• Nutrition Research and Practice
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• 제11권2호
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• pp.121-129
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• 2017

BACKGROUND/OBJECTIVES: The study was conducted to evaluate the effects of dietary leucine supplementation on mitochondrial biogenesis and energy metabolism in the liver of normal birth weight (NBW) and intrauterine growth-retarded (IUGR) weanling piglets. MATERIALS/METHODS: A total of sixteen pairs of NBW and IUGR piglets from sixteen sows were selected according to their birth weight. At postnatal day 14, all piglets were weaned and fed either a control diet or a leucine-supplemented diet for 21 d. Thereafter, a $2{\times}2$ factorial experimental design was used. Each treatment consisted of eight replications with one piglet per replication. RESULTS: Compared with NBW piglets, IUGR piglets had a decreased (P < 0.05) hepatic adenosine triphosphate (ATP) content. Also, IUGR piglets exhibited reductions (P < 0.05) in the activities of hepatic mitochondrial pyruvate dehydrogenase (PDH), citrate synthase (CS), ${\alpha}$-ketoglutarate dehydrogenase (${\alpha}$-KGDH), malate dehydrogenase (MDH), and complexes I and V, along with decreases (P < 0.05) in the concentration of mitochondrial DNA (mtDNA) and the protein expression of hepatic peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ coactivator $1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$). Dietary leucine supplementation increased (P < 0.05) the content of ATP, and the activities of CS, ${\alpha}$-KGDH, MDH, and complex V in the liver of piglets. Furthermore, compared to those fed a control diet, piglets given a leucine-supplemented diet exhibited increases (P < 0.05) in the mtDNA content and in the mRNA expressions of sirtuin 1, PGC-$1{\alpha}$, nuclear respiratory factor 1, mitochondrial transcription factor A, and ATP synthase, $H^+$ transporting, mitochondrial F1 complex, ${\beta}$ polypeptide in liver. CONCLUSIONS: Dietary leucine supplementation may exert beneficial effects on mitochondrial biogenesis and energy metabolism in NBW and IUGR weanling piglets.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제39권4호
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• pp.323-330
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• 2006

Peripheral insulin resistance in obese/type II diabetes animals results from an impairment of insulin-stimulated glucose uptake into skeletal muscle. Insulin stimulate the translocation of GLUT4 from intracellular location to the plasma membrane. Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors (SNAREs) is implicated in mediation of fusion of GLUT4-containing vesicle with the plasma membrane. Present study investigated regulatory effects of Rhodiola sachalinensis administration and exercise training on the expression of GLUT4 protein and SNAREs protein in skeletal muscles of obese Zucker rats. Experimental animals were randomly assigned into one of five groups ; lean control(LN), obese control(OB), exercise-treated(EXE), Rhodiola sachalinensis-treated(Rho), combine of Rho & EXE (Rho-EXE). All animals of exercise training (EXE, Rho-EXE) performed treadmill running for 8 weeks, and animals of Rho groups (Rho, Rho-EXE) were dosed daily by gastric gavage during the same period. After experiment, blood were taken for analyses of glucose, insulin, and lipids levels. Mitochondrial oxidative enzyme (citrate synthase, CS ; $\beta$-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, $\beta$-HAD) activity were analysed. Skeletal muscles were dissected out for analyses of proteins (GLUT4, VAMP2, syntaxin4, SNAP23). Results are as follows. Exercise and/or Rhodiola sachalinensis administration significantly reduced body weight and improved blood lipids (TG, FFA), and increased insulin sensitivity. Endurance exercise significantly increased the activity of mitochondrial enzymes and the expression of GLUT4 protein, however, administration of Rhodiola sachalinensis did not affect them. The effect of exercise and/or Rhodiola sachalinensis administration on the expression of SNARE proteins was unclear. Our study suggested that improvement insulin sensitivity by exercise and/or Rhodiola sachalinensis administration in obese Zucker rats is independent of expression of SNARE proteins.

• Nutritional Sciences
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• 제8권3호
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• pp.181-188
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• 2005

We investigated the effects of diet manipulation on pro- and macro-glycogen accumulation and mobilization during exercise in different kinds of muscle fiber and tissue. Thirty-two Sprague-Dawley rats were divided into groups representing one of two dietary conditions: high fat (HF, n=16) or standard chow (CHOW, n=16). Each dietary group was fm1her divided into control (REST, n=8) and exercise (EXE, n=8). After an eight-week dietary intervention period, the animals in EXE swam for 3 hours while the animals in REST remained at rest Skeletal muscle (soleus, red gastrocnemius and white gastrocnemius) and liver samples were then dissected out and used for analyses. 1here was no statistical difference in body weight between the animals in the HF and mow groups (p>.05). Three hours of exercise significantly increased plasma free fatty acid (FFA) concentration in the animals in the CHOW group but not in the animals in the HF group. Both citrate. synthase (CS) and $\beta$-hydroxyacyl dehydrogenase ($\beta$-HAD) activities in skeletal muscles were higher in the HF group than in the mow group. CS and $\beta$-HAD activities were also the highest in red gastrocnemius and the lowest in white gastrocnemius. At both time points (i.e., rest and immediately after exercise) intramuscular triglyceride (IMTG) and liver TG concentrations were significantly higher in the HF compared to the CHOW. IMTG and liver TG changed selectively in the CHOW. Except in white gastrocnemius muscle, there was no significant difference in total glycogen content between HF and mow at rest. Although exercise significantly lowered total glycogen content in all groups and tissues (p<.05), the degree of reduction was markedly greater in the mow than in the HF. Whereas changes in proglycogen concentration showed a trend similar to those of total glycogen, alterations in macroglycogen concentrations clearly differed from those of total glycogen. Specifically, the degree of reduction of macroglycogen following three hours of exercise was substantially greater in the CHOW than in the HF. These results suggest that metabolic alterations induced by a long-term high fat diet may be caused by macro-glycogen rather than pro-glycogen.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권6호
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• pp.818-825
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• 2013

We isolated and functionally characterized the ${\alpha}$- and ${\beta}$-subunits (ApCpnA and ApCpnB) of a chaperonin from Aeropyrum pernix K1. The constructed vectors pET3d-ApCpnA and pET21a-ApCpnB were transformed into E. coli Rosetta (DE3), BL21 (DE3), or CodonPlus (DE3) cells. The expression of ApCpnA (60.7 kDa) and ApCpnB (61.2 kDa) was confirmed by SDS-PAGE analysis. Recombinant ApCpnA and ApCpnB were purified by heat-shock treatment and anion-exchange chromatography. ApCpnA and ApCpnB were able to hydrolyze not only ATP, but also CTP, GTP, and UTP, albeit with different efficacies. Purified ApCpnA and ApCpnB showed the highest ATPase, CTPase, UTPase, and GTPase activities at $80^{\circ}C$. Furthermore, the addition of ApCpnA and ApCpnB effectively protected citrate synthase (CS) and alcohol dehydrogenase (ADH) from thermal aggregation and inactivation at $43^{\circ}C$ and $50^{\circ}C$, respectively. In particular, the addition of ATP or CTP to ApCpnA and ApCpnB resulted in the most effective prevention of thermal aggregation and inactivation of CS and ADH. The ATPase activity of the two chaperonin subunits was dependent on the salt concentration. Among the ions we examined, potassium ions were the most effective at enhancing the ATP hydrolysis activity of ApCpnA and ApCpnB.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.367-376
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• 2014

이 연구의 목적은 건강한 남자 14명을 대상자로 단기간의 지구성 훈련과 지구성 운동에 웨이트 운동을 병행한 복합훈련이 골격근 섬유의 형태 및 골격근 내 산화적 효소의 활성도에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 지구성 트레이닝 집단은 최대심박수의 70~80% 에서 40분간 자유형으로 수영을 6주간 실시하였으며 복합 트레이닝 집단은 동일한 수영을 실시한 후 웨이트 트레이닝을 추가로 실시하였다. 근섬유 횡단면적에 있어 복합훈련 집단과 지구성 훈련 집단 간에 차이가 나타나지 않았으며 훈련기간에 따라 복합훈련 집단에서 지구성 훈련 집단보다 증가한 것으로 나타났다. 모세혈관 수에 있어서도 집단 간 차이는 나타나지 않았으며 훈련기간에 따라 복합훈련 집단에서 지구성 훈련 집단보다 증가한 것으로 나타났다. 유산소성 대사 효소 중 CS, ${\beta}$-HAD 그리고 CPT의 활성도는 훈련형태에 따른 차이는 통계적으로 나타나지 않았으나 복합훈련 집단에서 지구성 훈련 집단에서 보다 더 큰 증가의 폭을 나타냈다. 이와 같은 결과를 종합해 볼 때 유산소성 훈련만을 실시할 때 보다 유 무산소 운동이 복합적으로 구성되어 있는 훈련의 수행이 근섬유의 에너지 대사 관련 효소들의 활성도 증가와 근 세포 모세혈관의 발달에 보다 효과적이라는 결론을 도출할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제20권2호
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• pp.260-268
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• 2010

가물치(Channa argus) 조직의 젖산탈수소효소 동위효소(EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH)를 정제하고 생화학적, 면역학적 및 역학적 방법으로 특성을 연구하였다. LDH 활성은 골격근이 380.4 units로 가장 높고 심장 13.4, 눈 3.5, 뇌 조직 5.4 units이었으며, 심장의 CS 활성은 20.7 unit로 가장 높고, LDH/CS는 골격근 172.9, 심장 0.6, 눈 0.32, 뇌 0.47이고, 단백질 양은 골격근 14.7 mg/g이며, 특이활성(units/mg)은 골격근 25.88, 심장 0.79, 눈 0.31, 뇌 1.38 units/mg이었으므로 골격근은 혐기적이고, 심장은 호기적이었다. LDH $A_4$, $B_4$, eye-specific $C_4$에 대한 항혈청을 사용한 Western blot, 면역침강반응 및 native-polyacrylamide gel electrophoresis에 의해 $A_4$, $A_3B$, $A_2B_2$, $AB_3$ 및 $B_4$가 모든 조직에서 확인되었고, 눈 조직에서 $C_4$와 $AC_3$, $A_2C_2$, $AC_3$, 뇌 조직에서 $A_3C$도 확인되었다. LDH $A_4$, $A_3B$, $A_2B_2$, $AB_3$, $B_4$, eye-specific $C_4$ 동위효소는 affinity chromatography와 Preparative PAGE Cell에 의해 정제되었다. LDH $A_4$ 동위효소는 $NAD^+$ 유입 후 정제되었고, eye-specific $C_4$는 $A_4$에 이어 용출되기 시작하였으며 $B_4$는 buffer 유입 후 용출되었다. 정제한 결과 $A_4$는 $B_4$ 및 eye-specific $C_4$와 분자구조의 일부가 유사하였지만 $B_4$와 $C_4$는 서로 다른 것으로 나타났으므로, 하부단위체 A는 보존적이고, 하부단위체 B는 A보다 더 빠르게 진화된 것으로 보인다. 피루브산 10 mM에서 $A_4$ 동위효소 39.98%, $A_2B_2$ 21.28%, $B_4$ 19.67% 및 eye-specific $C_4$ 16.87%의 활성이 남아있었고, 피루브산에 대한 $Km^{PYR}$은 $A_4$ 0.17 mM, $B_4$ 0.27 mM, eye-specific $C_4$ 0.133 mM였다. $A_4$, $B_4$, eye-specific $C_4$, $A_2B_2$, $A_3B$ 및 $AB_3$의 최적 pH는 각각 pH 6.50, pH 8.5, pH 5.5, pH 6.0-6.5, 5.0 및 pH 7.5였고, 동질사량체 $A_4$와 이질사량체 동위효소들은 넓은 pH 영역에서 안정하였다. 특히 골격근은 LDH 활성이 크므로 활동성이 크며, 눈조직에서 피루브산 친화력이 강한 eye-specific $C_4$에 의해 피루브산 대사가 빠르게 일어나고, 이어서 $A_4$에 의해 젖산이 산화되어지는 것으로 사료되므로, 종의 생태환경 및 먹이 획득 양식에 따라 LDH-C 발현, 기질에 대한 친화도 및 대사 시간이 다른 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제18권2호
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• pp.264-272
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• 2008

풀망둑(Acanthogobius hasta) 조직의 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27 Lactate dehydrogenase, LDH) 동위 효소의 특성을 생화학적, 면역화학적 및 역학적 방법에 의해 연구하였다. 풀망둑 골격근과 눈 조직의 젖산탈수소효소 활성이 65.30과 53.25 units였고, 심장과 간 조직에서는 낮게 나타났다. 골격근 조직의 LDH/CS는 22.29로 가장 높고, LDH 특이활성도는 뇌 56.45, 눈 38.04 및 골격근 11.04 units/mg였다. 각 조직에 대해 $A_4,\;B_4$, eye-specific $C_4$, 및 liver-specific $C_4$에 대한 항혈청으로 면역 침강 반응시킨 후 Polyacrylamide gel 전기영동 하였다. 골격근, 뇌 및 눈 조직에서 $A_4$ 동위효소가 우세하게 확인되었고, 심장에서는 $A_4$ 동위효소가 확인되었다. 또한 양극의 eye-specific t와 음극의 liver-specific $C_4$가 한 종에서 함께 발현되었으며, 눈 조직의 eye-specific $C_4$는 활성이 크고 간 조직의 liver-Specific $C_4$의 활성은 낮게 나타났다. 결과 $A_4$와 $C_4,\;A_4$와 $B_4$ 및 eye-specific $C_4$와 liver-specific $C_4$의 분자구조의 일부가 서로 유사하지만 $B_4$와 $C_4$의 구조는 서로 다른 것으로 나타났으므로 하부단위체 A는 보존적이고 하부단위체 B는 하부단위체 A보다 빠르게 진화된 것으로 사료된다. 골격근 조직의 LDH $A_4$ 동위효소는 affinity chromatography에서 $NAD^+$를 함유한 buffer를 유입한 후 용출된 분획에서 정제되었고, eye-specific $C_4$ 동위효소는 $A_4$ 분획에 이어 용출되었으므로 eye-specific $C_4$가 $A_4$의 분자 구조와 유사한 것으로 보인다. 그리고 LDH에 대한 피루브산의 저해 실험 결과 35.22-43.47% 의 활성이 남았고, $Km_{pyr}$은 0.080-0.098 mM이고 골격근과 눈조직의 Vmax은 153.85와 35.09 units였다. 또한 $B_4$ 동위효소가 열에 대해 가장 안정하였고 $C_4$는 $A_4$보다 안정하였으며, 최적 pH는 6.5로 나타났다. 본 실험 결과 풀망둑은 저 산소 환경조건에 적응되어져 조직들의 동위효소들이 $A_4$와 $B_4$ 동위효소 사이의 특성을 나타냈고, 골격근과 눈 조직에서 피루브산에 대한 LDH의 친화력이 상당히 크므로 LDH가 혐기적 조건에서 효율적으로 기능을 하는 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제22권1호
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• pp.98-109
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• 2012

큰입우럭(Micropterus salmoides) 조직의 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, LDH)의 특성 및 골격근과 심장조직의 monocarboxylate 수송체 1, 2, 4의 발현을 연구하였다. Native-PAGE 결과골격근에서 LDH $A_4$, 심장, 간, 눈 및 뇌조직에서 $A_4$, $A_2B_2$, $B_4$, 눈조직에서 eye-specific $C_4$ 동위효소가 발현되었다. 9월에 심장조직에서 LDH $B_4$ 동위효소의 활성이 강하고 다른 조직에서는 $A_4$의 활성이 강했으나, 11월에 심장조직에서 $A_4$ 동위효소의 활성이 강하게 확인되었다. 골격근과 심장조직에서 LDH/CS로 조직의 혐기적 대사 비율이 높게 확인되었으며, 면역 침강 후 native-PAGE에 의해 LDH eye-specific $C_4$ 동위효소가 $B_4$보다 $A_4$ 동위효소에 더 유사한 것으로 확인되었다. LDH $A_4$ 동위효소가 affinity chromatography에 의해 정제되었고, 하부단위체 A의 분자량은 37.200이었다. 피루브산 10 mM에서 조직 LDH의 활성이 11.05-28.32% 남아 저해 정도가 컸고, 눈조직 LDH의 $K_m^{PYR}$이 낮았으며, 조직의 최적 pH는 7.5~8.0이였다. 골격근 미토콘드리아에서 LDH $A_4$ 동위효소, 심장조직의 미토콘드리아에서 $B_4$와 $A_2B_2$ 동위효소가 확인되었고, 골격근과 심장조직의 원형질막과 미토콘드리아에서 MCT 1, 2, 4가 확인되었다. 골격근 MCT 1, 2, 4 골격근 MCT 1 60 kDa, MCT 2 54~38 kDa, MCT 4 63 kDa, 심장조직 MCT 1 57 kDa, MCT 2 54~38 kDa 및 MCT 4 55.5 kDa이었다. 실험 결과, 큰입우럭이 저산소 조건에 적응되어져 혐기적 대사가 우세하고, 활성이 큰 골격근과 심장조직에서 원형질막과 미토콘드리아 MCT 1, 2, 4를 통해 젖산과 피루브산이 유입되고 유출되며 LDH에 의해 에너지 생성을 효율적으로 조정하는 것으로 사료된다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제55권4호
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• pp.462-475
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• 2022

본 연구는 팔미트산으로 인슐린 저항성을 유도한 C2C12 근육세포주에서 ADLE의 인슐린 저항성개선효과를조사하고이에대한조절기전을확인하고자하였다. C2C12 근육세포주에 ADLE를 처리 시, AMPK의 활성화를 통해 포도당흡수 (glucose uptake)가 증가되었으며, 이는 미토콘드리아-매개 에너지 생합성 조절단백질인 PGC1α, UCP3, CS 활성을 증가시킴과 동시에 지방산 합성인자인 ACC, FAS, SREBP-1의 발현을 억제함을 알 수 있었다. 세포주에서 확인된 결과들을 고지방식이 유도 당뇨마우스의 근육조직에서 조사한 결과, 고지방식이와 ADLE를 동시에 처리한 그룹에서 AMPK 활성화, GLUT4 발현증가와 미토콘드리아 에너지 대사증가, 지방산 합성 감소효과를 보였다. 이상의 결과들로, ADLE가 근육 내 에너지 대사 관련 경로의 상위유전자인 AMPK를 활성화하여 GLUT4의 세포막 이동을 증진시켜 당대사 조절에 관여하는 것을 관찰하였으며, AMPK의 인산화 증가는 PGC1α의 활성화에 관여하고, 이를 통해 열 발산 대사와 관련된 UCP3의 증가 및 CS 활성을 증가시키고, 지방산 합성 관련 유전자 발현을 억제시킴을 알 수 있었다. 본 결과로부터 ADLE는 대사증후군에서 공통적으로 나타나는 인슐린 저항성을 개선시킬 수 있으며, 이는 근육세포에서의 AMPK의 활성화를 통한 에너지생성기전과 관련이 있음을 알 수 있었다. ADLE는 비만, 당뇨 등의 다양한 부작용을 가진 약제와는 다른 안전성을 보장할 수 있는 이점을 가지고 있어 인슐린 저항성 및 제2형 당뇨병 치료를 위한 기능성 식품 소재로의 활용 가능성도 충분히 가지고 있음을 확인할 수 있었다.