• 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.

• Medical Lasers
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• 제10권4호
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• pp.195-200
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• 2021

Evidence shows that nerve injury triggers mitochondrial dysfunction during axonal degeneration. Mitochondria play a pivotal role in axonal regeneration. Therefore, normalizing mitochondrial energy metabolism may represent an elective therapeutic strategy contributing to nerve recovery after damage. Photobiomodulation (PBM) induces a photobiological effect by stimulating mitochondrial activity. An increasing body of evidence demonstrates that PBM improves ATP generation and modulates many of the secondary mediators [reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), cyclic adenosine monophosphate (cAMP), and calcium ions (Ca²⁺)], which in turn activate multiple pathways involved in axonal regeneration.

• BMB Reports
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• 제53권1호
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• pp.3-9
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• 2020

The mitochondrial genome encodes 13 proteins that are components of the oxidative phosphorylation system (OXPHOS), suggesting that precise regulation of these genes is crucial for maintaining OXPHOS functions, including ATP production, calcium buffering, cell signaling, ROS production, and apoptosis. Furthermore, heteroplasmy or mis-regulation of gene expression in mitochondria frequently is associated with human mitochondrial diseases. Thus, various approaches have been developed to investigate the roles of genes encoded by the mitochondrial genome. In this review, we will discuss a wide range of techniques available for investigating the mitochondrial genome, mitochondrial transcription, and mitochondrial translation, which provide a useful guide to understanding mitochondrial gene expression.

• Applied Microscopy
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• 제40권4호
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• pp.261-266
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• 2010

미토콘드리아에서 생성하는 ATP는 미토콘드리아의 속막에 존재하는 전자전달계 효소(electron transferase)에 의해 생성되며, 이러한 전자전달계 효소는 복합체 I, II, III, IV, V로 구성되어 있다고 알려져 있다. ATP는 ATPase에 의해 생성되며, ATPase는 $F_0$와 $F_1$ 소복합체로 구성되어 있다. 미토콘드리아의 외막에는 Porin 또는 VDAC(voltage-dependent anion-selective channel)이라고 알려져 있는 미세한 구멍 형태의 단백질이 존재하며, 세포질에 존재하는 succinate, malate, ATP와 같은 음전하용질 또는 전자를 선택적으로 통과시키는 역할을 수행하는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서는 소의 심근 미토콘드리아에 존재하고 있는 porin과 ATPase의 기능과 분포의 관계를 알아보기 위하여, porin과 ATPase Ⅴ-${\beta}$ 항체를 면역반응법을 이용한 광학현미경과 이중면역반응법을 이용한 형광현미경으로 확인하고, 심근 미토콘드리아의 두 단백질 분포를 면역황금표지법을 이용한 전자현미경으로 관찰하였다. 미토콘드리아에서 porin 항체에 대한 미토콘드리아 조직항원의 발색은 조직내에서 전반적으로 관찰할 수 있었으며, ATPase 항체에 대한 조직항원의 발색은 세로면에서 관찰되었다. 이중면역응법에서 porin 항체와 ATPase는 각각 다른 조직에서 발색이 관찰되거나, 같은 조직 내에서 관찰되었다. 면역황금표지법에서 porin 항체는 미토콘드리아의 바깥막에서 황금입자가 표지된 것을 확인할 수 있었으며, ATPase는 미토콘드리아의 속막에서 황금입자가 표지된 것을 확인할 수 있었다. 그러나 ATPase 항체가 황금입자로 표지되지 않은 미토콘드리아도 확인되었다. 이러한 결과로 porin 항체와 ATPase 항체는 미토콘드리아의 바깥막과 속막에 각각 분포양상을 확인하였다. porin 항체의 발색으로 인한 조직 내의 미토콘드리아가 존재하고 있음을 확인할 수 있었으며, ATPase 항체의 발색으로 인한 ATP를 생성하는 미토콘드리아를 확인할 수 있었다. 하지만 porin 항체의 반응으로 확인된 미토콘드리아가 반드시 ATP를 생성하는 것은 아니라는 것을 추측할 수 있었다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제8권4호
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• pp.201-206
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• 2004

Mitochondrial ATP-sensitive potassium $(mitoK_{ATP})$ channels play a role in early and late ischemic preconditioning. Nevertheless, the subunit composition of $mitoK_{ATP}$ channels remains unclear. In this study, we investigated the subunit composition of $mitoK_{ATP}$ channels in mitochondria isolated from rat cardiac myocytes. Mitochondria were visualized using the red fluorescence probe, Mitrotracker Red, while $mitoK_{ATP}$ channels were visualized using the green fluorescence probe, glibenclamide-BODIPY. The immunofluorescence confocal microscopy revealed the presence of Kir6.1, Kir6.2 and SUR2 present in the cardiac mitochondria. Western blot analysis was carried to further investigate the nature of $mitoK_{ATP}$ channels. For SUR proteins, a 140-kDa immunoreactive band that corresponded to SUR2, but no SUR1 was detected. For Kir6.2, three bands $({\sim}44,\;{\sim}46,\;and\;{\sim}30\;kDa)$ were detected, and a specific ${\sim}46-kDa$ immunoreactive band corresponding to Kir6.1 was also observed. These observations suggest that the subunits of $mitoK_{ATP}$ channels in rat myocytes include Kir6.1, Kir6.2, and a SUR2-related sulfonylurea-binding protein.

• 생명과학회지
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• 제29권12호
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• pp.1393-1400
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• 2019

본 연구에서는 사람의 제대정맥 내피세포에서 고농도 당에 의해 유도되는 세포사멸과 연관된 미토콘드리아의 기능적 지표 변화에 미치는 diazoxide의 효과를 관찰하였다. 고농도 당에 노출된 내피세포에서 세포사멸이 시간에 따라 증가하였고, caspase 3와 8, 9의 활성 증가가 동반되었다. Caspase 3와 9의 억제제들이 세포사멸을 감소시킨 반면 caspase 8의 억제제는 효과가 없었다. 고농도 당에 노출된 세포에서 미토콘드리아 막전위의 탈분극과 막투과도의 증가, 치토크롬 C (cytochrome C)의 유리가 동반됨을 관찰할 수 있었다. Diazoxide는 고농도 당에 의한 미토콘드리아 의존성 세포사멸 신호의 활성화를 억제하였다. Diazoxide의 이러한 효과들은 미토콘드리아막의 ATP-억제성 칼륨통로 차단제인 5-hydroxydecanoate에 의해 차단되었다. 이상의 결과들을 종합하면 diazoxide가 미토콘드리아막의 ATP-억제성 칼륨통로 개방을 통해 미토콘드리아 의존성 세포사멸 신호기작의 활성화를 차단하여 고농도 당에 의해 유도되는 세포사멸을 억제하는 것으로 사료된다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제34권3호
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• pp.181-190
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• 1995

암컷 Aedes aegypti의 난성숙과장에서 새로 나타나는 malate dehydrogenase(L-malate, $NAD^+$ oxidoreductase, EC 1.11.37, MDH)를 DEAE-Sepharose, Sulphonyl-Sepharose, Cibacron 3FGA affinity chromatography를 이용하여 분리정제하여 그 특성을 조사하였다. 분자량은 70,000 dalton정도의 dimer 형태로 되어 있으며 최적 pH는 malate-oxaloacetate반응에서는 pH 9.0~9.2, oxaloacetate-malate 반응에서는 pH 9.8~10.2이었다. 정재된 MDH는 mitochondria에 위치하고 있으며 기질로서 malate에 대한 Km값의 경우 $1.29 \times 10^{-4}$ M, oxaloacetate에 대한 Km 값은 $6.58\times 10^{-4}$M, NAD에 대한 Km값은 $0.76\times 10^{-3}$ M이며 NADH에 대한 Km 값은 $3.8\times 10^{-3}$ M 을 보이고 있으며 각각의 기질에 의한 저해현상을 보이고 있었다. 기질에 대한 Km값을 부분적으로 분리한 DEAE-sepharose에 흡착된 원형질 MDH와 비교한 결과 malate에 대한 Km 이 $8.92\times 10^{-3}$으로 상당한 차이를 보이고 있었다. 또한 정제된 MDH는 cltrate, $\alpha$-ketoglutarate, ATP 등의 대사산물에 의하여 저해작용을 받았다. ATP 및 citrate에 의한 MDH 활성도 저해는 oxaloacetate-malate반응에서 보다는 malate-oxaloacetate 반응에서 덜 일어났다. Oxaloacetate-malate 반응의 경우 ATP에 의하여저해작용이 완전히 일어났으며 malate-oxaloacetate반응에서는 cltrate에 의하여 저해작용이 일어나지 않았다. 흡혈 후 생성되는 MDH는 난소에서 합성되며 흡혈 수 난소에서 18시간 때부터 활성도가 나타나 48시간 이후 최고 활성도가 유지되는데 TCA회로의 isocitrate dehydrogenase 의 경우 난소내에서의 활성도 변화가 MDH의 변화 양상과 같았다.

• Journal of Community Nutrition
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• 제7권3호
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• pp.163-168
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• 2005

The present investigation was undertaken in vivo to determine whether the functional alterations of hepatic mitochondria induced by ethanol might be prevented by taurine. We examined the effects of supplementation of taurine on hepatic mitochondrial oxidative phosphorylation in the chronic ethanol-administered rats. Isolated hepatic mitochondria from three groups of rats were functionally tested by an analysis of $\beta-hydroxbutyrate-supported$ respiration and the coupling of this process to ATP synthesis in the presence of ADP. The three groups were control group(CO), ethanol(60g/L) administered group (AL), and ethanol (60g/L) + taurine (5g/L) supplemented group (AT). Ethanol and/or taurine were given in drinking water for 10 weeks. The mitochondria from AL group had lower state 4 respiratory rate, respiratory control (RC) ratio and ADP : O(P/O) ratio than those from CO and AT group. It showed that the ethanol administered rats were less coupled and thus less efficient with respect to mitochondrial ATP synthesis than both control rats and ethanol + taurine supplemented rats. It suggests that taurine supplementation might improve the impaired oxidative phosphorylation efficiency in mitochondrial dysfunction that is recognized as a cause of liver diseases in chronic ethanol consumption.

• BMB Reports
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• 제56권11호
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• pp.575-583
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• 2023

Mitochondria, fundamental cellular organelles that govern energy metabolism, hold a pivotal role in cellular vitality. While consuming dioxygen to produce adenosine triphosphate (ATP), the electron transfer process within mitochondria can engender the formation of reactive oxygen species that exert dual roles in endothelial homeostatic signaling and oxidative stress. In the context of the intricate electron transfer process, several metal ions that include copper, iron, zinc, and manganese serve as crucial cofactors in mitochondrial metalloenzymes to mediate the synthesis of ATP and antioxidant defense. In this mini review, we provide a comprehensive understanding of the coordination chemistry of mitochondrial cuproenzymes. In detail, cytochrome c oxidase (CcO) reduces dioxygen to water coupled with proton pumping to generate an electrochemical gradient, while superoxide dismutase 1 (SOD1) functions in detoxifying superoxide into hydrogen peroxide. With an emphasis on the catalytic reactions of the copper metalloenzymes and insights into their ligand environment, we also outline the metalation process of these enzymes throughout the copper trafficking system. The impairment of copper homeostasis can trigger mitochondrial dysfunction, and potentially lead to the development of copper-related disorders. We describe the current knowledge regarding copper-mediated toxicity mechanisms, thereby shedding light on prospective therapeutic strategies for pathologies intertwined with copper dyshomeostasis.

• 약학회지
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• 제43권6호
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• pp.851-860
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• 1999

The effects of antimycin A(AA), dodium azide ($NaN_3$) and 2,4-dinitrophenol (DNP), which inhibit mitochondrial ATP production, on cellular functions of cultured astrocytes were studied. High concentrations of AA $(50{\;}\mu\textrm{g}/ml),{\;}NaN_3$ (100mM) and DNP (20mM) significantly decreased 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) reduction, which was known to be related to mitochondrial function and then cel viability. AA ($50{\;}\mu\textrm{g}/ml$) increased lactate dehydrogenase (LDH) release and decreased [$^3H$] glutamate uptake, suggesting severe damage of cellular function by the concentrations of the compounds. Meanwhile, low concentrations of AA $(\leq{;\}10{\;}\mu\textrm{g}/ml),{\;}NaN_3{;\}(\leq{\;}50mM)$ and DNP ($\leq{\;}5mM$) significantly increased MTT reduction, the effect of which was specific to astrocytes. AA (5 and $10{\;}\mu\textrm{g}/ml$) did not affect LDH release and [$^3H$] glutamate uptake, indicating that these compounds increased MTT reduction at the low concentrations without cellular membrane damage. However, the low concentrations of AA produced significant decrease of MTT reduction in a glucose-free medium. Low concentrations of AA (1 and $5{\;}\mu\textrm{g}/ml$) did not change ATP production of astrocytes in the medium containing 10 mM glucose, but completely inhibited in a glucose-free medium, suggesting marked increase of cytosolic ATP production by the blockade of mitochondrial ATP production with low concentrations of AA. These results suggest that astrocytes have ability to enhance neuronal function or survival under conditions of incomplete ischemia or early by enhancement of glycolysis, and that cellular reduction of MTT occurs not only mitochondrially but also extramitchondrially.