• 제목/요약/키워드: 골격근 단백질 대사

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운동훈련과 단백질 섭취에 따른 골격근 단백질 대사: 안정성 동위원소 추적체법을 이용한 연구결과를 중심으로 (Review on Exercise Training and Protein Intake in Skeletal Muscle Protein Metabolism)

  • 신윤아;김일영
    • 운동과학
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    • 제26권2호
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    • pp.103-114
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    • 2017
  • INTRODUCTION: Regulation of skeletal muscle protein mass is implicated not only in exercise performance but in metabolic health. Exercise in combination with nutrition, particularly dietary protein/amino acid intake, are the pragmatic approach that effectively induces muscle anabolic response (i.e., muscle hypertrophy) through regulating protein synthesis and breakdown. PURPOSE: The purpose of this review was to summarize available data on the effect of exercise intervention and amino acids intake on muscle protein synthesis and breakdown and provide an insight into development of an effective exercise intervention and amino acids supplements, applicable to training practice. METHODS: In this review, we have reviewed currently available data mainly from stable isotope tracer studies with respect to the effect of exercise intervention and protein or amino acid supplement on muscle protein anabolic response. CONCLUSIONS: Taken together, exercise alone may not be effective in achieving a positive net muscle protein balance due to the fact that protein breakdown still exceeds protein synthesis until nutrition intake such as protein/amino acids. It appears that muscle anabolic response increases in proportional to the amount of protein intake up to 20 - 35 g depending on quality of protein, age, differences on exercise intensity, duration, and frequency, and individual's training status

C2C12 골격근 세포에서 FAT/CD36 발현 조절에 있어 Insulin-like growth factor-I이 미치는 영향 (Insulin-like Growth Factor-I Regulates the FAT/CD36 Expression in C2C12 Skeletal Muscle Cells)

  • 김혜진;윤혜민;김태영;이원준
    • 생명과학회지
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    • 제26권7호
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    • pp.758-763
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    • 2016
  • 본 연구에서는 C2C12 근육 세포의 분화 과정에 있어 IGF-I이 지방산의 수송을 담당하는 지방산 수송체인 FAT/CD36의 mRNA 및 단백질 발현에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 그 결과 근육세포의 분화 과정에 있어 FAT/CD36의 단백질과 mRNA 발현이 분화 시간 의존적으로 유의하게 증가하였으며, IGF-I의 처리에 의해서도 유의하게 조절되었음을 알 수 있었다. 이는 IGF-I이 골격근 세포의 성장 및 분화를 촉진하여 근육 관련 유전자들의 발현을 조절하는 기능뿐만 아니라, 골격근의 주요 에너지원으로 사용되는 지방산의 수송을 담당하는 FAT/CD36의 발현에도 영향을 미친다는 것으로 해석할 수 있겠다. 향후 IGF-I이 골격근 세포에서 FAT/CD36의 발현에 영향을 미침으로써 골격근의 지방산 흡수와 산화율을 조절하는지, 그에 따라 지방대사에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구가 필요할 것이며, 이와 관련된 신호전달 체계 및 기전에 대한 연구도 진행 되어야 할 것이다.

케톤 보충제가 운동수행능력, 운동 후 회복, 및 근육 단백질 대사에 미치는 영향 (Effects of Ketone Body Supplementation on Exercise Performance, Post-exercise Recovery, and Muscle Protein Metabolism)

  • 주정선;곽이섭
    • 생명과학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.436-444
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    • 2023
  • 스포츠과학에서 좋은 기록을 달성하기 위해 과학적 훈련, 식단 및 운동수행증진 보조제가 널리 사용되어 왔다. 운동선수가 최고 수준의 경기력을 발휘하기 위해서는 영양학적 전략이 중요하며, 그 중 지구력 운동 수행력을 결정하는 주요 요인 중 하나는 지방대사의 증가라고 할 수 있다. 장기간 운동하는 동안 지방산 대사를 최대화하기 위한 방법으로 케톤 생성 식단(고지방, 저탄수화물)이 제안되었다. 현재까지의 연구들은 케톤 생성 식단의 에너지 생성 가치에 대해 상반된 결과를 보여주었다. 이러한 이유로 탄수화물 섭취를 제한하지 않고 영양적 케톤증(아세토아세테이트와 베타-하이드록시뷰티레이트의 급성/일시적 혈중 농도증가)을 얻기 위해 케톤 보충제(케톤 에스테르 및 케톤염)를 사용하는 것이 제안되었다. 일부 연구에서는 심장 및 골격근과 같은 말초 조직에 추가적인 연료 기질 제공, 탄수화물 절약/지방 산화 증가, 간/근육에서 글리코겐 재합성을 증가시켜 운동 후 회복에 케톤 보충제가 지구력 운동 수행에 유익한 효과를 보여주었다. 그러나 많은 연구에서 케톤 보충제가 운동수행능력 보조제로서의 유익한 효과가 나타나지 않았다. 따라서 본 연구는 현재까지의 운동 수행 및 회복 그리고 골격근 단백질 대사와 관련된 선행연구들의 케톤 보충제의 증명된 효과와 운동수행능력 증진 보조제로서의 가능성을 분석하고자 하였다.

저항성훈련이 흰쥐 골격근의 GLUT-4 단백질 및 LDH 동위효소 발현에 미치는 영향 (Effects of Resistance Training on Skeletal Muscle GLUT-4 Protein and LDH Isozyme Expression in Rats)

  • 김연희;이상학;김종오;서태범;김영표;백경아;윤진환
    • 생명과학회지
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    • 제21권11호
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    • pp.1532-1540
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    • 2011
  • 본 연구는 7주령의 S D계 흰쥐를 이용하여 12주 동안의 사다리 오르기 저항성 운동 수행 후 가자미근과 비복근 내 GLUT-4 발현량 및 LDH 동위효소들의 변화를 측정하여 당 대사 및 젖산 기전에 대한 연구로 다음과 같은 결론을 얻었다. 12주간의 사다리 오르기 저항성 운동은 체중감소에 효과적인 것으로 나타났으며, 가자미근 및 비복근 조직 GLUT-4 단백질 발현을 유의하게 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 가자미근 및 비복근 조직 LDHA B-type 동위효소의 발현을 유의하게 증가시키는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때 12주간의 저항성훈련은 체중의 감소와 골격근 내 GLUT-4의 증가 그리고 LDH A4 동위효소를 제외한 LDH B-type 동위 효소의 증가와 같은 신체조성의 균형과 당대사능력 및 미토콘드리아의 기능 개선에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 추후 연구에서는 휴식시간이나 운동 강도의 차이와 근형태별에 따른 유 무산소적 저항훈련 프로그램의 효과에 따른 다양한 연구가 실시되어야 할 것으로 생각된다.

동충하초(Cordyceps spp.)의 유효 생리활성 성분인 cordycepin의 근감소증 예방에 대한 연구 동향 (Research Trends on the Therapeutic Potential of Cordycepin, an Active Ingredient of the Insect Fungus Cordyceps spp., for the Prevention of Sarcopenia)

  • 김성옥;최영현
    • 생명과학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.482-490
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    • 2022
  • 근육 양과 근력의 감소에 의한 근감소증은 다양한 병적 상태의 악화, 삶의 질 저하, 사망률의 증가를 동반하며, 기대수명이 증가함에 따라 앞으로도 유병률은 계속 증가할 것이다. 노화 과정에서 만성 산화 스트레스와 염증 반응의 증가는 골격근 소실의 주요 원인으로 작용하며, 에너지 대사에 필수적인 미토콘드리아의 기능 장애와 관련된 자가포식 및 세포사멸 신호의 교란은 근육 단백질의 손실을 가속화한다. 오래전부터 각종 질병의 예방 및 치료에 널리 사용되어온 동충하초의 주요 생리활성물질인 cordycepin의 약리학적 효과는 항산화 및 항염증 작용과 직접적인 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 총설에서는 근감소증의 예방과 치료에의 적용을 위한 cordycepin의 세포사멸, 자가포식, 단백질의 이화작용 및 근육 재생에 중요한 위성세포의 활성에 대한 연관성을 제시하였다. 비록 현재까지 근감소증에 대한 cordycepin의 연구는 미진한 수준이지만, 그동안의 연구 결과에서 cordycepin은 노화로 인한 미토콘드리아 기능 약화를 억제하고 근육 단백질의 분해를 차단하는 데 기여할 수 있음을 알 수 있다. 또한 근세포 손상에 대한 cordycepin의 보호 효과는 항산화 및 항염증 활성과 밀접한 관련이 있음을 제안한다. 따라서 근세포의 노화방지에 관여하는 cordycepin의 분자생물학적 기전을 중심으로 보다 지속적인 기초 연구가 필요할 것으로 사료된다.

C2C12 골격근 세포에서 히스톤 탈 아세틸 효소의 억제가 인슐린 유사성장인자(IGF-I)에 의한 BDNF 발현 조절에 미치는 영향 (Insulin-like Growth Factor-I Modulates BDNF Expression by Inhibition of Histone Deacetylase in C2C12 Skeletal Muscle Cells)

  • 김혜진;이원준
    • 생명과학회지
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    • 제27권8호
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    • pp.879-887
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    • 2017
  • 히스톤 탈 아세틸 효소(HDAC)와 인슐린유사성장인자(IGF-I)는 근육 관련 유전자들의 활성 및 발현을 조절하여 골격근의 성장 및 발달을 조절하지만 이들이 근신경계 발달 및 대사 기능에 중요한 역할을 담당하는 뇌신경성장인자(BDNF)의 발현에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 IGF-I과 HDAC의 억제제인 SAHA가 C2C12 골격근 세포에서 BDNF 발현에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 그 결과 IGF-I은 농도와 시간 의존적으로 BDNF의 mRNA 및 단백질 발현을 감소시켰지만 HDAC을 억제하자 IGF-I에 의해 감소되었던 BDNF의 발현이 증가하는 경향을 관찰할 수 있었다. 따라서 IGF-I은 BDNF의 발현을 억제하며, HDAC의 억제는 IGF-I에 의한 BDNF의 발현 억제를 감소시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

C2C12 myotube에서 insulin-like growth factor-I 이 FABPpm과 FAT/CD36 발현에 미치는 영향 (Insulin-like Growth Factor-I Induces FABPpm Expression in C2C12 Myotubes)

  • 김혜진;윤혜민;이원준
    • 생명과학회지
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    • 제25권10호
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    • pp.1098-1102
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    • 2015
  • 본 연구에서는 C2C12 근육 세포의 분화 과정에 있어 IGF-I이 지방산의 수송을 담당하는 FABPpm mRNA 및 단백질 발현에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보았다. 그 결과 근육세포의 분화에 있어 FABPpm의 단백질과 mRNA 발현이 IGF-I에 의해 유의하게 조절되었음을 알 수 있었다. 이는 기존의 여러 연구의 결과인 IGF-I이 골격근에서 근육 관련 유전자들의 발현을 조절하여 근부피 유지 및 증대에 중심적인 역할 것뿐만 아니라, 지방산의 수송을 담당하는 FABPpm의 발현에도 영향을 미친다는 사실을 밝혔다는 것에 의의가 있다고 생각된다. 향후 골격근에서 IGF-I에 의한 FABPpm 발현 조절에 있어, 세포 내부에서의 신호전달 경로 및 상호작용 인자들에 관한 연구를 통해 지방 대사를 조절하는 기전에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

서로 다른 식이 섭취와 일회 지구성 운동 후 쥐 골격근 내 AMPK와 MAPK 발현 (The effect of different dietary on expression of AMPK and MAPK in rat muscle after a bout endurance exercise)

  • 어수주;김효식;이미숙;김종규;이종삼
    • 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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    • 한국콘텐츠학회 2012년도 춘계 종합학술대회 논문집
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    • pp.407-408
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    • 2012
  • 요약은 이 연구는 다양한 식이 섭취와 일회 지구성 운동으로 야기되는 근육(백색 비복근) 내 AMP-activated protein kinase(AMPK), Extracellular signal-regulated kinase(ERK 1/2)와 p38 mitogen-activated protein kinase(MAPK)의 신호전달체계를 구명해 보고자 실시되었다. 실험에 사용된 쥐(Sprague-Dawley)는 총 160마리로 크게 일반 탄수화물 식이(CHO; 40마리), 포화지방 식이(SAFA; 40마리), 단일불포화 식이(MUFA; 40마리)와 다불포화 식이(PUFA; 40마리)로 나누어 연구를 진행하였다. 운동 프로그램은 일회 지구성 운동으로 30분 운동 후 5분 휴식의 사이클을 지속적으로 6번 반복하여 총 3시간의 지구성 수영 운동을 실시하였고, 분석을 위한 조직 샘플링은 운동 전, 운동 후 0시간, 1시간, 4시간, 24시간에 걸쳐서 이루어졌다. 연구의 결과는 서로 다른 식이 섭취와 운동에 따른 AMPK의 신호전달 단백질의 발현은 유의한 치이가 나타나지 않았다. 그러나 서로 다른 식이를 섭취한 쥐의 근육에서 ERK 1/2(p<.01)와 p38 MAPK(p<.001)의 신호전달 단백질의 발현은 유의한 차이를 보였다(p<.05). 흥미로운 결과는 운동에 대한 유의한 차이는 AMPK, ERK1/2와 p38 MAPK 모두 유의한 차이를 보이지 않았다는 것이다. 결론적으로 일회 지구성 운동보다 서로 다른 식이의 섭취가 근육 내(백색 비복근)의 대사적 변화를 일으키는데 주도적인 영향을 미칠 수 있음을 시사할 수 있다.

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가물치(Channa argus) 젖산탈수소효소 동위효소들의 정제 및 특성 (Purification and Characterization of Lactate Dehydrogenase Isozymes in Channa argus)

  • 박은미;염정주
    • 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$$B_4$가 모든 조직에서 확인되었고, 눈 조직에서 $C_4$$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$$A_4$에 이어 용출되기 시작하였으며 $B_4$는 buffer 유입 후 용출되었다. 정제한 결과 $A_4$$B_4$ 및 eye-specific $C_4$와 분자구조의 일부가 유사하였지만 $B_4$$C_4$는 서로 다른 것으로 나타났으므로, 하부단위체 A는 보존적이고, 하부단위체 B는 A보다 더 빠르게 진화된 것으로 보인다. 피루브산 10 mM에서 $A_4$ 동위효소 39.98%, $A_2B_2$ 21.28%, $B_4$ 19.67% 및 eye-specific $C_4$ 16.87%의 활성이 남아있었고, 피루브산에 대한 $Km^{PYR}$$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$$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.

L-carnitine에 의한 인간대장암세포주 증식억제 및 산화적손상 기전 규명 (The Anti-Proliferation and Oxidative Damage-Related Mechanism of L-Carnitine in Human Colorectal Cancer Cells)

  • 이주연;박정란;장애라;양세란
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.303-308
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    • 2019
  • L-carnitine은 라이신과 메티오닌으로 생합성되며 골격근과 심근을 포함한 다양한 동물조직에서 발견된다. L-carnitine이 포함된 식품으로는 양고기, 소고기, 돼지고기 등이 있고 근육발달에 도움을 주며 뼈를 강화하거나 대사작용을 도와주는 기능을 하여 영양 보조제로 많이 섭취하는 것으로 알려져 있다. 최근 L-carnitine은 제 2형 당뇨병, 골다공증, 대사성 신경증후군 등의 다양한 질병의 약물로도 연구 되고 있으며 암에서는 치료 보조제로 개발되어있다. 하지만 대장암에서의 L-carnitine에 대한 효과 및 기전에 대해서는 명확하지 않고 연구된 바가 없기 때문에 본 연구에서 저자들은 L-carnitine의 효능을 인간대장암세포주 HCT116에서 규명하고자 하였다. L-carnitine은 세포 내 활성산소종 (ROS)를 높은 수준으로 증가시켜 세포 증식을 억제하였다. 또한, 세포 증식과 죽음에 관련한 단백질 ERK1/2와 p38을 유의적으로 활성화 시킨다는 것을 입증하였다. 이때, ERK1/2 억제제(PD98059)를 처치하여 ERK1/2의 활성화가 활성산소종 발생 및 세포사멸에 중요하다는 것을 밝혔다. 따라서, 본 연구 결과는 L-carnitine이 대장암세포주의 증식을 억제 할 수 있고 이는 대장암의 치료에 있어 잠재적인 치료 물질이 될 수 있음을 시사하며 이 과정에 관여하는 신호전달기전을 조사하여 항암의 치료기전에서 활성산소종이나 ERK1/2, p38 단백질의 활성화의 중요성을 제시하였다.