서관갯지렁이 (Schizobranchia insignis Bush)의 난황립 형성에 따른 난모세포의 미세구조와 표면의 기능변화

Abstract

서관갯지렁이（Schizobranchia insignis）의 난자형성기간 동안 난황의 축적에 관련되는 난모세포 표면의 구조 및 기능의 변화를 연구하였다. 난모세포를 덮고 있는 난황막은 난자형성 초기에는 3층으로 구성되어 있으며, 난모세포가 성장함에 따라 4층으로 나뉘면서 각 층의 상대 두께 및 구성이 변화하였다. 난자형성의 초기부터 난모세포 표면에서 난황막을 뚫고 조밀하게 돋아 있는 미세융모들은 점차 분지되면서 길고 두터워지는 것으로 나타났다. 미세융모들의 끝에 둘려 있는 glycocalyx는 난자형성 초기에는 짧고 불규칙하게 관찰되었으며, 난모세포가 성장함에 따라 점차 부챗살 모양의 구조로 변화되었다. 미세융모의 수는 난자형성 초기부터 증가하여 난모세포의 직경이 120㎛정도 되었을 때 최대에 이르고, 그 후 감소되는 것으로 나타났다. 난자형성 전체 시기에 걸쳐 많이 출현하는 내포소낭들은 형태적으로 두 가지 유형으로 구분되며, 이들은 MVB（Multivesicular body）를 형성하는 것으로 보였다. 또한 이들 내포소낭들은 난자형성 중기의 난모세포에서 다른 시기보다 많은 수로 형성되는 것으로 나타났다. 난황립이 형성되는 과정은 단계적으로 이루어지는 것으로 관찰되었다. 즉, MVB가 직경 50㎛의 난모세포 표층세포질에서 처음으로 관찰되며, 직경 80㎛이상의 난모세포에서는 전자밀도가 높은, 난황의 중심핵（core body）들이 다수로 관찰되기 시작하였다. 직경이 100㎛ 에서 160㎛사이인 난모세포들에서는 cord body들의 융합에 의해 형성되는 것으로 보이는 미성숙 난황립（forming yolk granule）들이 많이 관찰되었으며, 성숙된 형태의 난황립은 130㎛ 난모세포에서 처음으로 관찰되었다. 난황립 단백질의 전기영동상에서는 난모세포의 크기에 따라 축적된 단백질 양상에 차이가 나타났으며 단계 특이적으로 축적되는 단백질도 있는 것으로 사료되었다. 난황 단백질들의 PAS 염색상과 lectin결합 양상도 난자형성 단계에 따라 변화하는 것으로 보았다. 난황립 단백질의 합성율은 작은 난자군에서, 큰 난자군 보다 높으며, 특히 120kd 단백질이 가장 활발하게 합성되는 것으로 나타났다. 난황 단백질들의 합성율이 전반적으로 낮은, 큰 난자군에서는 저분자량의 난황 단백질 합성율이 상대적으로 높았다. Fluorescein isothiocyanate로 표지된 체강액 단백질은 중간 정도 크기의 난모세포들에서 단계 특이적으로 투과되었다. 특히 직경 100㎛에서 140㎛사이의 난모세포들에서는 체강액 단백질의 투과가 더욱 활발하게 이루어지는 것으로 나타났다. Bovine serum albumin에 대해서는 단계 특이적인 투과 양상을 보이지 않는 사실로 보아 체강액 단백질의 투과에는 물질에 대한 특이성이 수반되는 것으로 보였다. 난모세포막 단백질의 분포 및 상태에 영향을 미칠 것으로 생각되는 CaMgFSWcEDTA, trypsin, WGA 및 NP-40 등의 물질들로 미리 처리된 난모세포들에서는 체강액 단백질의 투과가 저해되었다. 이상의 사실들에서, 서관갯지렁이의 난자형성기간 동안 난황립 형성과 관련되는 물질의 투과가 난모세포막의 변화에 의해 조절될 것이라고 사료되었다. ; Studies on the relationship between ultrastructural and functional changes of the oocytes surfaces during oogenesis of a polychaete, Schizobranchia insignis Bush have been made in this thesis. 1. The surface structures of oocytes change during oogenesis. Vitelline envelope, which is structurally tripartite at the very early stage of oogenesis, becomes differentiated into four layers when the oocyte reaches the diameter of 50㎛. Relative thicknesses of the layers change during oogenesis. Microvilli penetrating toward the outside through the vitelline envelope increase in length and width as oogenesis proceeds, being branched at the tips. Glycocalyx structures at the tips of microvilli irregulary appear at the early previtellogenic stage, and become gradually organized in a discrete shape upto the end of oogenesis. Microvilli increase remarkably in number from the beginning of oogenesis upto the 120㎛ stage, and thereafter decrease abruptly. 2. Yolk precursor material appears to be transported into oocytes by endocytosis. Two types of endocytotic vesicles（EVs）, which become miltivesicular bodies（MVBs）, change in number during oogenesis, and the endocytotic activity was the highest at the intermediate stage of oogenesis, suggesting that exogenous macromolecular materials required for the formation of yolk granules are taken up into oocytes by endocytosis. Formation of yolk granules seems to consist of various steps. Firstly, type Ⅰ Evs are integrated into type Ⅱ Evs to form MVBs which begin to be found in the 50㎛ oocytes. Secondly, constituents of type ⅠEvs are released in MBVs, which are later converted into core bodies（CBs）. Thirdly, many forming yolk granules（FYGs）made by fusion of several CBs, are observed mainly in the oocytes ranging from 110㎛ to 160㎛ in diameter. Fourthly, constituents of FYGs are condensed and structurally changed in a compact form to form mature yolk granules. This event takes place initially in the 130㎛ oocytes. 3. The protein components of yolk granules differ at different stages of oogenesis. Fourteen or more components of yolk proteins ranging 30kd to 130kd in molecular weight were found in yolk granules. The proteins, which are mostly glycoproteins specifically bound to Con A, differ at different stages of oogenesis. 4. The yolk proteins are autosynthetically made at least in part within oocytes, and the rate of the protein synthesis is different at various stages as well as among the components even at one stage. 5. Incorporation of FITC-labeled coelomic fluid proteins occurs selectively and specifically into the oocytes of the intermediate stages. When the membrane proteins of the vitelline envelopes were altered with chemical reagents, the incorporation was effectively retarded, suggesting that the membrane proteins are actively involved in the control of the transport of coelomic fluid proteins.