• KSBB Journal
• /
• 제22권5호
• /
• pp.345-350
• /
• 2007

인산당은 모든 유기체에서 발견되며 무척 다양한 유용성을 지니고 있다. 특히 glucose 1-phosphate (G1P), glucose 6-phosphate (G6P), fructose 6-phosphate (F6P) 등은 해당과 정, 당합성과정, 5탄당 인산화과정 및 캘빈회로와 같은 탄수화물 대사와 에너지 생산 대사의 주요한 핵심 중간물질이다. 특히 해당과정에서 F6P는 G6P의 이성질화반응에 의하여 생성된다. F6P의 대량생산은 전분을 이용하는 것이 가능한데, 우선 전분에 인산화효소를 가하여 G1P를 얻고, 이 G1P를 자리옮김효소 (phosphoglucomutase, GM)와 이성질화효소 (phosphoglucoisomerase, GI)를 순차적으로 적용하여 G6P와 F6P를 생산하게 된다. 효소반응의 경우 전분의 용해도 증가, 반응속도의 향상 및 미생물의 오염방지 등을 위하여 중온성 효소보다는 고온성 효소 혹은 내열성 효소가 선호된다. 본 연구는 세 가지 내열성 효소를 이용하여 전분으로부터 두 단계반응으로 F6P를 생산하는 것에 관한 것이다. 실험에 사용된 효소는 대장균에서 발현된 재조합 효소로서, 효소의 생산은 유가식 배양을 이용하였다. 1.2% 가용성 전분 200 L를 이용하여 1,253 g의 순수한 G1P를 생산하였으며 이를 이용하여 최종적으로 30% 수율로 F6P를 생산할 수 있었다. 최대수율을 얻기 위하여 반응표면분석법을 이용하여 GM : GI = 1 : 1.23, 63.5$^{\circ}C$, pH 6.85의 조건이 도출되었으며, 이 조건하에서 실험을 통하여 20 g/L의 전분을 이용하여 30% 수율로 F6P가 생성됨을 확인할 수 있었다.

• Molecules and Cells
• /
• 제28권6호
• /
• pp.529-536
• /
• 2009

Genome sequencing of the pig is being accelerated because of its importance as an evolutionary and biomedical model animal as well as a major livestock animal. However, information on expressed porcine genes is insufficient to allow annotation and use of the genomic information. A series of expressed sequence tags of 5' ends of five full-length enriched cDNA libraries (SUSFLECKs) were functionally characterized. SUSFLECKs were constructed from porcine abdominal fat, induced fat cells, loin muscle, liver, and pituitary gland, and were composed of non-normalized and normalized libraries. A total of 55,658 ESTs that were sequenced once from the 5′ ends of clones were produced and assembled into 17,684 unique sequences with 7,736 contigs and 9,948 singletons. In Gene Ontology analysis, two significant biological process leaf nodes were found: gluconeogenesis and translation elongation. In functional domain analysis based on the Pfam database, the beta transducin repeat domain of WD40 protein was the most frequently occurring domain. Twelve genes, including SLC25A6, EEF1G, EEF1A1, COX1, ACTA1, SLA, and ANXA2, were significantly more abundant in fat tissues than in loin muscle, liver, and pituitary gland in the SUSFLECKs. These characteristics of SUSFLECKs determined by EST analysis can provide important insight to discover the functional pathways in gene networks and to expand our understanding of energy metabolism in the pig.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제23권2호
• /
• pp.205-212
• /
• 2010

The effects of chromium (Cr), dietary crude protein (CP) level, and potential interactions of these two factors were investigated in term of energy metabolism in lambs. Forty-eight 9-week-old weaned lambs (Dorper${\times}$Small-tail Han sheep, male, mean initial body weight = 22.96 kg${\pm}$2.60 kg) were used in a 2${\times}$3 factorial arrangement of supplemental Cr (0 ${\mu}g$/kg, 400 $\mu{g}$/kg or 800 ${\mu}g$/kg from chromium yeast) and protein levels (low protein: 157 g/d to 171 g/d for each animal, or high protein: 189 g/d to 209 g/d for each animal). Blood samples were collected at the beginning and end of the feeding trial. The lambs were then sacrificed and tissue samples were frozen for further analysis. Chromium at 400 ${\mu}g$/kg decreased fasting insulin level and the ratio of plasma insulin to glucagon, but these differences were not statistically significant; in contrast, chromium at 800 ${\mu}g$/kg increased the ratio significantly (p<0.05). Protein at the high level increased plasma tumor necrosis factor $\alpha$ (TNF-$\alpha$) level (p = 0.060). Liver glycogen content was increased significantly by Cr (p<0.05), which also increased liver glucose-6-phosphatase (G-6-Pase) and adipose hormone-sensitive lipase (HSL) activity. At 400 ${\mu}g$/kg, Cr increased muscle hexokinase (HK) activity. High protein significantly increased G-6-Pase activities in both the liver (p<0.05) and the kidney (p<0.05), but significantly decreased fatty acid synthase (FAS) activity in subcutaneous adipose tissue (p<0.05). For HSL activity in adipose tissue, a Cr${\times}$CP interaction (p<0.05) was observed. Overall, Cr improved energy metabolism, primarily by promoting the glycolytic rate and lipolytic processes, and these regulations were implemented mainly through the modulation by Cr of the insulin signal transduction system. High protein improved gluconeogenesis in both liver and kidney. The interaction of Cr${\times}$CP indicated that 400 $\mu{g}$/kg Cr could reduce energy consumption in situations where energy was being conserved, but could improve energy utilization when metabolic rate was increased.

• 생명과학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.578-585
• /
• 2013

최근 식생활의 변화에 따라 당뇨병, 비만 등의 만성대사질환의 발병률이 증가함에 따라 예방과 치료를 위한 물질연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 선행 연구에서 항당뇨 효능이 확인된 Vigna nakashimae (VN) 메탄올 추출물로부터 VN 클로로포름층 분획물과 물층 분획물을 얻어 각 분획물의 항당뇨 효능과 분자적 기전을 살펴보았다. 각각의 VN 분획물을 제 2형 당뇨병질환모델인 db/db 마우스에 경구투여하여 VN 분획물의 혈당 및 지질 대사 변화 등을 측정하였다. VN 클로로포름층 분획물은 공복 혈당과 당화혈색소를 물층 분획물보다 더 효과적으로 감소시켰다. 또한 내당능도 개선하였으며, 혈중 지방산과 중성지방도 감소시켰다. VN 클로로포름층 분획물은 HepG2와 C2C12세포에서 인산화된 AMPK와 AMPK 하위 유전자인 CPT-1의 유전자 발현을 증가시켰다. VN 클로로포름층 분획물은 AMPK의 활성화와 일치하게 HepG2에서 당 생성 효소인 PEPCK와 G-6Pase의 발현을 감소시켰으며, C2C12에서는 당 유입을 증가시켰다. 이상의 결과는 VN 클로로포름층 분획물은 AMPK의 활성화를 통해 공복혈당을 감소시켰으며, 이러한 효과는 물층 분획물보다 더 효과적이었다.

• 생명과학회지
• /
• 제28권10호
• /
• pp.1127-1131
• /
• 2018

운동 후 분비되는 스트레스 호르몬인 cortisol을 통한 근육세포에 미치는 운동 스트레스의 재현과 coritisol 처리 농도에 따른 세포사멸, 세포질세망 스트레스 및 자가포식현상과의 관련성을 검증 하였다. 마우스 근육 세포주 C2C12를 배양하여 다양한 농도의 cortisol을 12시간 처리하여 세포의 형태 변화를 관찰하고, 세포사멸 마커인 IER3의 발현을 세포면역화학법을 이용하여 확인하였다. 또한 ER-stress와 자가포식 현상의 유도 여부를 확인하기 위하여 BiP와 LC3-I/LC3-II 항체를 이용하여 웨스턴 블랏법을 통해 검증 하였다. 그 결과 cortisol의 농도가 $50{\mu}g/ml$와 $100{\mu}g/ml$로 증가함에 따라 IER3와 BiP 및 LC3-II의 발현량도 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 운동 스트레스 호르몬인 cortisol이 운동 후 근육세포의 세포사멸, 세포질세망 스트레스 및 자가포식에 영향을 미침을 보여준다. 본 연구결과는 호르몬과 근육세포 간의 관련성 연구에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제46권5호
• /
• pp.552-561
• /
• 2017

본 연구에서는 가시오갈피 물 추출물(ASW)를 이용하여 아직 시도된 바가 없는 HepG2 세포 내 포도당 유입과정 및 glucokinase(GK) 활성을 통한 포도당 이용대사 실험을 수행하였다. 포도당의 세포 내 유입은 GLUT2의 transcription factor들 중 하나인 $HNF-1{\alpha}$의 활성화로 GLUT2의 유전자 발현이 증가하여 이루어지는 것을 확인하였다. GK 활성 측정 결과 ASW가 GK를 활성화하여 포도당의 인산화에 영향을 주는 것을 확인하였고 AMP-activated protein kinase의 인산화 증가로 glycolysis에 관여하는 효소인 GK의 단백질 발현은 증가하고, gluconeogenesis에 관여하는 phosphoenolpyruvate carboxykinase의 단백질 발현은 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 인산화된 포도당이 glycogen으로 전환 저장되는 메커니즘을 pPI3k-pAkt-pGSK-$3{\beta}$의 단계별 단백질 발현을 확인함으로써 검증하였으며, glycogen 함량 측정을 통해 확인하였다. 본 연구를 통해 ASW가 다양한 메커니즘에 작용하여 당뇨의 예방 및 개선에 활용할 수 있는 잠재적 소재임을 확인하였고, 이는 ASW가 천연 기능성 소재로서의 개발가치가 높음을 시사한다.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제44권2호
• /
• pp.362-372
• /
• 2020

Background: The non-saponin fraction of Korean Red Ginseng has been reported to have many biological activities. However, the effect of this fraction on anti-diabetic activity has not been elucidated in detail. In this study, we investigated the effects of KGC05P0, a non-saponin fraction of Korean Red Ginseng, on anti-diabetic activity in vitro and in vivo. Methods: We measured the inhibition of commercially obtained α-glucosidase and α-amylase activities in vitro and measured the glucose uptake and transport rate in Caco-2 cells. C57BL/6J mice and C57BLKS/J^db/db (diabetic) mice were fed diets with or without KGC05P0 for eight weeks. To perform the experiments, the groups were divided as follows: normal control (C57BL/6J mice), db/db control (C57BLKS/J^db/db mice), positive control (inulin 400 mg/kg b.w.), low (KGC05P0 100 mg/kg b.w.), medium (KGC05P0 200 mg/kg b.w.), and high (KGC05P0 400 mg/kg b.w.). Results: KGC05P0 inhibited α-glucosidase and α-amylase activities in vitro, and decreased glucose uptake and transport rate in Caco-2 cells. In addition, KGC05P0 regulated fasting glucose level, glucose tolerance, insulin, HbA1c, carbonyl contents, and proinflammatory cytokines in blood from diabetic mice and significantly reduced urinary glucose excretion levels. Moreover, we found that KGC05P0 regulated glucose production by down-regulation of the PI3K/AKT pathway, which inhibited gluconeogenesis. Conclusion: Our study thereby demonstrated that KGC05P0 exerted anti-diabetic effects through inhibition of glucose absorption and the PI3K/AKT pathway in in vitro and in vivo models of diabetes. Our results suggest that KGC05P0 could be developed as a complementary food to help prevent T2DM and its complications.

• 생명과학회지
• /
• 제24권9호
• /
• pp.1006-1011
• /
• 2014

인삼은 건강에 효과적인 약초라고 알려져 왔다. 인삼의 열매인 진생베리는 인삼의 주성분과 비슷한 ginsenoside, saponin, polyphenol, polyacetylene, alkaloid 등의 성분을 포함한다. 본 연구의 목적은 인삼과 같이 진생베리 열수 추출물(Ginseng berry water extract, GBE)이 당뇨와 연관된 세포 외 효소와 인슐린 신호전달 경로에 있는 분자의 발현에 어떤 효과를 가지고 있는지를 조사하였다. ${\alpha}$-Amylase와 ${\alpha}$-glucosidase는 섭취한 다당분자를 분해하여 포도당을 생성함으로 항당뇨 약물개발의 표적 효소이다. GBE에 의한 두 효소의 활성 억제능을 in vitro에서 측정하였으나 최고 $1,000{\mu}g/ml$ 농도에서도 효소활성 억제능이 나타나지 않았다. 인슐린 신호전달 경로의 영향을 확인하기 위해서 HepG2 세포에서 GBE에 의한 인슐린 신호전달 경로의 주요 단백질인 protein-tyrosine phosphatase 1B (PTP1B)와 Akt1의 발현수준 변화를 Western blot 방법으로 조사하였다. 이때 인슐린에 의한 이들 분자의 변화에 GBE가 영향을 주는 것으로 나타났다. PTP1B는 인슐린에 의해 증가된 발현량이 저농도의 GBE이 의해 더욱 증가하였으나, $200{\mu}g/ml$ 농도의 GBE에 의해서는 다소 감소하는 것으로 나타났다. 또한, Akt1도 인슐린에 의해 증가된 발현량이 GBE 농도에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• Nutrition Research and Practice
• /
• 제10권1호
• /
• pp.11-18
• /
• 2016

BACKGROUND/OBJECTIVES: Type 2 diabetes (T2D) is more frequently diagnosed and is characterized by hyperglycemia and insulin resistance. $\small{D}$-xylose, a sucrase inhibitor, may be useful as a functional sugar complement to inhibit increases in blood glucose levels. The objective of this study was to investigate the anti-diabetic effects of $\small{D}$-xylose both in vitro and stretpozotocin (STZ)-nicotinamide (NA)-induced models in vivo. MATERIALS/METHODS: Wistar rats were divided into the following groups: (i) normal control; (ii) diabetic control; (iii) diabetic rats supplemented with a diet where 5% of the total sucrose content in the diet was replaced with $\small{D}$-xylose; and (iv) diabetic rats supplemented with a diet where 10% of the total sucrose content in the diet was replaced with $\small{D}$-xylose. These groups were maintained for two weeks. The effects of $\small{D}$-xylose on blood glucose levels were examined using oral glucose tolerance test, insulin secretion assays, histology of liver and pancreas tissues, and analysis of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCK) expression in liver tissues of a STZ-NA-induced experimental rat model. Levels of glucose uptake and insulin secretion by differentiated C2C12 muscle cells and INS-1 pancreatic ${\beta}$-cells were analyzed. RESULTS: In vivo, $\small{D}$-xylose supplementation significantly reduced fasting serum glucose levels (P < 0.05), it slightly reduced the area under the glucose curve, and increased insulin levels compared to the diabetic controls. $\small{D}$-xylose supplementation enhanced the regeneration of pancreas tissue and improved the arrangement of hepatocytes compared to the diabetic controls. Lower levels of PEPCK were detected in the liver tissues of $\small{D}$-xylose-supplemented rats (P < 0.05). In vitro, both 2-NBDG uptake by C2C12 cells and insulin secretion by INS-1 cells were increased with $\small{D}$-xylose supplementation in a dose-dependent manner compared to treatment with glucose alone. CONCLUSIONS: In this study, $\small{D}$-xylose exerted anti-diabetic effects in vivo by regulating blood glucose levels via regeneration of damaged pancreas and liver tissues and regulation of PEPCK, a key rate-limiting enzyme in the process of gluconeogenesis. In vitro, $\small{D}$-xylose induced the uptake of glucose by muscle cells and the secretion of insulin cells by ${\beta}$-cells. These mechanistic insights will facilitate the development of highly effective strategy for T2D.

• 대한임상검사과학회지
• /
• 제53권1호
• /
• pp.81-87
• /
• 2021

제2형 당뇨병(T2DM)과 그 유병률은 전세계적으로 증가하고 있다. T2DM은 인슐린 저항성이 높아지고 인슐린 분비가 감소해 발생하는 당뇨병의 가장 흔한 유형 중 하나다. 과산화물 증식활성수용체 감마 공활성제 1 알파(PPARGC1A)는 미토콘드리아 생물 발생의 마스터 조절기와 간에서 포도당신합성에 관여한다. 본 연구에서는 T2DM이 있는 한국인 중년층의 PPARGC1A 유전자의 유전적 다형성을 분석하였다. 그 결과, PPARGC1A 유전자 중 15개의 SNP가 T2DM과 통계적으로 유의한 연관성을 보였으며, 그 중 PPARGC1A 유전자의 rs10212638은 T2DM (P=0.015, OR=1.29, CI=1.05~1.59)과 통계적으로 가장 큰 유의한 상관관계를 보였다. PPARGC1A의 마이너 유전자형(minor allele) G는 T2DM의 위험을 증가시켰다. 본 연구는 T2DM와 PPARGC1A의 유전적 다형성 사이에 유의한 연관성을 보여주고 있다. 이러한 결과는PPARGC1A의 SNP가 T2DM의 병의 원인이 되는 유전적 연관성이 있음을 시사한다.