가 되며 , 정원세포로 부터 정자가 형성되는 과정은 61 일이 걸린다 .
- 보통 정액 1ml 에 5 천만 -1 억 개의 정자가 들어 있다 . 나 이가 들면서 정자 생산은 줄어들며 , 돌연변이도 증가한다 .
난자형성
-
난자형성과정은 출생시에 상당히 진행 .- oogonia(
난원세포 ) 는 각 난포의 중심에 위치 . 태아 3 개월째에 난원세포는 제 1
난모세포로 됨 .
-
제 1 감수분열의 전기에 들어가 있는 상태 . 제 1난모세포는 분열전기에서 멈춘 상태로 성적 성숙 기 까지 유지 .
-
성적 성숙기 이후에는 각 난포가 성숙하여 난자를나팔관으로 방출 ( 배란 ) 함으로서 제 1 감수분열
이 끝남 .
- 제 1 감수분열은 세포질의 부등분활 : 제 2 난모세포는 대부분의 세포질을 받게 되고 , 나머지 한 세포는 극체로 됨 .
- 제 2 감수분열은 나팔관에서 수정이 되고 나서 완성 . 성 숙한 난자와 제 2 극체가 형성 . 이 단계에서 제 1 극체 도 분열하여 두개의 극체로 됨 .
- 5 개월 된 여자 태아의 생식세포는 6.8 X 103 이지만 출생 시에는 2 X 106, 사춘기에는 200000 개 이하가 된다 . 그 중 400 정도가 배란된다 .
- 너무 오랬동안 휴지기를 지내기 때문에 나이든 엄마의 경 우 상동염색체의 불분리가 일어날 수 있다 .
- 수정은 일반적으로 나팔관에서
- 정자가 침입하면 , 화학적변화가 생겨 다른 정자의 침임을 방어
- 침입한 정자는 pronucleus 로 됨 . 이 시 기에 난자가 제 2 감수분열을 마치게 되어 여성 pronucleus 를 형성
- 이 두 핵이 융합하여 난자가 형성됨 .
-
수정란은 분열을 계속하여 신생아의 경우2 X 10
12 세포로 되고 , 성인은 5 X 1012 세 포로 된다 .Lyonization
- 각 여성세포에 있는 두 개의 X
여맥체 중 하나의
염색체가 불활성화 되는 과정
- 수정후 12 일째의 영양아층 (trophoblast) 과 16 일 째의 배아 (5000 cell) 에서 Barr body 가 관찰 - 불활성화는 체세포에서만 일어나며 , 두 염색체
중 부계 X 혹은 모계 X 중 무작위로 일어남 . - 한번 불활성화된 X 는 그 자손 세포에서도 동일
한 X 가 불활성화되어 유지된다 .
-
이러한 lyonization 의 결과 여자와 남자의 X 염 색체 유전자는 같은 수준으로 발현 . 남자의 X 는 항상 발현되기 때문이다 .( 단지 , X 가 응축되어있는 제 1
정모세포의 경우는 예외 )
- X
불활성화는 X 염색체의 거의 모든 유전자를 불 활성화 하지만 예외가 있다 . X 와 Y 염색체 모두 에 존재하는 유전자인 steroid sulphatase,amelogenin, ZFX
등은 예외이다 . 그 외에도 ,신장 ( 키 ), Turner syndrome 관련 유전자 등도
X-Y
상동성 유전자에 포함 될 것이라고 추정 .-
그러나 , Xq 에 위치하는 XIST 유전자는 불활성화된 X 에서만 발현되며 , 불활성화를 유지하는 기능을 갖고 있는 것으로 추정
- 여성에서 비정상적인 X 가 우선적으로 불활성화
되며 , 반대로 X-autosome 의 전좌가 일어난 경
우에는 정상적인 X 가 우선적으로 불활성화 된 다 . 그렇지 않으면 , Xq13 의 불활성화 중심으로 부터 불활성화가 상염색체로 퍼짐 .
- 불활성 X 는 세포 간기에도 응축되어 있어서 관 찰이 되며 , 이것을 Barr body 라고 함 .
-
세포가 두개 이상의 X 염색체를 갖고 있으면 하 나를 제외한 나머지 X 들은 불활성화 .- 불활성 X 에 있는 house-keeping type 유전자의 CpG island 가 hypermethylation 되어 있고 , 활성 X 의
house-keeping type 유전자는 hypomethylation 되어 있 음 .
- 그 외의 다른 methylation site 들에 있어서는 활성 X 의 경우가 hypermethylation 되어 있다는 증거가 있음 .
methylation 에 의한 유전자의 발현 조절 기작은 잘 모름 . - 여성은 부계 X 가 활성이 있는 세포와 모계 X 가 활성이 있
는 세포가 섞여 있음 .
- 불활성 X 의 비율은 여성 마다 다름 .
- 이러한 이유 로 X-linked mutant 보인자인 여성의 경우 그 mutant 형질이 군데군데 나타날 수 있다 .
성 결정과 분화
- 남성결정은 testes-determining factor 에 의해 결정 : Y 염색체의 짧은 팔에 위치
- 이것이 없으면 생식선이 난소로 되고 , 여성으로 분화 .
- 이 지역이 있으면 정소가 만들어 지는데 정소는 두 가지 호 르몬을 생산 : 세정관의 Sertoli cell 은 Mullerian duct
inhibitor( 이것은 원시자궁과 나팔관의 퇴행을 초래 ). 정
소의 간 세포들은 testosterone 을 분비 ( Wolffian duct 를 자극하여 부정소와 저정낭으로 분화 ), 외부생식기의 성장을 유도 .
- SRY gene 이 TDF 인 것처럼 보인다 . 이 유전자는 미분
화 생식선에서 발생 특정시기에 발현되고 암쥐
preembryo 에 넣으면 성이 바뀐다 .
Genomic imprinting
- 상염색체에 있는 두 대립인자의 활성이 다름 .
- 대립인자 중 어느 하나만 활성이 있고 , 불활성화 되는 대 립인자는 양친 중 어느 쪽에서 받았느냐는 데에 달려 있음 . -
예 ) 11p 에 있는 insulin growth factor 2 의 경우 부계에 서 받은 유전자만이 활성이 있다 .
- 이러한 각인은 생식세포형성과정에서 생기며 , 유전자에 인 접한 특정부위에 methylation 의 차이가 관여하는 것으로 보임 .
imprinting
의 이유는 모르지만 , 이러한imprinting
의 결과 특정 염색체 질환에 대한 표현형이 그 염색체의 parental origin
