농어목에 속하는 열대산 광온성 어류중에 피식자와 포식자 관계종인 파랑볼우럭과 큰입우럭을 선택해 눈조직에서 발현되는 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 특성을 비교하고, LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 활성을 측정하는 조건을 제시하였다. LDH eye-specific \mathrm{C}_{4}C 4 의 특성을 확인하기 위해 피식자포식자 관계인 농어목 어류 중에 파랑볼우럭과 활동성이 큰 큰입우럭을 선택하였다.
<h1>서 론</h1> <p>젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, LDH)는 Ldh - A, B, C에 의해 만들어진 사량체로 \( \mathrm{NAD}^{+} / \mathrm{NADH} \) 존재 하에 피루브산과 젖산의 상호 전환을 촉매하며, Ldh-A는 골격근과 같이 혐기적 대사가 우세한 조직에서 발현되고, Ldh-B는 심장조직과 같이 호기적 대사가 우세한 조직에서 발현되나, 종에 따라, 조직에 따라 대사적으로 필요한 정도가 다르므로, 진화를 통해 LDH 동위효소의 발현, 전하 및 역학적 특성이 최적화 되어있다. Ldh-C는 경골어류의 간이나 눈조직에서 나타나며, 역학적 특성과 전하도 다르고 다른 유전자에 의해 발현되며 농어목의 눈조직에서 발현되는 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \), 잉어목과 대구목의 간조직에서 발현되는 LDH liver-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 및 포유류와 조류의 정소와 정자에서 발현되는 LDH tes-tis-specific \( \mathrm{C}_{4} \)가 보고되었다. 따라서 왜 Ldh-C를 특정 조직에서만 필요로 하는지에 대해 확실하지 않지만, LDH C는 유전적 이점이 있으므로 진화를 통해 보존되어 있는 것으로 받아 들여져 정소의 testis-specific \( \mathrm{C}_{4} \)에 대해서만 활발히 연구가 진행되고 있다.</p> <p>LDH testis-specific \( \mathrm{C}_{4} \)는 정소와 정자에서 포도당 대신 젖산과 피루브산을 우세하게 사용하여 에너지를 생성하고 정자가 운동하는데 사용되므로, 생쥐 정자의 LDH 활성의 \( 80 \% \) 이상을 차지한다고 보고되었다. 따라서 Ldh-C가 결손된 정자는 미토콘드리아의 활성은 변화되지 않지만 해당과정이 억제되어 \( \mathrm{NAD}^{+} \)가 부족해지고 피루브산이 축적되어 ATP가 빠르게 감소되었다. 그 결과 운동성이 떨어져 불임을 이끌었으므로 testis-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 경우 정자의 ATP 항상성에 포함되는 복합물로서 에너지 대사에 직접 작용한다고 보고되었지만 여전히 Ldh-C의 기능에 대해서는 해결되지 않은 상태다. Liver-specific \( \mathrm{C}_{4} \)는 퍼옥시솜에서 \( \mathrm{NAD}^{+} / \mathrm{NADH}^{2} \)를 조절하고 대사와 관련되어진다는 것이 보고되었다.</p> <p>그리고 눈조직에서 발현되는 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)는 망막의 광수용기 세포에 존재하여 광색소 재생성에 필요한 \( \mathrm{NAD}^{+} \)를 생성할 수 있다고 제시되어[33,46], 농어목 어류에서 보고되었고, cichlidae 어류의 눈 및 뇌조직에서 eye-specific Ldh-C가 확인되었으며, 송어에서 피루브산에 대해 친화성이 크게 자연 선택되었다고 보고되었다. 그리고 lactate shuttle에 의한 젖산의 중요성이 인식되면서 망막에서의 젖산 대사와 monocarboxylate 수송체(monocarboxylate transporters, MCT)에 대한 연구가 진행되고 있으나 LDH와 관련된 연구는 이루어지고 있지 않다. 눈조직에서의 Ldh-C에 대한 연구는 국내산 농어목 어류에서 Ldh-C의 발현이 확인되었고, Ldh-C가 발현되는 꺽지의 DO와 온도를 급격히 변화시킨 경우 초기에 Ldh-C가 Ldh-B 보다 먼저 발현되는 것으로 나타나 에너지 대사에서의 Ldh-C의 기능에 대한 관심을 불러 일으켰다. 또한 풀망둑과 얼룩동사리 눈조직의 LDH 활성이 높게 확인되어 농어목의 육식성어류에서 먹이 포획시 눈조직의 LDH 활성이 기능을 할 것으로 예상하였다. 그러나 가물치, 쥐노래미에서는 LDH 활성이 비교적 낮고 \( K_{\mathrm{m}}^{\text {PYR}} \)이 낮아 피루브산에 대한 친화성이 크게 나타났으므로, 에너지 대사에서의 역할이 중요함이 인식되었고, 종들의 서식환경, 먹이 포획 방법을 포함한 행동 양상 및 운동성에 따라 눈 및 뇌조직에서 Ldh-C가 다르게 발현됨을 알 수 있었다. 그리고 가물치 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 활성에 대한 \( \mathrm{pH} \) 안정성 실험에서 약산성에서 최대 활성이 나타나고, LDH 활성을 측정하는 중성 \( \mathrm{pH} \)에서 활성이 약해, eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소 활성을 측정하는 조건이 재검토 되어야 할 필요가 있는 것으로 나타났다.</p> <p>따라서 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 특성을 확인하기 위해 농어목 어류 중 피식자와 포식자 관계의 파랑볼우럭과 활동성이 큰 큰입우럭을 선택하였다. 포식자가 먹이를 찾는데 시간이 소모되고, 다가가서 추적하고 먹이를 잡아먹는 행동을 하므로, 먹이를 잡는 행동은 시간의 소비와 관련된다. 추격행동은 혐기적 대사에 의해 생성된 에너지로 급격하게 수영하여 포획하는 행동으로 비교적 시간은 적게 소요되나 에너지 소모가 크다. 어류가 먹이를 포획하는데 근육 LDH 의 혐기적 대사에 의해 에너지를 빠르게 생성하여 사용한다고 보고하였다. 또한 밀집 식생의 경우 먹이를 찾는데 많은 시간이 소요되고 포획율도 감소하므로 밀집 식생군에서 에너지 비용을 줄이는 추적행동으로 매복행동이 나타나 에너지를 보존하는 방향으로 행동한다. 따라서 LDH는 단시간 에너지 소모와 관련된 혐기적 에너지 비용을 담당하므로 어류 활동의 방식과 사용되는 에너지의 양을 연관 지을 수 있는 수단이고 표지자로 사용될 수 있다. 큰입우럭은 골격근의 LDH 를 사용하는 혐기적 대사에 의해 포획 활동을 하며, 먹이의 크기가 증가함에 따라 LDH 활성이 증가하고, 큰입우럭의 활동이 증가하여 포획 활동 정도에도 영향을 미치게 된다. 그러나 포식자인 큰입우럭이 먹이를 포획하는 순간과 피식자인 파랑볼우럭이 먹이를 얻고, 방어하는 기능에 눈조직이 관여하고 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 가 중요한 역할을 할 것으로 예상되어 연구하였다.</p> <p>본 연구에서 농어목에 속하는 열대산 광온성 어류로서 피식자와 포식자 관계를 갖는 종인 파랑볼우럭과 큰입우럭을 선택하여 눈조직에서 발현되는 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 특성을 비교하고, LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 활성을 측정하는 조건을 제시하고자 하였다.</p>