• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1433-1441
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• 2018

고강도 운동 시 산성화의 과정은 수소이온의 방출과 젖산 나트륨염을 형성하는 젖산의 생산 증가에 따른 것이라 설명되어져 왔다. 이 설명에 의하면, 젖산의 생산 비율이 세포내의 수소이온 완충능력을 초과하였을 때 세포의 수소이온 농도는 증가한다고 한다. 이러한 생화학적 과정을 젖산의 산성화라 한다. 이 이론에 따라 고강도 운동 시 젖산의 생산이 대사적 산성화와 피로의 원인이 되는 것으로 해석되어져 왔다. 그러나, 본 고찰에서는 젖산의 생산이 산성화와 피로의 원인이라는 어떠한 생화학적 근거가 없음을 명확히 제시하고 있다. 오히려 젖산의 생산은 해당과정에서 필요한 $NAD^+$의 지속적인 공급을 위해 필수적이며 수소이온을 소비하는 대사과정이다. 젖산의 축적은 세포와 혈중의 수소이온 농도의 증가를 알려주는 좋은 지표가 될 수는 있지만 그것이 산성화의 직접적인 원인은 아니다.

• Molecules and Cells
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• 제43권3호
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• pp.222-227
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• 2020

Inositol polyphosphate multikinase (IPMK) is required for the biosynthesis of inositol phosphates (IPs) through the phosphorylation of multiple IP metabolites such as IP3 and IP4. The biological significance of IPMK's catalytic actions to regulate cellular signaling events such as growth and metabolism has been studied extensively. However, pharmacological reagents that inhibit IPMK have not yet been identified. We employed a structure-based virtual screening of publicly available U.S. Food and Drug Administration-approved drugs and chemicals that identified the antidepressant, vilazodone, as an IPMK inhibitor. Docking simulations and pharmacophore analyses showed that vilazodone has a higher affinity for the ATP-binding catalytic region of IPMK than ATP and we validated that vilazodone inhibits IPMK's IP kinase activities in vitro. The incubation of vilazodone with NIH3T3-L1 fibroblasts reduced cellular levels of IP5 and other highly phosphorylated IPs without influencing IP4 levels. We further found decreased Akt phosphorylation in vilazodone-treated HCT116 cancer cells. These data clearly indicate selective cellular actions of vilazodone against IPMK-dependent catalytic steps in IP metabolism and Akt activation. Collectively, our data demonstrate vilazodone as a method to inhibit cellular IPMK, providing a valuable pharmacological agent to study and target the biological and pathological processes governed by IPMK.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.85-89
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• 2019

무세포 단백질 합성 시스템은 세포를 파쇄한 후 파쇄액 내의 단백질 합성기구들을 이용하여 단백질을 발현하는 시스템으로 기존의 세포 기반 재조합 단백질 발현 기법들과 달리 세포의 생장조건에 영향을 받지 않으면서 발현 조절에 관한 다양한 인자들을 인위적으로 조절 할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 단백질 합성 과정 중 소모되는 ATP의 연속적 재생을 위해 사용되는 에너지원의 높은 비용과 낮은 안정성은 재조합 단백질 대량생산에의 적용을 제약하는 요인으로 작용하여 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안들 중의 하나로 포도당을 에너지원으로 사용하여 세포 파쇄액내 대사과정을 통해 ATP를 재생하는 방법이 있다. 본 연구에서는 포도당을 에너지원으로 이용한 무세포 합성 시스템에서의 단백질 합성 효율 향상을 위하여 대장균 파쇄액으로부터 회수된 지질을 추가적으로 첨가함으로써 산화적 인산화 과정에서의 ATP재생을 증진시키고자 하였다. 그 결과, 지질이 추가된 무세포 단백질 합성 시스템은 지질이 추가되지 않은 대조군에 비하여 6배 이상 향상된 단백질 생산성을 나타내었다.

• Toxicological Research
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• 제14권3호
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• pp.333-339
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• 1998

Sambutoxin, a newly purified mycotoxin in Koea, caused hemorrhage in the stomach and intestine of rats. To elucidate the mechanism of hemorrhage, effects of sambutoxin on rabbit platelet aggregation were investigated. First of all, the effects of sambutoxin on the platelet aggregation response and ATP release from platelet by various appregating factors were investigated. And then the role of $Ca^{2+}$ on the platelet aggregation was investigated by flow cytometer. Finally, morphological effect of sambutoxin on platelet ultrastructure was examined by transmission electron microscope. Sambutoxin inhibited aggregation induced by ADP, collagen, thrombin, and arachidonic acid and decreased platelet activating factor-induced disaggregation time in a dose dependent manner. Sambutoxin also decreased thrombin and arachidonic acid-induced ATP release, but increased all factors induced $Ca^{2+}$ release. Sambutoxin showed severe ultrastructural changes of platelet such as appearance of disorganization debri of cellular organelle in intercellular space. Our results indicate that sambutoxin inhibitis rabbit platelet aggregation, and it may be party due to the decrease of ATP release. However, it is not clear whether the antiaggregating effect of sambutoxin is related to $Ca^{2+}$ increase.

• 대한수의학회지
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• 제40권2호
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• pp.267-274
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• 2000

Since intracellular free $Mg^{2+}$ ($[Mg^{2+}]_i$) appears to be tightly regulated following cellular energy depletion, we hypothesized that the increase in $[Mg^{2+}]_i$ would result in $Mg^{2+}$ extrusion into circulation. Extracellualr $Mg^{2+}$ contents ($[Mg^{2+}]_o$) were measured in rat erythrocytes, the perfused heart and liver, and plasma in the anesthetized rat. Animals were injected intraperitoneally with sodium nitrite ($NaNO_2$) and plasma $Mg^{2+}$ was measured after the injection and then 10 and 20 minutes later. An increase in circulating (plasma) $Mg^{2+}$ ($[Mg^{2+}]_c$) and methemoglobin was observed in animals injected with $NaNO_2$ (30 mg/Kg). The time course of the effects demonstrated that $[Mg^{2+}]_c$ and methemoglobin continued to increase 10 minutes after the $NaNO_2$ injection. Under these conditions, there was a sustained increase in $[Mg^{2+}]_c$, but not in methemoglobin, which was inhibited by pretreatment with potassium cyanide (KCN, 4 mg/Kg), indicating that an increase in $[Mg^{2+}]_c$ was accompanied by ATP depletion. Injection of rotenone (0.9 mg/Kg) or 2,4-dinitrophenol (15 mg/Kg) also induced an increase in $[Mg^{2+}]_c$. Reduced respiration rate from 100/min to 10/min during 30 minutes also caused a time-dependent rise in $[Mg^{2+}]_c$. These increase in $[Mg^{2+}]_c$ were inhibited by pretreatment with KCN. In addition, ATP depletion by $NaNO_2$ or KCN sustainedly increased the $[Mg^{2+}]_o$ in rat erythrocytes. $Mg^{2+}$ efflux was stimulated by KCN in the perfused heart and liver, but not by $NaNO_2$. These results suggest that the activation of $Mg^{2+}$ effluxes into the circulation is directly dependent on the ATP depletion-induced increase in $[Mg^{2+}]_i$ and heart, liver and erythrocytes have a major pool of $Mg^{2+}$ that can be mobilized upon cellular energy state.

• 한국식품과학회지
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• 제45권2호
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• pp.137-141
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• 2013

플라보노이드는 식물의 주요 2차 대사산물 중 하나로 자외선 차단, 식물의 수분을 위한 곤충 유인 등 외부환경에 적응하는데 이로운 역할을 한다. 특히 플라보노이드는 항산화 효과가 우수한 것으로 알려져 노화방지와 생활습관 질병예방에 유용한 건강기능식품소재로 각광받고 있다. 하지만 플라보노이드의 생체이용률은 매우 낮으며 이러한 플라보노이드 흡수과정에 관한 생물학적기전은 최근에 조금씩 밝혀지기 시작하고 있다. 플라보노이드의 수송기전에는 세포 내에서 일어나는 소포체 매개 수송과 세포막 및 소기관 표면 단백질에 의한 막 수송체 매개 수송이 있다. 소포체 매개 수송의 경우 cellular trafficking에 의한 일련의 소포체 유래 vesicle의 융합 반응을 거쳐 식물 세포의 경우 액포 내에 플라보노이드가 축적되거나 세포 외부로 배출된다. 표면 단백질에 의해 플라보노이드의 세포막 흡수가 일어나게 되는데 ATP를 사용한 능동수송, 막 전위를 이용한 2차 수송에 관여하는 다수의 수송체들이 관여하는 것으로 보인다. 다양한 종류의 플라보노이드가 존재하는 만큼 플라보노이드 수송체도 다양하며 어쩌면 모든 플라보노이드의 특이적 수송체를 규명하는 것은 불가능 할 지도 모른다. 하지만 식품에 다량 존재하는 주요 플라보노이드를 모델 화합물로 이용한 연구를 수행하면 이에 관련된 주요 수송체 단백질과 관련 메커니즘에 대해 깊이 이해할 수 있고 이를 통해 생체 이용률을 향상시키는 방법을 생각해 볼 수 있으며 특히 낮은 혈중 농도 조건에서도 조직 세포 내에 플라보노이드 축적을 통해 건강 기능성을 최적화하는 노력을 기울이는데 적절한 과학적 방법을 제시해 줄 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제37권5호
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• pp.195-207
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• 2016

This study examined the effectiveness of micro-current stimulation (MCS) to improve the facial skin qualities by performing clinical test. The MCS is generally known that provide healing response in the damaged tissue and pain relief through activating the adenosine triphosphate (ATP) and protein synthesis. In here, we can hypothesize that the improvement of facial skin qualities may occur due to MCS, since the induction of micro-current from outside may enhance the cellular activity according to ATP activation. From the clinical test, our results showed that a variety of evaluating categories, which is able to assess the skin qualities, significantly enhanced due to stimulation of micro-current after 7 and 14 days. Therefore, we can estimate that MCS in human facial skin may be effective to improve the skin qualities.

• 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.

• Molecules and Cells
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• 제45권5호
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• pp.294-305
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• 2022

E3 ligase BRUTUS (BTS), a putative iron sensor, is expressed in both root and shoot tissues in seedlings of Arabidopsis thaliana. The role of BTS in root tissues has been well established. However, its role in shoot tissues has been scarcely studied. Comparative transcriptome analysis with shoot and root tissues revealed that BTS is involved in regulating energy metabolism by modulating expression of mitochondrial and chloroplast genes in shoot tissues. Moreover, in shoot tissues of bts-1 plants, levels of ADP and ATP and the ratio of ADP/ATP were greatly increased with a concomitant decrease in levels of soluble sugar and starch. The decreased starch level in bts-1 shoot tissues was restored to the level of shoot tissues of wild-type plants upon vanadate treatment. Through this study, we expand the role of BTS to regulation of energy metabolism in the shoot in addition to its role of iron deficiency response in roots.

• 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.