• Title/Summary/Keyword: Cellular transport

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신 바이오디젤 원료 작물인 Camelina의 cDNA library 제작 및 유전자 특성 (Construction and Characterization of a cDNA Library from the Camelina sativa L. as an Alternative Oil-Seed Crop)

  • 박원;장영석;안성주
    • 한국작물학회지
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    • 제55권2호
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    • pp.151-158
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    • 2010
  • 지금까지 양구슬냉이의 유전정보는 거의 연구되지 않았으므로 우리는 양구슬냉이의 잎으로부터 cDNA library를 제작하고 발현유전자의 종류와 기능별 분류를 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. cDNA library에서 1334개 의 클론들을 얻었고 삽입된 단편들의 염기서열의 평균길이는 736bp였다. 우리는 1269개의 high-quality expressed sequence tags (ESTs) 서열을 얻었다. 이러한 EST의 클러스터 분석결과 고유 염기서열(unigene)을 가진 유전자의 수는 851개를 나타냈다. 2. Unigene 476개는 GeneBank에 기능이 알려진 유전자들과 고도의 상동성을 나타내었다. 다른 375개의 unigene들은 기능이 알려지지 않은 것들이었다. 나머지 63개는 NCBI데이터베이스에 어떤 유전자와도 상동성을 보이지 않았고 이러한 유전자들은 아마도 양구슬냉이의 잎에서 발현되는 새로운 유전자일 것으로 보인다. 3. 데이터베이스에서 상동성을 나타낸 EST들을 기능별 주석에 따라서 17개의 카테고리로 분류하였다. 대표적으로 가장 분포도가 높은 카테고리는 결합 기능 또는 보조인자 요구의 단백질(27%), 대사(11%), 세포 소기관 위치(11%), 세포수송과 수송기관 그리고 수송 경로(7%), 에너지(6%), 대사와 단백질 기능의 조절(6%) 등이 있다. 이러한 우리의 연구 결과는 양구슬냉이의 유용한 유전적 자원과 전반적인 mRNA 발현 정보를 제공해 줌으로써 대체 에너지 작물로 떠오르는 양구슬냉이의 다양한 분자적 연구에 기여할 것으로 사료된다.

간흡충(Clonorchis sinensis)감염에 의한 흰쥐 담관 섬유모세포 미토콘드리아 전자전달효소의 감소 (Reduction of Mitochondrial Electron Transferase in Rat Bile duct Fibroblast by Clonorchis sinensis Infection)

  • 민병훈;홍순학;이행숙;김수진;주경환
    • Applied Microscopy
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    • 제40권2호
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    • pp.89-99
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    • 2010
  • 섬유모세포 (fibroblast)는 결합조직을 구성하는 세포의 한 종류로서, 결합조직 전체에 분포하는 것으로 알려져 있다. 섬유모세포는 주위환경에 따라 형태가 쉽게 변하며, 대부분 결합조직내에 고정되어 분포하고 있지만 염증이 일어났을 때나 조직배양중에는 세포들이 이동하기도 한다. 또한 조직이 손상되었을 때 상처부위로 이동하여 대량의 콜라겐 층을 형성함으로써 손상된 조직을 복구시키기도 한다. 미토콘드리아는 전자전달계(electron transport system)를 통해 세포대사에 필요한 ATP를 생산하는 것을 주 기능으로 한다. 미토콘드리아의 형태적 변이와 산화적 스트레스 그리고 전자전달효소 결핍으로 인한 세포내 활성산소의 증가 등의 기능이상으로 세포의 노화가 이루어지기도 하며, apoptosis의 주요 원인이 되기도 한다. 지금까지 간흡충 (Clonorchis sinensis)에 감염된 담관 조직으로부터 분리하여 배양된 섬유모세포에서 나타나는 세포질돌기의 증가와 같은 형태적인 변화양상과 배양중의 섬유모세포에 간흡충 분비배설물질을 첨가할 경우 섬유모세포의 형태와 세포분열양상의 변화가 이루어진다는 보고가 있었다. 하지만 간흡충의 감염이 미토콘드리아 효소의 분포에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡하다. 따라서 이 연구에서는 간흡충 피낭유충을 실험쥐에 감염시킨 후 시간 경과에 따른 담관의 형태변화를 관찰하고, 간흡충에 감염된 담관과 담관으로부터 분리하여 배양한 섬유모세포의 미토콘드리아 전자전달효소 분포를 확인하여 간흡충에 감염된 담관에 존재하는 섬유모세포가 미토콘드리아 전자전달계 이상으로 인한 변이와 관련이 있는지 확인하였다. 간흡충에 감염된 담관에 분포하는 섬유모세포에서는 주변 섬유성조직에 의한 물리적 손상으로 세포질이 파괴되고, 소포체의 확장 및 미토콘드리아 내막의 손상이 관찰되었다. 미토콘드리아 전자전달 효소는 간흡충에 감염된 담관 조직과 담관 섬유모세포를 분리하여 배양하였을 경우에 정상대조군에 비해 ATPase, COXII, porin의 분포가 감소하였다. 간흡충에 감염된 담관은 충체의 자극으로 인해 결합조직의 섬유화가 이루어지고, 이러한 담관에 존재하는 섬유모세포는 섬유조직에 의한 물리적 상해로 세포가 파괴되었다. 감염된 담관으로 부터 분리된 섬유모세포는 간흡충 감염에 의한 화학적 손상으로 미토콘드리아 전자전달효소가 감소되었다. 그 결과, 섬유모세포는 미토콘드리아의 전자전달계 기능이상으로 인한 세포사멸이 유도될 것으로 추측된다. 따라서 간흡충의 감염은 물리적 자극에 의한 담관의 섬유화, 화학적 자극에 의한 섬유모세포 대사과정의 변이를 유발하며, 미토콘드리아의 경우 ATP 생성을 위한 섬유모세포의 전자전달효소의 분포를 감소시켜 정상 조직에 존재하는 섬유모세포와 같은 기능을 수행하지 못하고 담관의 섬유화가 유지되는 것으로 생각된다.

Induction of Phase I, II and III Drug Metabolism/Transport by Xenobiotics

  • Xu Chang Jiang;Li Christina YongTao;Kong AhNg Tony
    • Archives of Pharmacal Research
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    • 제28권3호
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    • pp.249-268
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    • 2005
  • Drug metabolizing enzymes (DMEs) play central roles in the metabolism, elimination and detoxification of xenobiotics and drugs introduced into the human body. Most of the tissues and organs in our body are well equipped with diverse and various DMEs including phase I, phase II metabolizing enzymes and phase III transporters, which are present in abundance either at the basal unstimulated level, and/or are inducible at elevated level after exposure to xenobiotics. Recently, many important advances have been made in the mechanisms that regulate the expression of these drug metabolism genes. Various nuclear receptors including the aryl hydrocarbon receptor (AhR), orphan nuclear receptors, and nuclear factor-erythoroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) have been shown to be the key mediators of drug-induced changes in phase I, phase II metabolizing enzymes as well as phase III transporters involved in efflux mechanisms. For instance, the expression of CYP1 genes can be induced by AhR, which dimerizes with the AhR nuclear translocator (Arnt) , in response to many polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs). Similarly, the steroid family of orphan nuclear receptors, the constitutive androstane receptor (CAR) and pregnane X receptor (PXR), both heterodimerize with the ret-inoid X receptor (RXR), are shown to transcriptionally activate the promoters of CYP2B and CYP3A gene expression by xenobiotics such as phenobarbital-like compounds (CAR) and dexamethasone and rifampin-type of agents (PXR). The peroxisome proliferator activated receptor (PPAR), which is one of the first characterized members of the nuclear hormone receptor, also dimerizes with RXR and has been shown to be activated by lipid lowering agent fib rate-type of compounds leading to transcriptional activation of the promoters on CYP4A gene. CYP7A was recognized as the first target gene of the liver X receptor (LXR), in which the elimination of cholesterol depends on CYP7A. Farnesoid X receptor (FXR) was identified as a bile acid receptor, and its activation results in the inhibition of hepatic acid biosynthesis and increased transport of bile acids from intestinal lumen to the liver, and CYP7A is one of its target genes. The transcriptional activation by these receptors upon binding to the promoters located at the 5-flanking region of these GYP genes generally leads to the induction of their mRNA gene expression. The physiological and the pharmacological implications of common partner of RXR for CAR, PXR, PPAR, LXR and FXR receptors largely remain unknown and are under intense investigations. For the phase II DMEs, phase II gene inducers such as the phenolic compounds butylated hydroxyanisol (BHA), tert-butylhydroquinone (tBHQ), green tea polyphenol (GTP), (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG) and the isothiocyanates (PEITC, sul­foraphane) generally appear to be electrophiles. They generally possess electrophilic-medi­ated stress response, resulting in the activation of bZIP transcription factors Nrf2 which dimerizes with Mafs and binds to the antioxidant/electrophile response element (ARE/EpRE) promoter, which is located in many phase II DMEs as well as many cellular defensive enzymes such as heme oxygenase-1 (HO-1), with the subsequent induction of the expression of these genes. Phase III transporters, for example, P-glycoprotein (P-gp), multidrug resistance-associated proteins (MRPs), and organic anion transporting polypeptide 2 (OATP2) are expressed in many tissues such as the liver, intestine, kidney, and brain, and play crucial roles in drug absorption, distribution, and excretion. The orphan nuclear receptors PXR and GAR have been shown to be involved in the regulation of these transporters. Along with phase I and phase II enzyme induction, pretreatment with several kinds of inducers has been shown to alter the expression of phase III transporters, and alter the excretion of xenobiotics, which implies that phase III transporters may also be similarly regulated in a coordinated fashion, and provides an important mean to protect the body from xenobiotics insults. It appears that in general, exposure to phase I, phase II and phase III gene inducers may trigger cellular 'stress' response leading to the increase in their gene expression, which ultimately enhance the elimination and clearance of these xenobiotics and/or other 'cellular stresses' including harmful reactive intermediates such as reactive oxygen species (ROS), so that the body will remove the 'stress' expeditiously. Consequently, this homeostatic response of the body plays a central role in the protection of the body against 'environmental' insults such as those elicited by exposure to xenobiotics.

Meta- and Gene Set Analysis of Stomach Cancer Gene Expression Data

  • Kim, Seon-Young;Kim, Jeong-Hwan;Lee, Heun-Sik;Noh, Seung-Moo;Song, Kyu-Sang;Cho, June-Sik;Jeong, Hyun-Yong;Kim, Woo Ho;Yeom, Young-Il;Kim, Nam-Soon;Kim, Sangsoo;Yoo, Hyang-Sook;Kim, Yong Sung
    • Molecules and Cells
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    • 제24권2호
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    • pp.200-209
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    • 2007
  • We generated gene expression data from the tissues of 50 gastric cancer patients, and applied meta-analysis and gene set analysis to this data and three other stomach cancer gene expression data sets to define the gene expression changes in gastric tumors. By meta-analysis we identified genes consistently changed in gastric carcinomas, while gene set analysis revealed consistently changed biological themes. Genes and gene sets involved in digestion, fatty acid metabolism, and ion transport were consistently down-regulated in gastric carcinomas, while those involved in cellular proliferation, cell cycle, and DNA replication were consistently up-regulated. We also found significant differences between the genes and gene sets expressed in diffuse and intestinal type gastric carcinoma. By gene set analysis of cytogenetic bands, we identified many chromosomal regions with possible gross chromosomal changes (amplifications or deletions). Similar analysis of transcription factor binding sites (TFBSs), revealed transcription factors that may have caused the observed gene expression changes in gastric carcinomas, and we confirmed the overexpression of one of these, E2F1, in many gastric carcinomas by tissue array and immunohistochemistry. We have incorporated the results of our meta- and gene set analyses into a web accessible database (http://human-genome.kribb.re.kr/stomach/).

유기용매 내성 세균 Pseudomonas sp. BCNU106 균주에서 차별적으로 상향 발현되는 유전자군의 톨루엔 내성과의 연관성 (Differentially Up-expressed Genes Involved in Toluene Tolerance in Pseudomonas sp. BCNU106)

  • 주우홍;배윤위;김다솜;김동완
    • 생명과학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.88-95
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    • 2020
  • 유기용매 내성 세균인 Pseudomonas sp. BCNU 106을 10%(v/v) 톨루엔에 노출시킨 후 8시간 동안 random arbitrarily primed polymerase chain reaction (RAP-PCR)기법을 이용하여 메신져 RNA 발현 레벨을 조사하였다. 총 100개의 상향발현된 발현 산물 중에서 50개의 상보적인 단편들이 반복적으로 재현성있게 발현되는 것으로 확인되어, 이들을 클로닝을 하였으며 나아가 유전자 염기서열을 결정하였다. Blast analysis 결과, 톨루엔은 LysR family transcriptional regulator 그리고 RNA polymerase factor sigma-32같은 전사와 관련된 유전자들의 발현 레벨을 적응적으로 증가시키는 것으로 확인되었다. 그리고 톨루엔 스트레스 존재 하에서 inorganic ion 수송과 대사와 관련된 catalase와 Mn2+/Fe2+ transporter 유전자의 발현이 증가되었으며, 신호전달과 대사와 기능적으로 관련된 type IV pilus assembly PilZ와 multi-sensor signal transduction histidine kinase 유전자들의 발현 증가도 확인되었다. 한편 톨루엔 노출 후 탄수화물 수송과 대사와 관련된 beta-hexosaminidase 유전자발현 레벨이 증가하였다. 나아가 DNA polymerase III subunit epsilon, DNA-3-methyladenine glycosylase II와 DEAD/DEAH box helicase domain-containing 유전자들과 같은 DNA 복제, 재조합 그리고 수복에 관련성이 있는 유전자들의 발현 레벨 그리고 심지어는 ABC transporter 유전자와 같은 방어 메커니즘에 관련성이 있는 유전자들의 발현 레벨이 적응적으로 증가되는 것으로 밝혀졌다. 특히 10% 톨루엔 존재하에서 ABC transportor, Mn2+/Fe2+ transporter 및 β-hexosaminidase 유전자에 해당하는 RNA들이 괄목하게 유도되는 것이 확인되었다. 그러므로 유기용매 내성 세균 Pseudomonas sp. BCNU 106이 유기용매에 대하여 내성을 나타내는데 있어서 방어 메커니즘, 세포내 이온 항상성 그리고 바이오 필름 형성이 필수적인 것으로 확인되었다.

지능형 교통체계 기반 인간-기계 인터페이스 시스템 평가를 위한 정신적부하 측정방법의 비교 연구 (Comparative Study of Subjective Mental Workload Assessment Techniques for the Evaluation of ITS-oriented Human-Machine Interface Systems)

  • Cha, Doo-Won;Park, Peom
    • 대한교통학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.45-58
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    • 2001
  • 교통시스템 및 차량의 인간-기계 상호작용 및 인간공학적 평가에 널리 사용되는 운전자의 시각행위분석, 생체신호측정(심박수, 호흡수, 뇌파, 피부전기반사 등), 부가작업의 수행도분석, 반응시간 분석, 차량조작변수 분석(속도, 핸들조작, 가속페달조작) 등의 방법들과 함께 운전자 판단에 의한 주관적평가(Subjective Mental Workload Assessment)는 기존 시스템의 평가뿐만 아니라, ITS(Intelligent Transport Systems) 기반 인간-기계 시스템(항법장치, Head-UP Display, AHS Flat Panel Display, Changeable Message Sign, Cellular Phone, 등)의 인간-기계 상호작용 평가, 안전도 평가, 경쟁시스템 및 디자인 대안의 의사결정, 설계가이드라인 제작 등을 위한 하나의 표준화된 평가도구로 자리 잡고 있다. 이에 본 연구에서는 가장 많은 적용빈도와 효과 및 감도를 제시하는 주관적 평가방법인 NASA-TLX (National Aeronautics and Space Administration-Task Load Index), SWAT(Subjective Workload Assessment Technique), MCH(Modified Cooper-Harper) scale, RNASA-TLX(Revision of NASA-TLX)를 대상으로 항법 장치를 사용한 운전자 부하 비교평가 실험결과를 이용하여, 제시된 방법들의 감도 및 피 실험자의 주관적 판단을 통한 상호 비교분석을 실시하였으며, 결과로 위에 제시된 방법들의 사용가이드라인과 ITS 기반 인간-기계 시스템의 인간공학적 평가를 위한 주관적 평가방법의 비교평가결과를 제시하였다.

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당뇨성 심근질환에서의 근장그물 기능이상과 그 작용기전 (Functional Defect and Its Possible Mechanism of Diabetic Cardiomyopathy)

  • 김혜원;이희란;장연진;박형섭;박소영
    • 대한약리학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.195-202
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    • 1993
  • 스트렙토조토신으로 당뇨를 유발시킨 쥐의 심근 근장그물에서 칼슘이동이 저하됨을 볼 수 있었다. 칼슘이동의 저하는 최대칼슘 uptake의 감소와 칼슘에 대한 affinity의 감소로 나타났다. 이러한 심근 근장그물의 기능저하가 나타나는 작용기전이 심근 근장그물 단백의 산화성 손상과 관계가 있는지를 살펴보았다. 당뇨쥐에서는 glycohemoglobin과 carbonyl group의 양이 현저히 증가됨을 볼 수 있었다. 한편으로 cyclic AMP 의존성 protein kinase의 catalytic subunit에 의한 phospholamban 인산화에 의해 심근 근장고물 칼슘이동의 증가를 보였고, 이 증가는 대조군에 비하여 당뇨군에서 훨씬 현저하게 나타났다. SDS-polyacrylamide를 이용한 전기영동후 autoradiogram을 통하여 확인한 phospholamban 인산화는 당뇨군에서 진한 band로 나타남이 확인되었다. 이상의 결과로 미루어 당뇨군의 심근 근장그물 기능저하는, 기초상태에서 아마도 심근내 저하된 norephinephrine 양으로 인하여 phospholamban 인산화 정도가 적으므로 근장그물 $Ca^{2+}-ATPase$ 억제가 나타남을 제시해 주며, 근장그물 단백의 산화성 손상도 당뇨성 심근질한을 일으킬 수 있는 또 다른 요인 중의 하나로 생각된다.

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Indole-3-carbinol에 의한 OVCAR-3 인체 난소암세포의 침윤 억제 (Inhibition of Cell Invasion by Indole-3-Carbinol in OVCAR-3 Human Ovarian Cancer Cells)

  • 최영현;김성옥
    • 생명과학회지
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    • 제21권7호
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    • pp.923-931
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    • 2011
  • 본 연구에서는 식물체에 널리 분포하는 indole-3-carbinol (I3C)에 의한 OVCAR-3 인체 난소암세포의 이동성 및 침윤성 억제 가능성과 이와 연관된 기전을 조사하였다. 본 연구의 결과에 의하면 I3C에 의한 OVCAR-3 세포의 증식억제는 세포의 이동성 억제와 연관이 있었으며, 이를 wound healing 및 matrigel invasion assay로 확인 하였다. 아울러 I3C 처리에 의하여 transepithelial electrical resistance가 증가되었으며, cellular paracellular permeability는 감소되었는데, 이는 I3C 처리에 의해 세포 내 치밀결합(tight junctions, TJs)의 tightness가 증가되었음을 의미한다. RT-PCR 및 immunoblotting 결과에 의하면, I3C는 TJs의 구성 성분이면서 paracellular transport의 선택적 투과성을 조절하는 주요 인자인 claudin-3 및 -4의 발현을 유의적으로 억제하였다. 또한 matrix metalloproteinase (MMP)-2 및 -9의 활성이 I3C 처리에 의하여 매우 억제되었는데, 이는 그들의 mRNA 및 단백질 수준에서의 발현 감소와 연관성이 있었다. 따라서 I3C에 의한 OVCAR-3 난소암세포의 침윤성 억제는 TJs 기능의 강화와 MMP 활성의 저하가 주요 인자로 작용함을 알 수 있었다.

Effect of Various Pathological Conditions on Nitric Oxide Level and L-Citrulline Uptake in Motor Neuron-Like (NSC-34) Cell Lines

  • Shashi Gautam;Sana Latif;Young-Sook Kang
    • Biomolecules & Therapeutics
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    • 제32권1호
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    • pp.154-161
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    • 2024
  • Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal motor neuron disorder that causes progressive paralysis. L-Citrulline is a nonessential neutral amino acid produced by L-arginine via nitric oxide synthase (NOS). According to previous studies, the pathogenesis of ALS entails glutamate toxicity, oxidative stress, protein misfolding, and neurofilament disruption. In addition, L-citrulline prevents neuronal cell death in brain ischemia; therefore, we investigated the change in the transport of L-citrulline under various pathological conditions in a cell line model of ALS. We examined the uptake of [14C]L-citrulline in wild-type (hSOD1wt/WT) and mutant NSC-34/ SOD1G93A (MT) cell lines. The cell viability was determined via MTT assay. A transport study was performed to determine the uptake of [14C]L-citrulline. Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) analysis was performed to determine the expression levels of rat large neutral amino acid transported 1 (rLAT1) in ALS cell lines. Nitric oxide (NO) assay was performed using Griess reagent. L-Citrulline had a restorative effect on glutamate induced cell death, and increased [14C]L-citrulline uptake and mRNA levels of the large neutral amino acid transporter (LAT1) in the glutamate-treated ALS disease model (MT). NO levels increased significantly when MT cells were pretreated with glutamate for 24 h and restored by co-treatment with L-citrulline. Co-treatment of MT cells with L-arginine, an NO donor, increased NO levels. NSC-34 cells exposed to high glucose conditions showed a significant increase in [14C]L-citrulline uptake and LAT1 mRNA expression levels, which were restored to normal levels upon co-treatment with unlabeled L-citrulline. In contrast, exposure of the MT cell line to tumor necrosis factor alpha, lipopolysaccharides, and hypertonic condition decreased the uptake significantly which was restored to the normal level by co-treating with unlabeled L-citrulline. L-Citrulline can restore NO levels and cellular uptake in ALS-affected cells with glutamate cytotoxicity, pro-inflammatory cytokines, or other pathological states, suggesting that L-citrulline supplementation in ALS may play a key role in providing neuroprotection.

한우 Glucose Transporter 4 유전자의 분자생물학적 해석 (Molecular Characterization of Hanwoo Glucose Transporter 4 Gene)

  • 이상미;정영희;김혜민;박효영;윤두학;문승주;정의룡;강만종
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제47권6호
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    • pp.1087-1094
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    • 2005
  • 세포 생장과 대사에 있어서 glucose의 세포내 도입은 대부분 동물세포에 필수적이며 이와 같은 도입은 glucose transport protein에 의하여 수행된다. glucose transport protein 중에 GLUT4는 사람과 설치류의 지방조직과 골격근에 있어서 인슐린 자극에 의하여 glucose을 세포내로 도입하는 중요한 역할을 수행한다. 본 연구에서는 한우로부터 이와 같은 GLUT4 유전자를 동정하고 그 발현을 조사하였다. 한우 GLUT4 유전자는 1527bp의 open reading frame으로 구성되어 있으며 509개의 아미노산을 암호화하고 있었다. 그리고 한우 GLUT4 아미노산을 홀스타인, 사람, 생쥐와 비교한 결과 매우 높은 상동성을 나타내었다. 한우 각 조직에 있어서 GLUT4 mRNA의 발현을 확인한 결과 심장에서 가장 높은 발현을 나타내었으며 갈비, 등심, 대장에서는 낮은 발현을 보였다. 그리고 피하지방과 소장지방에서 GLUT4의 발현을 확인하기 위하여 RT-PCR을 수행한 결과 지방조직에서도 발현을 확인할 수 있었다. 한우 intramuscular preadipocyte 세포가 지방세포로 분화하는 과정에 있어서 GLUT4의 발현을 RT-PCR로 확인한 결과 분화에 따라 점차 줄어드는 경향을 나타내었다. 이와 같은 결과는 한우 지방조직에서의 GLUT4 기능은 사람과 생쥐에서의 기능과 다르다는 것을 나타낸다.