본 연구에서는 산양유 단백질 분해물과 키토올리고당을 이용하여 약 138~225 nm 크기를 지니는 구형의 나노 전달체를 성공적으로 제조하였다. 제조된 나노 전달체는 소수성 건강기능성 물질인 DHA와 레스베라트롤을 각각 ~22 mg/100 mL와 ~4.5 mg/100 mL 씩 포집가능하며, 제조 공정요인(예, TPP 농도, 산양유 단백질 분해물 농도, 키토올리고당 농도) 조절을 통해 입자 크기, 표면전하등과 같은 나노 전달체의 물리화학적 특성과 소수성 건강기능성 물질의 포집 효율을 조절할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 산양유 단백질 분해물/키토올리고당 나노 전달체는 동결건조를 통해 분말화가 가능하기 때문에 식품 적용성이 뛰어나다. 결론적으로 본 연구에서 food-grade 물질인 산양유 단백질 분해물과 키토올리고당을 이용하여 제조한 나노 전달체는 저지방 및 무지방 유식품에 적용 가능한 무지방 기반(non-fat based)의 소수성 건강기능성 물질 전달체로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
대부분의 인슐린의 작용들은 인슐린 수용체를 통하여 이루어진다. 인슐린이 수용체에 결합하면, 수용체 고유의 tyrosine kinase 효소활성의 증가를 유발시키며, 결과적으로 세포내에 존재하는 기질 단백질, IRS-1, 의 tyrosine 잔기의 인산화를 증가시키게 된다. 이후, 여러 형태의 serine / threonine protein kinase 의 연속적인 활성화가 일어난다. 이들에 부가해서, 인슐린의 효자는 세포핵 내에까지 전달되어 유전자 발현의 조절과 같은 세포핵 고유의 활동에도 관여한다. 현재, 세포막에서 시작된 인슐린의 신호들이 세포핵까지 전달되는 정확한 기전에 대해서는 알려진 바 없지만, 최근의 연구에 의하면 MAP Kinase 와 S6 Kinase 그리고 Transcription Factor AP-1의 중요성이 제시되고 있다. 특히 유전자 조절 기전에는 핵단백질인 transcription factor의 인산화 반응이 큰 역할을 한다고 보고되고 있는바, 본 연구에서 AP-1. transcription factor 의 인산화 반응이 인슐린의 신호전달계에 미치는 역할에 대하여 고찰하였다. 요약하면, AP-1 transcription factor의 구성원인 c-Jun, c-Fos 그리고 Fos 관련 단백질들의 인산화가 인슐린에 의해 증가되며, 동시에 그들의. DNA-binding activity 와 유전자 발현의 활성이 증가됨을 밝힘으로써, AP-1 transcription factor의 인산화 반응이 인슐린의 핵 내에서의 작용기전에 중요한 역할을 함이 제시되고 있다. 또한 AP-1 의 인산화 반응에 관여하는 세포핵 protein kinase로서 Casein Kinase II 의 중요성이 밝혀졌다.
RGS단백질은 G 단백질 신호전달작용에 있어서 신호를 억제하는 조절단백질로서 G 단백질 매개수용체(GPCR)의 활성을 억제하는 것으로 알려졌다. 그렇지만 캐너비노이드 수용체 CB2의 활성에 있어서 RGS 단백질의 조절효과에 관해서는 지금까지 알려져 있지 않다. 그러므로 본 연구에서 우리는 RGS2, 3, 4, 5와 캐너비노이드 수용체 CB2 cDNA를 동시에 HEK293 세포주에 발현시킨 후 각 RGS 단백질의 효과를 조사하였다. CB2 단백질을 발현하는 HEK293 세포주(CB2-HEK293)에서 CB2 효현제인 WIN55,212-2는 폴스콜린으로 유도된 cAMP response element (CRE) 활성을 억제하였다. 이러한 WIN55,212-2의 CRE 억제 활성은 RGS3에 의하여 차단되었지만 RGS2, 4, 및 RGS5에서는 관찰되지 않았다. 뿐만 아니라 RGS3 small interference RNA (siRNA)를 사용하여 내인성 RGS3 단백질의 발현을 저하시키면 WIN55,212-2에 의한 폴스콜린 유도 CRE 억제활성은 더욱 증강되었다. 이상의 결과는 캐너비노이드 수용체 CB2 신호전달작용에 있어서 RGS 단백질의 기능적 역할과 특히 내인성 RGS3의 캐너비노이드 수용체 CB2에 대한 선택적 작용을 나타낸다.
카세인(casein)은 포유류의 우유에서 발견되는 단백질로 우유에서는 80% 이상 함유되어 있다. 사람의 모유에는 약 20~45%가 포함되어 있으며 생체 적합성이 높아 의료 및 산업 소재로 사용되고 있다. 카세인은 양친매성 구조로 내부는 소수성이기 때문에 수용액에서 마이셀로 자가 조립이 가능하여 난용성 약물을 봉입할 수 있다. 또한, 단백질 고분자 소재로 생분해성을 갖고 있어 약물의 전달체로서 적합한 특징을 가진다. 본 연구에서는 칼슘 이온 외에 마그네슘, 아연, 철 등 생체 내 존재하는 다양한 금속 이온들을 사용하여 각각 효과적인 카세인 나노입자 형성 조건을 규명하였다. 동적 광산란 측정기와 제타 전위 측정을 통해 150 nm 이하의 균일한 사이즈를 유지하고 음전하를 띠는 나노입자가 형성됨을 확인하였다. 또한, 각각의 카세인 나노입자가 HeLa 세포주에서 80% 이상의 생존율을 나타내 낮은 세포 독성을 확인하였고, 카세인 나노입자 내부에 시험 약물로서 나일 레드를 봉입하여 세포 내부로 효과적으로 유입됨을 공초점 현미경으로 입증하였다. 본 실험들을 통해 제조된 카세인 나노입자의 약물 전달체로서의 가능성을 확인하였다.
Caballeronia sordidicola 균주 PAMC 26577은 다산 기지 근처에서 채집된 지의류인 Cladonia 종에서 분리되었다. Illumina 방식으로 분석한 균주 PAMC 26577의 초안 유전체 서열은 182개의 콘티그로 이루어졌으며, N50값은 159,226 염기쌍 길이에 해당하였다. 초안 유전체로 총 8,334,211 염기쌍을 확인하였으며, 59.4% G+C 함량을 나타냈다. 유전체는 단백질을 코드하지 않는 8개의 rRNA 유전자와 51개의 tRNA 유전자를 포함하였다. 8,065개의 단백질 유전자는 기본 대사 과정뿐 아니라 부탄올/부티르산 생합성, 폴리하이드록시부티르산 대사, serine cycle methylotrophy 및 글라이코겐 대사 유전자들을 가지고 있었다. 2백개 이상의 막 전달 단백질은, 인산화 전달 시스템과 TRAP 전달시스템이 부재하였다. PAMC 26577은 CRISPR 관련 서열 및 단백질이 없었으며, 파아지 유전자의 감염흔적으로 인한 11개의 파아지 관련 유전자를 찾아낼 수 있었다.
BAK1(Brassinolide insensitive associated receptor kinase 1)는 브라시노스테로이드 생합성 대사관련 신호전달 매체이다. BR 생합성 및 신호전달 돌연변이체는 매우 특징적인 난쟁이 표현형을 보인다. 과채류전용 양액배지인 Sonneveld 양액을 이용하여 양분결핍에 의해 왜성을 나타내는 토마토를 선발하였다. 선발된 토마토에 대해 이차원 전기영동법으로 단백질체를 분석한 결과, 발현차를 나타내는 28개의 단백질 spot이 분리되었다. 분리된 단백질 spot중 현저하게 발현이 억제된 단백질 spot 6개를 선발하여 단백질 서열을 결정하였다. 실험 결과, pI 4.5, 분자량 24 kDa를 나타내는 단백질은 브라시노스테로이드 생합성에 관여하며 왜성 표현형을 나타내는 신호전달 단백질, BAK1으로 동정되었다. BCK1, cystein proteinase, sulfutase, peroxidase, zinc finger factor로 동정 된 나머지 단백질들은 브레시노스테로이드 생합성관련 신호전달기작에 관여하는 단백질로 추정되었다. BAK1을 검정하기 위해 단백질 서열이 결정된 부위로부터 프라이머를 디자인하여 RT-PCR를 수행한 결과, 증폭된 500 bp의 산물이 정상과 발현차를 보여주었는데 이 결과는 양분조절에 의해서도 BAK1의 발현이 조절될 수 있음을 시사한다.
형광 간섭 현상을 최소화시켜 상대적으로 민감한 측정이 가능한 aequorin기반 luminescence기술은 $G_{{\alpha}16}$ 단백질 도입을 통해 세포 내부의 칼슘 이동 신호를 감지하여 G 단백질 결합 수용체(G protein-coupled receptor, GPCR)의 기능 분석을 가능하게 하는 세포 기반 분석 기술로 수용체 및 G 단백질 유전자 전달의 최적화 과정이 필수적이다. 본 연구를 위해 corticotropin releasing factor receptor subtype 2(CRF2) 수용체를 모델 시스템으로 CRF2와 $G_{{\alpha}16}$ 단백질이 구축된 세 가지 안정화 세포주를 제작하였고, 이들을 이용한 서로 다른 세 가지 조건의 임시 발현 세포주에서 작용제(sauvagine)와 길항제(K41498)의 반응성을 분석하여 최적의 유전자 전달 방법을 도출하고자 하였다. 그 결과 sauvagine 및 K41498의 농도에 따른 반응에서 CRF2-$G_{{\alpha}16}$ 안정화 세포주가 임시 발현 세포주보다 10배 이상의 유효신호 비율을 나타내었고(z'=0.77) 임시 발현 세포주의 경우 $G_{{\alpha}16}$의 안정화 발현 이후에 CRF2를 전달하는 경우가 다른 임시 발현 조건보다 2배 이상 높은 효율을 보였다(z'=0.84). 따라서 임시 유전자 전달 기술을 GPCR 세포 기능 분석 시스템에 활용할 경우 $G_{{\alpha}16}$ 단백질에 대한 안정화 세포주를 우선적으로 구축하고, 목표하는 다양한 수용체들을 단계적으로 발현시키는 것이 최선의 방법이라 판단된다.
최근에 마취한 흰쥐에서 중뇌망상체를 전기적으로 자극하면 췌장의 외분비 기능이 증가하며 이러한 결과는 망상체의 자극으로 인하여 교감신경계의 활성도가 상승하기 때문이라는 보고가 있다. 한편 교감신경계의 활성도가 상승할 경우 교감신경계의 전달 물질인 catecholamine이 교감신경 종말 뿐만 아니라 부신수질에서도 유리된다고 알려져 있다. 그러므로 본 연구에서는 중뇌망상체의 자극으로 인하여 췌장의 외분비 기능이 증가함에 있어 교감신경계가 중요한 역할을 담당하는지를 확인하고, 이때 부신수질이 관여하는가를 알아보고자 하였다. 마취한 흰쥐에게 atropine (1mg/kg) 또는 reserpine (5mg/kg)을 투여하거나 또는 부신을 적출한 다음 중뇌망상체를 전기 자극하면서 췌장액을 채취하였다. 사용한 전기자극의 매개변수는 1.3V, 40Hz, 2msec이었다. atropine과 reserpine을 투여하면 마취한 흰쥐의 자발적 췌장액 분비량과 단백질 분비량은 모두 유의하게 감소하였으나 부신을 제거하면 췌장액 분비량에는 이렇다할 변동이 없는 반면에 단백질 분비량은 유의하게 감소하였다. 중뇌망상체를 전기자극하면 췌장액 분비량과 단백질 분비량 모두가 유의하게 증가하였다. 이러한 망상체의 자극효과는 atropine 전처치에 의하여 이렇다할 영향을 받지 않았으나 reserpine 전처치에 의하여 소실되었다. 그러나 부신을 적출하면 망상체 자극에 의한 췌장액 분비량의 증가는 유지되는 반면에 단백질 분비량의 증가는 소실되었다. 한편 미주신경을 절단한 흰쥐에서 중뇌망상체를 자극하는 동안에 경동맥의 수축기 및 이완기 혈압이 상승하였는데 이러한 망상체의 자극효과도 reserpine의 투여에 의하여 유의하게 감소되었다. 본 실험의 결과를 종합하여 보면 마취한 흰쥐에서 중뇌망상체의 자극은 교감신경계를 활성화시켜 췌장액 분비량과 단백질 분비량에 촉진적인 영향을 미치며, 이때 활성화된 교감신경계는 부분적으로 부신을 경유하게 췌장의 단백질 분비에 촉진적인 영향을 미치는 것으로 생각된다.
Kinesin superfamily proteins (KIFs)은 세포 내 소기관이나 단백질복합체를 미세소관을 따라 운반하는 모터단백질이다. Kinesin 1은 경쇄단위체(light chain subunit)를 통하여 결합함으로써 세포 내 소기관, 신경소포, 신경전달물질수용체, 신호전달단백질, mRNA 등 다양한 운반체를 운반하는 KIFs의 한 종류이다. Kinesin light chains (KLCs)은 모터기능이 없는 단위체로서 kinesin heavy chains (KHCs) 이량체와 결합하여 kinesin 1을 구성한다. KLCs은 여러 단백질과 결합하지만 아직 결합단백질이 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 KLC1의 tetratricopeptide repeat (TPR) 영역과 결합하는 단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색을 수행한 결과 Wiskott-Aldrich syndrome의 원인단백질이며 액틴 세포골격 조절단백질인 WASP/WAVE family의 하나인 WAVE1을 분리하였다. WAVE1은 KLC1의 TPR 영역을 포함한 부위와 결합하지만 KHCs인 KIF5A, KIF5B, KIF5C와는 결합하지 않았다. 또한 KLC1은 WAVE1의 C-말단에 존재하는 verprolin/cofilin/acidic (VCA) 도메인과 결합하였으며, 다른 WAVE isoform인 WAVE2와 WAVE3과도 결합하였다. HEK-293T 세포에 WAVE1과 KLC1을 동시에 발현시켰을 때 두 단백질이 세포 내에서 같은 부위에 존재하며, WAVE1을 면역침강한 결과 KLC1뿐만 아니라 KIF5B가 같이 침강함을 확인하였다. 이러한 결과들은 kinesin 1이 WAVE 단백질복합체 혹은 WAVE로 덮여있는 운반체를 운반함을 시사한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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