DNA 복제 시점의 차이를 응용한 불활성화 X-염색체에 대한 학습 자료의 모델 = Learning model for X-chromosome in activation using DNA replication timing in life science text book

국문 초록 (Abstract)

XY 성 결정 체계에 의해 암수가 결정되는 포유류의 경우, 두 X-염색체를 가지는 암컷에서 두 X-염색체 중의 하나는 불활성화되고, 이에 따른 여러 가지 성과 관련된 유전 현상이 나타난다. 이러한 X-염색체의 불활성화 및 후성학적인 유전자의 발현 등에 대한 개념을 을 좀 더 쉽게 이해할 수 있는 학습 자료 및 모델이 고등학교 교과서에서 잘 제시되지 않고 있다. 이에 이 연구에서는 DNA 복제 시점의 차이를 이용한 BrDu 표지 방법으로 두 X-염색체의 활성 및 불활성 상태를 좀 더 쉽게 구별하고, 이를 고등학교 생명과학 교과서에 응용할 수 있는 수업 자료를 개발하고자 하였다. 암컷의 섬유아세포를 사용하여 세포 주기를 동기화시킨 다음, S기의 초기 단계에 BrDu 표지를 실시하여, 핵형분석을 통해 X-염색체를 관찰하였다. 이에 S기의 초기에 복제되는 활성 X-염색체와 후반기에 복제되는 불활성 X-염색체를 명확하게 구분할 수 있었다. 또한, 불활성된 X-염색체의 탈메틸화는 후반기에서 전반기 단계로 DNA 복제 시점의 변화가 일어나는 것을 관찰하였다. 이 연구의 결과를 바탕으로 고등학교 생명과학 분야에서 염색체, 유전체, DNA, 유전자의 관계를 이해하고, 후성유전학 및 X-염색체 불활성화 개념을 가시적으로 이해할 수 있는 자료에 응용할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The XY chromosome is a main sex-determination system in most mammals. One of the two X-chromosomes is randomly inactivated in the female with two X-chromosomes, and the various sex-linked genetic and epigenetic expression are accompanied by the inactivated X-chromosome. However, the effective teaching model and materials for inactivated X-chromosome that students easily understandable are not presented in the high school life science textbook. The present study is to develop teaching model for application of inactivated X-chromosome with DNA replication assay using BrDu labeling. The female bovine fibroblasts were synchronized at G1 stage of cell cycle and labeled with BrDu. The fibroblasts were again treated with colcemid for synchronization of metaphase. Following BrDu labeling, the status of activated and inactivated X-chromosome was easily distinguished on the karyotyping, and DNA demethylation with SAH treatment was induced to activated X-chromosome from inactivated X-chromosome by change of DNA replication timing. Taken together, the present results have showed that learning model for inactivated X-chromosome and epigenetics can be applied by DNA replication timing assay in the high school life science textbook.