• 한국체육학회지인문사회과학편
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• 제55권4호
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• pp.507-516
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• 2016

본 연구는 지구성 운동 후 안정시 PGC-1α mRNA와 단백질의 안정성이 PPARβ/δ의 영향을 받는지 확인하는 것이다. 전기 자극 유전자 전이법(electroporation; EPO)을 이용하여 PPARβ/δ와 empty vector(EV) 유전자를 각각 생쥐의 왼쪽과 오른쪽 tibialis anterior(TA)근육에 전이하였으며, 처치하지 않은 대조군(control)과 1회 지구성 운동 후 시간에 경과에 따른 mRNA와 단백질을 비교하였다. 생쥐는 5시간 수영 운동을 1회 실시하였으며, 운동 직후(0h), 24시간(24h) 및 54시간(h)이 경과한 후 TA근육을 적출하였다. 운동 직후(0h) 대조군, EV 및 PPARβ/δ가 과발현된 근육의 PGC-1α mRNA는 좌업 그룹보다 각각 6.8배(p<.001)배, 6.2배(p<.001) 및 7.1배(p<.001) 증가하였으나, 24h 및 54h에 좌업 그룹수준으로 회복되었다. 운동 후 24h에 EV가 처치된 근육은 PGC-1α 및 PGC-1α ubiquitination이 좌업 그룹보다 각각 2.2배 및 1.74배 증가하였으나, 운동 후 54h에 좌업 그룹수준으로 회복되었다. PPARβ/δ 처치 그룹의 PGC-1α는 운동 후 24h와 54h에 좌업 그룹보다 각각 2.5배와 2.2배 증가하였으나 PGC-1α ubiquitination은 증가하지 않았다. 따라서 PPARβ/δ 과발현은 지구성 운동에 의한 PGC-1α mRNA 단백질 안정성에 영향을 미치지 않는다. 그러나 PPARβ/δ 과발현은 지구성 운동으로 증가된 PGC-1α mRNA가 단백질로 전환된 후 PGC-1α의 안정성을 증가시킨다.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제21권1호
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• pp.62-67
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• 2016

Green tea (Camellia sinensis) is one of the most popular beverages in the world and has been acknowledged for centuries as having significant health benefits. (-)-Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) is the most abundant catechin in green tea, and it has been reported to have health benefit effects. Peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ coactivator $(PGC)-1{\alpha}$ is a crucial regulator of mitochondrial biogenesis and hepatic gluconeogenesis. The objective of this study was to investigate whether EGCG from green tea can affect the ability of transcriptional regulation on $PGC-1{\alpha}$ mRNA expression in HepG2 cells and 3T3-L1 adipocytes. To study the molecular mechanism that allows EGCG to control $PGC-1{\alpha}$ expression, the promoter activity levels of $PGC-1{\alpha}$ were examined. The $PGC-1{\alpha}$ mRNA level was measured using quantitative real-time PCR. The -970/+412 bp of $PGC-1{\alpha}$ promoter was subcloned into the pGL3-Basic vector that includes luciferase as a reporter gene. EGCG was found to up-regulate the $PGC-1{\alpha}$ mRNA levels significantly with $10{\mu}mol/L$ of EGCG in HepG2 cells and differentiated 3T3-L1 adipocytes. $PGC-1{\alpha}$ promoter activity was also increased by treatment with $10{\mu}mol/L$ of EGCG in both cells. These results suggest that EGCG may induce $PGC-1{\alpha}$ gene expression, potentially through promoter activation.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제21권4호
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• pp.317-322
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• 2016

Mitochondrial biogenesis is a complex process requiring coordinated expression of nuclear and mitochondrial genomes. The peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1-alpha (PGC-$1{\alpha}$) is a key regulator of mitochondrial biogenesis, and it controls mitochondrial DNA (mtDNA) replication within diverse tissues, including muscle tissue. The aim of this study was to investigate the effects of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) on mtDNA copy number and PGC-$1{\alpha}$ promoter activity in $C_2C_{12}$ muscle cells. mtDNA copy number and mRNA levels of genes related to mitochondrial biogenesis such as PGC-$1{\alpha}$, nuclear respiratory factor 1 (NRF1) and mitochondrial transcription factor A (Tfam) were assayed by quantitative real-time PCR. The PGC-$1{\alpha}$ promoter from -970 to +412 bp was subcloned into the pGL3-basic vector, which includes a luciferase reporter gene. Both EPA and DHA significantly increased mtDNA copy number, dose and time dependently, and up-regulated mRNA levels of PGC-$1{\alpha}$, NRF1, and Tfam. Furthermore, EPA and DHA stimulated PGC-$1{\alpha}$ promoter activity in a dose-dependent manner. These results suggest that EPA and DHA may modulate mitochondrial biogenesis, which was partially associated with increased mtDNA replication and PGC-$1{\alpha}$ gene expression in $C_2C_{12}$ muscle cells.

• 생명과학회지
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• 제21권7호
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• pp.997-1003
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• 2011

폐경과 비만은 여러 대사증후군과 관련되어 있다. 이에 본 연구는 난소절제로 폐경을 유도한 흰쥐에게 고지방식이로 비만을 유도하여 이들 지방세포에서 발현되는 PPAR${\gamma}$, PGC-$1{\alpha}$, -$1{\beta}$, NRf-1, TFAM 유전자들의 변화를 조사하고 6주간의 규칙적인 운동을 하여 그 차이에 따른 효과를 규명하는데 목적을 두고 조사하였다. 본 실험에서 사용한 암컷흰쥐는 3그룹으로 다음과 같이 구분하였다. (1) 일반식이군(C group, n=4), (2) 고지방식이 군(H group, n=4), (3) 고지방식이와 운동군(H+EX group, n=4)으로 나누었다. 규칙적인 운동은 수영운동을 하였으며, 방법은 주 5회, 총 6주간 점진적 시간증가로 수행하였다. 그 결과, 지방조직의 무게는 H 그룹에서 유의하게 높게 (p<0.01) 나타났으나 규칙적인 운동그룹은 확실히 감소되었다. 또한 규칙적인 운동은 PPAR-${\gamma}$ (p<0.05), PGC-$1{\alpha}$ (p<0.01), -$1{\beta}$ (p<0.05), NRf-1 (p<0.01), TFAM (p<0.05)의 유전자들은 모두 유의하게 증가시켰다. 이상의 결과를 종합하면 6주간의 규칙적인 수영운동은 지방세포 내 PPAR-${\gamma}$, PGC-$1{\alpha}$, -$1{\beta}$, NRf-1, TFAM의 mRNA 발현 증가와 미토콘드리아의 수 증가에 영향을 미친 것으로 추측된다. 따라서 규칙적인 운동은 폐경기 비만으로 비대해진 피하지방을 감소시키고 지방세포 내 미토콘드리아의 생합성기능을 개선시켜 미토콘드리아 수 감소를 개선할 수 있을 것으로 생각된다.

• BMB Reports
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• 제47권5호
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• pp.280-285
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• 2014

Cancer cells undergo uncontrolled proliferation, and aberrant mitochondrial alterations. Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1 (TRAP1) is a mitochondrial heat shock protein. TRAP1 mRNA is highly expressed in some cancer cell lines and tumor tissues. However, the effects of its overexpression on mitochondria are unclear. In this study, we assessed mitochondrial changes accompanying TRAP1 overexpression, in a mouse cell line, NIH/3T3. We found that overexpression of TRAP1 leads to a series of mitochondrial aberrations, including increase in basal ROS levels, and decrease in mitochondrial biogenesis, together with a decrease in peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-$1{\alpha}$ (PGC-$1{\alpha}$) mRNA levels. We also observed increased extracellular signal-regulated kinase (ERK) phosphorylation, and enhanced proliferation of TRAP1 overexpressing cells. This study suggests that overexpression of TRAP1 might be a critical link between mitochondrial disturbances and carcinogenesis.

• 한방비만학회지
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• 제14권2호
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• pp.55-62
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• 2014

Objective: The prevalence of metabolic syndrome and type 2 diabetes is increasing worldwide. Mitochondrial dysfunction is known to be involved in insulin resistance and obesity, researches have been increasing highly. Astragali Radix extract (ARE) or its main components have been shown to perform comparably to insulin by significantly reducing blood glucose levels in animal models however, the influence on mitochondrial dysfunction are not well understood. Methods: ARE (0.2, 0.5 and 1.0 mg/ml) or metformin (2.5 mM) were treated in C2C12 after 6 day-differentiation. The expressions of adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) and phosphorylation AMPK, peroxisome proliferators-activated receptror ${\gamma}$ coactivator $1{\alpha}$ ($PGC1{\alpha}$), nuclear respiratory factors 1 (NRF1), mitochondrial transcription factor (Tfam) and myosin heavy chain were detected with western blotting or polymerase chain reaction analysis. The morphological changes were also investigated. Results: ARE dose dependently increased phosphorylation of AMPK and respectively activated mRNA expressions of $PGC1{\alpha}$, NRF1 and Tfam which are mitochondrial biogenesis regulators. Furthermore, there were some morphologic differences of differentiated cells between ARE treatment and control. Conclusions: This study suggests that ARE has the potential to increase muscle mitochondrial function by activating AMPK and $PGC1{\alpha}$.

• 한국식품과학회지
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• 제49권2호
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• pp.192-202
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• 2017

황정 주정 추출물 ID1216의 고지방 식이 유도 비만 마우스에서의 체중 증가 억제 효과에 대한 분자생물학적 기전을 확인하고자 단백질과 mRNA 수준에서 지질 및 에너지 대사 관련 유전자들의 발현 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 확인된 지표들 간의 상호 작용 및 ID1216의 조절 여부에 관해 Fig. 10에 나타내었다. 실험 결과 ID1216은 고지방 식이 유도 비만 마우스에서 체중 증가 억제를 나타내었으며, 비만 대사 관련 pathway의 상위 유전자로 사료되는 SIRT1과 AMPK의 발현을 조절하는 것으로 나타났다. 활성화된 SIRT1과 AMPK는 $PGC1{\alpha}$의 활성화에 관여하고, 이를 통해 열 발산 대사와 관련된 UCP 단백질과 핵 수용체 단백질인 $PPAR{\alpha}$의 발현이 백색지방, 갈색지방, 간 및 근육에서 증가되는 것이 확인되었다. 각 조직 별로 RT-PCR을 진행한 결과에서는 $PPAR{\alpha}$의 하위 유전자인 aP2, ACO, Acadl, Acadm, CPT1a, CPT1b의 mRNA 발현 수준을 향상시켜 주어 ID1216이 지방산 산화 대사인 ${\beta}$-oxidation의 활성화에 기여할 가능성을 보여주었다. 이와는 별개로 ID1216은 중성지질을 분해하는 것으로 알려진 ATGL의 mRNA 발현 또한 증가시키는 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 ID1216이 조직에 따라 지질 및 에너지 대사와 관련된 인자의 발현에 영향을 주는 체중 조절에 효과적인 소재임을 알 수 있었다. 또한 비만 치료제와의 기전적 차별성과 생약 특유의 섭취 안전성을 특징으로 하는 체중 또는 체지방 조절 기능성 소재로의 활용 가능성도 충분히 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제16권1호
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• pp.14-32
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• 2022

BACKGROUND/OBJECTIVES: Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma co-activator-1α (PGC-1α) has a central role in regulating muscle differentiation and mitochondrial metabolism. PGC-1α stimulates muscle growth and muscle fiber remodeling, concomitantly regulating lactate and lipid metabolism and promoting oxidative metabolism. Gynostemma pentaphyllum (Thumb.) has been widely employed as a traditional herbal medicine and possesses antioxidant, anti-obesity, anti-inflammatory, hypolipemic, hypoglycemic, and anticancer properties. We investigated whether G. pentaphyllum extract (GPE) and its active compound, gypenoside L (GL), affect muscle differentiation and mitochondrial metabolism via activation of the PGC-1α pathway in murine C2C12 myoblast cells. MATERIALS/METHODS: C2C12 cells were treated with GPE and GL, and quantitative reverse transcription polymerase chain reaction and western blot were used to analyze the mRNA and protein expression levels. Myh1 was determined using immunocytochemistry. Mitochondrial reactive oxygen species generation was measured using the 2'7'-dichlorofluorescein diacetate assay. RESULTS: GPE and GL promoted the differentiation of myoblasts into myotubes and elevated mRNA and protein expression levels of Myh1 (type IIx). GPE and GL also significantly increased the mRNA expression levels of the PGC-1α gene (Ppargc1a), lactate metabolism-regulatory genes (Esrra and Mct1), adipocyte-browning gene fibronectin type III domain-containing 5 gene (Fndc5), glycogen synthase gene (Gys), and lipid metabolism gene carnitine palmitoyltransferase 1b gene (Cpt1b). Moreover, GPE and GL induced the phosphorylation of AMP-activated protein kinase, p38, sirtuin1, and deacetylated PGC-1α. We also observed that treatment with GPE and GL significantly stimulated the expression of genes associated with the anti-oxidative stress response, such as Ucp2, Ucp3, Nrf2, and Sod2. CONCLUSIONS: The results indicated that GPE and GL enhance exercise performance by promoting myotube differentiation and mitochondrial metabolism through the upregulation of PGC-1α in C2C12 skeletal muscle.

• 생명과학회지
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• 제29권8호
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• pp.837-845
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• 2019

본 연구에서는 고지방식이로 유발된 비만 쥐의 골격근에서 유산소 운동과 레스베라트롤 투여가 미토콘드리아 생합성에 미치는 영향을 조사하였다. 4주령 C57BL/6의 수컷 쥐를 이용하여, 일반 식이 그룹(NC, n=10), 고지방식이 그룹(HR, n=10), 레스베라트롤 투여와 고지방식이 그룹(HRe, n=10), 유산소 운동 그룹(HE, n=10)으로 분류하였다. 유산소 운동은 16주 동안 40~60 min/day 동안 10-14m/min, 0% grade의 강도로 주당 4회 트레드밀 운동을 실시하였고, 레스베라트롤은 16주 동안 1일 1회, 주당 4회 체중 당 25 mg/kg을 투여하였다. COX-IV mRNA 발현은 NC와 HC 그룹 간에 유의한 차이가 있었으며(p<0.05), HE 그룹의 SIRT-3, $PGC-1{\alpha}$ 및 COX-IV mRNA 발현은 HC 및 HRe 그룹에 비해 유의하게 증가하였다(p<0.05). 또한, 오직 HE 그룹의 $PGC-1{\alpha}$ 및 COX-IV mRNA의 발현만이 HC 그룹에 비해 유의하게 증가하였다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해보면, 고지방식이로 유발된 비만 쥐는 골격근에서 미토콘드리아 생합성 유전자 발현에 영향을 나타내지 않는 것으로 보인다. 하지만, 유산소 운동 훈련은 고지방식이로 유발된 비만 쥐의 골격근에서 미토콘드리아 생합성 유전자 발현을 증가시키는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 레스베라트롤 투여가 아닌 유산소 운동이 고지방식이로 유도된 쥐의 골격근에서 미토콘드리아 생합성에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.

• 한방비만학회지
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• 제16권2호
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• pp.109-115
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• 2016

Objectives: The all anti-obesity drugs currently approved by the US Food and Drug Administration work by reducing energy intake. In fact, no approved drug targets energy expenditure. In Korean medicine, it is known to Qi or Yang invigorating therapy could increase energy metabolism. Aconitum carmichaeli Debx (ACD) is a Yang invigorating herb, often used for treat obesity in Korean medicine. In the present study, the authors investigated the regulatory effects of ACD in energy metabolism and mitochondrial biogenesis in C2C12 skeletal muscle cells. Methods: The water extract of ACD (0.2, 0.5 and 1.0 mg/ml) were treated in differentiated C2C12 cells. The protein or mRNA levels of target genes were analyzed and mitochondrial mass were investigated. Results: ACD activated the expressions of peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha ($PGC-1{\alpha}$), nuclear respiratory factor 1 and TFAM and increased mitochondrial mass. ACD also increased adenosin monophosphate-activated protein kinase (AMPK), and acetyl-CoA carboxylase. Conclusions: This study suggests that ACD has the potential to increase energy metabolism and mitochondrial biogenesis by activating AMPK and $PGC1{\alpha}$.