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ISSN : 1226-7155(Print)
ISSN : 2287-6618(Online)
International Journal of Oral Biology Vol.41 No.2 pp.97-103
DOI : https://doi.org/10.11620/IJOB.2016.41.2.097

In situ Hybridization for the Detection and Localization of the Bitter Taste Receptor Tas2r108 in the Murine Submandibular Gland

Su-Young Ki1, Young-Kyung Cho1,2, Ki-Myung Chung1,2, Kyung-Nyun Kim1,2
1Department of Physiology and Neuroscience, College of Dentistry, Gangneung-Wonju National University
2Research Institute of Oral Sciences, Gangneung-Wonju National University
Correspondence to: Kyung-Nyun Kim, Department of Physiology and Neuroscience, College of Dentistry, and Research Institute of Oral Sciences, Gangneung-Wonju National University, 7, Jukheongil,
Gangneung, 25457, Korea, +82-33-640-2450, knkim@gwnu.ac.kr
May 9, 2016 June 17, 2016 June 18, 2016

Abstract

Mammals have 3 pairs of major salivary glands i.e., the parotid, submandibular, and sublingual glands. Saliva secretion of these glands is modulated by taste perception. Salivary glands are composed mainly of acinar and ductal cells. Primary saliva is secreted by acinar cells and modified during ductal flow. Recently, of the murine 35 bitter taste receptors, Tas2r108 was expressed at highest levels in the submandibular gland by qPCR. Further, Tas2r108-transfected cells respond to a range of bitter compounds, such as denatonium, quinine, colchicine, diphenidol, caffeine and dapson. The objective of the present study was to characterize the expression of Tas2r108 mRNA in acinar and/or ductal cells of the submandibular gland using In situ hybridization (ISH).

Male 42-60 days old DBA2 mice were used in the study. Messenger RNAs were extracted from the submandibular gland for generating digoxigenin (DIG) labeled-cRNA probes. These probes were transcribed in anti-sense and sense orientation using T7 RNA polymerase. Dot blot hybridization was performed using DIG labeled-cRNA probes, in order to estimate integrity and optimal diluting concentration of these probes. Subsequently, ISH was performed on murine submandibular gland to detect Tas2r108 mRNA.

Dot blot hybridization data demonstrated that Tas2r108 DIG labeled-cRNA anti-sense probes specifically detected Tas2r108 cDNA. ISH results showed that the anti-sense probes labeled acinar and ductal cells in the submandibular gland, whereas no staining was visible in sense controls. Interestingly, the Tas2r108 expression levels were higher in acinar than ductal cells.

These results suggested that Tas2r108 might be more associated with primary saliva secretion than with ductal modification of saliva composition.


초록


    National Research Foundation
    Ministry of Science, ICT and Future Planning
    2013R1A1A2008424
    © The Korean Academy of Oral Biology. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    서 론

    미각은 음식물의 적절한 영양소를 탐지하여 섭취하게 하는 반면에 독성물질과 같은 유해물질을 탐지하여 섭 취를 차단하게 하는 것 등의 기능을 수행함으로써 동물 이 생존하는데 필수적인 감각이다. 미각은 타액 형성에 중요한 자극원이면서 또한 구강 내 타액은 미각 인지에 필수적인 요인이다[1].

    포유류는 5가지 유형의 맛인 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛 그리고 감칠맛을 구별한다[2]. 타액에 용해된 미각물질 은 미공을 통해 세포표면에 있는 미각 감수기 또는 이 온통로를 통하여 감지된다[3-6]. 타액은 음식 안에 포함 되어 있는 미각 물질을 녹여 미각세포까지 운반하는 역 할을 한다[7]. 미각세포는 타액으로 덮여 있어 타액에 포함된 Na+ 농도 변화와 같은 조성 변화가 미각 역치에 영향을 미칠 수 있다[1]. 또한 타액에 포함된 상피성장 인자(epidermal growth factor, EGF)는 맛봉오리의 유지에 매우 중요한 역할을 한다[8]. 이와 같이 미각과 타액은 밀접한 관계를 갖고 있기 때문에 타액 분비의 감소는 미각 장애를 동반할 수 있다[1,9].

    타액선은 선포세포와 도관세포로 구성되어 있고 각각 의 세포는 혈장성분을 재료로 타액을 생성하며 생성된 타액의 구성성분을 변형시킨다[9].

    맛봉오리는 혀의 유두 중 버섯유두, 잎새유두 및 성 곽유두에 존재한다[9,10]. 성곽유두는 혀 뒷부분의 V자 모양으로 배열되어 있는 2-8mm 사이의 크기를 갖는 둥 근 구조물로 4개에서 18개까지 발견된다. 각각의 성곽유 두는 250개 내외의 맛봉오리를 갖고 있는 것으로 알려 져 있으며 쓴맛 물질에 예민하게 반응하여 유해물질의 섭취를 차단하는 기능을 수행하는 것으로 생각된다[9].

    포유류의 맛봉오리 세포는 형태적 특징에 의하여 4가 지로 분류된다[11]. 종과 유두의 종류에 따라 차이가 있 지만 맛봉오리의 1-3형 세포는 각각 50-60%, 20-30%, 10-20%를 차지한다[12-14]. 그 중 2형 맛봉오리 세포는 구조적으로 G-단백질 연계 수용체(G-protein coupled receptor; GPCR)에 속하는 1형 미각 감수기와 2형 미각 감수기를 통하여 단맛, 감칠맛, 쓴맛을 감지하는 역할을 한다[6].

    단량체로 기능하여 쓴맛을 감지하는 2형 미각 감수기 (T2Rs)는 유전자가 종에 따라 다르지만 포유류에서는 20-35가지의 종류가 발견되었다[15-17]. 다양한 유전자를 보유한 2형 미각 감수기는 구강 조직에서 두드러지게 발현되지만, 위장[18]과 호흡상피[19]등과 같은 구강 외 의 조직에서도 발현된다는 것이 보고되고 있다. 아직까 지 뚜렷한 증거는 부족하지만 이러한 구강 외의 2형 미 각 감수기는 미각에 관련된 기능을 수행하기 보다는 소 화나 호흡과 관련하여 독성물질과 같은 화학물질을 감 시하는 기능을 담당할 가능성이 있다. 흰쥐의 위장에 쓴 맛 물질인 denatonium 투여 시 위장 내 음식물의 배출이 지연되었으며, 이는 위장에서 발현되는 2형 미각 감수기 가 유해한 물질일 가능성이 있는 화학물질을 감지하여 소화를 지연시켜 생명체를 보호하는 기능을 담당할 것 으로 생각된다[20]. 또한 흰쥐의 기도에서도 2형 미각 감수기와 이의 신호전달에 필수적인 요소인 α-gustducin 이 발현되며, 이들은 자극적인 물질과 병원균의 흡입 시 감지하여 기도가 손상되지 않도록 보호반사의 기능에 관여할 것으로 추측된다[21]. 권[22]은 악하선, 설하선, 누선 및 췌장 조직과 같이 외분비선에서 2형 미각 감수 기가 발현되는 것을 확인하였으며, 이러한 결과는 외분 비선에서 쓴맛 물질에 반응하여 분비액의 분비가 일어 날 수 있다는 가능성을 시사한다.

    2형 미각 감수기 중 denatonium, quinine, colchicine, diphenidol, caffeine, dapson과 같이 다양한 쓴맛 물질에 반응하는 쓴맛 감수기인 Tas2r108[23,24]은 qPCR 실험을 통하여 버섯유두, 잎새유두 및 성곽유두에서 높은 수치 로 발현하는 것이 확인되었으며[25] 또한 RT-PCR 실험 을 통하여 미각과 밀접한 관련이 있는 악하선에서도 발 현하는 것이 확인되었다[22]. 이와 같이 타액선과 미각 감수기와의 관계는 악하선과 설하선에서 미각 감수기의 유전자 발현을 확인한 것이 알려져 있으나 정확한 발현 위치에 대해서는 아직까지 알려진 바가 없다.

    본 연구는 안정 시나 수면 시 가장 분비가 활발하여 혼합타액의 성분에 가장 큰 영향을 주고 있는 악하선에 서 in situ hybridization을 이용하여 Tas2r108 mRNA의 존재 여부 및 발현 위치를 확인하여 그 생리적 역할을 추정하는 단서를 얻기 위하여 수행하였다.

    재료 및 방법

    실험동물

    본 연구의 실험계획은 강릉원주대학교 실험동물윤리 위원회의 승인(GWNU-2013-12)을 얻은 후, 위원회의 감 독을 받으며 수행하였다. 실험동물은 쓴맛에 예민하다고 [26] 보고된 생후 42-60일령의 수컷 DBA/2 생쥐(오리엔 트 바이오, 대한민국)를 강릉원주대학교 동물실에서 실 험동물용 고형사료와 물을 자유롭게 공급하며 일정 기 간 사육한 뒤 실험에 사용하였다.

    Digoxigenin (DIG)으로 표지된 cRNA probe 제작

    실험동물을 경추탈구로 희생시킨 후 즉시 악하선을 절제 하였다. 절제한 조직은 얼음으로 냉각시킨 HEPES 완충 -Tyrode용액(140 mM NaCl, 5 mM KCl, 1 mM MgCl2, 1 mM CaCl2, 5 mM glucose, 10 mM HEPES, 5 mM pyruvate, pH 7.4)에 보관하였다.

    분리된 조직을 액체 질소에 얼려 잘게 부순 후, RNeasy Mini kit (Qiagen, 미국)로 RNA를 추출하였다. RNA 추출 과정은 잘게 부순 악하선을 guanidine thiocyanate이 포함된 RLT 완충용액과 β-mercaptoethanol을 100:1 비율로 섞은 혼합액에 넣어 원심분리 한 후, 70% 에탄올과 1:1로 섞었 다. 준비한 컬럼에 넣어 부착시킨 후, 에탄올이 포함된 RW1 완충용액으로 2번 세척한 후에 RPE 완충용액으로 다시 한 번 세척하였다. 원심분리로 건조한 후, RNase-free water를 넣어 RNA를 추출하였다.

    추출한 RNA 1 ㎍와 T7 promoter 염기서열과 생쥐 Tas2r108 mRNA를 암호화하는 염기서열이 결합된 프라 이머(Table 1)를 역전사와 중합효소연쇄반응을 동시에 수행하는 Accupower RT-PCR Premix (Bioneer, 대한민국) 를 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. 최종 반응액의 부피 를 20 ㎕로 조정하여 Gene Amp PCR system 9700 (PE Applied Biosystems, 미국)을 사용하여 42℃에서 60분, 4℃에서 30초, 94℃에서 5분으로 역전사 반응을 한 후, 94℃에서 30초, 60℃에서 30초, 72℃에서 30초의 과정을 50회 반복하고 최종 extension 과정으로 72℃에서 10분 동안 반응시켰다. 얻어진 cDNA는 20 ㎕씩, DNA marker (Bioneer, 대한민국)는 5 ㎕를 loading하고 1.5% 아가로오 스 겔을 만든 후에 1X TEA 전개용 완충용액에서 100V 로 일정하게 전개하였다. 전기영동이 끝난 겔은 CCD 카메라가 부착된 겔 기록 시스템(iMax2000, 코아바이오 시스템, 대한민국)을 이용하여 사진을 얻어 컴퓨터에 저 장하여 분석하였다.

    전기영동이 끝난 겔에서 관심있는 겔 부분을 잘라내 어 겔 정제 kit (Bioneer, 대한민국)를 사용하여 cDNA를 추출하였다. cDNA의 추출은 자른 겔과 겔 무게의 약 3 배 정도 되는 양의 완충용액1(gel binding buffer)을 혼합 하여 60℃에서 12분 동안 녹이고 컬럼에 용액을 넣어 부착시킨 후 에탄올이 포함된 완충용액2(washing buffer) 로 2번 세척하였다. 이후 원심분리로 건조시키고 완충용 액3(elution buffer)을 넣어 cDNA를 추출하였다.

    생쥐의 Tas2r108의 암호화 부분에 상응하는 digoxigenin (DIG)로 표지된 anti-sense와 sense의 cRNA probe를 DIG RNA labeling kit (SP6/T7, Roche, 독일)를 이용하여 제작하 였다. 보다 상세한 cRNA probe 제작 과정은 10X concentrated transcription buffer 2 ㎕, protector RNase inhibitor 1㎕, 10X concentrated DIG RNA labeling mix 3 ㎕, T7 RNA polymerase 2 ㎕, DNA 1 ㎍, 그리고 최종 반응액 의 부피를 20 ㎕를 만들고자 증류수를 추가하여 잘 혼합하 였다. 37℃에 2시간 둔 후, DNase Ⅰ, RNase-free 2 ㎕를 첨 가하여 37℃에서 15분 동안 처리한 후에 0.2M EDTA 2 ㎕, 4M LiCl 2.5 ㎕, 100% 에탄올 75 ㎕를 첨가하여 4℃ 냉장 고에서 24시간 처리하였다. 원심분리 후 상층액을 제거하 고 37℃에서 60분 동안 건조시킨 후에 DEPC로 처리된 증 류수를 첨가하여 cRNA를 녹였다.

    Dot blot hybridization

    겔 정제 kit를 사용하여 추출한 cDNA를 변성시키고자 8 0℃에서 5분간 가열한 후에 재빨리 얼음에 넣어 10분 동안 식혔다. 변성된 cDNA는 700, 70, 7, 그리고 0.7 ng 순서대로 희석하여 3 ㎕씩 나일론 막에 점적하여 건조시킨 후에 UV 중합기 (UVC 500, Hoefer, 미국)로 2초 동안 반응시켰다. 나 일론 막은 cRNA probe가 빠진 prehybridization용액(50% deionized formamide, 10% dextran sulfate, 1X Denhardts’s solution, 2X SSC (Bioneer, 대한민국), 0.5 mg/ml yeast t-RNA, 0.5 mg/ml salmon sperm DNA)으로 채워진 hybridization chamber에서 68℃에서 2시간 동안 천천히 회전시키면서 반 응시킨 다음 DIG으로 표지된 cRNA probe를 prehybridization 용액에 넣고 47℃에서 하룻밤 동안 회전시키면서 반응시켰 다. 다음날 나일론 막은 2X SSC로 15분씩 2번, 1X SSC로 15분, 0.1X SSC로 42℃에서 15분, 그리고 완충용액1 (100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl)에서 10분씩 2번 세척 하였다. 이 나일론 막은 50 ml의 blocking solution에서 30분 과 완충용액1에 anti-DIG-alkaline phosphatase (AP; Roche, 독 일)를 첨가하여 희석한 30 ml에서 2시간 각각 반응시킨 후에 10분씩 2번 완충용액1로 세척하였다. 이 나일론 막은 30 ml 의 완충용액2(100 mM Tris-HCl (pH 9.5), 100 mM NaCl, 50 mM MgCl2)에 넣어 10분 동안 반응시키고 호일로 싼 어두운 공간에서 완충용액2에 1:50으로 NBT와 BCIP (Roche, 독일) 를 희석한 발색용액에서 하룻밤 동안 반응시켰다.

    조직 표본 제작

    실험동물에 30% urethane (0.4 ml/100g)을 복강 주사하 여 마취시킨 후 심장관류하여 희생시켰다. 펌프(Gilson, 미국)를 통해 좌심실로 헤파린으로 처리된 식염수를 150 ml를 관류시킨 후, 4% PFA 용액 80 ml를 관류시켰 다. 충분히 관류, 고정이 된 후 생쥐의 악하선과 양성 대조군으로 사용할 성곽유두를 손상되지 않도록 절제하 였다. 조직들은 4℃에서 4% PFA 용액으로 24 시간 후 고정을 거친 뒤, 0.1 M 인산 완충용액(pH 7.4)에서 10분 간씩 2번 세척 후에 30% 자당 용액에 담아 조직이 가 라앉을 때까지 24시간, 4℃ 냉장고에서 보관하였다. 가 라앉은 조직들은 OCT compound (Surgipath FSC 22, Leica, 독일)로 block을 만들어 –75℃에 보관하였다. 얼 린 조직은 동결조직절편기(Jung Frigocut 2800N, Leica, 독일)을 사용하여 10 ㎛로 자르고 RNase-free glass slide 에 부착시킨 다음 37℃ hot-plate에서 1시간 동안 건조시 켜 사용하였다.

    In situ hybridization

    준비된 조직표본을 DEPC로 처리된 인산완충생리식염 수에서 10분 동안 2회 세척하고, 성곽유두 조직표본은 0.2 M HCl, 악하선 조직표본은 0.1 M HCl로 8분 동안 처리하였다. 그 다음 10 ㎍/ml RNase가 없는 단백질분해 효소 K를 포함한 10 mM Tris-HCl 완충용액(pH 7.5)으로 성곽유두 조직표본은 10분, 악하선 조직표본은 5분 동안 처리한 후, 1% Triton X-100을 DEPC-PBS에 녹인 후 10 분 동안 처리하였다. 그 후 10 mM Tris-HCl 완충용액 (pH 7.5)으로 5분씩 2회 세척하였다. 이어서 0.1 M tetiethanolamine용액(pH 8.0)에 2분 동안 담근 후, probe 의 비특이적 hybridization을 줄이기 위해 10분 동안 acetylation 반응을 시켰다. 이후 2X SSC로 45℃에서 10 분 동안 세척하고 60℃ hot plate에서 건조시켰다. DIG로 표지된 cRNA probe를 5 ng/㎕이 되게 hybridization용액 에 첨가하여 47℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 이어서 37℃의 진탕 온수 배양기에서 2X SSC로 15분씩 2번 세 척하고 STL용액(20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 500 mM NaCl, 1 mM EDTA)에 2분 동안 담근 후, 10 ㎍/ml RNase A를 포함한 STL용액으로 실온에서 30분 동안 처 리하였다. 다시 한 번 37℃의 진탕 온수 배양기에서 STL용액으로 세척 직후, NTE용액(10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 500 mM NaCl, 1mM EDTA)으로 30분, 1X SSC로 15분씩 2번, 0.1X SSC로 30분씩 2번 세척하였다. 다시 실온에서 흔들면서 완충용액 1에서 10분씩 2번 수세하 고 0.1% Triton X-100, 2% sheep serum, 2% blocking regent (Roche, 독일)를 완충용액1에 녹인 blocking 용액 에서 30분 동안 배양한 뒤 blocking 용액을 버리고 0.1% Triton X-100, 1% sheep serum를 완충용액1(100 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl)에 첨가한 후, sheep anti-DIG-AP를 1:500으로 녹인 용액에 2시간 동안 반응 시켰다. 다시 흔들면서 완충용액1에 10분씩 2번 세척한 후에 완충용액 2(100 mM Tris-HCl (pH 9.5), 100 mM NaCl, 50 mM MgCl2)에서 10분 동안 배양하였다. 최종 적으로 발색을 위해서 DIG 발색 kit (Roche, 독일)를 이 용하였다. 발색반응은 NBT와 BCIP를 포함한 완충용액2 에서 하룻밤 동안 반응시켰다. 발색후의 조직절편들은 TE완충용액(10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA)에 서 10분 동안 세척한 후, xylene으로 투명화하여 광학현 미경으로 관촬하고 디지털가메라로 사진촬영을 하였다.

    시약

    본 연구에서 사용된 시약은 특별히 명시한 경우를 제 외하고는 미국 Sigma사의 분석용 등급 이상의 것을 사 용하였다.

    연구 결과

    RT-PCR과 PCR 실험

    DIG으로 표지된 cRNA probe 제작을 위하여 실험동물 의 악하선에서 RNA를 추출하여 RT-PCR을 시행하였다. Anti-sense와 sense probe의 RT-PCR 생성물이 583 bp에서 나타났으며 cRNA probe 제작에 악하선 mRNA의 사용 가능성을 확인하였다(Fig 1A). 전기영동이 끝난 겔에서 anti-sense와 sense probe의 해당 크기의 부분을 잘라 겔 정제 kit로 cDNA를 추출하여 PCR을 시행하였다. 이 실 험 결과로 다시 한 번 anti-sense와 sense probe가 583 bp 에 나타나며 추출한 cDNA를 cRNA probe 제작에 사용 가능함을 확인하였다(Fig 1A).

    Dot blot hybridization

    DIG으로 표지된 cRNA probe의 완전성과 실험에서 사 용할 적정 희석 배율을 확인하기 위하여 시행하였다. 겔 정제 kit를 사용하여 추출한 cDNA를 700, 70, 7, 그리고 0.7 ng 순서대로 10배씩 희석하여 나일론 막에 점적한 후 DIG으로 표지된 cRNA anti-sense probe를 사용한 결 과, cDNA 농도에 비례하여 강한 양성 반응을 보였다 (Fig 1B). Sense probe를 사용한 결과, 고농도인 700 ng cDNA 농도에서 비특이적 반응으로 추측되는 약한 양성 반응을 보인 것 이외에 다른 농도에서는 반응이 나타나 지 않았다(Fig 1B).

    In situ hybridization

    Dot blot hybridization을 통하여 완전성과 실험에서 사용 할 적정 희석 배율이 확인된 probe를 사용하여 in situ hybridization을 시행한 결과, 성곽유두의 일부 맛봉오리 내 미각세포, 악하선의 선포세포와 도관세포에서 Tas2r108 mRNA의 발현을 확인하였다(Fig 2). 그 발현 수준이 도관 세포보다 선포세포에서 더 높았다(Fig 2C,D).

    고찰

    타액은 음식 안에 포함되어 있는 미각 물질을 녹여 미각세포까지 운반하는 역할을 하며[7] 구강 건조나 세 균 감염 등에 의해 발생할 수 있는 손상으로부터 미각 감수기를 보호한다. 타액의 일부 구성성분은 미각 감수 기를 계속 자극하여 미각 역치의 변화를 일으킬 수 있 다. 예를 들어, 짠맛 역치는 타액에 포함된 Na+의 농도 에 따라 달라진다. 이와 같이 미각과 타액은 밀접한 관 계를 갖고 있기 때문에 타액 분비의 감소는 미각 장애 를 동반할 수 있다[1,9].

    포유류는 5가지 유형의 맛인 단맛, 감칠맛, 짠맛, 신 맛 및 쓴맛을 구별한다[2]. 이 중 쓴맛은 질소를 함유한 긴 사슬의 유기물 또는 알칼로이드가 내는 맛으로 생물 체가 유해물질의 섭취를 차단하는 기능을 수행하는 것 으로 생각된다[9,27].

    미각은 주로 혀 유두에 있는 맛봉오리의 미각세포를 통해서 전달된다. 쓴맛을 감지하는 2형 미각 감수기는 단량체로 기능을 하며[3,16] 4가지(1-4형) 맛봉오리 세포 중 2형 맛봉오리 세포에서 발현한다. 2형 미각 감수기의 유전자는 종에 따라 다르며 사람에서는 25가지, 생쥐에 서는 35가지가 각각 존재한다고 알려져 있다[3,28]. 이처 럼 다양한 유전자를 보유한 2형 미각 감수기는 다양한 조직에서 발견된다. 흰쥐의 위장에서 발현하는 2형 미각 감수기는 위장에 쓴맛 물질 투여 시, 유해한 물질인 가 능성이 있는 화학물질을 감지하여 소화를 지연시켜 생 명체를 보호하는 기능을 담당할 것으로 생각된다[20]. 또한 흰쥐의 기도에서 발현하는 2형 미각 감수기와 α -gustducin는 자극적인 물질과 병원균의 흡입 시 감지하 여 기도가 손상되지 않도록 보호반사의 기능에 관여할 것으로 추측된다[21]. 췌장 내분비선에서 2형 미각 감수 기 중 일부 및 α-gustducin의 존재가 확인되는데[18], 이 는 췌장 내분비선이 혈중 쓴맛 물질에 반응하여 호르몬 의 분비를 일으킬 수 있다고 제안하고 있다. 외분비선에 서도 2형 미각 감수기가 발현되는 것이 확인되었으며 이는 섭취한 음식 중 독성을 지닌 쓴맛 물질이 포함되 었을 경우, 외분비선을 자극하여 분비액의 분비가 일어 날 수 있는 가능성을 시사한다[22].

    In situ hybridization의 표적 mRNA인 Tas2r108은 생쥐 에서 발견되는 2형 미각 감수기로 사람의 2형 미각 감 수기인 TAS2R4와 상동의 관계에 있다[23]. Tas2r108은 HEK293T 세포를 사용하여 Ca2+의 활성도를 측정한 연 구에서 denatonium, quinine, colchicine, diphenidol, caffeine, dapson과 같이 다양한 쓴맛 물질에 반응한다고 보고되 었다[24]. 또한 RT-PCR을 이용한 실험 결과에서 외분비 선 중 미각과 밀접한 관련이 있는 악하선과 설하선에서 도 Tas2r108이 발현되는 것을 확인하였으며[22] qPCR을 이용하여 버섯유두, 잎새유두 및 성곽유두에서 유전자의 양을 측정한 결과, 35가지 2형 미각 감수기 유전자 중 Tas2r108 유전자가 가장 높은 수치로 발현하였다[25].

    앞선 연구에서 이용된 RT-PCR과 qPCR 실험은 시료에 있는 확인하고자 하는 DNA 주형을 증폭시켜 DNA를 검출하 고 DNA의 양을 측정하는 방법이다. 이러한 방법은 DNA의 증폭 중 오독에 의하여 잘못된 염기서열이 증폭되어 검출되 고 그 양이 측정될 수 있는 단점이 있다. 또한 유전자가 시료 의 어떤 위치에서 발현되는지 정확한 위치를 알 수 없다. 이러한 단점과 한계점을 보안하는 좀 더 상세한 실험 방법으 로써 in situ hybridization을 이용하여 본 연구를 수행하였다. In situ hybridization은 형태적으로 보존되어 있는 생체의 세 포 또는 조직 단편에서 특정 mRNA의 존재와 위치를 현미경 을 통하여 직접 육안으로 확인할 수 있는 방법으로 특정 mRNA와 상보적으로 결합이 가능한 probe를 이용한다. probe 는 40-50 bp로 상대적으로 길이가 짧은 oligonucleotide probe 와 300-400 bp 길이로 사용되는 cDNA 혹은 cRNA probe로 분류할 수 있다. probe의 길이가 짧을수록 세포나 조직에 쉽게 침투할 수 있는 장점이 있는 반면에 비특이적 반응이 나타날 가능성이 높아진다. 반면에 길이가 길수록 세포나 조직에 침투하기는 어렵지만 특이적 반응이 증대하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다[29,30].

    본 연구에서 사용한 583 bp cRNA probe는 T7 RNA 중합효 소를 사용한 Tas2r108 mRNA에 대한 anti-sense와 sense probe 이다. 제작한 probe의 완전성과 실험에 사용할 적정 희석 배율을 확인하기 위하여 dot-blot hybridization을 먼저 시행 하였다(Fig 1B). Anti-sense probe를 사용한 결과, cDNA 농도 에 비례하여 강한 양성 반응을 보였다.

    Dot blot hybridization으로 완전성과 적정 희석 배율이 확인된 anti-sense와 sense probe로 in situ hybridization을 수행하였다(Fig 2). 양성 대조군으로 사용한 성곽유두의 일부 맛봉오리 내 미각세포에서 Tas2r108 mRNA이 발현 하였다. 악하선의 선포세포와 도관세포에서도 Tas2r108 mRNA가 발현하였고, 그 발현 수준이 도관세포보다 선 포세포에서 더 높았다. 따라서 악하선에서 발현되는 쓴 맛 감수기는 타액을 생성하는 선포세포와 그 구성성분 을 조절하는 도관세포 모두와 관련이 있지만 타액 생성 에 더 큰 기여를 할 것이라고 제안된다. 또한 앞선 전 [31]의 연구 결과와 종합하여 추측해 보면, 선포세포의 Tas2r108이 쓴맛을 감지하여 세포 내 Ca2+ 신호를 활성 화시켜 자체적으로 타액을 생성하고 분비를 조절하는 기전을 갖추고 있을 가능성이 있다. 생체로 들어오는 화 학물질 중 유해한 물질을 보다 민감하게 감지하기 위하 여 선포세포가 자체적으로 미각을 감지하는 기능을 발 달시켰을 가능성을 시사한다. 그러나 정확한 생리적 기 능에 대하여는 보다 지속적인 연구가 필요하다.

    Acknowledgements

    The work is supported by Basic science Research Program through the National Research Foundation in Korea (NRF) funded by the Ministry of Science, ICT and Future Planning (2013R1A1A2008424)

    Figure

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    Detection of Tas2r108 amplification in the submandibular gland by RT-PCR, PCR (A) and dot blot hybridization with digoxigenin-labeled specific cRNA probe from Tas2r108 cDNA at doses of 700-0.7 ng (B). Samples electrophoresed in 1.5% agarose gel show the amplification of a 583 bp fragment of the Tas2r108 mRNA (A). 3 μl of cDNA was spotted onto a nylon membrane according to the amounts indicated above and hybridized with freshly prepared cRNA probe (B). S, sense; M, marker; AS, anti-sense.

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    Microscopic images of in situ hybridization showed mRNA expression of Tas2r108 in acinar and ductal cells of the submandibular gland. Circumvallate papillae was used as a positive control (A and B). Both acinar and ductal cells in the submandibular gland were labeled with anti-sense probes (C and C'). The expression levels of Tas2r108 were higher in acinar than in ductal cells. No staining was visible in a sense control (D and D'). full line, acinar cells; dotted line, ductal cell. Scale bar = 50 ㎛

    Table

    DNA sequences of specific primer, expected products sizes (PS) for DIG-labeled cRNA probes construction

    *The underlined part is a T7 promoter sequence.

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