동물의 대사기능은 체내 주요 생리기능의 지표로서 체내의 물질대사 또는 에너지 대사의 결과를 반영한다 체내의 모든 생리적 과정은 동물과 환경간에 있어서 물질 및 에너지의 교환과 체내의 물질 및 에너지의 전환을 통해서 수행된다. 따라서 생체의 대사작용은 생존을 위한 역원적 중추기능이며 생체의 대사활성은 동물체의 기능적 항상성을 유지하는데 관련된 생리기능의 총체적 척도가 된다. (중략)
산소가 고갈된 환경속에서는 패각의 폐쇄가 일어나게 되며, 종에 따라 생리적 반응은 차이가 있을지라도, 대체로 저산소에 대한 생리적 보상 기작으로서 수류의 펌프작용과 환기 및 혈중내에서의 산소 수송능력이 증가된다. 저산소상태의 환경속에서는 혐기성 대사가 증가되는 대신, 호기성 대사가 억제되므로서 보유하고 있는 에너지의 사용을 최소화하여 제한된 시간동안 저산소 및 무산소 상태에서도 생존할 수 있다. (중략)
식물 대사체 (plant metabolomics) 연구는 식물 세포 및 조직에 존재하는 모든 대사산물의 시간적, 공간적 변화를 추적 조사함으로써 식물의 복잡한 생리 현상을 총체적으로 이해하는 연구이다. 이와 같은 식물 대사체 연구는 최근 개발이 이루어지고 있는 여러 오믹스 연구 분야의 하나로 시스템생물학의 한 분야이다. 식물 대사체 연구는 시료로부터 순수 화합물 또는 복합물을 정제하거나 또는 정제가 이루어지지 않은 혼합액으로부터 대사체 스펙트럼 정보를 확보하여 분석이 이루어지므로 추출액 제조 및 얻어진 대사체 데이터의 분석과정의 표준화가 필수적으로 이루어져야 한다. 이는 대사체 분석 결과의 해상도 및 재현성의 확보의 핵심 요소 이다. 식물 대사체 연구는 기능유전체학의 연구 수단은 물론 식물의 종, 품종, 더 나아가 GM 식물의 식별, 대사조절 기작 규명, 유용물질 생산, 식물의 외부 환경 스트레스 요인에 대한 다양한 생리적 반응 이해 등 다양한 연구 분야에서 활용이 이루어지고 있다. 최근 식물 대사체 연구는 모델식물(벼, 애기장대)의 유전체 정보와 연계하여 돌연변이주의 분석을 통해 유전자의 기능 정의 수단으로 활용되고 있다. 따라서 향후 유전체 정보와 대사체 정보의 연계를 통해 복잡한 대사경로 규명이나 다양한 생리 현상 해석 연구가 더욱 활발하게 진행될 것으로 전망된다.
대두에 함유되어 있는 생리활성 성분에 대한 과학적 규명에 뒤이어 몇 년 전 부터 대두와 인체생리와 관련한 여러 임상 데이터들과 대사시험에 관한 연구가 최근 집중적으로 수행되고 있다. 대두의 이소플라본은 특히 여성의 유방암, 남성의 전립선 암 등 성호르몬 관련 질환에 탁월한 효과가 있고 폐경과 관련된 호르몬 치료요법의 대체 수단으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 그중 본문에서는 식이요인이 질병예방에 매우 중요한 인자로 작용하는 분야인 체내 지질대사 개선 및 유방암 예방과 관련된 최근 연구내용을소개한다.
인슐린(insulin)과 insulin-like growth factor-1 (IGF-1)은 척추동물에서 대사, 생장, 수명 등의 여러 생리대사를 조절하는 중요한 호르몬이다. 곤충에서도 IGF-1과 구조적으로 유사한 insulin-like peptide (ILP)들이 존재하며 이들이 곤충 생리 조절에 중요하게 관여함이 밝혀졌다. 이번 총설에서 곤충 ILP 및 초파리(Drosophila melanogaster) 유전체 분석을 통해 척추동물에 존재하는 인슐린 및 IGF-1 수용체 신호전달계와 유사하다고 확인된 ILP 수용체 신호전달계에 대해 설명하고자 한다. 추가적으로, 곤충 체내의 영양 상태에 따라 조절되는 뇌에서의 ILP의 합성과 분비, ILP에 의한 대사의 생리적 조절에 대해 논한다. 또한 ILP가 생장, 발달, 생식, 휴면에 기여하는 바도 논의하고, 마지막으로 ILP 수용체 신호전달계 제어를 통한 해충 방제에의 이용 가능성에 대해 제안하고자 한다.
환경내 산소의 고갈은 패각의 폐쇄를 야기시키며, 생리적 반응은 종에 따라 차이가 있으나, 대체로 저산소에 대한 생리적 보상 기작으로서 수류의 pumping과 ventilation 그리고 혈중내 산소수송능력을 증가시킨다(Herreid, 1980). 산소가 감소된 수괴에서 대사를 조절할 수 있는 능력은 서식지에 따라 여러 종류의 패류에 대하여 잘 알려져 있으며(Bayne, 1967; Hamwi and Haskin, 1967; Brand and Roberts, 1973; Taylor and Brand, 1975; Shumway, 1983; Widdows and Wang 1991; Sobral and Widdows, 1997), 이와 같은 연구들은 산소소비율의 변화가 환경내 산소감소에 대한 대사반응으로서 노출시간과 개체크기, 먹이이용 및 생식주기와 같은 생물학적 요인에 영향을 받는다고 보고하였다(Taylor and Brands, 1975; Widdows and Wang and Wang, 1991). (중략)
어류는 수온에 의해 성장, 번식, 대사, 삼투압 조절 및 면역 등 생명활동에 영향을 받는다(Wendelaar Bonga, 1997). 여름철 우리나라 동해안에서 발생하는 냉수대로 인한 급격한 수온변화는 어류의 느린 성장과 질병 발생을 초래하는요인이 되는 것으로 알려져있다. 또한 발전소 인근수역은 고수온기인 여름철에 온배수의 영향을 받아 수온이 더욱 상승하게 된다. 수온의 급변이 어체의 생리적 변화를 야기시키고 스트레스요인으로 작용하여, 생체내 대사와 혈액성상의 변화를 일으키는 것으로 연구된 바 있다(Barton and Iwama, 1991). (중략)
현재 유전자 서열 분석이 완료된 유전체들이 점점 늘어나고 있다. 따라서 이에 대한 방대한 정보가 생성됨에 따라 다양한 생물체들에 대하여 대사 네트웍을 통한 다차원적 분석이 가능하게 되었다. 대사 네트웍은 단백질 또는 효소들의 전체적인 상호작용을 표현하기 때문에 생물학적 메카니즘에 대하여 보다 풍부한 정보를 제공해 준다. 본 논문에서는 일차원적인 유전자 서열에 의한 종의 계통 분류가 아니라 메타 수준의 생리 구조적 비교를 통하여 계통분류학에 대하여 새로운 방법의 접근을 제안하고자 한다. 제안된 방법은 기존의 상동성 비교에 의한 계통 분류와 함께 좀 더 포괄적이고 거시적인 분석을 가능하게 한다.
연안 및 조간대에 서식하고 있는 정착성이거나 이동이 적은 패류들은 조석주기와 분포 등에 의해 일정한 주기로 공기 노출에 직면하고 있으므로 이러한 생물들은 먹이를 섭취하는 시간에 제한을 받으며, 온도의 변화 및 건조에 스트레스를 받고 있다. 공기노출시 패류의 생리적 반응은 종에 따라 다르게 나타나며, 전형적으로 패각을 닫는 형태와 패각을 여는 형태로 나누어지며, 일반적으로 공기에 노출된 후 다시 물에 잠김에 따라 빠르게 대사를 회복시킨다. (중략)
본 실험은 비 전리방사선인 가시광선을 조사한 미생물에서의 생리적 대사특징을 연구하였다. 이 실험에 사용된 미생물은 화학합성미생물인 Phodospirillum Rubrum KS-301이었다. glucose의 회분발효를 수행하였고 발효결과는 테이터의 기초가 되었다. 첫째, 비 전리방사선인 가시광선을 조사를 안 할 때의 잔류 glucose(기질량)량을 5.03 g/L -2.17 g/L로 감소하면은 균체량은 1.08 g/L - 3.14 g/L로 수소생성량은 0.02 g - 0.19 g로 증가 하였다. 둘째, 비 전리방사선인 가시광선을 조사 할 때의 잔류 glucose(기질량)을 13.17 g/L - 5.2 g/L로 감소하면은 균체량은 4.7 g/L - 10.57 g/L로 수소생성량은 0.186 g - 0.3 g로 증가 하였다. 이 실험결과를 종합해 볼 때 비 전리방사선인 가시광선을 조사한 미생물에서의 생리적 대사특정으로는 가시광선을 미생물에게 조사한 결과 생명의 활동이 활발하게 일어나고 있음을 알았고 그 반대로 다양한 연구논문에 따르면 감마선, 엑스선, 전자선을 조사한 미생물에서는 세포치사나 세포의 기능적, 형태학적 장해를 나타내었음을 알 수가 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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