• 생명과학회지
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• 제31권12호
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• pp.1057-1065
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• 2021

위암 환자에서 미토콘드리아 DNA (mtDNA)의 양적 변화가 보고 되고 있으며 이러한 변화가 위암의 발암이나 진행에 관여되는 것으로 추정되고 있다. 그리나 위암에서 미토콘드리아 단백질이나 mtDNA에 의해 암호화된 산화적 인산화(OXPHOS) 단백질의 양적 변화에 관한 연구는 아직까지 미비한 실정이다. 본 연구에서는 위암환자 조직 및 세포주를 이용하여 mtDNA 양 그리고 미토콘드리아 단백질 및 OXPHOS 단백질의 양을 분석하였다. 또한, mtDNA 양적 변화와 위암 환자의 임상병리학적 특징을 연관 분석하였다. MtDNA 양을 분석하기 위하여 qPCR 기법을 그리고 단백질 분석에는 Western blot 기법을 각각 활용하였다. 총 27개의 위암 환자 샘플에서 약 80%에 해당하는 22개의 환자 위암조직에서 정상조직에 비해 mtDNA 양이 감소하였으며, 나머지 환자에서는 mtDNA 양이 증가하였다. 이러한 mtDNA 양이 감소한 위암 조직 샘플에서는 미토콘드리아 단백질 및 OXPHOS 단백질의 양도 같이 감소하였다. 한편, 본 연구에 사용된 총 5개의 위암 세포주 모두에서 mtDNA 양이 감소하였다 그러나 위암 세포주에서는 mtDNA 양적 감소와 미토콘드리아 단백질 및 OXPHOS 단백질의 양적 감소가 항상 일치하지는 않았다. 이러한 연구결과는 위암 조직 및 세포주에서 mtDNA 양의 감소가 흔하며 이는 mtDNA 양적 변화가 위암의 생성에 관여함을 제시한다.

• Applied Microscopy
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• 제41권4호
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• pp.249-255
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• 2011

신경세포는 생존 및 정상적인 기능을 위하여 다량의 에너지를 소비하므로, 미토콘드리아의 기능이 매우 중요하다. 미토콘드리아는 신경세포 내에서 신경돌기를 따라 이동하기도 하고, 세포내 여러 상황에 따라 접합과 절단을 반복하면서 그 분포와 형태가 역동적으로 변화한다. 역동적인 미토콘드리아의 형태 변화는 주로 GTPase 단백질인 Dynamin-related protein-1 (Drp1)에 의한 절단에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 중추신경계 신경세포에서의 미토콘드리아 분포 및 형태 변화 조절에 대해서는 비교적 연구가 미흡한 실정이다. 이 연구의 저자들은 미토콘드리아에 선택적으로 표적화되는 DsRed-mito 플라스미드를 일차 배양한 대뇌겉질 신경세포에 유전자 도입하여, 가지돌기 및 축삭에 분포하는 미토콘드리아의 길이와 역동성을 분석하였다. 흥미롭게도, 축삭 말단 부위에 분포하는 미토콘드리아의 길이가 세포체 근처의 축삭에 분포하는 미토콘드리아에 비하여 유의미하게 짧았다. 또한 Drp1 단백질이 가지돌기와 축삭에 다량 분포하며, 형광현미경하에서 이뤄진 실시간 촬영을 통해 축삭내에서 미토콘드리아의 절단이 활발하게 나타나는 것을 관찰하였다. 이를 통해, 축삭 말단 미토콘드리아의 길이 감소는 축삭 내 분포하는 Drp1 단백질의 활성에 의한 것으로 생각할 수 있었다. 위 가설을 검증하기 위하여, Drp1의 우성음성돌연변이 단백질을 신경세포에 유전자 도입하여 내재적 Drp1의 활성을 억제한 결과, 축삭 내 미토콘드리아 길이의 유의미한 증가가 관찰되었다. 이러한 결과들을 종합할 때, 대뇌겉질 신경세포에서 미토콘드리아의 절단은 축삭 내에서 지엽적으로도 진행되며, 이에 의하여 축삭내 위치에 따른 미토콘드리아의 길이 변화가 조절되는 것으로 생각되었다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제13권1호
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• pp.13-23
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• 2009

최근에 이루어진 세포생물학적, 유전학적 연구들을 통하여 미토콘드리아의 구조 변화가 매우 역동적이며, dynamin- related protein(DRP)와 같은 다양한 단백질에 의해 조절된다는 것이 알려지게 되었다. 미토콘드리아가 ATP 합성을 통한 세포내 신진대사에 관여하며, 소포체와 상호작용을 통하여 칼슘 이온 농도의 항상성 유지, 그리고 세포 사멸에서 중요한 역할을 한다는 사실을 고려해 볼 때, 미토콘드리아 구조 역동성 조절은 정상적인 세포의 성장과 항상성 유지와 매우 밀접한 관계에 있다. 이러한 점에서, 미토콘드리아의 구조 역동성 변화가 신경세포의 발달에 큰 영향을 줄 것으로 생각된다. 이 논문에서는 미토콘드리아의 구조 역동성을 조절하는 단백질들을 소개하고, 신경세포의 발달과정에서 미토콘드리아의 구조 역동성 조절의 중요성에 대하여 전망하고자 한다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제18권4호
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• pp.328-336
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• 1985

식이 중 지방함량이 성장기 뇌의 미토콘드리아 지방산 조성에 미치는 영향을 살펴보기 위해 옥수수기름을 각각 10, 2, 0.5% 포함한 3종류의 식이를 임신한 Sprague Dawley종의 흰쥐에게 임신말기부터 제공했다. 수유기간 중의 영향을 살펴보기 위해 대조군(10%옥수수기름 섭취)의 일부에 분만 후 0.5% 결핍식이를 섭취시켰고, 또 이유후부터 0.5% 결핍식이군의 일부에 10% 정상식이를 주어 회복효과를 관찰하고자 하였다. 전 실험기간 동안 체중과 뇌 무게, 단백질 함량을 측정하였고 뇌에서의 미토콘드리아를 분리하여 지방산 조성을 관찰하였다. 출생후 수유기간 동안에는 대조군에 비해 지방결핍식이군에서 체중과 뇌의 무게가 다소 높았으나 이유 후 부터 점점 감소하여 유의적인 차이를 볼 수 없었고 특히 0.5% 식이군의 체중은 생후 6주와 7주에 유의적인 감소를 보였다. 그러나 체중에 대한 뇌무게와 뇌의 단백질 함량에 있어에는 대조군과 결핍군 사이에 유의적인 차이를 볼 수 없었다. 따라서 지방결핍이 뇌 성장에 미치는 영향은 다른 영양소에 비해 크지 않음을 알 수 있었다. 뇌 미토콘드리아의 지방산 조성은 나이와 식이에 따라 변하였다. 나이를 먹음에 따라 단쇄 포화 지방산은 감소하고 다 불포화 지방산의 함량은 증가하였다. 또한 결핍식이군과 대조군 사이에 뇌 미토콘드리아 지방산조성을 살펴 본 결과 지방 결핍의 좋은 지표가 되고 불포화도, triene 과 tetraene의 비, 그리고 ${\omega}-6$ 계열과 ${\omega}-9$ 계열의 비에 있어서 큰 차이를 볼 수 있었다. 이들로 부터 성장초기에 지방함량을 조절한 식이에 의해 뇌 미토콘드리아 지질 조성이 크게 변하고 이에따라 미토콘드리아의 기능도 유의적인 영향을 받고 있음을 알 수 있었다.

• 보존과학연구
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• 통권32호
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• pp.171-183
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• 2011

본 연구는 충청남도 부여군 규암면 오수리 유적에서 발굴된 인골 4개체를 대상으로 조직학, 분자유전학, 골화학 분석 등 종합적인 연구를 통해 이들의 상관관계를 규명하고자 하였다. 실체현미경을 통해 인골 시료의 골조직 단면 구조를 관찰함으로써 각 시료의 조직학적 보존 상태를 단계별로 구분하였고, 잔존하는 단백질의 보존 상태는 콜라겐을 추출하여 수율을 측정함으로써 평가하였다. 또한 미토콘드리아 cytochrome b 유전자를 이용한 실시간 유전자 증폭법을 이용하여 각각의 인골 시료에 잔존하는 미토콘드리아 DNA의 상대적 보존량 및 복제수를 분석하였으며, 미토콘드리아 과변위부위의 염기서열을 동정하였다. 본 연구 결과 인골 시료의 조직학적 보존정도, 콜라겐 단백질의 잔존량, 미토콘드리아 DNA의 복제수는 상호 긍정적인 연관관계로 나타났다. 이 연구는 출토 인골의 생물 화학적 분석 가능성을 예측하기 위한 특성지표 연구의 중요자료로 활용 될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제17권8호통권88호
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• pp.1053-1062
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• 2007

유방암 치료제로 사용되는 탐옥시펜 (Tam)은 MCF-7 세포주에서 세포증식을 억제하며 세포사멸을 유도한다. 본 연구에서는 Tam의 세포독성 효과가 세포 내 칼슘이온 농도 증가에 따른 미토콘드리아-의존 기작에 의하여 일어난다는 것을 보여준다. Tam에 의해 유도된 세포 내 칼슘이온 농도 증가는 주로 외부로부터의 칼슘 유입에 의한 것으로 생각된다. 칼슘 채널 억제제를 이용한 실험 결과에 의하며, 칼슘 증가 초기 단계는 주로 전압의존 칼슘채널에 의한 것이며 후기에는 세포 내 저장된 칼슘의 유출, 혹은 다른 방법에 의한 칼슘 유입으로 생각된다. Tam에 의한 세포 내 칼슘 증가는 미토콘드리아로부터의 cytochrome c 방출과 미토콘드리아막의 탈분극에 의한 membrane potential 변화를 초래하였다. 세포사멸에 주도적인 역할을 하는 caspase의 확인에 있어서는, MCF-7 세포는 caspase-3이 결핍되어서 caspase-7이 중심적인 역할을 하는 것으로 이미 알려져 있다. 본 연구에서 확인한 결과 Tam 처리시 caspase-7이 활성화되었으며, 또한 세포사멸 조절 단백질인 Bcl-2 종류 단백질들의 발현을 조사 한 결과 세포사멸 억제 단백질인 Bcl-2의 발현에는 변화가 없었으나 촉진단백질인 Bax는 Tam 처리시 단백질 양이 2배로 증가되었다. 이상의 결과에 의하면, Tam에 의해 유도되는 세포사멸과정은 세포질 내 칼슘이온 농도증가에 의한 미토콘드리아의 변화가 주도적인 역할을 하는 것으로 생각된다.

• 미생물과산업
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• 제17권1호
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• pp.19-24
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• 1991

tRNA는 그 생화학적인 역할이 잘 알려져 있고 구조적으로 안정하며, 이용할 수 있는 분자 생물학적인 자료가 많아, 유전자 발현과 유전자 산물간의 조직적인 상호작용을 연구하는데 적합한 재료이다. 효모의 미토콘드리아에는 24개의 tRNA 유전자가 잇어, 단백질 합성에 필요한 tRNA를 자급하고 있으나, 유전자 발현과 processing에 관여하는 모든 정보가, tRNA의 5' 부위를 process하는데 관여하는 효소중 RNA subunit인 9S RNA를 산출하는 tsl 유전자를 제외하고, 핵 유전자에 존재한다. 효모의 대표적인 종인 Saccharomyces cerevisiae의 $tRNA^{Asp}$ 유전자에 결함이 생긴 한 돌연변이 균주의 성질을 조사하고, 억제현상(suppression)을 규명하므로써 tRNA의 구조적 특성을 파악하고, 나아가 미토콘드리아 생성에 관여하는 핵 유전자를 찾아보고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제26권8호
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• pp.887-894
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• 2016

개똥쑥 추출물(AAE)은 암에 효과적인 약초로 알려져 있다. Apoptosis는 프로그램화된 세포사멸로 미토콘드리아는 세포사멸 조절에 중요한 역할을 한다. 이 연구는 A549 폐암세포에서 Bcl-2 하위조절과 미토콘드리아 경로를 통한 AAE의 p53 비의존적인 세포사멸을 보여주고 있다. AAE는 p-Akt, cox-2, p53 그리고 미토콘드리아 조절 단백질을 통해 암세포의 사멸을 촉진한다. p-Akt/cox-2 단백질은 세포 증식과 생존에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. Bax, Bak, Bim과 같이 세포사멸을 촉진하는 Bcl-2 단백질은 미토콘드리아 외막의 투과성을 조절한다. AAE의 처리는 p-Akt, p-Mdm2, cox-2 그리고 anti-apoptotic 단백질과 같이 세포사멸을 억제하는 단백질들의 발현을 감소시키는 반면에 암 억제자인 p53과 pro-apoptotic 단백질들을 증가시킨다. Bax/Bak의 활성화는 caspase를 활성화시키기 위해 cytochrome c를 미토콘드리아에서 세포질로 방출하도록 한다. Caspase-3는 apoptosis 과정과 관련된 주요 effector caspase이다. Caspase-3는 일반적으로 pro-enzyme형태로 세포질에 존재한다. Apoptosis의 개시단계에서 caspase-3는 proteolytic cleavage에 의해 활성화되고 활성화된 caspase-3는 PARP를 분해한다. Apoptosis와 관련된 단백질들의 신호전달 사이의 상관관계를 알기 위해 Pifithrin-α (p53 inhibitor)와 Celecoxib (cox-2 inhibitor)을 처리했다. 이러한 결과를 통해 A549 폐암 세포에 AAE를 처리하였을 때 p53-independent 경로를 통해 apoptosis가 유도된다는 것을 확인하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제38권4호
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• pp.442-450
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• 2009

후추의 주요 성분인 piperine은 다양한 생리활성을 나타내고 있으며, 특히 암예방 효과가 있는 것으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 piperine의 항암 효과를 밝히기 위해 piperine이 인간의 대장에서 유래한 암세포인 HT-29 세포의 증식에 미치는 영향과 작용 기전을 연구하였다. Piperine을 HT-29 세포 배양액에 여러 농도($0{\sim}40{\mu}M$)로 첨가하여 세포를 배양한 경우 piperine 처리 농도가 증가할수록 세포의 증식이 감소하였고, 세포사멸이 증가하였다. 이는 piperine이 HT-29 세포의 세포사멸을 유도하여 세포 증식을 억제함을 제시한다. Piperine의 세포사멸 기전을 조사하기 위해 세포사멸 조절인자의 변화를 조사하였다. Piperine에 의해 anti-apoptotic Bcl-2 family 단백질인 Bcl-2와 Mcl-1 단백질 수준은 감소하였고, BH3-only 단백질인 Bid 단백질 수준은 감소하였으나, Bik 단백질 수준은 증가하였다. 또한 piperine에 의해 미토콘드리아 막의 투과성이 증가하였고, cytochrome c의 세포질로의 방출이 증가하였다. 또한 piperine 처리에 의해 caspase의 활성형인 cleaved caspase-8, -9, -7, -3 단백질 수준이 증가하였고, PARP의 불활성형인 cleaved PARP 수준이 증가하였다. Caspase의 활성을 저해하는 세포사멸억제단백질 중의 하나인 survivin 단백질 발현이 piperine에 의해 감소하였다. 이 결과로부터 대장암세포인 HT-29 세포에서 piperine이 Bcl-2 family 단백질 발현 변화를 초래하여 미토콘드리아 막 투과성 증가시키고 cytochrome c 방출을 증가시키고, caspase 활성을 증가시키고 survivin 단백질 발현을 억제하여 세포사멸을 유도하여 항암 효과를 나타냄을 알 수 있다. 본 연구는 piperine이 대장암에 강한 항암 효과가 있음을 밝혔으나 향후 암예방 및 암치료제로서 piperine을 활용하기 위해서는 동물실험 및 임상실험 등 다양한 추가 실험이 필요할 것으로 보인다.

• Toxicological Research
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• 제17권3호
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• pp.215-223
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• 2001

카드뮴의 주요한 표적장기이며 카드뮴이 만성 및 급성 폭로시 축적되는 가장 중요한 장기인 간의 세포독성을 Hepalclc7세포에서 caspases및 Bax단백질의 활성과 발현 그리고 미토콘드리아 세포막 전위 변화(MPT) 등을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 카드뮴은 농도의존적으로 간세포인 Hepalclc7 세포의 생존율을 감소시켰다. 2. 카드뮴을 농도별로 처리하였을 때 100 M 이상의 농도에서 세포사멸의 특징중의 하나인 DNA분절현상을 확인하였다. 3. 카드뮴 처리 후 caspase-3, caspase-8, caspase-9 의 활성변화를 조사한 결과 caspase-3,-9 pretease 활성이 시간이 경과함에 따라 증가하였다. 4. 카드뮴 처리 후 cytochrome c가 세포질내로 방출되었고 이는 caspase-9 proteas의 활성화를 유도하였다. 5. 카드뮴 처리 후 Bax가 세포질에서 미토콘드리아로 이동하여 cytochrome c의 세포질내로의 방출에 관여하였다. 6. 카드뮴 처리시 미토콘드리아 세포막 전위차의 감소를 JC-1 형광염색을 통하여 확인하였다. 이상의 결과는 카드뮴에 의한 Hepalclc7 세포사멸의 신호전달기전은 세포질내에 있는 Bax가 미토콘드리아로 이동, cytochrome c의 세포질내로의 방출, 그리고 caspase-3, 9 pretease 활성화를 의해서 매개되는 것으로 판단된다. 또한 Bax 단백질의 발현변화가 미토콘드리아의 기능변화에 기여하였으리라 사료된다.