무지개 송어 rainbow trout, Oncorhynchus mykiss의 아가미에서의 carbonic anhydrase의 존재

Abstract

Carbonic anhydrase (CA)는 생물체 내에 널리 존재하는 아연(Zinc)을 함유한 금속성효소(metalloenzyme)이다. 이는 생리학적 조건에서 주로 <TEX>$CO_2$</TEX>의 hydration과 bicarbonate의 dehydration의 반응을 촉매하는 기능을 한다. 이러한 CA는 거의 모든 생물체 내에서 발견되고 16개 이상의 동질효소들이 포유류에서 분리되었다. 반면 포유류와 달리 포유류가 아닌 생물체, 특히 어류와 해양생물에 대한 CA와 그에 대한 동질효소에 관한 자료는 매우 제한적이다. 어류 내에서 CA는 삼투압과 산-염기 평형을 조절하는 매우 중요한 효소로 알려져 있으며, 또한 어류 내 조직 중의 하나인 아가미는 산-염기 조절, 이온 교환, 생체 내 pH 조절 등을 수행하는 부위로 알려져 있다. 실험생물인 무지개송어는 국내 해양 양식 산업 분야에 있어서 매년마다 그 생산량이 증가하는 매우 중요한 해양자원이다. 게다가 환경 독성 연구 분야에 있어서 그 실험적인 가치가 인정되어 국내 외에서 실험동물로 널리 이용되고 있는 어류이다. 아가미 조직에서 분리한 단백질에서 분자량 30 kDa, 등전점 7.0의 위치에 해당하는 특이적인 band 가 형성된 모습을 관찰할 수 있었고 이는 확인 결과 CA인 것으로 판명되었다. 또한 CA의 존재여부가 확인된 아가미 조직 내에서 세부적인 발현 위치를 파악하기 위해 진행한 면역조직화학 실험 결과 CA가 아가미의 상피세포내에 존재하는 것을 파악 할 수 있었다. Carbonic anhydrase isozymes are a widespread, zinc-containing metalloenzyme family. The enzyme catalyzes the reversible inter-conversion of <TEX>$CO_2$</TEX> and <TEX>$HCO_3$</TEX>. This reaction is the main role played by CA enzymes in physiological conditions. This enzyme has been found in virtually all organisms, and at least 16 isozymes have been isolated in mammals. Unlike mammals, there is little information available regarding CA isozymes in the tissues of non-mammalian groups, such as fish. Carbonic anhydrase is very important in the osmotic and acid-base regulation in fish. It is well-known that the gills of fish play the most important role in acid-base relevant ion transfer, the transfer of <TEX>$H^+$</TEX> and/or <TEX>$HCO_3^-$</TEX>, for the maintenance of systemic pH. Rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, is the most important freshwater fish species in the aquaculture industry of Korea, with annual production increasing each year. In addition, environmental toxicology research has shown that rainbow trout is known to be the species that is most susceptible to environmental toxins. Consequently, carbonic anhydrase was detected in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss. The isolated protein showed the specific band with a molecular weight of 30 kDa and pI of 7.0, and it was identified as being carbonic anhydrase. The immunohistochemical result demonstrated that the carbonic anhydrase was located in the epithelial cells of the gills.