• 생명과학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.361-369
• /
• 2017

미토콘드리아의 항상성은 미토콘드리아 생합성과 마이토파지(자가포식에 의한 미토콘드리아 분해)로 불리는 2가지 주요 과정들에 의해 정교하게 조절되고 있다. 지구성 운동 훈련에 반응하여 골격근에서 미토콘드리아 생합성에 관한 기전들은 잘 정립되어 있는 반면 지구성 운동 훈련 후 골격근의 마이토파지 조절 기전과 마이토파지와 미토콘드리아 생합성의 협응을 조절하는 기전은 아직 명확히 밝혀져 있지 않다. 최근 연구들에 의하면 지구성 운동 훈련은 골격근에서 미토콘드리아 생합성, 미토콘드리아 역동성, 미토콘드리아 분해와 관련된 유전인자들의 발현을 증가시킨다고 하였다. 하지만 골격근에서 자가포식이 억제되었을 경우, 지구성 운동 훈련에 의한 미토콘드리아 생합성과 관련된 지표들인 Cox IV와 citrate synthase의 증가는 상쇄되었다. 따라서 자가포식과 마이토파지는 골격근의 미토콘드리아 생합성에 중요한 역할을 하며 정반대되는 이 두 과정(이화 또는 동화작용)의 협응 과정이 지구성 운동 훈련에 반응하여 대사적 기능과 지구력 운동 수행능력을 향상시키는 것과 같은 골격근의 적응에 중요한 듯하다. 지구성 운동은 미토콘드리아의 일정한 숫자를 유지시키기 위해 미토콘드리아 생합성, 미토콘드리아의 융합과 분열, 자가포식/마이토 파지들의 각각의 과정들을 조절하는 것으로 여겨진다. 지구성 운동 훈련은 골격근에서 마이토파지를 활성화시켜 미토콘드리아 양과 질을 조절하여 늙고 건강하지 않은 미토콘드리아를 젊고 건강한 미토콘드리아로 교체시킬 수 있다. 이 총론에서 미토콘드리아 생합성과 마이토파지의 분자학적 기전과 서로 상반되는 이 두 과정간의 협응이 골격근의 지구성 훈련에 대한 세포적 적응에 관련한다는 내용이 논의될 것이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.355-363
• /
• 2009

비정상적인 미토콘드리아에 의해 산화 스트레스가 증가하면 세포내 신호전달 및 유전자 발현에 손상을 일으켜 인슐린 저항성이나 당뇨병 등의 여러 질환들을 유발한다. 그런데 자식작용은 산화 스트레스로 기능이 저하된 미토콘드리아를 제거하여 인슐린 저항성 등을 억제해준다. 한편 운동도 미토콘드리아 생합성을 강화시켜 조직의 기능저하나 퇴행을 회복시켜준다. 따라서 운동과 자식작용이 서로 연관되어 미토콘드리아 생합성을 유도하는 신호체계로 작용할 가능성이 있고, 이 연구를 통해 운동 혹은 AICAR (aminoimidazole-4-carboxamide-1-${\beta}$-D-ribofuranoside)처치로 활성 화된 AMPK(5'-AMP- activated protein kinase) 신호전달체계가 미토콘드리아 생합성을 증가시키는 경로에 자식작용이 관여하는지의 여부를 확인하고자 하였다. 연구결과에 따르면, 6시간의 급성운동으로 쥐의 골격근에서 PGC-1(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1)과 mtTFA (mitochondrial transcription factor A)의 mRNA 발현이 유의하게 증가하였다. 하지만 자식작용 표지제인 LC3(microtubule-associated proteinl light chain 3)의 mRNA 발현은 증가경향을 나타냈지만 유의하지 않았다. 한편 C2C12 근세포에서도 AICAR 처치에 의해 PGC-1, mtTFA mRNA 발현이 모두 증가하였지만, 이러한 증가는 LC3 SiRNA에 의해서 억제되지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들을 통해 자식작용은 AMPK에 의해 조절되는 신호전달 전달체계와는 다른 경로로 미토콘드리아 생합성에 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
• /
• 제28권12호
• /
• pp.1455-1460
• /
• 2018

최근 들어 급속한 고령화 사회가 진행되고 있으며 이로 인해 골관절염과 골다공증 등의 퇴행성 골질환 환자수도 동반하여 증가하고 있다. 따라서 고령화에 따른 골관련 질환의 새로운 제어와 치료법 개발을 위해 성체줄기세포의 골세포 분화유도를 활용한 재생의학도 활발히 연구되고 있다. 또한 관련 연구에서 줄기세포의 분화과정에서 미토콘드리아의 산화적인산화가 중요하다고 알려지고 있다. 흥미롭게도 최근 연구에서 아스피린의 주성분인 salicylate가 동물세포의 미토콘드리아 생합성을 증진시키는 효과가 보고되었다. 그러나 성체줄기세포에서 salicylate가 골세포분화나 미토콘드리아 생합성을 유도할 수 있는지에 대한 연구결과는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 인체 골막 유래의 성체줄기세포를 이용하여 골세포분화나 미토콘드리아 생합성에 대한 salicylate의 영향을 분석하였다. 골막 유래 성체줄기세포의 골세포 분화유도 과정에 동반한 salicylate 처리는 잘 알려진 골세포분화 표지자인 alkaline phosphatase의 활성을 증가시키는 결과를 본 연구에서 얻었다. 이러한 연구결과는 salicylate가 줄기세포로부터 골세포로의 분화를 조절할 수 있는 물질이 될 수 있음을 제시한다. 또한 이러한 골세포 분화과정에서 미토콘드리아 생합성도 salicylate 처리에 의해 증가됨이 관찰되었다. 따라서, 미토콘드리아 생합성이나 기능을 조절하는 물질이 성체줄기세포의 골세포 분화과정에도 영향을 줄 수 있으며, 이러한 물질이 골세포분화나 재생의학의 새로운 조절 물질로 응용될 수 있음을 제시한다.

• 생명과학회지
• /
• 제29권8호
• /
• pp.837-845
• /
• 2019

본 연구에서는 고지방식이로 유발된 비만 쥐의 골격근에서 유산소 운동과 레스베라트롤 투여가 미토콘드리아 생합성에 미치는 영향을 조사하였다. 4주령 C57BL/6의 수컷 쥐를 이용하여, 일반 식이 그룹(NC, n=10), 고지방식이 그룹(HR, n=10), 레스베라트롤 투여와 고지방식이 그룹(HRe, n=10), 유산소 운동 그룹(HE, n=10)으로 분류하였다. 유산소 운동은 16주 동안 40~60 min/day 동안 10-14m/min, 0% grade의 강도로 주당 4회 트레드밀 운동을 실시하였고, 레스베라트롤은 16주 동안 1일 1회, 주당 4회 체중 당 25 mg/kg을 투여하였다. COX-IV mRNA 발현은 NC와 HC 그룹 간에 유의한 차이가 있었으며(p<0.05), HE 그룹의 SIRT-3, $PGC-1{\alpha}$ 및 COX-IV mRNA 발현은 HC 및 HRe 그룹에 비해 유의하게 증가하였다(p<0.05). 또한, 오직 HE 그룹의 $PGC-1{\alpha}$ 및 COX-IV mRNA의 발현만이 HC 그룹에 비해 유의하게 증가하였다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해보면, 고지방식이로 유발된 비만 쥐는 골격근에서 미토콘드리아 생합성 유전자 발현에 영향을 나타내지 않는 것으로 보인다. 하지만, 유산소 운동 훈련은 고지방식이로 유발된 비만 쥐의 골격근에서 미토콘드리아 생합성 유전자 발현을 증가시키는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 레스베라트롤 투여가 아닌 유산소 운동이 고지방식이로 유도된 쥐의 골격근에서 미토콘드리아 생합성에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.

• 한국체육학회지인문사회과학편
• /
• 제51권3호
• /
• pp.353-362
• /
• 2012

본 연구는 4주령의 male Wister rat을 대상으로 4주간 등열량 고지방식이 (50% calories from fat) 또는 지구성 운동 (treadmill running, slop 8%, 23m/min, 120분/일, 5일/주)이 미토콘드리아 생합성과 인슐린 저항성에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 4주간의 등열량 고지방식이는 일반 사료 집단에 비해 체중과 체지방량에 차이가 없었고, 혈중 포도당, 인슐린 수준 및 골격근내의 인슐린 유발 포도당 이동률도 4주간 등열량 고지방식이 및 일반 사료 집단 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 4주간 등열량 고지방식이와 지구성 운동을 병해 실시한 집단의 체중, 체지방, 혈중 포도당 수준도 다른 3집단과 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 지구성 운동을 실시한 집단은 고지방식이 집단보다 혈중 인슐린 수준이 유의하게(p<0.05) 낮게 나타났다. 4주간의 등열량 고지방식 또는 지구성 운동은 미토콘드리아 생합성을 증가시키지 않았으나 복합처치의 경우 유의하게(p<0.05) 증가시켰고, 이러한 현상은 혈중 유리지방산의 증가와 함께 나타났다(p<0.05). 이상의 연구 결과들을 종합하면 4주간의 등열량 고지방식과 지구성 운동 복합처치는 인슐린 저항성을 발생시키지 않고 미토콘드리아 표지인자를 유의하게 증가시킴으로 미토콘드리아 생합성을 안정적으로 증가시키는데 좋은 대안이 될 것으로 생각된다.

• 대한화장품학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.237-245
• /
• 2012

쿠메스트롤은 식물이 스트레스에 대항해 합성하는 phytoalexins의 일종으로, 알팔파 새싹, 클로버, 콩나물에서 일반적으로 발견된다. 본 연구에서는 쿠메스트롤의 자외선에 의해 유도되는 피부 진피세포 광노화 예방 효능에 관한 연구를 실시하였다. 쿠메스트롤 전처리는 자외선 B 조사에 의해 감소된 Sirt1 단백질 발현 및 활성과 하위 미토콘드리아 생합성 관련 유전자인 PGC-$1{\alpha}$, NRF1, TFAM의 발현 변화를 감소시켰다. 또한, ATP 및 ROS 생성량을 정상화시키고 피부 노화를 유도하는 최종당화산물 생성을 억제하였다. 이상의 결과에서 쿠메스트롤은 자외선 조사에 의해 발생하는 진피 세포 내 미토콘드리아 손상 및 이에 따른 당화 단백질 생성을 감소시킴으로써 피부 광노화 현상으로부터 보호할 수 있음을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
• /
• 제49권6호
• /
• pp.685-692
• /
• 2017

극심한 스트레스, 서구화된 식습관, 불규칙한 생활리듬 등에 의한 부족한 신체활동은 체력을 약화시키고 비만, 당뇨, 고혈압, 우울증, 근감소증 등을 야기한다. 본 연구에서는 ARC가 운동능력 증진에 미치는 효능을 세포 및 동물실험을 통해 검증하였다. ARC를 처리함에 따라 근육 세포 내에서 p-AMPK와 SIRT1 단백질, PGC-$1{\alpha}$, NFR1, TFAM mRNA 발현양과 미토콘드리아 양이 증가하였다. 세포실험에서 ARC는 RGE와 AE단독으로 처리에 비해 ATP 생성을 더 많이 하였으며, 동물실험에서도 RGE군과 AE군에 비해 ARC군에서 운동수행능력이 더 향상시켰다. 세포 실험과 마찬가지로 ARC는 동물의 근육 조직 내에서 미토콘드리아 생합성에 관련된 유전자의 발현을 증가시켰으며, 젖산 발생량 감소 및 산화스트레스 억제로 인해 운동으로 인한 피로를 쉽게 회복시켰다. 따라서, 신선초와 홍삼 복합물에 대한 인체수준에서 과학적인 증거 및 안전성이 확보될 경우, 운동수행능력 향상을 위한 기능성 소재로서의 산업적인 활용이 확대될 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권7호
• /
• pp.997-1003
• /
• 2011

폐경과 비만은 여러 대사증후군과 관련되어 있다. 이에 본 연구는 난소절제로 폐경을 유도한 흰쥐에게 고지방식이로 비만을 유도하여 이들 지방세포에서 발현되는 PPAR${\gamma}$, PGC-$1{\alpha}$, -$1{\beta}$, NRf-1, TFAM 유전자들의 변화를 조사하고 6주간의 규칙적인 운동을 하여 그 차이에 따른 효과를 규명하는데 목적을 두고 조사하였다. 본 실험에서 사용한 암컷흰쥐는 3그룹으로 다음과 같이 구분하였다. (1) 일반식이군(C group, n=4), (2) 고지방식이 군(H group, n=4), (3) 고지방식이와 운동군(H+EX group, n=4)으로 나누었다. 규칙적인 운동은 수영운동을 하였으며, 방법은 주 5회, 총 6주간 점진적 시간증가로 수행하였다. 그 결과, 지방조직의 무게는 H 그룹에서 유의하게 높게 (p<0.01) 나타났으나 규칙적인 운동그룹은 확실히 감소되었다. 또한 규칙적인 운동은 PPAR-${\gamma}$ (p<0.05), PGC-$1{\alpha}$ (p<0.01), -$1{\beta}$ (p<0.05), NRf-1 (p<0.01), TFAM (p<0.05)의 유전자들은 모두 유의하게 증가시켰다. 이상의 결과를 종합하면 6주간의 규칙적인 수영운동은 지방세포 내 PPAR-${\gamma}$, PGC-$1{\alpha}$, -$1{\beta}$, NRf-1, TFAM의 mRNA 발현 증가와 미토콘드리아의 수 증가에 영향을 미친 것으로 추측된다. 따라서 규칙적인 운동은 폐경기 비만으로 비대해진 피하지방을 감소시키고 지방세포 내 미토콘드리아의 생합성기능을 개선시켜 미토콘드리아 수 감소를 개선할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제50권3호
• /
• pp.414-421
• /
• 2022

식물 공생 미생물은 기주 식물과 함께 공생하는 미생물로 생장 촉진, 면역력 증진, 대사체 생성 등의 역할을 수행하며 식물 발달에 영향을 준다. 본 연구를 통해 30년근 산삼에서 분리 동정한 미생물인 W. ginsengihumi LGHNH (KCTC 14462BP)은 식물 생장 촉진 호르몬인 indole-3-acetic acid (IAA)을 1.38 ㎍/ml에서 2.22 ㎍/ml 수준으로 분비함을 확인하였다. 또한 발효 전, 후의 진세노사이드 함량 비교를 통해 진세노사이드 전환능이 있음을 확인하였다. 전환된 저분자 진세노사이드인 Rg2(R), Rg4, Rg6, Rg3(S), Rg3(R), Rk1, Rg5, Rh1(R), Rk3, Rh4 등은 생체 이용률이 높고 다양한 피부 효능을 갖는다고 알려져 있다. 배양물로 제조한 W. ginsengihumi LGHNH (W. ginsengihumi LGHNH Cultured product, WCP)의 항노화 소재로서 가능성을 탐색하기 위해 미토콘드리아의 막전위와 ATP 생합성량을 측정하여 기능 저하 억제 여부를 확인하였다. 노화를 발생시키는 인자인 UVB를 조사한 HaCaT 세포 내 미토콘드리아 막전위 값을 측정한 결과, 미조사군 대비 39.3%로 감소하나 WCP 0.001% (v/v), 0.01% (v/v)에 의해 각각 57.3%, 58.1% 수준까지 회복함을 확인하였다. 또한 미토콘드리아의 ATP 생합성량 측정 결과, UVB 조사에 의해 미조사군 대비 94.3% 수준으로 감소하나 WCP를 0.001% (v/v), 0.01% (v/v) 처리한 군에서 각 각 105.3%, 105.7%로 증가하여 미토콘드리아 기능을 정상으로 회복하는데 도움을 줄 수 있다고 판단된다. 따라서, 본 연구를 통해 확보한 30년근 산삼의 공생 미생물은 항노화 관련 생물 자원으로서 산업적 활용 가능성이 높다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.744-754
• /
• 2020

본 연구는 파킨슨 질환(Parkinson's disease) 마우스 모델을 대상으로 지구성 운동과 MitoQ 섭취가 뇌의 흑질의 미토콘드리아 기능에 미치는 영향을 확인하는데 목적이 있다. 파킨슨 질환을 유도하기 위해 C57BL/6 수컷 마우스를 대상으로 복강 내 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP) 25mg/kg과 흡수를 돕기 위한 probenecid 250mg/kg을 이용하여 주 2회 5주간 총 10회 투여하였다. 실험 집단은 생리식염수를 투여하는 집단(Normal Conrol (NC), n=10), MPTP 투여집단(MPTP Control (MC), n=10), MPTP 투여 + MitoQ 투여집단(MPTP + MitoQ (MQ), n=10), MPTP 투여 + 운동집단(MPTP + Exercise (ME), n=10), MPTP 투여 + MitoQ 투여 + 운동집단(MPTP + MitoQ + Exercise (MQE), n=10) 총 5 집단으로 구성하였으며, 운동집단은 지구성 운동을 실시하였고 MitoQ집단은 점진적으로 250μmol로 늘리면서 5주간 섭취하였다. 연구결과 Rotarod-test에서 MC 집단에 비해 처치 집단은 운동 기능 저하의 개선을 보였다. 또한 MC 집단에 비해 처치 집단은 tyrosine hydroxylase의 수준의 증가와 알파시누클린(α-synuclein) 단백질 축적을 감소시켰다. 그리고 미토콘드리아 생합성에 주요조절 인자인 PGC-1α와 항산화 효소인 Catalase 발현이 MC 집단에 비해 처치 집단에서 증가해 미토콘드리아 기능을 개선했으며, 세포사멸 조절인자인 Bcl-2의 증가와 Bax의 감소를 통해 세포사멸을 완화했다. 따라서 5주간의 지구성 운동과 MitoQ 섭취는 파킨슨 질환에서 나타나는 병리학적 특징을 완화하고 운동기능을 향상시키는데 효과적인 것으로 나타났다.