정자에서 히스톤 아세틸레이션 레벨과 아세틸전달효소/탈아세틸화효소의 활성도

Abstract

히스톤 아세틸레이션은 정자 발생 과정에서 후생학적 조절 기전으로서 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 이는 아세틸전달효소와 탈아세틸화효소에 의해 조절된다. 남성 불임과 보조생식술 분야에서 정자의 후생학적 조절 기전에 대한 연구는 초기 단계이며, 특히 체외수정시술에서 정자 히스톤 아세틸레이션이 진단적 도구 또는 예후적 인자로서 임상적 가치에 대한 연구는 진행되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 공여 정자를 대상으로 히스톤 아세틸레이션 레벨과 히스톤 아세틸전달효소, 탈아세틸화효소의 활동성을 측정하고, 그것이 다른 정액 변수들과 어떤 상관관계를 가지는지 알아보고자 하였다. 정상적인 상태의 33명 공여 정자 샘플을 swim-up 방법으로 처리 후 농도, 운동성, 정자정밀형태를 측정하였고, TUNEL 방법으로 DNA 분절 지수를 측정하였다. 여섯 종류의 아세틸레이션 항체로 면역형광염색하여 히스톤 아세틸레이션 레벨을 측정하고, 분석 키트를 이용하여 히스톤 아세틸전달효소와 탈아세틸화효소의 활성도를 측정하였다. 면역형광염색에서 아세틸레이션 레벨은 정자 농도, 운동성, 정자정밀형태, DNA 분절 지수, 히스톤 아세틸전달효소와 탈아세틸화효소의 활성도와 상관관계가 없었다. 히스톤 아세틸전달효소 활성도는 탈아세틸화효소 활성도와 음의 상관관계를 보였으며 (r = -0.51, p < 0.01), 정자 DNA 분절 지수는 히스톤 아세틸전달효소 활성도와 양의 상관관계를 보였다 (r = 0.038, p < 0.02). 또한, 정자정밀형태는 아세틸레이션 효소 지수(=히스톤 아세틸전달효소 활성도/탈아세틸화효소 활성도)와 음의 상관관계를 보였다 (r = -0.53, p < 0.01). 본 연구에서는 히스톤 아세틸레이션 관련 효소의 활성도와 정자 형태 그리고 DNA 분절 지수와의 관련성을 제시하였다. 향후 이러한 정자에서의 히스톤 아세틸레이션 패턴의 변화가 정자의 수정 능력 그리고 배아의 발생 능력과의 관련성이 있는지에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

Purpose: The aim of this work was to evaluate nuclear histone acetylation level and total histone acetyltransferase (HAT) and deacetylase (HDAC) activity in human ejaculated sperm and their relevance to conventional sperm parameters. Materials and Methods: Thirty-three normozoospermic men were included in this study. Semen samples were processed by swim–up and then immunostained by six acetylation antibodies (H3K9ac, H3K14ac, H4K5ac, H4K8ac, H4K12ac and H4K16ac). The expression of HAT/HDAC1 was previously verified in mature human sperm. From vitrified-warmed sperm samples, total HAT/HDAC activity was measured by commercially available kits. Sperm DNA fragmentation index (DFI) was also measured by TUNEL assay. Results: The intensity levels of six acetylation markers in immunofluorescent staining were not related with conventional sperm parameters including DFI as well as HAT/HDAC activity. However, sperm DFI was positively correlated with HAT activity (r = 0.038 after adjustment, p < 0.02). HAT activity showed a negative relationship with HDAC activity (r = -0.51, p < 0.01). Strict morphology was negatively correlated with acetylation enzyme index (= HAT activity / HDAC activity

r = -0.53, p < 0.01). Conclusion: This study demonstrated a significant relationship between acetylation-associated enzyme activity and strict morphology or sperm DFI.