세포막을 투과하는 cyclic AMP의 유도체인 Dibutyryl-cyclic AMP(db-cAMP)와 ad-enylate cyclase를 활성화시킴으로써 세포내에 CAMP를 증가시키는 Forskolin을 이용하여 토끼 대동맥평활근 이완작용의 기전을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Db-cAMP는 $1{\mu}M$ norepinephrine에 의한 지속성 수축을 농도의존적으로 억제하였으나 고농도의 K에 의한 수축은 억제하지 못하였다. 2. Forskolin은 $1{\mu}M$ norepinephrine에 의한 지속성 수축을 농도의존적으로 억제하였으며, 고통도의 K에 의한 수축보다 더 효과적으로 억제하였다. 3. Db-cAMP는 $1{\mu}M$ norepinephrine에 의한 $^{45}Ca$ 유입증가를 억제하였다. 4. Forskolin은 $1{\mu}M$ norepinephrine에 의한 $^{45}Ca$ 유입증가를 억제하였으며, 고농도의 K에 의한 $^{45}Ca$ 유입증가도 억제하였으나 유의차는 없었다. 5. Db-cAMP는 칼슘이온 제거용액에서 $l{\mu}M$ norepinephrine에 의한 일과성 수축을 농도의존적으로 억제하였다. 이상의 결과에서 cAMP는 수용체작동성 칼슘채널(ROCs)을 통한 칼슘이온의 유입을 억제함으로써 norepinephrine에 의한 수축을 억제하며, 고농도의 K수축 억제가 전위의존성칼슘채널(VGCs)을 통한 칼슘이온의 유입의 억제에 의한 것인지는 확실치 않다. 또한 cAMP는 norepinephrine에 의한 세포내 칼슘이온의 유리에 의한 일과성 수축도 억제한다.
칼슘이온은 신경섬유 성장의 중요한 조절인자이나 그 정확한 작용기전은 불명확하다. 세포골격 단백은 in vivo 및 in vitro에서 칼슘의존성 단백분해효소(칼파인)에 의해 신속히 분해되므로, 칼슘이온에 의한 신경섬유의 퇴행에 있어서 칼파인의 관련성을 추구하기위하여, 배양된 해마신경세포에서 칼슘이온 ionophore인 A23187에 의한 신경섬유의 성장억제가 칼파인의 억제제인 EST 및 MDL 28170에 의해 차단되는지를 조사하였다. A23187은 100nM의 농도에서 축삭에는 영향이 없이 수상돌기의 퇴행을 유발하였으나, 300 nM의 농도에서는 축삭의 성장을 억제하였다. EST(5 혹은 20 uM) 및 MDL 28170(20 uM)은 100 nM A23187의 수상돌기에 대한 작용과 300 nM A23187의 축삭에 대한 작용을 효과적으로 차단하였다. EST는 A23187에의한 세포내 칼슘이온의 증가를 차단하지 못하였다. 이상의 결과는 해마추상체세포에서 칼슘에 의한 신경섬유의 퇴행이 칼파인에 의해 매개됨을 시사한다.
Glutamate와 aspartate는 단가 양이온과 칼슘에 대한 세포막의 투과성을 증가시키는 것으로 시사되고 있다. 그러나 칼슘 유입이 voltage에 의존적인 칼슘 통로에 의하여 또는 흥분성 아미노산에 활성적인 통로에 의하여 이루어지는가는 분명하지 않다. 더우기, 신경세포의 칼슘 유입에 미치는 흥분성 아미노산의 영향과 세포의 마그네슘에 대한 이들의 반응이 다른 것으로 추정하고 있다. Synaptosome에서 포타슘에 의한 칼슘 흡수는 세포외 마그네슘에 의존적이었으나 10 mM 농도에서는 그 이하의 농도에서보다 오히려 감소하였다. 소듐이 주된 반응액에서 glutamate와 aspartate에 의한 칼슘 흡수는 마그네슘에 의하여 용량에 비의존적인 양상으로 증가하였다. 그러나 NMDA의 작용은 2 mM 이상의 마그네슘에 의하여 억제되었다. 포타슘과 glutamate에 의한 칼슘 흡수는 2,4-dinitrophenol, chorpromazine과 verapami에 의하여 억제되었으나 tetraethylammonium chloride의 영향은 받지 아니하였다. Tetrodotoxin은 효과적으로 glutamate의 작용을 억제하였으나 $K^+$의 작용에는 영향을 주지 않았다. NMDA의 작용은 2,4-dinitrophenol과 tetrodotoxin에 의하여 억제되었고 verapamil에 의하여 약간 억제되었으며 tetraethylammonium chloride의 영향은 받지 아니하였다. 소듐이 주된 반응액에서 glutamate,, aspartate와 NMDA에 의한 synaptosome의 탈분극은 관찰되지 않았으나 이들은 mitochondria에서 칼슘 유입에 따른 탈분극을 초래하였다. 한편, 흥분성 아미노산은 synaptosoine의 ATPase활성도에 영향을 나타내지 않았다. 이상의 결과로부터 glutamate 또는 NMDA에 의한 synaptosome의 칼슘 흡수는 세포외 마그네슘에 각기 다른 양상을 나타내며 이들에 의한 칼슘 흡수는 포타슘을 제외한 소듐과 칼슘에 대한 세포막 투과성의 증가 그리고 이에 따른 탈분극에 연관이 있을 것으로 시사되있다.
스트렙토조토신으로 당뇨를 유발시킨 쥐의 심근 근장그물에서 칼슘이동이 저하됨을 볼 수 있었다. 칼슘이동의 저하는 최대칼슘 uptake의 감소와 칼슘에 대한 affinity의 감소로 나타났다. 이러한 심근 근장그물의 기능저하가 나타나는 작용기전이 심근 근장그물 단백의 산화성 손상과 관계가 있는지를 살펴보았다. 당뇨쥐에서는 glycohemoglobin과 carbonyl group의 양이 현저히 증가됨을 볼 수 있었다. 한편으로 cyclic AMP 의존성 protein kinase의 catalytic subunit에 의한 phospholamban 인산화에 의해 심근 근장고물 칼슘이동의 증가를 보였고, 이 증가는 대조군에 비하여 당뇨군에서 훨씬 현저하게 나타났다. SDS-polyacrylamide를 이용한 전기영동후 autoradiogram을 통하여 확인한 phospholamban 인산화는 당뇨군에서 진한 band로 나타남이 확인되었다. 이상의 결과로 미루어 당뇨군의 심근 근장그물 기능저하는, 기초상태에서 아마도 심근내 저하된 norephinephrine 양으로 인하여 phospholamban 인산화 정도가 적으므로 근장그물 $Ca^{2+}-ATPase$ 억제가 나타남을 제시해 주며, 근장그물 단백의 산화성 손상도 당뇨성 심근질한을 일으킬 수 있는 또 다른 요인 중의 하나로 생각된다.
흰쥐의 적출 배뇨근에 대한 수종의 potassium 통로개방제의 작용을 관찰하고, 배뇨근에 존재하는 potassium 통로의 특성을 알아보기 위하여 체중 250~350g의 흰쥐 (Sprague-Dawley)를 단두하여 희생시킨 후 방광을 적출하였다. 적출된 방광으로 부터 $1.5mm{\times}1.5cm$의 배뇨근 수평절편을 만들어 1ml의 Tyrode 영양액을 포함하는 적출근편실험조에 현수하고 등척성장력을 측정하여 polygraph에 묘기하였다. 배뇨근절편은 potassium 통로 개방제인 pinacidil, BRL 38227 및 RP 52891의 누적 농도 첨가에 의하여 그 기본장력이 농도의존적으로 감소하였는데 그 작용강도는 RP 52891, pinacidil 그리고 BRL 38227의 순이었다. 전위 의존성 potassium 통로 봉쇄제인 procaine은 배뇨근 절편의 기본장력에 영향을 미치지 못했으며, pinacidil, BRL 38227 및 RP 52891에 의한 기본장력감소작용에 대해서도 영향을 미치지 못하였다. 칼슘 의존성 potassium 통로봉쇄제인 apamin은 배뇨근의 기본장력에 유의한 변화를 가져오지 못하였고, potassium 통로 개방제들에 대하여는 상경적 길항작용을 나타내지는 않았으나 BRL 38227과 RP 52891의 최고효능을 유의하게 감소시켰다. ATP 의존성 potassium 통로봉쇄제인 glibenclamide는 배뇨근 절편의 기본장력을 증가시키고, pinacidil을 상경적으로 길항하였으며, BRL 38227과 RP 52891을 상경적으로 길항하는 동시에 그 최대효능을 감소시켰다. 췌장의 ${\beta}$-세포에서 ATP 의존성 potassium 통로를 개방시켜 인슐린의 분비를 억제하는 galanin은 흰쥐의 배뇨근을 수축시켰다. 이상의 결과를 종합하면, 흰쥐의 배뇨근에서는 새로운 potassium 통로 개방제인 RP 52891의 배뇨근 이완작용이 pinacidil보다 강한 것으로 관찰되었다. 또 흰쥐 배뇨근에서는 ATP 의존성이며, glibenclamide 반응성인 potassium 통로가 존재 한다고 생각되는데, 이는 췌장의 ${\beta}$-세포에 있는 ATP 의존성 potassium 통로와는 다른 특성을 가진 것으로 추측된다.
본 연구는 환경 호르몬으로. 분류된 67종 중의 하나인, 선저 도료나 어망, 어구 및 방오페인트 재료로 사용되어지고 유기주석화합물(tributyltin)을 사용하여 설치류의 웅성생식세포에서 세포자연사를 일으키는 작용기작을 조사하였다 먼저 흰쥐의 레이딕 세포주인 R2C에 유기주석화합물을 농도별(1∼500 nM)로 처리한 후 DNA fragment현상을 전기영동법을 통하여 조사하였다. 그 결과 유기주석화합물을 처리한 군들에서 대조군에 비하여 세포자연사현상이 농도 의존적으로 증가하였다. 유기주석화합물이 세포 내 칼슘이온(Ca$^2$$^{+}$)및 유해 산소종(reactive oxygen species)에 미치는 영향을 조사해본 결과 유기주석화합물 처리시 세포 내 칼슘이온 및 유해 산소종이 시간에 의존적으로 크게 증가하였다. 또한 칼슘 킬레이터인 BAPTA를 전 처리한 경우 유기주석화합물에 의해 유도된 칼슘이온 및 유해 산소종이 대조군에 비해 유의성 있게 감소하였다. 이러한 세포자연사 과정이 미토콘드리아의 cytochromec방출에 의한 과정인지를 화인하기 위해 세포질 내 cytochrome c양을 western blot법을 사용하여 확인해 본 결과 유기주석화합물처리 시간 및 농도에 따라 증가하며, 이 또한 BAPTA를 전처리 한 경우 대조군에 비하여 유의성 있게 감소하였다. 또한 유기주석화합물이 세포자연사 유발 시 caspase-3 효소 활성과의 관계를 확인하기 위해 ELISA법을 사용하여 확인해 본 결과 유기주석화합물 처리 농도에 의존적으로 증가하였으며, caspase-3효소 억제자로 잘 알려진 Z-DEVD FMK을 전 처리한 경우 유기주석화합물을 처리한 군에 비해 세포자연사율이 크게 감소하였다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때 유기주석화합물은 세포 내 칼슘이온의 증가를 일으키고, 그로 인하여 세포질 내 유해산소종 및 cytochrome c의 양이 증가함으로써 세포자연사 다음 단계인 caspase효소 활성의 증가를 통하여 흰쥐의 레이딕 세포주인 R2C의 세포자연사를 일으킬 것이라 추론할 수 있다.
본 연구에서는 토끼신장 근위세뇨관 일차배양세포에서 브라디키닌의 생리작용이 phospholipase D (PLD)에 의해 매개되는지를 살펴 보기위해 PLD 효소반응의 특이한 성질인 transphosphatidylation 반응의 생성물인 phosphatidylethanol (PEth) 의 세포내 양을 측정함으로 PLD 효소의 관련성을 규명할 수 있었다. 시간경과에 따른 phosphatidic acid (PA) 및 diacylglycerol (DAG) 의 생성을 살펴본 결과 PA가 DAG보다 먼저 생성되어 최고치 (30초)에 도달하였고 DAG는 1분이후부터 5분까지 서서히 생성되는 양상을 나타내었다. 또한 0.5에서 5%까지의 에탄올 존재하에 PA 및 PE소 생성량을 비교해본 결과 에탄올량이 증가함에 따라 PA는 감소하는 반민 PEth 의 생성은 계속 증가하였다. 한편 브라디키닌 농도 변화 실험에서는 브라디키닌농도가 증가함에 따라 PA 및 PEth 둘다 생성이 증가되었다. 이러한 결과로부터 토끼신장 근위세뇨관 세포막에 존재하는 브라디키닌수용체는 브라디키닌에 의해 activation 시 PLD를 직접적으로 활성화시켜 그들의 작용을 세포내로 전달한다는 사실을 알 수 있었다. 또한 PLD 효소활성의 activator로 수용체효능 제외에 칼슘이온, protein kinase C (PKC) 등이 몇몇 다른 실험에 의해 밝혀져 있고, G protein 역시 PLD 효소 활성을 조절하는 역할이 있음이 알려졌다. calcium ionophore 및 칼슘채널길항제인 verapamil을 이용한 실험에서 우리는 브라디키닌의 PLD 활성화는 칼슘이온에 의존적인 경로 및 비의존적인 경로가 같이 존재함을 알수 있었다. 또한 브라디키닌의 PLD 활성화기전이 PKC 의존적인지를 살펴보기위해 PKC activator(PMA) 및 inhibitor (staurosporine)를 이용한 실험에서 브라디키닌은 신장세포에서 PKC를 통하여 PLD를 활성화시킴으로 신호전달을 하는 것으로 추측되었다. 마지막으로 가수분해안되는 G protein 유도체인 GTPrS 및 G protein 활성물질 NaF, 백일해독소등을 이용한 실험에서 G protein 의 PLD 조절활성을 확인할 수 있었다.
녹차의 주성분인 에피갈로 갈레이트 (EGCG)는 건강에 이로운 효과로 나타내고 있는것으로 알려져 있어 많은 주목을 받고 있는 실정이다 본 연구에서는 처음으로 EGCG가, U87사람의 교세포에서 포스포리파제 D의 효소활성을 증가시킨다는 사실을 규명하였다. EGCG에 의한 포스포리파제 D의 활성화는 포스포리파제 C효소의 특이적인 억제제와 지질분해효소 활성이 억제제 포스포리파제 \gama1$의 변이체를 이용하여 실험한 결과 세포내 칼슘에 의존적인 양상을 보였주었다. 이러한 포스포리파제 D의 활성화는 아마도 칼슘 의존성 단백질 키나아제 II (CaM kinase II)를 통하여 일어나는것으로 여겨진다. 흥미롭게도, EGCG는 포스포리파제 \gama1$를 세포질에서 세포막으로의 이동을 유도하였으며, 포스포리파제 \gama1$와 PLD1의 결합을 유도하였음을 관찰하였다. 이상의 결과들을 종합하여 볼 때, EGCG가 사람의 교세포에서 포스포리파제 \gama1$-칼슘-CaM kinase II의 신호전달 경로를 통하여 포스포리파제 D의 활성을 유도하는 것으로 사료된다.
종이에 대한 수요가 꾸준히 증가함에 따라 백상지 고지(White ledger)나 신문지 고지(Old newspaper pulp)등의 재활용지에 대한 중요성이 지속적으로 증가하고 있다. 또한 재활용지의 사용은 산림자원의 보호와 지구온난화 등의 환경문제 차원에서 더욱 부각되고 있다. 하지만 재활용지의 경우 종이에 필수적인 광학적 성질이 저하하고 기계적 성질이 감소하는 등 일반 종이에 비해 단점을 가지고 있다. 이러한 재활용지의 문제점을 보완하기 위해 입자 크기에 따라 $0.1{\mu}m{\sim}0.9{\mu}m$의 교질형 초미립자와 $0.1{\mu}m{\sim}0.9{\mu}m$의 입방형 미립자로 나눠지는 침강성 탄산칼슘을 In-situ 공정으로 재생펄프 표면에 합성하였다. 서로 다른 결정 형태와 크기가 다른 침강성탄산칼슘이 재활용지의 광학적 기계적 물성에 어떠한 영향을 주는지 연구하였다. 또한 화학펄프와의 혼합을 통해 침강성 탄산칼슘이 코팅된 재생펄프의 기계적 물성을 감소시키는 점을 보완하여 다른 첨가물에 전혀 의존하지 않고도 우수 재활용 인증마크인 GR규격을 만족하는지 알아보았다.
칼슘 의존적으로 활성화되는 neutral protease calpain에 의한 단백질 분해는 세포의 성장을 조절하는데 중요한 단백질들의 역할에 매우 중요한 역할을 한다. Cyclin의 분해는 세포주기의 진행을 위한 필연적인 과정이다. D-type cyclins는 외부자극이나 신호에 의하여 세포주기의 G1 초기에 합성이 된 후 cyclin-dependent kinases (cdk4 및 cdk6)와의 결합하여 세포주기 S기 진입을 촉진하는 역할을 한다. 본 연구에서는 cyclin D3 단백질이 calpain protease에 의하여 번역 후 수준에서 조절 받고 있음을 제시하였다. 본 실험의 조건에서 lovastatin과 actinomycin D가 처리된 PC-3-M 전립선 암세포에서 cyclin D3 단백질의 발현이 완전히 사라졌지만, calpain inhibitor인 LLnL의 처리에 의하여 정상 수준으로 회복되었음을 알 수 있었다. 그러나 26S proteasome의 선택적 억제제인 lactacystin, lysosome 억제제인 ammonium chloride 및 chloroquine, serine protease 억제제인 PMSF는 동일 조건에서 lovastatin과 actinomycin D 처리에 의한 cyclin D3 단백질의 발현저하를 억제하지는 못하였다. In vitro 조건에서 순수 분리된 calpain은 cyclin D3 단백질을 칼슘 농도 의존적으로 분해하였으며, cyclin D3 단백질의 반감기는 LLnL 처리에 의하여 매우 유의적으로 증가되었다. 또한 calpain 저해인자인 calpastatin의 과발현은 PC-3-M 세포에서 뿐만 아니라 NIH 3T3 섬유아세포에서도 cyclin D3 단백질의 반감기 및 안전성을 증대시켰다. 이러한 결과는 cyclin D3 단백질이 칼슘에 의해 활성화 되는 protease calpain에 의해 조절됨을 보여주는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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