KR20110002407A - Novel biomarkers for predicting fertility of sperm - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A marker for predicting fertility of animal is provided to predict fertility and to stably produce animal of high quality. CONSTITUTION: A marker for predicting animal fertility contains porin, ropporin, enolase 1A, or actin-related protein T. A method for obtaining the marker for predicting fertility of animal comprise; a step of classifying sperms which have high fertility and low fertility; a step of treating the sperms with heparin; a step of isolating protein form the sperms; and a step of comparing expression level of the isolated protein to select protein of which expression is increased or decreased.

Description

동물 정자의 수정능력 예측용 마커 {Novel biomarkers for predicting fertility of sperm}Marker for predicting fertility of animal sperm {Novel biomarkers for predicting fertility of sperm}

본 발명은 동물 정자의 수정 능력 및 수정능 획득 양상을 예측하는 마커 및 예측하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 동물의 수정 능력에 따라 달리 발현되는 mRNA 또는 단백질을 동정하여, 이 mRNA 또는 단백질들로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 동물 정자의 수정 능력 예측용 마커와 상기 마커에 특이적인 항체를 포함하는 조성물, 상기 마커를 암호화하는 유전자에 특이적인 프라이머 등을 포함하는 키트를 이용하여 동물정자의 수정 능력을 예측하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to markers and methods for predicting the fertility and modality of animal sperm acquisition. More specifically, to identify mRNA or protein that is expressed differently according to the animal's fertilization ability, including a marker for predicting fertilization ability of at least one animal sperm selected from the group consisting of the mRNA or proteins and antibodies specific for the marker It relates to a method for predicting the fertilization ability of the animal sperm using a kit comprising a composition, a primer specific for the gene encoding the marker, and the like.

인공 수정 (AI)은 가치 있는 유전자들의 빠른 공급과 동물 혈통의 유전적 질을 향상시키기 위해 사용되어 왔다. 소의 경우에는 인공 수정시 소 동결 정액을 주로 사용하는데, 이는 특정 유전자의 보급을 통해서 유전적으로 소의 생산능력을 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다.Artificial insemination (AI) has been used to improve the rapid supply of valuable genes and the genetic quality of animal lineage. In case of cows, cow frozen semen is used mainly for artificial fertilization, which plays an important role in genetically improving cows' production capacity through the spread of specific genes.

그러나 인공수정에 의한 종자는 약 50% 정도의 성공률만 보이고 있다. 하나의 황소 동결 정액이 수천 마리의 소를 수태시키는데 사용되어지기 때문에 높은 수정 능력을 가진 황소의 생산은 임신율을 증가 시키는데 매우 높은 경제적인 가치를 가지게 된다. 여러 실험들에 의해 정자 수, 운동성, 형태학적인 면 (Bonde et al., 1998), 정자 막의 손상정도 (Thundathil et al., 1990) 자궁경부 정액이나 난모세포의 침투력 (Sharara et al., 1995) 등이 동물의 수정 능력을 결정하는 요소라고 연구되고 있어도, 상기의 요소들이 소의 수정 능력에도 영향을 미친다고 정확히 입증되지는 않았다. 더욱이, 생체 내에서는 높은 수정 능력을 가지고 있는 것으로 증명된 황소라도 시험관내에서는 그 수정 능력이 달라질 수가 있다 (Palma and Brem, 1994).However, artificial seeds have only about 50% success rate. Since a single bull frozen semen is used to conceive thousands of cows, the production of bulls with high fertility has a very high economic value in increasing pregnancy rates. Sperm counts, motility, morphological aspects (Bonde et al., 1998), sperm membrane damage (Thundathil et al., 1990), cervical semen or oocyte penetration (Sharara et al., 1995) Although the back has been studied to determine the fertility of the animal, it has not been proved that the above factors also affect the fertility of cattle. Moreover, bulls that have proven to have high fertility in vivo may have different fertility in vitro (Palma and Brem, 1994).

상기와 같은 이유로, 동물의 수정 능력을 예측할 수 있는 효율적인 방법에 대한 연구는 필요하며 특히, 소에서 수정 능력과 관련된 마커를 획득하는 것이 절실한 상황이다.For these reasons, research on an efficient method for predicting the fertility of an animal is necessary, and in particular, it is urgent to obtain markers related to fertility in cattle.

포유류 정자는 생리학적인 변화를 일으켜 수정 능력을 획득할 수 있는 상태가 되는데 까지 어느 정도의 시간이 요구된다. 이러한 변화를 수정능 획득 (capacitaion)이라고 한다 (Austin,1952). 수정능 획득은 싸이클릭 AMP (cyclic AMP)에 의한 타이로신 인산화 효소 (tyrosine kinase), 정자막의 지질, 단백질 변화, 이온의 이동, 정자의 운동성, 단백질 이동, 단백질 인산화 (Zaneveld et al., 1991; Chang, 1995)와 관련이 있다는 연구들이 보고되고 있다. 수정능 획득 (capacitation)과 수정 능력 (fertility)은 깊은 관련성이 있기 때문에, 수정능 획득 상태는 수정 능력을 결정하는데 매우 중요하다. Fraser (1995) et al. 은 형광 항생물질인 클로로테트라싸이클린 (chlorotetracycline, CTC)을 칼슘 존재하에 사용하면 수정능 획득 여부를 결정할 수 있다고 제안했다. 많은 연구자들은 CTC로 수정능획득 상태와 수정 능력의 관련성을 입증하였으나, 정자의 수정능 획득에 기초되는 분자학적 수준의 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않고 있다.Mammalian sperm require some time to develop physiological changes and acquire fertilization. This change is called capacitaion (Austin, 1952). Fertility gains include tyrosine kinase by cyclic AMP, lipids in the sperm membrane, protein changes, ion migration, sperm motility, protein transport, protein phosphorylation (Zaneveld et al., 1991; Chang, 1995) has been reported to be relevant. Since capacitation and fertility are deeply related, fertility acquisition status is very important in determining fertility. Fraser (1995) et al. Proposed that the use of the fluorescent antibiotic chlorotetracycline (CTC) in the presence of calcium can determine whether to obtain fertility. Many researchers have demonstrated the link between fertility status and fertility with CTC, but the molecular mechanisms underlying sperm gain are unknown.

프로테옴 분석은 수정 능력과 관련된 정자의 분자학적 기능의 포괄적인 과정을 이해하는데 좋은 길을 제시해 주기 때문에 이전 연구에서는 수정 능력과 수정능 획득과 관련된 단백질의 분자적 마커가 프로테옴 분석을 통해 이루어졌다. Roncoletta et al. (2006)은 2차원 전기영동 (2-DE)을 통해 황소 수정 능력에 관한 많은 단백질들을 규정했다. Peddinti et al. (2008)은 높은 수정 능력을 가지는 황소에서 얻은 정자는 에너지 대사, 세포들 간의 교류, 정자형성 (spermatogenesis), 세포의 움직임과 관련된 단백질의 발현을 보인다고 주장하였다. 특히, 세포 골격 (cytoskeleton) 단백질과 타이로신 포스포 단백질 (tyrosine phosphoprotein) 들은 수정능 획득과 관련되며, 위에 언급한 단백질 그룹들은 수정능 획득 과정과도 매우 관련이 있다고 보고하였다. 많은 종류의 프로테옴 연구에서 단백질을 분리하기 위한 2-DE, 펩타이드 서열화를 통한 단백질 확인을 위해서 질량 분광계 (mass spectrometry; MS) 는 이 분야에서는 많이 사용되고 있다. Proteome analysis provides a good way to understand the comprehensive process of molecular function of sperm related to fertility, so previous studies have used proteomic analysis of molecular markers of proteins involved in fertility and acquisition of fertility. Roncoletta et al. (2006) define many proteins for bull fertility through 2-dimensional electrophoresis (2-DE). Peddinti et al. (2008) argued that sperm from bulls with high fertility showed expression of proteins involved in energy metabolism, intercellular communication, spermatogenesis, and cell movement. In particular, cytoskeleton proteins and tyrosine phosphoproteins are related to the acquisition of fertility, and the above mentioned groups of proteins are also highly associated with the process of fertility acquisition. In many types of proteome studies, mass spectrometry (MS) is widely used in this field to identify proteins through 2-DE, peptide sequencing to separate proteins.

상기와 같이 수정 능력이 우수한 정자를 획득하기 위해서는 수정 능력, 수정능 획득에 영향을 미치는 분자학적인 기전 및 마커를 찾아내는 것이 절실히 필요한 상태이다. As described above, in order to obtain sperm with excellent fertility, it is urgently necessary to find molecular mechanisms and markers affecting fertility and acquisition of fertility.

이에 본 발명자들은 예의 노력한 결과, 동물, 특히 소의 수정 능력에 따라 발현 차이를 보이는 단백질을 이용한 바이오 마커의 경우, 높은 수정 능력을 가지는 동물을 선별할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made an effort to confirm that, in the case of a biomarker using a protein having a difference in expression according to an animal, in particular, a cow's fertilization ability, it is possible to select an animal having a high fertilization ability, thereby completing the present invention.

따라서 본 발명의 한 목적은 동물 정자의 수정 능력 예측용 마커를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide markers for predicting fertility of animal sperm.

본 발명의 다른 목적은 동물 정자의 수정 능력 예측용 마커의 획득 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for obtaining a marker for predicting fertilization ability of animal sperm.

본 발명의 또 다른 목적은 동물 정자의 수정 능력 예측용 마커의 항체 및 마커를 암호화하는 유전자에 특이적인 프라이머 등을 포함하는 정자의 수정 능력 예측용 조성물을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a composition for predicting fertilization ability of sperm comprising an antibody of a marker for predicting fertility of an animal sperm and a primer specific for a gene encoding the marker.

본 발명의 또 다른 목적은 동물 정자의 수정 능력 및 수정능 획득 양상의 예측방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method for predicting the fertilization ability of the animal sperm and the acquisition mode of fertilization.

본 발명은 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토 콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된, 동물의 정액에서 발현이 증가하는 것을 특징으로 하는 동물의 수정능력 예측용 마커에 관한 것이다.The present invention relates to bovine mitochondrial F1-ATPase (Bovine) in combination with porin, ropororin, enolase 1, actin-related protein T2 and aurovertin B. mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) at least one selected from the group consisting of markers for predicting fertility of the animal, characterized in that increased expression in the semen of the animal.

본 발명에서 사용된 용어, 동물의 수정능력 예측용 마커란 정자의 수정 능력에 따라 달리 발현되는 유기 생체 분자를 말한다. 유기 생체 분자로는 예를 들면, 이에 한정하지는 않으나, 폴리펩타이드, 단백질, 핵산, 지질, 당지질, 당단백질, 당 등이 포함된다. 본 발명에서의 수정 능력 예측용 마커는 수정 능력이 다른 정자에서 과량 발현되는 단백질 또는 이를 암호화하는 핵산일 수 있다.As used herein, the term marker for predicting fertility of an animal refers to an organic biomolecule that is expressed differently according to sperm fertilization ability. Organic biomolecules include, but are not limited to, for example, polypeptides, proteins, nucleic acids, lipids, glycolipids, glycoproteins, sugars, and the like. The marker for predicting fertility in the present invention may be a protein that is overexpressed in other sperm or a nucleic acid encoding the same.

또한, 본 발명은 (1) 동물로부터 채취한 정자를 수정 능력이 높은 정자와 수정 능력이 낮은 정자로 분류하는 단계; (2) 상기의 분류된 정자 각각에 헤파린 처리를 하여 수정능 획득을 유도하는 단계; (3) 상기 (2) 단계의 수정능 획득된 수정 능력이 높은 정자와 수정 능력이 낮은 정자로부터 단백질을 분리하는 단계; 및 (4) 수정 능력이 높은 정자와 수정 능력이 낮은 정자에서 분리된 단백질의 발현양을 각각 비교하여 발현이 증가 또는 감소된 단백질을 선별하는 단계;를 포함하는 동물의 수정 능력 예측용 마커의 획득 방법에 관한 것이다. In addition, the present invention comprises the steps of (1) classifying sperm collected from the animal into sperm with high fertilization ability and low fertilization ability; (2) treating each of the classified sperm with heparin to induce fertility gain; (3) separating the fertilization ability of step (2) from the obtained high fertilization sperm and low fertilization sperm; And (4) comparing the expression amounts of the proteins separated from the sperm with high fertilization ability and sperm with low fertilization ability, respectively, and selecting the protein whose expression is increased or decreased. It is about a method.

상기 마커의 획득 방법을 통하여 본 발명에서 개시된 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2), 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) 를 제외한, 또 다른 동물의 수정 능력 예측용 마커를 획득할 수도 있다.The cow bound to Porin, Roporin, Enolase 1, Actin-related protein T2, and aurovertin B disclosed in the present invention through the method of obtaining the marker. Except for mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B, markers for predicting fertility of another animal may be obtained.

본 발명에서 동물은 바람직하게는 소임을 특징으로 한다.In the present invention, the animal is preferably characterized by a bovine.

본 발명의 상기 방법에 있어서, 상기 (1)의 분류 단계는 듀얼 (Dual) 염색방법으로 수행될 수 있다.In the above method of the present invention, the classification step of (1) may be performed by a dual dyeing method.

상기 듀얼 염색방법은 (1) 정자를 H33258 용액에 첨가하고, 빛을 차단한 상태에서 배양하는 단계; (2) 과잉 염색을 제거한 후, 원심분리를 통해 펠렛을 현탁시키는 단계; (3) 상기 현탁액을 UV와 BP 필터를 사용하여 에피플루오레센스 조명 하에서 관찰하는 단계를 포함할 수 있다. The dual staining method comprises the steps of: (1) adding sperm to the H33258 solution, culturing in a light-blocking state; (2) suspending the pellets by centrifugation after removing excess staining; (3) observing the suspension under epifluoresce illumination using UV and BP filters.

상기 현탁액은 PBS를 포함할 수 있으며, PBS 는 750 μM CTC, 20 μM Tris, 130 μM NaCl 및 5 μM 시스테인 (cystein)으로 이루어질 수 있다. The suspension may comprise PBS, which may consist of 750 μΜ CTC, 20 μΜ Tris, 130 μΜ NaCl and 5 μΜ cystein.

본 발명의 상기 방법에 있어서, 정자의 수정 능력의 분류는 정자 막 패턴에 따라 분류하는 것을 포함한다. 정자의 막 패턴에 따라 F (살아 있으면서 수정능 획득 능력이 없는 경우), B (살아 있으면서 수정능 획득 능력이 있는 경우), AR (살아있으면서 첨체부위가 반응을 하는 경우)로 분류할 수 있다.In the above method of the present invention, classification of sperm fertilization ability includes classifying according to the sperm film pattern. According to the sperm's membrane pattern, it can be classified into F (when living and incapacitating ability), B (when living and incapable of acquiring ability), and AR (when living and acrosome responds).

본 발명의 상기 방법에 있어서, 상기 (4)의 단백질을 선별하는 단계는 PD Quest 를 이용하여 스팟의 농도를 분석할 수 있다.In the method of the present invention, the step of selecting the protein of (4) can be analyzed the concentration of the spot using PD Quest.

본 발명의 실시예에 의하면, 수정능 획득하기 전에 발현되는 단백질은, 수정 능력이 낮은 정자에서는 287개의 단백질 스팟 (spot)이, 수정 능력이 높은 정자에 서는 301개의 단백질 스팟을 찾을 수 있다. PD-Quest 를 이용하여 스팟의 농도를 분석한 본 발명의 실시예에 의하면, 12개의 단백질이 수정 능력이 낮은 정자에서 높게 발현되었으며, 1개의 단백질이 수정 능력이 높은 정자에서 높게 발현되었다. 이 13개의 단백질 스팟을 LC/MS-MS 를 이용하여 분석한 결과, 낮은 수정 능력에서 높게 발현된 포린 (Porin)을 획득할 수 있었다.According to the embodiment of the present invention, the protein expressed before the fertility can be obtained, 287 protein spots in the sperm with low fertilization ability, 301 protein spots in the sperm with high fertilization ability can be found. According to the embodiment of the present invention in which the concentration of the spot was analyzed using PD-Quest, 12 proteins were highly expressed in sperm having low fertility, and 1 protein was highly expressed in sperm having high fertility. As a result of analyzing these 13 protein spots using LC / MS-MS, highly expressed porin was obtained at low fertilization ability.

더 나아가, 본 발명의 실시예에 의하면, 헤파린 처리를 통해 수정능 획득을 유도시킨 후 수정 능력이 낮은 정자와 높은 정자의 단백질 수준을 분석한 결과 592개와 394개의 단백질 스팟이 각각의 정자에서 발현되었다.Furthermore, according to an embodiment of the present invention, after inducing fertilization gain through heparin treatment, the protein levels of sperm and sperm with low fertility were analyzed and 592 and 394 protein spots were expressed in each sperm. .

본 발명의 실시예에서는 PD-Quest 를 이용하여 스팟의 농도를 분석한 결과 총 8개의 단백질 스팟이 수정 능력에 따라 다른 발현양상을 나타내었다. 그 중 4개의 단백질이 수정 능력이 낮은 정자에서 높게 발현되었고, 그 중 4개의 단백질이 수정 능력이 높은 정자에서 높게 발현되었다. 이 8개의 단백질 스팟을 LC/MS-MS 를 이용하여 분석한 결과, 수정 능력이 낮은 개체에서 운동성을 저해하는 로포린 (ropporin) 및 이상 정자와 미성숙 정자 생성에 관여하는 에놀레이즈 1 (enolase 1)이 높게 발현되었다. 반면에 수정능 획득과 첨체반응 및 수정 후 생식세포분열에 관여하는 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related T2)가 수정 능력이 높은 개체에서 높게 발현되었다. 또한 본 발명에서 새롭게 발견된 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) 단백질이 수정 능력이 높은 개체에서 높게 발현되었다.In the embodiment of the present invention as a result of analyzing the concentration of the spot using PD-Quest, a total of eight protein spots showed different expression patterns according to the ability to modify. Four of them were highly expressed in sperm with low fertility, and four of them were highly expressed in sperm with high fertility. Analysis of these 8 protein spots using LC / MS-MS revealed that ropoorin inhibits motility in individuals with low fertility and enolase 1 involved in the production of abnormal and immature sperm. Was highly expressed. On the other hand, actin-related T2, which is involved in germ cell division after fertilization, acrosome reaction and fertilization, was highly expressed in individuals with high fertility. In addition, the bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B protein coupled with aurovertin B, which was newly discovered in the present invention, was highly expressed in individuals with high fertilization ability.

상기 포린 (Porin) 은 NCBI gi No. 190201로 표시되는 단백질이며, 로포린 (ropporin) 은 NCBI gi No.74002908로 표시되는 단백질이고, 에놀레이즈 1 (enolase 1)은 NCBI gi No. 87196501 로 표시되는 단백질, 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related T2)는 NCBI gi No.84000199로 표시되는 단백질, 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) 는 NCBI gi No.1827812로 표시되는 단백질이다.The porin is NCBI gi No. A protein represented by 190201, ropporin is a protein represented by NCBI gi No.74002908, and enolase 1 is represented by NCBI gi No. The protein represented by 87196501, actin-related T2 (actin-related T2) is a bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin bound to a protein represented by NCBI gi No.84000199, aurovertin B. B) is a protein represented by NCBI gi No.1827812.

본 발명의 또 다른 양태는 동물의 수정 능력에 따라 발현양에 차이를 보이는 단백질에 특이적인 항체를 포함하는 동물의 수정능력 예측용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a composition for predicting fertility of an animal comprising an antibody specific for a protein showing a difference in expression according to the fertility of the animal.

또한, 본 발명은 동물의 수정 능력에 따라 발현양에 차이를 보이는 단백질을 암호화하는 핵산에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브를 포함하는 동물의 수정 능력 예측용 조성물을 제공한다. The present invention also provides a composition for predicting fertility of an animal comprising a primer or probe specifically binding to a nucleic acid encoding a protein showing a difference in expression amount according to the fertility of the animal.

상기의 발현양에 차이를 보이는 단백질은 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) 일 수 있다.Proteins showing a difference in expression levels include porin, roporin, enolase 1, actin-related protein T2 and auromitin B in combination with Chodrial F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B).

바람직하게는, 본 발명의 예측용 조성물은 키트, 마이크로어레이 및 DNA 및 단백질 칩의 형태로 제공될 수 있다.Preferably, the predictive composition of the present invention may be provided in the form of kits, microarrays and DNA and protein chips.

본 발명에서 제공하는 동물의 수정 능력 예측을 위한 조성물은 PCR 사이클 로, 마이크로어레이 판독기, 또는 FACS 장치와 같은 특정 부가 장비를 필요로 할 수 있다.Compositions for predicting fertility in animals provided herein may require specific additional equipment, such as PCR cycles, microarray readers, or FACS devices.

본 발명 조성물의 한 양태는 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin) 및 에놀레이즈 1 (enolase 1)의 발현이 수정 능력이 낮은 동물의 정자에서 상향 조절되므로, 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin) 및 에놀레이즈 1 (enolase 1)에 대한 항체 또는 암호화하는 핵산에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브를 포함하고, 수정 능력이 높은 정자의 단백질 수준 또는 mRNA 수준에 비해 증가 여부를 분석하는 조성물일 수 있다.One aspect of the compositions of the present invention is that the expression of Porin, Ropoorin and Enolase 1 is upregulated in the sperm of animals with low fertility, and therefore, Porin, Ropoorin And a primer or probe that specifically binds to an antibody or encoding nucleic acid for enolase 1, and may be a composition that analyzes whether the fertilization ability is increased compared to protein level or mRNA level of sperm. .

본 발명 조성물의 다른 양태는, 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)의 발현이 수정 능력이 높은 동물의 정자에서 상향 조절되므로, 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) 에 대한 항체 또는 암호화하는 핵산에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브를 포함하고, 수정 능력이 낮은 정자의 단백질 수준 또는 mRNA 수준에 비해 증가 여부를 분석하는 조성물일 수 있다.Another aspect of the compositions of the present invention is that the expression of actin-related protein T2 and bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B combined with aurovertin B is capable of modifying. Antibodies to bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B combined with actin-related protein T2 and aurovertin B because they are upregulated in the sperm of these high animals Or a primer or probe that specifically binds to the encoding nucleic acid and analyzes whether the fertilization ability is increased compared to the protein level or mRNA level of low sperm.

상기 항체는 당업계에 널리 공지된 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명에 사용되는 항체는 단클로 또는 다클론 항체, 면역학적으로 활성인 단편(예를 들어, Fab 또는 (Fab)2 단편), 항체 중쇄, 인간화 항체, 항체 경쇄, 유전자 조작된 단일쇄 Fν 분자, 키메릭 항체 등일 수 있다.The antibodies can be prepared using techniques well known in the art. Antibodies used in the present invention include monoclonal or polyclonal antibodies, immunologically active fragments (eg, Fab or (Fab) 2 fragments), antibody heavy chains, humanized antibodies, antibody light chains, genetically engineered single chain Fν molecules. , Chimeric antibodies and the like.

본 발명의 마커 단백질들은 공지된 단백질이므로 본 발명에 사용되는 항체는 상기 공지된 단백질을 항원으로 하여 면역학 분야에서 널리 알려져 있는 통상의 방법으로 제조할 수 있다.Since the marker proteins of the present invention are known proteins, the antibodies used in the present invention can be prepared by conventional methods well known in the field of immunology using the known proteins as antigens.

본 발명에 따른 항체의 항원으로서 사용되는 단백질은 천연에서 추출하거나 합성될 수 있으며, DNA 서열을 기초로 하여 재조합 방법에 의해 제조될 수 있다. 유전자 재조합 기술을 이용할 경우 단백질을 코딩하는 핵산을 적절한 발현 벡터에 삽입하고, 재조합 발현 벡터로 형질 전환된 형질 전환체에서 목적으로 하는 단백질이 발현되도록 숙주 세포를 배양한 후 형질전환체로부터 목적으로 하는 단백질을 회수함으로써 수득될 수 있다.Proteins used as antigens of the antibodies according to the invention can be extracted or synthesized in nature and can be prepared by recombinant methods based on DNA sequences. When using a recombinant technique, a nucleic acid encoding a protein is inserted into an appropriate expression vector, the host cell is cultured so that the target protein is expressed in the transformant transformed with the recombinant expression vector, and then It can be obtained by recovering the protein.

예를 들어, 다클론 항체는 단백질 항원을 동물에 주사하고 동물로부터 채혈하여 항체를 포함하는 혈청을 수득하는 방법에 의해 생산할 수 있다. 이러한 항체는 말, 소, 염소, 양, 개, 닭, 칠면조, 토끼, 마우스 또는 래트와 같은 여러 온혈동물을 이용하여 제조할 수 있다.For example, polyclonal antibodies can be produced by the method of injecting a protein antigen into an animal and collecting blood from the animal to obtain a serum comprising the antibody. Such antibodies can be prepared using various warm blooded animals such as horses, cattle, goats, sheep, dogs, chickens, turkeys, rabbits, mice or rats.

본 발명의 진단용 조성물은 단백질에 특이적인 항체 이외에 면역학적 분석에 사용되는 당 업계에 공지된 시약을 추가로 포함할 수 있다.The diagnostic composition of the present invention may further comprise reagents known in the art for use in immunological assays in addition to antibodies specific for the protein.

상기에서 면역학적 분석은 항원과 항체의 결합을 측정할 수 있는 방법이라면 모두 포함될 수 있다. 이러한 방법들은 당 분야에 공지되어 있으며 예를 들어, 면역세포화학 및 면역조직화학, 방사선 면역 분석법(radioimmunoassays), 효소결합면역법(ELISA: Enzyme Linked Immunoabsorbent assay), 면역 블롯 (immunoblotting), 파아르 분석법(Farr assay), 면역침강, 라텍스 응집, 적혈구 응집, 비탁계법, 면역확산법, 카운터-전류 전기영동법, 단일 라디칼 면역확산법, 면역크로마토그래피법, 단백질 칩 및 면역형광법이 있다.Immunological analysis in the above may include any method that can measure the binding of the antigen and the antibody. Such methods are known in the art and include, for example, immunocytochemistry and immunohistochemistry, radioimmunoassays, enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), immunoblotting, and PAR assays. Farr assay), immunoprecipitation, latex aggregation, erythrocyte aggregation, non-turbidity, immunodiffusion, counter-current electrophoresis, single radical immunodiffusion, immunochromatography, protein chips and immunofluorescence.

면역학적 분석에 사용되는 시약으로는 검출 가능한 신호를 생성할 수 있는 표지, 용해제, 세정제가 포함된다. 또한, 표지 물질이 효소인 경우에는 효소 활성을 측정할 수 있는 기질 및 반응 정지제를 포함할 수 있다.Reagents used in immunological analysis include labels, solubilizers, and detergents capable of producing a detectable signal. In addition, when the labeling substance is an enzyme, it may include a substrate capable of measuring enzyme activity and a reaction terminator.

한편, 본 발명의 진단용 조성물은 진단의 신속도 및 편리성을 높이기 위해, 적합한 담체 또는 지지체상에 공지된 다양한 방법을 이용하여 고정화된 상태로 제공될 수 있다 (Antibodies: A Labotory Manual, Harlow & Lane; Cold SpringHarbor, 1988). 적합한 담체 또는 지지체의 예로는 아가로스, 셀룰로즈, 니트로셀룰로즈, 덱스트란, 세파덱스, 세파로즈, 리포솜, 카복시메틸 셀룰로즈, 폴리아크릴아미드, 폴리스테린, 반려암, 여과지, 이온교환수지, 플라스틱 필름, 플라스틱 튜브, 유리, 폴리아민-메틸 비닐-에테르-말레산 공중합체, 아미노산 공중합체, 에틸렌-말레산 공중합체, 나일론, 컵, 플랫 팩 (flat packs) 등 이 포함된다. 그 외의 다른 고체 기질로는 세포 배양 플레이트, ELISA 플레이트, 튜브 및 폴리머성막이 있다. 상기 지지체는 임의의 가능한 형태, 예를 들어 구형 (비드), 원통형 (시험관 또는 웰 내면), 평면형(시트, 시험 스트립)을 가질 수 있다.On the other hand, the diagnostic composition of the present invention can be provided in a fixed state using a variety of methods known on a suitable carrier or support to increase the speed and convenience of diagnosis (Antibodies: A Labotory Manual, Harlow & Lane Cold Spring Harbor, 1988). Examples of suitable carriers or supports include agarose, cellulose, nitrocellulose, dextran, Sephadex, Sepharose, liposomes, carboxymethyl cellulose, polyacrylamides, polyesters, companion rocks, filter papers, ion exchange resins, plastic films, plastic tubes , Glass, polyamine-methyl vinyl-ether-maleic acid copolymers, amino acid copolymers, ethylene-maleic acid copolymers, nylons, cups, flat packs and the like. Other solid substrates include cell culture plates, ELISA plates, tubes and polymeric membranes. The support may have any possible form, for example spherical (bead), cylindrical (test tube or inner surface of the well), planar (sheet, test strip).

상기 진단용 키트로는 예를 들면, 샘플 중의 특정 단백질을 검출하기 위해 면역크로마토그래피법을 기초로 하는 측방 유동 검정 키트(lateral flow assay kit)의 형태로 제공될 수 있다. 측방 유동 검정 키트는 샘플에 적용되는 샘플패드 (sample pad), 탐지용 항체가 코팅되어 있는 방출패드(releasing pad), 샘플이 이동하여 분리되고 항원-항체 반응이 일어나는 전개용 막 (예를 들어 니트로셀룰로스) 또는 스트립, 그리고 흡수패드(absorption pad)로 이루어져 있다. The diagnostic kit may be provided, for example, in the form of a lateral flow assay kit based on immunochromatography to detect a specific protein in a sample. The lateral flow assay kit includes a sample pad applied to the sample, a release pad coated with a detection antibody, a developing membrane (e.g., nitro) in which the sample is moved and separated and an antigen-antibody reaction occurs. Cellulose) or strip, and an absorption pad.

상기 마이크로어레이는 일반적으로 특정 시약으로 처리된 슬라이드 글라스 표면 위에 항체를 부착하여 항원-항체 반응에 의해 상기 항체에 특이적으로 부착하는 단백질을 검출할 수 있도록 하는 것이다.The microarray is generally intended to attach an antibody onto a slide glass surface treated with a specific reagent to detect a protein that specifically attaches to the antibody by an antigen-antibody reaction.

당업자는 공지된 마커들의 유전자 서열을 바탕으로 표적 유전자내 서열간의 혼성화 정도 등의 변수를 고려하여, 비특이적 증폭을 유발하지 않아 특이성 및 민감성이 높은 다양한 프라이머 쌍의 조합을 쉽게 결정할 수 있다. 본 발명에서 상기 용어, "프라이머"란 짧은 자유 수산화기를 가지는 핵산 서열로서 상보적인 템플레이트와 염기쌍을 형성할 수 있고, 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능하는 짧은 핵산 서열을 말한다. "비특이적 증폭"이란 표적 서열 이외의 핵산 서열에 프라이머가 하이브리드되어, 프라이머 연장의 기질로서 작용함으로써 일어나는 표적 서열 이외의 핵산증폭을 지칭하는 말이다.Those skilled in the art can easily determine the combination of various primer pairs having high specificity and sensitivity without causing non-specific amplification by considering variables such as the degree of hybridization between sequences in target genes based on the gene sequences of known markers. As used herein, the term "primer" refers to a short nucleic acid sequence having a short free hydroxyl group, which can form a base pair with a complementary template, and serves as a starting point for template strand copying. "Non-specific amplification" refers to nucleic acid amplification other than the target sequence that occurs by primers hybridizing to nucleic acid sequences other than the target sequence and acting as a substrate for primer extension.

mRNA 수준 측정을 위한 제제의 또 다른 예인, "프로브"란 mRNA와 특이적 결합을 이룰 수 있는, 짧게는 수 염기 내지 길게는 수백 염기에 해당하는 RNA 또는 DNA 등의 핵산 단편을 의미하며 라벨링 되어 있어서 특정 mRNA의 존재 유무를 확인할 수 있다. 프로브는 올리고뉴클레오타이드 (oligonucleotide) 프로브, 단쇄 DNA(single stranded DNA) 프로브, 이중쇄 DNA(double stranded DNA) 프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다.Another example of an agent for measuring mRNA levels, "probe" refers to a nucleic acid fragment, such as RNA or DNA, which is short or several hundred bases, capable of specific binding with mRNA, and is labeled. The presence or absence of a specific mRNA can be confirmed. Probes may be prepared in the form of oligonucleotide probes, single stranded DNA probes, double stranded DNA probes, RNA probes and the like.

본 발명의 프라이머 또는 프로브는 포스포르아미다이트고체 지지체 방법, 또는 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성될 수 있다. 또한, 공지된 방법으로 메틸화, 캡화 등으로 변형시킬 수 있다.Primers or probes of the invention may be chemically synthesized using phosphoramidite solid support methods, or other well known methods. It can also be modified by methylation, capping, or the like by known methods.

상기 본 발명의 수정 능력 예측용 조성물은 핵산을 검출하는 방법에 일반적으로 사용되는 시약을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, PCR 반응에 요구되는 dNTP (deoxynulceotide triphosphate), 내열성 중합효소(polymerase), 염화마그네슘 등의 금속 이온염이 포함할 수 있으며, 시퀀싱에 요구되는 dNTP, 시쿼나제 (sequenase) 등을 포함할 수 있다.The composition for predicting fertility of the present invention may further include a reagent generally used in a method for detecting a nucleic acid. For example, metal ion salts such as deoxynulceotide triphosphate (dNTP), a heat resistant polymerase, and magnesium chloride required for a PCR reaction may be included, and include dNTP, a sequencease, etc. required for sequencing. Can be.

또한, 본 발명에 따른 동물 정자의 수정 능력 예측용 마커를 이용한 수정능력 예측은 시료 중 본 발명의 마커 단백질 또는 핵산의 존재여부를 확인함으로써 수행될 수 있다.In addition, fertility prediction using the marker for predicting fertility of the animal sperm according to the present invention can be carried out by confirming the presence of a marker protein or nucleic acid of the present invention in a sample.

본 발명은 (1) 시료에서 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 동물의 수정능력 예측용 마커의 mRNA 또는 단백질 수준을 측정하는 단계; 및 (2) 상기 mRNA 또는 단백질 발현양의 증가 또는 감소를 분석하는 단계를 포함하여 동물의 수정 능력을 예측하는 방법을 제공한다.The present invention relates to (1) bovine mitochondrial in combination with porin, roporin, enolase 1, actin-related protein T2 and aurovertin B in a sample. Measuring mRNA or protein levels of a fertility predictor marker of at least one animal selected from the group consisting of F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B); And (2) analyzing the increase or decrease in the amount of mRNA or protein expression.

상기의 시료는 소의 정자임을 특징으로 한다.The sample is characterized in that bovine sperm.

상기 시료에서 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin) 및 에놀레이즈 1 (enolase 1)의 발현양이 증가하면 동물의 수정 능력이 낮은 것으로 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.If the expression of porin (Porin), Ropoorin (Ropporin) and Enolase 1 (enolase 1) increases in the sample is characterized in that it further comprises the step of predicting the low fertility of the animal.

상기 시료에서 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)의 발현양이 증가하면 동물의 수정 능력이 높은 것으로 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.An increase in the expression of actin-related protein T2 and bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B in combination with aurovertin B resulted in an increase in animal fertility. The method is characterized by further comprising the step of predicting the high.

본 발명의 수정 능력에 따라 달리 발현되는 단백질의 분석을 통하여 제공되는 동물 정자의 수정능력 예측용 조성물 및 예측 방법은 동물 정자의 수정 능력 및 수정능 획득 양상을 예측하고, 높은 수정 능력을 가지는 정자를 쉽게 선별하여 우수 동물의 안정적 생산을 도모하는데 매우 유용하다. According to the fertility of the present invention, the composition and method for predicting fertilization ability of an animal sperm provided through analysis of a protein expressed differently predict a fertilization ability and a fertility acquisition aspect of an animal sperm and have a high fertilization ability. It is very useful for easy selection and stable production of excellent animals.

이하, 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains. Will be self-evident.

<실시예 1> 재료 준비Example 1 Material Preparation

1-1. 정액의 근원과 수정 능력의 분류1-1. Classification of semen source and fertility

인공수정 (AI) 단계에서 정상의 생식 능력을 가졌던 한우동결 정액을 NACF에서 개량된 한우로부터 얻었다. 한우동결 정액의 NRR (발정비재귀율: Non-Return rate) 수치는 각 농가의 수태 자료에서 얻었다. NRR은 전체 소의 수에 대해서 60일까지의 후기 수태까지 발정을 보이지 않았던 소의 수에 대한 비율로서 결정되었다. 수정 능력은 황소의 60일까지의 NRR로 표현되고, 그 범위는 47.78 에서 88.3% 로 나타냈다 (p<0.05, 표 1).Hanwoo frozen semen, which had normal fertility at the insemination (AI) stage, was obtained from Hanwoo improved in NACF. NRR (Non-Return Rate) values of Hanwoo frozen semen were obtained from the conception data of each farm. NRR was determined as the ratio of the number of cows that did not show estrus until later conception up to 60 days of the total number of cows. Fertility was expressed as NRR up to 60 days in bulls, ranging from 47.78 to 88.3% (p <0.05, Table 1).

[표 1] 생식 수행에 따른 소들의 분류[Table 1] Categorization of cattle by reproductive performance

수정능력Fertility IDID No. of inseminated cowsNo. of inseminated cows NRR (%)NRR (%) 높음height 537537 2525 88.3±1.8488.3 ± 1.84 641641 1515 80.56±5.7880.56 ± 5.78 642642 4545 88.56±2.7388.56 ± 2.73 평균Average 8585 85.80a 85.80 a 낮음lowness 550550 9090 51.31±7.0951.31 ± 7.09 606606 183183 36.24±4.3836.24 ± 4.38 622622 7979 56.80±6.6856.80 ± 6.68 평균Average 352352 48.12b 48.12 b

1-2.배지의 준비1-2.Preparation of medium

100mM NaCl, 3.1 mM KCl, 2.0 mM CaCl·2 H2O, 0.4mM MgCl·6H2O, 0.3 mM mM Na2HPO4, 12H2O, 21.6 mM 소디움 락테이트 (sodium lactate), 25 mM NaHCO3, 1.0 mM 소디움 피루베이트 (Sodium pyruvate) 가 포함된 TALP 배지를 염기의 배지로 사용하였다. 100 mM NaCl, 3.1 mM KCl, 2.0 mM CaCl 2 H 2 O, 0.4 mM MgCl 6H 2 O, 0.3 mM mM Na 2 HPO 4 , 12H 2 O, 21.6 mM sodium lactate, 25 mM NaHCO 3 TALP medium containing 1.0 mM sodium pyruvate was used as a medium for the base.

이 배지는 실험일 하루 전의 밤 동안 공기 중 5%의 CO2, 온도 39℃의 조건에서 배양해 두었다. 배지의 산도와 삼투는 각각 7.5 와 300mOsmo/kg 으로 유지하였다.The medium was incubated at a temperature of 39 ° C. with 5% CO 2 in air for the night before the day of the experiment. The acidity and osmoticity of the medium were maintained at 7.5 and 300 mOsmo / kg, respectively.

10 μg/ml의 헤파린 (heparin) (Sigma Chemical Co., St. Louis MO, USA) 을 첨가한 TALP 배지를 수정능 배지 (capacitation medium)로 사용하였다. TALP medium to which 10 μg / ml of heparin (Sigma Chemical Co., St. Louis MO, USA) was added was used as a capacitation medium.

1-3.정자 준비와 처리1-3.Sperm Preparation and Processing

6마리 소의 스트로(straws)를 20초 동안 39℃ 물에서 높은 수정 능력을 보이는 정자와 낮은 수정 능력을 보이는 정자, 두 그룹으로 나누어 동결하였다. 동결된 정자를 불연속적인 Percoll density gradient로 씻었다.Six cattle straws were frozen in two groups: sperm showing high fertilization and low fertilizing sperm in 39 ° C. water for 20 seconds. Frozen sperm were washed with a discontinuous Percoll density gradient.

45% 와 90% 퍼콜 (Percoll)에 층을 이룬 정자를 인산염 완충 용액 (phosphate buffered saline: PBS) 으로 희석시켰다. 400 Xg로 20분 동안 상온에서 원심분리 한 후에 상청액을 제거하고 펠렛은 다시 300μl의 TALP 로 현탁시켰다. 그런 후 400 Xg 로 5분간 원심 분리 한 후 상청액을 버렸다 (수정능을 획득하지 못한 그룹 ; NC).Sperm layered in 45% and 90% Percoll were diluted with phosphate buffered saline (PBS). After centrifugation at 400 Xg for 20 minutes at room temperature, the supernatant was removed and the pellet was again suspended with 300 μl of TALP. The supernatant was then discarded after centrifugation for 5 min at 400 Xg (group without fertility; NC).

정자를 20분 동안 400㎕의 CM, 5 %의 CO2 ,39℃ 조건으로 수정능 획득을 유 도시켰다. 20분 후에 수정능을 획득 한 정자를 20,000 Xg 에서 2분 동안 원심 분리 한 후 상청액을 제거했다.Sperm induced fertility gain at 400 μL CM, 5% CO 2 , 39 ° C. for 20 min. After 20 minutes, the obtained sperm was centrifuged at 20,000 Xg for 2 minutes, and the supernatant was removed.

<실시예 2> 수정능 획득 단계에서의 Combined Hoechst 33258/ 클로테트라싸이클린(chlortetracycline) 형광 분석 (H33258/CTC)Example 2 Combined Hoechst 33258 / chlortetracycline Fluorescence Analysis (H33258 / CTC)

수정 능력 상태는 몇 가지 물질을 첨가하여 Perez et al. (1996)에 의해 고안된 듀얼 (Dual) 염색 방법으로 결정할 수 있었다. 간단히 말해, 소 정자의 100μl를 H33258 용액 15μl에 첨가하고, 빛을 차단한 물통에 5분간 39℃에서 배양하였다. 과잉 염색은 PBS에서 2% 폴리 비닐피로리돈 (poly vinylpyrrolidone) 250 μl를 사용해 혼합물의 층분리를 통해 제거하였다. 5분 동안 400 Xg 에서 원심분리 한 후 상청액은 버려지고 펠렛은 PBS 100μl에서 현탁시켰다. PBS 는 새롭게 준비된 CTC 용액 (5ml 완충용액 안의 750 μM CTC, 완충용액은 20 μM Tris, 130 μM NaCl, 5 μM 시스테인)의 100 μl 이다. The fertility status is based on the addition of several substances to Perez et al. It was determined by the Dual staining method devised by (1996). In brief, 100 μl of sperm were added to 15 μl of H33258 solution and incubated at 39 ° C. for 5 minutes in a light-blocked water bottle. Excess staining was removed by layer separation of the mixture using 250 μl of 2% poly vinylpyrrolidone in PBS. After centrifugation at 400 Xg for 5 minutes, the supernatant was discarded and the pellet suspended in 100 μl of PBS. PBS is 100 μl of freshly prepared CTC solution (750 μM CTC in 5 mL buffer, 20 μM Tris, 130 μM NaCl, 5 μM cysteine).

시료들은 H33258과 CTC 각각에 대하여 UV BP 340-380/LP 425 와 BP 450-490/LP 515 excitation/emission 필터를 사용하여 에피플루오레센스 (epifluorescence) 조명하에 Nikon microphot-FXA로 관찰하였다. Samples were observed with Nikon microphot-FXA under epifluorescence illumination using UV BP 340-380 / LP 425 and BP 450-490 / LP 515 excitation / emission filters for H33258 and CTC, respectively.

표 2에 나타난 바와 같이 정자를 다음과 같이 분류하였다.As shown in Table 2, sperm were classified as follows.

- 죽은 경우: Dead (D 타입, 정자 두부 위에 핵이 밝은 파란 형광을 띄는 경우) -Dead: Dead (Type D, with bright blue fluorescence on sperm head)

- 살아 있으면서 수정능 획득 능력이 없는 경우 : live non capacitated (F 타입, 전체 정자 두부에 균등하게 밝은 녹색 형광을 띄면서 가운데 부분에 강한 형광을 띄고 있거나 띄지 않은 경우) Live and capacitive: live non capacitated (F type, with bright green fluorescence evenly over the entire sperm head with strong or no fluorescence in the center)

- 살아 있으면서 수정능 획득 능력이 있는 경우 : live capacitated (B 타입, 첨체 부위 위에 초록 형광 및 첨체 뒷부분이 어두운 경우) Live capacitated (type B, dark fluorescence on the acrosome region and dark back of the acrosome)

- 살아 있으면서 첨체부위가 반응을 하는 경우 : live acrosome reacted (AR 타입, 정자 두부 위에 반상문의 초록형광 또는 첨체 뒷부분에만 초록 형광 또는 두부에 형광이 없는 경우)Live acrosome reacted (AR type, green fluorescence on the sperm head or green fluorescence on the back of the acrosome or no fluorescence on the head)

모든 정자는 가운데 부분에 녹색 형광을 띄고 있었다. 각 샘플에 대한 두개의 슬라이드는 하나의 슬라이드당 적어도 400개의 정자가 있다고 추정되었다.All sperm had green fluorescence in the middle. Two slides for each sample were estimated to have at least 400 sperm per slide.

[표 2] CTC 염색에 따른 정자막 패턴의 정의[Table 2] Definition of sperm film pattern by CTC staining

패턴pattern 묘사describe FF 사정된 정자가 전체로 형광을 띄는 경우: 수정능을 획득하지 못한 정자의 특징When the assessed sperm is fully fluorescent: characteristics of the sperm that do not acquire fertility BB 밴드 형태로 발현되거나 오직 첨체부분에서만 형광을 띄는 경우: 수정능 획득한 정자의 특징When expressed in band form or fluoresce only in the acrosome: fertility features ARAR 전형적인 첨체 반응 정자Typical acrosome reaction sperm

<실시예 3> 2-D 전기 영동 Example 3 2-D Electrophoresis

정자 샘플들은 7M 요소 (urea), 2M 티오요소 (thiourea), 4% CHAPS, 0.05% 트리톤 (Triton) X-100, 1% 옥틸 베타-디-글루코피로사이드 (octyl β-D- glucopyroside), 24μM 페닐메탄 설포닐 플루오르(phenylmethane sulfonyl fluoride), 0.1% DTT, 0.5% IPG 완충용액과 0.005% 브로모페놀 블루 (bromophenol blue)를 포함한 재 수화된 완충액 1ml안에 한 시간 동안 상온에서 가용되게 하였다. Sperm samples were 7M urea, 2M thiourea, 4% CHAPS, 0.05% Triton X-100, 1% octyl beta-di-glucopyroside, 24 μM Solubilized at room temperature for 1 hour in 1 ml of rehydrated buffer containing phenylmethane sulfonyl fluoride, 0.1% DTT, 0.5% IPG buffer and 0.005% bromophenol blue.

불용해성 물질은 20,000 Xg 으로 10분 동안 원심분리하여 제거하였고 상청액은 모았다. 단백질 양은 450ul 평형 샘플 용액으로 유지시켰다. 이 용액을 IPG 박스 키트에 첨가한 후, IPG 스트립 (24cm, pH 3-11, non linear) 위에 올렸다. 수화시간을 고려하여 상온에서 24시간 동안 이 상태를 유지시켰다. 그리고 수화된 부분을 미네랄 오일로 덮여있는 스트립 홀더 매니폴드 (strip holder manifold) (젤의 윗부분)에 두었다. 적용 시간은 100V (1시간), 200V (1시간), 500V (1시간), 1000V (1시간), 5000V (1.5시간), 8000V (1.5 시간)으로 디자인하고, 전압 그라디언트 (voltage gradient) 로는 40000Vhr 로 하였다.Insoluble materials were removed by centrifugation at 20,000 Xg for 10 minutes and the supernatants collected. Protein amount was maintained in a 450 ul equilibrium sample solution. This solution was added to the IPG box kit and then placed on an IPG strip (24 cm, pH 3-11, non linear). This state was maintained for 24 hours at room temperature in consideration of the hydration time. The hydrated portion was then placed in a strip holder manifold (top of the gel) covered with mineral oil. Application time is designed as 100V (1 hour), 200V (1 hour), 500V (1 hour), 1000V (1 hour), 5000V (1.5 hours), 8000V (1.5 hours), and 40000Vhr as voltage gradient It was set as.

중점을 둔 스트립 (strip)은 15분 동안 각각의 스트립에 65 mM DTT가 포함된 10ml의 평형 완충액 [0.67 ml of 1.5 M Tris-cl (pH 8.8)/ml, 6 M 유레아 (urea), 30% (v/v) 글라이세롤 (glycerol), 2% (w/v) 소디움 도데실 황산염 (Sodium dodecyl sulfate)과 0.005% (w/v) 브로모페놀 블루 (bromophenol blue)] 으로 평형상태가 되도록 하였고, 15분 동안 10ml의 평형 완충액 속에서 135mM 요오드 아세트 아미드 (iodoacetamide) 로 평형을 유지했다.The focused strips were 10 ml of equilibration buffer [0.67 ml of 1.5 M Tris-cl (pH 8.8) / ml, 6 M urea, 30% in each strip containing 65 mM DTT for 15 minutes. (v / v) glycerol, 2% (w / v) sodium dodecyl sulfate and 0.005% (w / v) bromophenol blue] It was equilibrated with 135 mM iodine acetamide in 10 ml of equilibration buffer for 15 minutes.

젤의 실버 (Silver) 염색은 Roncoletta et al.(1996) 에 의해 제안된 것으로 몇 가지의 화합물을 첨가하여 진행하였다. 염색은 고정 (fixing), 센시타이징 (sensitizing), 염색 (staining), 현상 (developing), 정지 (stopping) 5단계로 나뉜다.Silver staining of the gel was proposed by Roncoletta et al. (1996) and proceeded with the addition of several compounds. Staining is divided into five stages: fixing, sensitizing, staining, developing and stopping.

각각의 젤은 5% (v/v) 아세트산과 50% (v/v) 에탄올 안에 20분간 고정시켰고, 증류수(DW)로 20분간 2번 헹구었다. 0.02% (w/v) 소디움 티오설페이트 (sodium thiosulfate)에서의 센시타이징 (sensitizing)을 위해 2분간 2번을 증류수로 헹구었다. 0.1 % (w/v) 질산 은 (silver nitrate)으로 젤을 염색시킨 후 각각을 증류수로 1분간 헹구었다. 단백질 스팟은 0.1%(v/v) 포름 알데히드(formaldehyde)를 포함하는 4% (w/v) 탄산나트륨 (sodium carbonate)으로 현상하였고, 각각의 용액은 깨끗한 것으로 사용하였다. 현상된 젤은 1% (v/v) 아세트산으로 이동을 중지시켰다.Each gel was fixed in 5% (v / v) acetic acid and 50% (v / v) ethanol for 20 minutes and rinsed twice with distilled water (DW) for 20 minutes. Rinse twice with distilled water for 2 minutes for sensitizing in 0.02% (w / v) sodium thiosulfate. After staining the gel with 0.1% (w / v) silver nitrate, each was rinsed with distilled water for 1 minute. Protein spots were developed with 4% (w / v) sodium carbonate containing 0.1% (v / v) formaldehyde and each solution was used as clean. The developed gel stopped moving to 1% (v / v) acetic acid.

<실시예 4> 젤 분석Example 4 Gel Analysis

총 12개의 젤을 GS-800 (Bio-rad)의 높은 해상도로 스캔하였다. 각각의 젤의 단백질 스팟 (spot)들은 PDQuest (Bio-rad)로 찾아냈고, 워핑 (warping)하고 모든 젤 세트에 매칭 시키면서 스팟 (spot)을 찾아냈다. 45개 마진 (margin)과 함께 배경 제거 (Background substraction) 방법을 사용하였고, 실제 단백질 스팟의 수는 젤에서 직접 셌다. 기준이 되는 스팟 (Landmark spot)을 두고, 상응하는 스팟 쌍을 자동적으로 추정하여 젤 매칭 (matching)을 수행했다. 12개의 매치된 세트를 찾았 고, 단백질 양 리포터를 작성하였다. A total of 12 gels were scanned at high resolution of GS-800 (Bio-rad). Protein spots of each gel were found with PDQuest (Bio-rad) and spotted while warping and matching all gel sets. Background substraction was used with 45 margins, and the actual number of protein spots was directly drawn from the gel. With a benchmark mark as the reference, gel matching was performed by automatically estimating the corresponding pair of spots. Twelve matched sets were found and protein amount reporters were generated.

이 실험을 통해 스팟 양에 있어서 표시된 차이는 소프트웨어 장치로 진행되었을 때 3배 이상의 차이가 있었다. 'Spot parameters' 윈도우로 상기 스팟들의 양을 읽어냈다. 'Comparisions window'로 결과를 도출해냈고, 다르게 표현된 숫자는 이미 알고 있는 부피 비율 (volume ratio)과 비교하였다.In these experiments, the marked difference in spot volume was more than three times that of the software device. The amount of spots was read into the 'Spot parameters' window. The results were derived using the 'Comparisions window', and the numbers represented differently were compared with known volume ratios.

<실시예 5> 단백질 분해Example 5 Protein Degradation

마른 단백질 부분들을 유레아 (8M), EDTA (5 mM), TCEP (10 mM) 를 포함한 용액(10μl)으로 용해하여 제거했으며 약 2시간 동안 상온에서 배양시켰다. 과잉 알킬화의 문제를 피하기 위해 15개 시스테인 (cysteines)의 공간을 닫아 주지 (capped) 않았고, 계속적으로 안전한 TCEP를 유지시켜줌으로써 다이설파이드 (disulfides)의 재형성을 막았다. 제거된 단백질들은 최종단계의 2M 유레아 (urea)제공을 위해 pH 7.8의 암모니움 바이카보네이트 (ammonium bicarbonate) 50mM와 함께 40μl로 희석시켰다. 서열화한 트립신 (trypsin) (20pmol) (V5111, Pomega, Madison, WI)을 단백질 용액에 첨가하여 37℃로 밤새 절단시켰다. The dry protein portions were removed by dissolving with a solution containing urea (8M), EDTA (5 mM), TCEP (10 mM) (10 μl) and incubated at room temperature for about 2 hours. In order to avoid the problem of excess alkylation, the space of 15 cysteines was not capped and continued to maintain safe TCEP to prevent the re-formation of disulfides. The removed proteins were diluted to 40 μl with 50 mM ammonium bicarbonate at pH 7.8 to provide the final 2M urea. Sequenced trypsin (20 pmol) (V5111, Pomega, Madison, Wis.) Was added to the protein solution and cleaved overnight at 37 ° C.

<실시예 6> LC-MS/MS 분석Example 6 LC-MS / MS Analysis

분비된 단백질의 절단된 트립신 펩타이드 (peptide)는 QTOFⅡ (Micromass, UK) 질량 분광계의 나노플로 전자 분무 (nanoflow electrospray)와 액체 크로마토그래피 (liquid chromatography)를 사용하여 분석했다. 펩타이드는 C18 반대편 컬 럼 (C18 reverse phase column) (0.15 mm X 150mm, VC-10-C18-150 ; Micro-Tech Scientific , Vista, CA, USA) 에서 2원의 용매시스템을 사용하여 분리되었다. 2원의 용매 시스템은 98.9% 물, 1% 아세토니트릴 (acetonitrile), 0.2% 포름산으로 구성된 용매 A와 94.8% 아세토니트릴 (acetonitrile), 5% 물, 0.2% 포름산으로 구성된 용매 B 로 구성되었다. 펩타이드는 1 iL/ min의 일정한 속도로 100분 동안 5% B 에서 90% B로 용매의 구성을 변화시키는 리니어 그래디언트 프로그램 (linear gradient program) 으로 컬럼에서 용출됐다. 용출된 펩타이드의 자료는 Water MassLynx 4.0 소프트웨어를 사용하여 얻었다. 처음 40분의 MS/ MS 분석 (각 부위에 1㎕ 주입됨)은 세크레톰 (secretome)의 질과 농도를 확인하기 위해 수행했다. 마지막 자료는 각각의 전체 MS 스캔이 4개의 가장 강렬한 이온의 MS/MS에 수행된 자료 의존 모드 (data-dependant mode)에서 180 min analyses (처음 동작의 강도를 기본으로 약 2 μg 단백질을 주입함) 를 사용하여 얻었다. 펩타이드 적용범위를 최적화하기 위해 질량/이온 배제 (exclusion) 목록을 유지하여 1분 안에 MS/MS 에 같은 펩타이드가 선택되지 않도록 했다. MS 결과의 신뢰도를 확인하기 위해 각각의 세포라인에서 얻은 두 개의 표본의 분석을 복제하였다.Cleaved trypsin peptides of the secreted proteins were analyzed using nanoflow electrospray and liquid chromatography on a QTOFII (Micromass, UK) mass spectrometer. Peptides were isolated using a two-way solvent system in a C18 reverse phase column (0.15 mm × 150 mm, VC-10-C18-150; Micro-Tech Scientific, Vista, CA, USA). The binary solvent system consisted of solvent A consisting of 98.9% water, 1% acetonitrile, 0.2% formic acid, and solvent B consisting of 94.8% acetonitrile, 5% water, 0.2% formic acid. Peptides were eluted from the column with a linear gradient program that changed the composition of the solvent from 5% B to 90% B for 100 minutes at a constant rate of 1 i L / min. Data of the eluted peptides were obtained using Water MassLynx 4.0 software. The first 40 minutes of MS / MS analysis (1 μl injected into each site) was performed to confirm the quality and concentration of the secretome. The final data is 180 min analyses in the data-dependant mode where each full MS scan was performed on the MS / MS of the four most intense ions (injecting approximately 2 μg protein based on the intensity of the initial operation). Obtained using To optimize peptide coverage, a mass / ion exclusion list was maintained so that the same peptide was not selected in MS / MS within 1 minute. The analysis of two samples from each cell line was replicated to confirm the reliability of the MS results.

<실시예 7> 통계학적 분석Example 7 Statistical Analysis

통계 분석은 통계 소프트웨어 프로그램 SPSS 버전 12.0 (USA)을 사용하여 수행되었다. 수정능 획득 상태와 생체 내 수정능력 (NRR)의 현저한 차이를 결정하기 위해 T-test를 계산하였다. P < 0.05는 통계학적으로 중요하다.Statistical analysis was performed using the statistical software program SPSS version 12.0 (USA). T-tests were calculated to determine significant differences in fertility gain status and in vivo fertility (NRR). P <0.05 is statistically significant.

본 발명의 소 동결 정액에서 수정능 획득 능력과 상대적인 생식능력에 관련된 단백질 발현에 대한 결과는 다음과 같았다.The results of protein expression related to fertility gain and relative fertility in bovine frozen semen of the present invention were as follows.

7-1. 수정 능력에 따른 단백질 발현7-1. Protein Expression According to Fertility

소 정액에 2-DE를 수행하여 얻은 결과를 설명하기 위해, 세 쌍의 실험에 PDQest 프로그램을 사용하여 젤 분석을 수행하였고, 그 결과는 하기 표 3, 도 1 및 도 2a 내지 2e에 나타난 바와 같았다.To illustrate the results obtained by performing 2-DE on bovine semen, gel analysis was performed using the PDQest program in three pairs of experiments, the results of which are shown in Table 3, FIG. 1 and FIGS. 2A-2E. .

[표 3] 젤 분석을 통한 정자 프로테옴 평가TABLE 3 Evaluation of sperm proteome through gel analysis

Experimental comparisonExperimental comparison 참고 젤에서 검출된 총 스팟의 수Total number of spots detected in the reference gel 다른 정자와 비교했을 때 발현양이 증가한 스팟의 수Number of spots with increased expression compared to other sperm 다른 정자와 비교했을 때 발현양이 감소된 스팟의 수 Number of spots with reduced expression compared to other sperm 수정능력이 낮은 경우Low fertility 287 ±20.07287 ± 20.07 1212 1One 수정능력이 높은 경우High fertility 301 ±25.33301 ± 25.33 1One 1212

도 1에서, H-1, H-2, H-3는 수정능력이 높은 정자, L-1, L-2, L-3은 수정 능력이 낮은 정자에 대한 것이다. 각 젤에는 200μg의 단백질을 올려놓았다. 명백한 분자량은 세로축에 표시되었고, pH 범위는 가로축 (pH 범위는 젤의 끝부분이 낮도록 표시)에 표시되었다. 모든 실험은 세 번씩 반복했으며, 나타난 스팟들은 작거나 큰 사이즈의 젤에서 증가된/감소된 발현 또는 빠진 단백질 발현을 포함하고 있다. 다른 점들은 화살표로 표시해두었다.In Figure 1, H-1, H-2, H-3 is a high sperm sperm, L-1, L-2, L-3 is a low sperm for sperm. Each gel was loaded with 200 μg of protein. The apparent molecular weight is indicated on the vertical axis and the pH range is indicated on the horizontal axis (pH range is indicated so that the tip of the gel is low). All experiments were repeated three times, and the spots shown included increased / decreased or missing protein expression in small or large size gels. The other points are marked with arrows.

본 발명자들은 287 ± 20. 07 과 301 ± 25.33개의 스팟들을 수정 능력에 따라 (높고 낮은 수정 능력) 분류된 그룹에서 각각 확인하였다. 각 그룹에 대한 단백 질 스팟 수의 평균 오차는 크지 않기에 본 발명자들은 모든 가능한 변화를 최소화시켜 생각했다. 13개의 단백질 발현 스팟이 수정 능력에 따라 현저한 강도차이를 보였으며, 증가되거나 감소한 스팟 (강도에서 3배 이상의 차이를 보임)의 수도 감지되었다. 수정 능력이 낮은 정자에서는 12개의 스팟들이 수정 능력이 높은 정자에서보다 높게 발현되었다.We identified 287 ± 20.07 and 301 ± 25.33 spots in the groups classified according to fertility (high and low fertility), respectively. The mean error in the number of protein spots for each group was not so large that we thought to minimize all possible changes. Thirteen protein expression spots showed significant differences in fertility and the number of increased or decreased spots (more than threefold in intensity) was also detected. In sperm with low fertility, 12 spots were expressed higher than in sperm with high fertility.

다시 말해서, 오직 하나의 스팟만이 수정 능력이 높은 정자에서 높게 발현되었다. 적어도 세개의 펩타이드에 의해 확인된 13개의 스팟들만이 다르게 발현되었는 바, 본 발명자들은 수정 능력이 다른 정액에서 13개의 단백질이 다르게 발현됨을 2-DE와 더불어 LC/MS-MS 질량 분광계 분석을 통하여 확인할 수 있었다. In other words, only one spot was highly expressed in the fertile sperm. Since only 13 spots identified by at least three peptides were expressed differently, we confirmed that 13 proteins were expressed differently in semen with different fertility, through 2-DE and LC / MS-MS mass spectrometry analysis. Could.

상기 13개의 단백질 스팟을 LC/MS-MS를 이용하여 분석한 결과, 수정 능력이 낮은 정자에서 높게 발현된 포린 (porin) 단백질만이 정자의 운동성 및 세포사멸에 관한 기전 설명이 되어 있으며, 나머지 단백질은 아직 기전 및 명칭이 밝혀지지 않았다. Analysis of the 13 protein spots using LC / MS-MS revealed that only porin protein, which is highly expressed in sperm with low fertility, explains the mechanism of sperm motility and apoptosis. The mechanism and name are not yet known.

도 2a 내지 2e는 수정 능력의 차이에 따라 정자에서 달리 발현되는 단백질의 분석을 나타낸 것이다. 이를 설명하기 위해서 세 쌍의 실험을 PDQest 소프트웨어를 사용하여 상세한 젤 분석을 실행하였다. 위의 스팟과 흰 막대는 수정 능력이 높은 정자에서의 단백질 발현양이고 아래의 스팟과 검은 막대는 수정 능력이 낮은 정자에서의 단백질 발현양이다.2A to 2E show analysis of proteins expressed differently in sperm according to differences in fertility. To illustrate this, three pairs of experiments were performed using a detailed gel analysis using PDQest software. The upper spots and white bars are the amount of protein expression in sperm with high fertility, and the lower spots and black bars are the amount of protein expression in sperm with low fertility.

7-2. 다른 수정능력을 가진 정자에서의 수정능 획득과 관련된 단백질 확인7-2. Identify proteins related to acquiring fertility in sperm with different fertility

수정능 획득과 관련된 단백질을 확인하기 위해, 황소에서 유래된 서로 다른 수정 능력을 가진 정자를 수정능 획득하도록 하였다 (20분간 CM).또한 수정능 획득하지 못하도록 두었다 (NCM,배양하지 않음).To identify the proteins involved in fertility gain, sperm with different fertility abilities derived from bulls were fertilized (20 min CM) and fertility free (NCM, not cultured).

우선, 수정능 획득 상태는 CTC/H33258 염색에 의해 결정되었다. First, fertility gain status was determined by CTC / H33258 staining.

도 3은 수정 능력이 낮은 정자와 높은 정자에 20분간 10 ㎍/ml 헤파린(heparin)을 처리하여 수정능 획득을 야기 시킨 후 클로로테트라싸이클린 (CTC) 형광 염색(fluorescence assay)을 이용하여 분석한 것을 나타낸 것이다. 도 3의 자료는 F, B, AR로 표시된 % 세포들 (mean ± SEM ) 로 나타낸 것이다.Figure 3 shows the analysis using a chlorotetracycline (CTC) fluorescence assay after treatment with low-fertilizing sperm and high sperm to give a fertility obtained by treatment with 10 ㎍ / ml heparin for 20 minutes will be. The data in FIG. 3 are expressed in% cells (mean ± SEM), labeled F, B, AR.

도 3에서, a, b의 다른 위 첨자는 T-test 에 의해 대조군(control) 과 F 패턴 그룹과 비교하여 유의적으로 다른 양상을 보였고(P<0.05), A, B 의 다른 위 첨자는 T-test 에 의해 대조군(control) 과 B 패턴 (pattern) 그룹과 비교하여 유의적으로 다른 양상을 보였다 (P<0.05).In FIG. 3, the other superscripts of a and b showed a significantly different pattern compared to the control group and the F pattern group by T-test (P <0.05), and the other superscripts of A and B were T -test showed significantly different patterns compared to the control group and the B pattern group (P <0.05).

B 패턴은 수정능 획득과 관련이 있기 때문에 수정능 획득한 정자는 높은 수정 능력을 갖게 되고, 수정능을 획득하지 못한 정자는 낮은 수정 능력을 갖게 된다. Since the B pattern is related to the acquisition of sperm power, the sperm acquired by fertility have high fertilization ability, and the sperm that do not acquire fertility has low fertility ability.

도 3에 의하면, 수정능을 획득한 정자 (B 패턴)는 NCM 과 비교했을 때 현저하게 CM에서 증가되어 있었다.According to FIG. 3, sperm (B pattern) obtained with fertility were significantly increased in CM as compared to NCM.

두 번째로, 2-DE 로 수정능 획득에 따른 정자에서 발현되는 단백질을 확인하 였다. 수정능 획득한 단백질과 그렇지 않은 단백질을 확인하였다. 3쌍의 실험에 PDQest 소프트웨어를 사용하여 젤을 분석하였고, 그 결과는 표 4, 도 4a 내지 4c, 도 5a 내지 5d, 도 6 에 나타냈다.Second, 2-DE confirmed the protein expressed in the sperm according to the acquisition of fertility. Fertility Obtained proteins and proteins not identified were identified. Gels were analyzed using PDQest software for three pairs of experiments and the results are shown in Tables 4, 4A-4C, 5A-5D, FIG. 6.

낮은 수정능 획득을 보이는 정자에서는 모두 529 ± 94.64 개의 단백질 스팟이, 높은 수정능 획득을 보이는 정자에서는 모두 394 ± 41.41 개의 단백질 스팟이 발현되었다. 각 그룹에 대한 단백질 스팟 수의 오차는 크지 않기에 본 발명자들은 모든 가능한 변화를 최소화시켜 생각해왔다. 이 단백질 중에서 8개의 스팟이 수정 능력에 따른 단백질 발현에서 현저하게 다름을 보였다 (강도에서 3배 이상의 차이를 보임) (표 4 및 도 4a 내지 4c 참조).529 ± 94.64 protein spots were expressed in sperm showing low fertility gain and 394 ± 41.41 protein spots in all sperm showing high fertility gain. The error in the number of protein spots for each group is not so large that we have thought to minimize all possible changes. Eight spots among these proteins showed marked differences in protein expression according to fertility (more than three-fold differences in intensity) (see Table 4 and FIGS. 4A-4C).

[표 4] 자동 젤 분석에 의한 수정능 획득된 정자 단백질의 설명[Table 4] Description of fertilization obtained sperm protein by automated gel analysis

실험적 비교Experimental comparison 참조 젤에서 발견된 전체 스팟 수Total number of spots found on the reference gel 다른 젤과 비교했을 때 하나의 젤위에서 높게 발현된 스팟의 수 (전체 스팟 수의 퍼센트)Number of spots highly expressed on one gel (percent of total spots) compared to other gels 다른 젤과 비교했을 때 하나의 젤 위에서 낮게 발현된 스팟의 수 (전체 스팟 수의 퍼센트) The number of spots that are low on one gel compared to other gels (percent of total spots) 수정 능력이 낮은 정자에서의 단백질 (capacitated protein in low fertility)Capacitated protein in low fertility 529±94.64529 ± 94.64 44 44 수정 능력이 높은 정자에서의 단백질 (capacitated protein in high fertility)Capacitated protein in high fertility 394±41.41394 ± 41.41 44 44

수정능을 획득한 후에, 높은 수정 능력을 가지는 정자(high fertility capacitation sperm)는 낮은 수정 능력을 가지는 정자 (low fertility capacitation sperm)와 비교했을 때 4개의 스팟에서 높은 발현을 보였다 (도 5a 내지 5b 참조). 반면에 수정능 획득 후 4개의 스팟은 높은 수정 능력을 가지는 정자와 비교했을 때 낮은 수정 능력을 가지는 정자에서 높은 발현을 보였다 (도 5c 내지 5d 참조). 이러한 단백질들은 LC/MS-MS 질량 분광계에 의해 확인되었다(표 5 참조). 즉, 수정 능력이 낮은 개체에서 운동성을 저해하는 로포린 (ropporin) 및 이상 정자와 미성숙정자 생성에 관여하는 에놀레이즈 1 (enolase 1)이 높게 발현되었다. 반면에 수정능 획득과 첨체반응 및 수정 후 생식세포분열에 관련하는 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related T2)가 수정 능력이 높은 개체에서 높게 발현되었다. 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B) 또한 수정능력이 높은 개체에서 높게 발현되었다. 이는 수정능 획득에 영향을 미치는 단백질일 것임을 유추해낼 수 있다.After acquiring fertility, high fertility capacitation sperm showed high expression at four spots as compared to low fertility capacitation sperm (see FIGS. 5A-5B). ). On the other hand, the four spots after acquiring fertilization showed high expression in sperm having low fertility as compared to sperm having high fertility (see FIGS. 5C to 5D). These proteins were identified by LC / MS-MS mass spectrometry (see Table 5). That is, ropolinin, which inhibits motility, and enolase 1, which is involved in the generation of abnormal sperm and immature sperm, were highly expressed in individuals with low fertility. On the other hand, actin-related T2 related to germ cell division after fertility gain, acrosome reaction and fertilization were highly expressed in individuals with high fertility. Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B was also highly expressed in high fertility individuals. It can be inferred that this would be a protein that affects fertility gain.

[표 5] 다르게 표현된 단백질들 Table 5 Differently Expressed Proteins

기능function 스팟 No.Spot No. NCBI gi No.NCBI gi No. 단백질 이름Protein name 펩타이드Peptide 운동성 관련Motility 1111 190201190201 포린 (porin)Porin K.LTFDTTFSPNTGK.KK.LTFDTTFSPNTGK.K 11111111 7400290874002908 예상: 로포린, 단백질 1과 연합된 로피린 (PREDICTED: similar to ropporin, rhophilin associated protein 1)Prediction: similar to ropporin, rhophilin associated protein 1 R.FTEEIEWLK.FR.FTEEIEWLK.F 수정능 획득과 첨체반응 관련Fertility gain and acrosome reaction 24042404 8400019984000199 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related T2)Actin-related protein T2 K.AGLSGEIGPR.HK.AGLSGEIGPR.H 해당 작용/ 미성숙 정자 생성에 관여Involved in glycolysis / premature sperm production 55085508 8719650187196501 에놀레이즈 1 (enolase 1)Enolase 1 K.SCNCLLLK.V + 2 Carbamidomethyl (C)K.SCNCLLLK.V + 2 Carbamidomethyl (C) 기능이 알려지지 않음Feature not known 15051505 18278121827812 체인 D (chain D), 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)Chain D, bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B K.VLDSGAPIR.IK.VLDSGAPIR.I 다른 단백질들 Other proteins 1One 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product K.YEELQITAGR.HK.YEELQITAGR.H 22 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.DYQELMNTK.LR.DYQELMNTK.L 33 2831728317 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product K.VTMQNLNDR.LK.VTMQNLNDR.L 44 2831728317 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product K.DAEAWFNEK.SK.DAEAWFNEK.S 55 1285978212859782 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.TNAENEFVTIK.KR.TNAENEFVTIK.K 66 1285978212859782 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.FLEQQNQVLQTK.WR.FLEQQNQVLQTK.W 77 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.DYQELMNTK.LR.DYQELMNTK.L 88 119912330119912330 예상: 가상 단백질 (predicted: hypothetical protein)Expected: hypothetical protein K.QAMQNLNDR.LK.QAMQNLNDR.L 99 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.SLVNLGGSK.SR.SLVNLGGSK.S 1010 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product K.YEELQITAGR.HK.YEELQITAGR.H 1212 1285978212859782 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.TNAENEFVTIK.KR.TNAENEFVTIK.K 13 13 126308132126308132 예상: 가상 단백질 (predicted: hypothetical protein)Expected: hypothetical protein R.LENEIETYR.RR.LENEIETYR.R 312312 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product K.AEAESLYQSK.YK.AEAESLYQSK.Y 15251525 5624256242 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product K.LVDENLLFHGEASEQLR.TK.LVDENLLFHGEASEQLR.T 24192419 189054178189054178 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.DYQELMNTK.LR.DYQELMNTK.L 34113411 2831728317 이름이 정해지지 않은 단백질 (unnamed protein product)Unnamed protein product R.VLDELTLTK.AR.VLDELTLTK.A

도 1은 높고 낮은 수정 능력 정자에서의 정자 단백질의 2-D 전기영동 분리를 나타낸 것이다.1 shows 2-D electrophoretic separation of sperm proteins in high and low fertility sperm.

도 2a 내지 2e는 높고 낮은 수정 능력의 정자에서 정자 단백질의 분석을 나타낸 것이다.2A-2E show the analysis of sperm proteins in sperm of high and low fertility.

도 3은 높고 낮은 수정 능력을 정자에 20분간 10 μg/ml 헤파린(heparin)을 처리하여 수정능 획득을 야기 시킨 후 클로로테트라싸이클린 (CTC) 형광 염색(fluorescence assay)을 이용하여 분석한 것을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the high and low fertilization ability was analyzed by chlorotetracycline (CTC) fluorescence assay after treatment with sperm for 10 minutes to 10 μg / ml heparin to cause fertility acquisition.

도 4a 내지 4c는 수정 능력의 차이에 따라 수정능을 획득 하지 못한 정자 세포(왼쪽)와 수정능을 획득한 정자 세포 (오른쪽)의 2-D 젤 전기영동 결과를 나타낸 것이다.4a to 4c show the results of 2-D gel electrophoresis of sperm cells (left) that did not acquire fertility and sperm cells that obtained fertility (right) according to the difference in fertility.

도 5a 내지 5d는 다른 수정 능력을 가지는 정자에서 수정능 획득 정자의 단백질 (capacitated sperm proteins)의 강도를 나타낸 것이다.5a to 5d show the strength of capacitated sperm proteins in sperm having different fertility.

Claims (12)

포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된, 동물의 정액에서 발현이 증가되는 것을 특징으로 하는 동물의 수정능력 예측용 마커.Bovine mitochondrial F1- combined with Porin, Ropporin, Enolase 1, actin-related protein T2 and aurovertin B ATPase complexed with Aurovertin B) A marker for predicting fertility of an animal, characterized in that the expression is increased in semen of the animal, at least one selected from the group consisting of. (1) 동물로부터 채취한 정자를 수정 능력이 높은 정자와 수정 능력이 낮은 정자로 분류하는 단계;(1) classifying sperm collected from the animal into sperm having high fertilization ability and sperm having low fertilization ability; (2) 상기의 분류된 정자 각각에 헤파린 처리를 하여 수정능 획득을 유도하는 단계;(2) treating each of the classified sperm with heparin to induce fertility gain; (3) 상기 (2) 단계의 수정능 획득된 수정 능력이 높은 정자와 수정 능력이 낮은 정자로부터 단백질을 분리하는 단계; 및(3) separating the fertilization ability of step (2) from the obtained high fertilization sperm and low fertilization sperm; And (4) 수정 능력이 높은 정자와 수정 능력이 낮은 정자에서 분리된 단백질의 발현양을 각각 비교하여 발현이 증가 또는 감소된 단백질을 선별하는 단계;(4) selecting proteins with increased or decreased expression by comparing expression amounts of proteins isolated from sperm with high fertility and sperm with low fertility; 를 포함하는 동물의 수정능력 예측용 마커의 획득 방법.Method of obtaining a marker for fertility prediction of the animal comprising a. 제 2항에 있어서, 상기 동물은 소인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein said animal is a cow. 제 2항에 있어서, 상기 (1)의 분류 단계는 듀얼 (Dual) 염색 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the classification step (1) is performed by a dual dyeing method. 제 2항에 있어서, 상기 (4)의 단백질을 선별하는 단계는 PD Quest를 이용하여 스팟의 농도를 분석하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the step of selecting the protein of (4) is characterized in that for analyzing the concentration of the spot using PD Quest. 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커에 특이적으로 결합하는 항체를 포함하는 동물의 수정능력 예측용 조성물.Bovine mitochondrial F1- combined with Porin, Ropporin, Enolase 1, actin-related protein T2 and aurovertin B ATPase complexed with Aurovertin B) A composition for predicting fertility of an animal comprising an antibody that specifically binds to at least one marker selected from the group consisting of. 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커를 암호화하는 유전자에 특이적으로 결합하는 프라이머 또는 프로브를 포함하는 동물의 수정능력 예측용 조성물.Bovine mitochondrial F1- combined with Porin, Ropporin, Enolase 1, actin-related protein T2 and aurovertin B ATPase complexed with Aurovertin B) A composition for predicting fertility of an animal comprising a primer or probe specifically binding to a gene encoding one or more markers selected from the group consisting of. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 예측용 조성물은 키트, 마이크로어레이 및 DNA 칩에 사용되는 것을 특징으로 하는 조성물.8. The composition of claim 6 or 7, wherein the predictive composition is used in a kit, a microarray, and a DNA chip. (1) 시료에서 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin), 에놀레이즈 1 (enolase 1), 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 동물의 수정능력 예측용 마커의 mRNA 또는 단백질 수준을 측정하는 단계; 및 (2) 상기 mRNA 또는 단백질 발현양의 증가 또는 감소를 분석하는 단계를 포함하여 동물의 수정 능력을 예측하는 방법.(1) Bovine mitochondrial F1-ATPase bound to porin, ropororin, enolase 1, actin-related protein T2 and aurovertin B in the sample. Measuring mRNA or protein levels of the fertility predictor marker of at least one animal selected from the group consisting of (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B); And (2) analyzing the increase or decrease in the amount of mRNA or protein expression. 제 9항에 있어서, 시료는 소의 정자임을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the sample is bovine sperm. 제 9항에 있어서, 상기 시료에서 포린 (Porin), 로포린 (Ropporin) 및 에놀레이즈 1 (enolase 1)의 발현양이 증가하면 동물의 수정 능력이 낮은 것으로 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, further comprising the step of predicting that the fertility (Porin), Roporin (Ropporin) and Enolase 1 (enolase 1) in the sample increases the fertility of the animal is low How to. 제 9항에 있어서, 상기 시료에서 액틴 관련 단백질 T2 (actin-related protein T2) 및 아우로버틴 B와 결합된 소 미토콘드리알 F1-ATPase (Bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B)의 발현양이 증가하면 동물의 수정 능력이 높은 것으로 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method according to claim 9, wherein the expression amount of actin-related protein T2 and bovine mitochondrial F1-ATPase complexed with Aurovertin B in combination with aurovertin B in the sample Further increasing the fertility of the animal.
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