• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제23권3호
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• pp.247-268
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• 1996

여포와 난포의 성숙, 배란과 착상, 임신의 유지와 태아의 성장 발달, 분만 및 유선발육과 비유 등 일련의 생식현상에서 있어서 성선자극호르몬과 스테로이드 호르몬의 작용이 중추적인 역할을 한다는 사실은 오래 전부터 알려져왔다. 그러나 이러한 일련의 현상에 고전적인 호르몬 외에도 다수의 성장인자가 관여되고 있음이 최근의 연구 결과 밝혀지고 있다. 생식기관에서 성장인자들은 대부분 autocrine/paracrine mode로 작용하여, 성선자극호르몬과 스테로이드 호르몬의 작용을 매개하거나 이들 호르몬 등과 교호적인 작용(synergy)을 한다. 생식기관 내 insulin-like growth factor(IGF) system은 최근 가장 활발히 연구된 분야 중의 하나로 생식현상의 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하고 있음이 밝혀졌다. 본 지면에서는 IGF system에 관한 개괄적인 정보를 소개하고 현재까지 보고된 intrauterine IGF system에 관한 연구를 요약하고자 한다. IGF family는 IGF-I과 IGF-II ligands, 두종류의 IGF receptors(수용체), 그리고 지금까지 발견된 6종류의 IGF-binding proteins(IGFBPs)로 이루어져 있다. IGF-I과 IGF-II는 proinsulin과 상동한 구조를 가진 peptide로서 포도당과 아미노산 운반을 자극하는 등 insulin과 유사한 작용을 한다. 이 외에도 IGFs는 세포분열촉진제(mitogens)로서 여러 형태의 세포에 걸쳐 세포증식을 자극하고, 세포의 분화(differentiation)과 세포기능의 발현에 관여한다. IGFs는 간과 주로 messenchymal cells에서 발현되어 endocrine mode는 물론 autocrine/paracrine mode로 거의 모든 조직에 작용한다. IGF 수용체는 두종류가 알려져 있는데 type I IGF receptor는 tyrosine kinase로서 IGF-I과 IGF-II에 공히 high-affinity를 나타내고, 상기한 대부분의 IGFs의 작용을 매개한다. Type II IGF receptor 혹은 IGF-II/mannose-6-phosphate receptor는 두개의 서로 다른 binding sites를 가지고 있는데 IGF-II binding site는 IGF-II에만 high-affinity를 나타낸다. Type II IGF receptor의 주요 역할은 IGF-II를 lysosomal targeting하여 ligand를 파괴하는데 있다. 체액 속의 IGFs는 대부분 IGFBP에 결합되어 있다. IGFBPs는 IGF의 저장/운반체 혹은 IGF 작용을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있으나 개개 IGFBP의 역할에 대해서는 지극히 제한된 정보만이 알려져 있다. IGFBPs의 IGF ligands에의 affinity는 IGF receptors의 IGFs에의 affinity보다 크기 때문에 대부분의 in vitro 상황 하에서 IGFBPs는 IGF 작용을 억제한다. IGFBP에 결합되어 있는 IGF가 어떤 기작에 의해 IGFBP로부터 분리되어 IGF receptor에 도달하는지는 알려지지 않고 있으나, 혈액과 조직액에 들어있는 불특정 IGFBP protease activity는 IGF의 방출과정에서 일역을 하는 것으로 믿어지고 있다. 최근 연구보고에 의하면 특정 in vitro 상황 하에서 IGFBP-1, -3, -5 등은 IGF와 무관한 작용도 있다는 증빙이 있어 IGF system의 또 다른 차원을 예고하고 있다. IGF family members의 mRNAs & proteins는 영장류, 설치류 및 가축의 자궁조직과 수태물(conceptus)에서 발현되어 자궁과 태아의 성장 발달에 중요한 역할을 한다. 자궁조직의 IGF system의 발현은 성선호르몬, 국소 생리조절인자 등에 의해 발현시기와 장소의 특이성이 결정되며, 발현된 IGFs와 IGFBPs는 autocrine/paracrine mode로 자궁조직에 작용하기도 하고, 자궁강에 분비되어 수태물의 성장 발달에 관여한다. 착상을 전후하여 수태물에서도 IGF system이 발현되는데 개개 IGF family member의 발현 시기는 모체로부터 유래된 mRNA의 유무, 수태물 자체의 genetic programming, 모체와의 상호작용 등에 의해 결정되고, IGFs의 작용 부위 역시 시간(생리적 상태)과 장소의 특이성이 있다. 이와같이 conceptus IGF system의 발현이 시간적, 공간적으로 조절되고있다는 사실은 IGFs가 수태물의 성장 발달에 일역을 한다는 가설을 간접적으로 지지해 준다. 자궁조직과 수태물에서 발현된 IGFs는 세포의 증식과 분화, 포도당과 아미노산의 운반과 단백질합성, placental lactogen과 prolactin 등과 같은 유선자극호르몬의 생성을 자극하고 스테로이드 호르몬의 합성에도 관여한다. 태아의 성장 발달에 있어서 IGFs의 역할은 embryo의 IGF-I, IGF-II, 혹은 IGF receptor gene을 homologous recombination technique에 의해 파괴(gene targeting)하여을 때의 결과로써 입증되었다. 생쥐의 IGF and/or IGF-II gene 혹은 IGF receptor gene을 파괴했을 때 출생 전후 모두 성장 발달이 지연되며 출생시 무게는 정상치의 30-60% 수준에 머물고, 특히 type I IGF receptor gene 혹은 IGF-I과 IGF-II genes를 모두 파괴했을 경우에는 출생 후 곧 치사한다. 자궁 내의 IGFBPs는 IGF ligands를 자궁 내에 제한시키거나 IGFs의 receptor binding을 억제하는 negative regulators 역할을 하는 것으로 믿어지고 있다. 그러나 영장류의 자궁에서 IGFBP-I과 같은 특정 IGFBP는 IGFs보다 월등히 많은 양이 발현 분비되고 있는 것으로 추산되고 있으며, 또한 이 단백질은 모체탈락막세포에서 분비되는 주요 단백질 중의 하나라는 점을 감안할 때 IGFBP-I이 IGF과 무관한 작용이 있을 가능성도 배제할 수 없다. 따라서 IGFBPs의 역할 규명은 IGF system을 이해하는데 중요한 부분을 차지하고 있어 향후 이 분야의 연구에 많은 기대와 촛점이 모여지고 있다.

• 대한소아치과학회지
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• 제33권2호
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• pp.181-191
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• 2006

NFI-C K/O 생쥐에서는 상아모세포의 분화과정에 이상이 초래되어 상아질 형성에 이상이 생기고 치근 형성이 불완전하게 이루어지는 것으로 알려져 있으나 이에 대한 명확한 기전은 잘 알려져 있지 않다. 상아모세포가 분화하여 정상적으로 상아질을 형성하기 위하여 핵과 세포질이 극성을 띠고 잘 조직화되어야 하며, 이 과정에는 다양한 세포사이 결합장치들이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 NFI-C K/O 생쥐에서 상아질 형성에 이상이 생기는 것이 상아모세포의 형태학적 변화와 세포사이 결합장치들이 기능을 하지 못한 결과에서 기인한 것인지 알아보기 위하여, NFI-C K/O 생쥐에서 발생한 비정상적인 상아모세포들을 광학 및 투과 전자현미경을 이용하여 형태학적으로 관찰하고, Zo-1과 occludin의 발현을 면역조직화학적으로 관찰하여 세포사이 결합장치들의 분포를 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 광학현미경 소견에서 NFI-C K/O생쥐의 전치부 상아모세포는 세포 극성이 상실되고, 여러 층으로 배열되어 있었으며 상아질에 많은 세포들이 함입된 것과 같은 비정상적인 상아질의 소견을 나타냈다. 반면에 NFI-C K/O생쥐의 구치부 상아모세포는 치관부에서는 잘 조직화된 소견을 보였으나 치근 형성 부위 에서는 세포 배열이 불규칙해지고 세포 극성이 상실되었다. 2. 투과 전자현미경 소견에서 NFI-C K/O생쥐 전치부의 비정상적인 상아모세포는 둥근 형태로 세포 사이 간격이 넓으며 폐쇄연접과 같은 세포사이 결합장치들이 전혀 관찰되지 않았다. 3. ZO-1의 면역조직화학적 염색에서 NFI-C K/O생쥐의 전치부 법랑모세포의 근위부와 원위부에서 ZO-1이 강하게 발현되었으나 비정상적인 상아모세포에서는 ZO-1의 발현을 관찰할 수 없었다. 4. Occludin의 면역조직화학적 염색에서 정상 생쥐의 전치부 상아모세포에서는 occludin의 발현이 관찰되었으나 NFI-C K/O생쥐의 비정상적인 상아모세포에서는 occludin의 발현이 관찰되지 않았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 NFI-C의 결손은 상아모세포의 분화 이상을 초래하고 비정상적으로 상아질을 형성하는 과정에 세포사이 결합장치의 상실과 같은 형태학적인 변화의 중요한 요소로 작용하는 것으로 생각된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권2호
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• pp.169-175
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• 2011

칼슘은 동물과 마찬가지로 식물에서도 다양한 신호를 전달하는 2차 매개체로 잘 알려져 있다. 특히, 세포사멸 현상을 유도하는 신호전달에 칼슘의 관여는 잘 보고되어 있다. 최근 발표된 논문에서 액포막에 존재하는 $Ca^{2+}$-ATPases(ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이된 식물체의 잎에서 세포사멸 표현형을 관찰했으며, 이러한 세포사멸 현상이 salicylic acid (SA)에 의존적이라고 보고했다. 또한 앞선 연구들에서 vacuolar processing enzymes (VPEs)이 생물학적 또는 비생물학적 스트레스에 의해서 유발되는 SA에 의해서 활성화 된다고 보고하였다. 본 연구에서는 액포막 $Ca^{2+}$-ATPases (ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이 된 식물체에서 VPEs의 유전자 발현이 상당히 증가되어 있고 효소 활성도 증가됨을 확인했다. 이 결과를 바탕으로, aca4/aca11/avpe와 aca4/aca11/${\gamma}$vpe 그리고, aca4/aca11/avpe/${\gamma}$vpe의 삼중과 사중 돌연변이체를 구축했다. 이들과 aca4/aca11의 이중 돌연변이체의 세포사멸 표현형을 비교 관찰한 결과, 삼중과 사중 돌연변이에서 세포사멸 현상이 일정기간 억제되는 것을 관찰했다. 또한, 삼중과 사중의 돌연변이체에서 VPEs의 효소 활성이 많이 감소되는 현상으로 나타났다. 결론적으로, $Ca^{2+}$-ATPases (ACA4와 ACA11)가 이중으로 돌연변이된 식물체에서는 SA가 유발되며, 이러한 SA에 의해서 VPEs의 단백질이 활성화되어 세포사멸 현상이 발생할 것으로 사료된다.