• 제목/요약/키워드: cell metabolic activity

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Role of Citrate Synthase in Acetate Utilization and Protection from Stress-Induced Apoptosis

  • Lee, Yong-Joo;Kang, Hong-Yong;Maeng, Pil Jae
    • 한국미생물학회:학술대회논문집
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    • 한국미생물학회 2008년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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    • pp.39-41
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    • 2008
  • The yeast Saccharomyces cerevisiae has been shown to contain three isoforms of citrate synthase (CS). The mitochondrial CS, Cit1, catalyzes the first reaction of the TCA cycle, i.e., condensation of acetyl-CoA and oxaloacetate to form citrate [1]. The peroxisomal CS, Cit2, participates in the glyoxylate cycle [2]. The third CS is a minor mitochondrial isofunctional enzyme, Cit3, and related to glycerol metabolism. However, the level of its intracellular activity is low and insufficient for metabolic needs of cells [3]. It has been reported that ${\Delta}cit1$ strain is not able to grow with acetate as a sole carbon source on either rich or minimal medium and that it shows a lag in attaining parental growth rates on nonfermentable carbon sources [2, 4, 5]. Cells of ${\Delta}cit2$, on the other hand, have similar growth phenotype as wild-type on various carbon sources. Thus, the biochemical basis of carbon metabolism in the yeast cells with deletion of CIT1 or CIT2 gene has not been clearly addressed yet. In the present study, we focused our efforts on understanding the function of Cit2 in utilizing $C_2$ carbon sources and then found that ${\Delta}cit1$ cells can grow on minimal medium containing $C_2$ carbon sources, such as acetate. We also analyzed that the characteristics of mutant strains defective in each of the genes encoding the enzymes involved in TCA and glyoxylate cycles and membrane carriers for metabolite transport. Our results suggest that citrate produced by peroxisomal CS can be utilized via glyoxylate cycle, and moreover that the glyoxylate cycle by itself functions as a fully competent metabolic pathway for acetate utilization in S. cerevisiae. We also studied the relationship between Cit1 and apoptosis in S. cerevisiae [6]. In multicellular organisms, apoptosis is a highly regulated process of cell death that allows a cell to self-degrade in order for the body to eliminate potentially threatening or undesired cells, and thus is a crucial event for common defense mechanisms and in development [7]. The process of cellular suicide is also present in unicellular organisms such as yeast Saccharomyces cerevisiae [8]. When unicellular organisms are exposed to harsh conditions, apoptosis may serve as a defense mechanism for the preservation of cell populations through the sacrifice of some members of a population to promote the survival of others [9]. Apoptosis in S. cerevisiae shows some typical features of mammalian apoptosis such as flipping of phosphatidylserine, membrane blebbing, chromatin condensation and margination, and DNA cleavage [10]. Yeast cells with ${\Delta}cit1$ deletion showed a temperature-sensitive growth phenotype, and displayed a rapid loss in viability associated with typical apoptotic hallmarks, i.e., ROS accumulation, nuclear fragmentation, DNA breakage, and phosphatidylserine translocation, when exposed to heat stress. Upon long-term cultivation, ${\Delta}cit1$ cells showed increased potentials for both aging-induced apoptosis and adaptive regrowth. Activation of the metacaspase Yca1 was detected during heat- or aging-induced apoptosis in ${\Delta}cit1$ cells, and accordingly, deletion of YCA1 suppressed the apoptotic phenotype caused by ${\Delta}cit1$ mutation. Cells with ${\Delta}cit1$ deletion showed higher tendency toward glutathione (GSH) depletion and subsequent ROS accumulation than the wild-type, which was rescued by exogenous GSH, glutamate, or glutathione disulfide (GSSG). Beside Cit1, other enzymes of TCA cycle and glutamate dehydrogenases (GDHs) were found to be involved in stress-induced apoptosis. Deletion of the genes encoding the TCA cycle enzymes and one of the three GDHs, Gdh3, caused increased sensitivity to heat stress. These results lead us to conclude that GSH deficiency in ${\Delta}cit1$ cells is caused by an insufficient supply of glutamate necessary for biosynthesis of GSH rather than the depletion of reducing power required for reduction of GSSG to GSH.

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적송잎 추출물이 조골세포의 collagen 합성에 미치는 영향 (Effect of Pine (Pinus densiflora) Needle Extracts on Synthesis of Collagen in Osteoblastic MC3T3-E1 Cells)

  • 전민희;김영경;박용수;황현정;김성구;이상현;최인순;김미향
    • 생명과학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.607-613
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    • 2010
  • 솔잎은 항산화력이 우수한 것으로 알려져 있으며, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 osteoblastic cell은 골세포의 세포 활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되어왔다. 따라서 본 연구에서는 MC3T3-E1 세포를 이용하여 적송잎 용매별 추출물이 세포 증식에 미치는 영향과 ALP 활성 및 조골세포의 골 형성을 위한 필수 인자인 콜라겐 합성의 영향에 대해 검토하였다. 적송잎 추출물의 농도(1, 10 50, $100\;{\mu}g/ml$)에 따른 조골세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 분석한 결과, proanthocyanidin의 경우 $50\;{\mu}g/ml$ 이상 첨가한 군에서 대조군보다 급격한 증식률을 나타내었다. 에탄올 추출물을 첨가하였을 때 유의적인 증식률이 나타나지 않은 반면, 적송잎 헥산 추출물 처리군에 있어서는 $10\;{\mu}g/ml$ 농도 이상에서 유의적으로 세포증식이 촉진되었다. 적송잎 추출물이 ALP 활성에 미치는 영향을 조사한 결과, 적송잎 추출물이 조골세포의 ALP의 활성을 증가시켜 조골세포의 분화에 영향을 줄 가능성이 제시 되었다. 또한 적송잎의 열수 및 에탄올 추출물보다 헥산 추출물에서 조골세포의 ALP 활성이 증가하여 적송잎의 ALP 활성에 영향을 주는 성분은 수용성 성분보다 지용성 성분인 것으로 추측되었다. 적송잎 추출물이 조골세포의 콜라겐 합성에 미치는 실험결과에서 헥산 추출물뿐만 아니라 열수 추출물에서도 높은 콜라겐 합성능력을 나타내었다. 따라서 단일성분에 의한 것보다 복합적 성분들의 상승작용에 의해 조골세포의 콜라겐 합성이 촉진된 것으로 추측할 수 있다. 적송잎 추출물이 조골세포의 증식, ALP 활성 및 콜라겐 합성을 촉진하여 골 생성에 영향을 줄 수 있는 것이 확인되었으며, 그에 대한 구체적인 기작 연구를 위하여 향후 분자생물학적인 차원에서의 in vitro 및 in vivo 실험을 통한 구체적인 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

PROTEIN SPARING EFFECT AND AMINO ACID DIGESTIBILITIES OF SUPPLEMENTAL LYSINE AND METHIONINE IN WEANLING PIGS

  • Han, I.K.;Heo, K.N.;Shin, I.S.;Lee, H.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제8권4호
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    • pp.393-402
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    • 1995
  • Experiments were conducted to evaluate the nutritive values of supplemental L-lysine, liquid and powder type, and DL-methionine in weanling pigs. For feeding trial, 165 weanling pigs were treated in 2 controls; 18 and 16% CP, 6 supplementations of lysine alone to 16% CP diets; 0.1, 0.2 and 0.4% of liquid and powder type each, and 3 supplementations of lysine + methionine to 15% CP diets; 0.05 + 0.025, 0.1 + 0.05 and 0.2 + 0.1%. Pigs were fed for 5 week to investigate the protein sparing effect of supplemental amino acid, and the optimal supplemental level. A metabolic trial included the measurements of digestibilities of dry matter, crude protein, crude fat, crude fiber, energy, phosphorus and amino acids. The liver acinar cell culture was conducted for the protein synthesis activity of the pigs fed each experimental diet. Supplementation of both type of L-lysine in 16% CP diet showed improved daily weight gain and feed efficiency which were compatible with those of pigs fed 18% CP diet. Groups fed liquid lysine did not differ from those fed powder type in growth performance. Supplementation of lysine and methionine to 15% CP diet did not improve growth performance of pigs to the extent that 18% CP diet was fed. In nutrient digestibility, 16% CP control diet showed significantly (p < 0.05) lower crude protein digestibility than any other treatments. Digestibilities of 16% CP diets with lysine supplementation were equal to that of 18% CP control, while digestibilities of 15% CP diets with the supplementation of lysine + methionine was inferior to that of 18% CP control. Supplementation of lysine alone reduced the nitrogen excretion compared to the none supplemented control groups. However, addition of lysine + methionine excreted more nitrogen than controls. Pigs fed diet supplemented with lysine alone, or lysine + methionine excreted less fecal phosphorus than those fed none supplemetation. Retained protein from liver tissue of pigs fed 18% diet was significantly (p < 0.05) greater than those fed 16% CP diet. A significant difference (p < 0.05) was observed in physical type of lysine. Feeding of powder type showed less secreted protein and greater retained protein in the culture of liver acinar cell. It is concluded that supplementation of lysine at the level of 0.1 to 0.2% can spare 2% of dietary protein and reduce nitrogen excretion by 19.3%. Also, no difference in nutritional values was observed between liquid and powder lysine in weanling pigs.

대두 기내 배양체의 분화에 대한 생화학적 성분의 변화와 특성 : (I) 대두 기내 배양체의 분화에 대한 단백질, 아미노산 및 peroxidase 동위효소의 변화와 특성 (Changes and characteristics of the biochemical components on the differentiation of soybean cell tissue cultures: (1) Changes and characteristics of the proteins, amino acids and peroxidase isozymes on differentiation of soybean cell tissue cultures)

  • 남상해;최상욱;양민석
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제34권2호
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    • pp.134-141
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    • 1991
  • 대두의 조직배양에서 배양기간중 생화학적 대사산물의 변화와 특성을 조사하기 위하여 개화후 15일된 미숙자엽을 채취하여 기내에서 3주간 배양하였다. 이때의 배양체를 embryogenic callus(EC)와 non-embryogenic callus(NEC)로 구분하였다. EC의 일부는 다시 3주간 계 대배양하여 root forming cultures(RFC)와 shoot forming cultures(SFC)로 구분하였으며, EC의 또 다른 일부는 원형질체의 분리에 사용되었으며, 분리된 원형질체는 4주간 배양하였다. 이때 유기된 배양체를 protoplasts로부터 유기된 embryogenic callus(PEC)와 non-embryogenic callus(PNEC)로 구분하였다. 각각의 배양체에 대하여 단백질 및 그 아미노산조성을 조사한 결과, 아미노산의 조성 은 NEC와 PNEC에서보다 EC와 PEC에 서 methionine의 함량이 현저히 낮은 반면, phenylalanine의 함량이 높았다. 단백질의 양상은 EC에서는 18KD, NEC에서는 22KD 정도에서 차이가 났다. 또한 각각의 배양체에 대한 peroxidase 동위 효소의 활성을 조사한 결과, EC와 PEC에서는 peroxidase isozyme A(piA)의 활성이 높게 나타났으며, RFC와 SFC에서는 peroxidase isozyme B(piB)의 활성이 높았다.

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Edwardsiella tarda의 비배양성 생존상태(VBNC) 유도 및 소생 특성 (Induction and resuscitation of viable but nonculturable Edwardsiella tarda)

  • 강남이;김은희
    • 미생물학회지
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    • 제52권3호
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    • pp.313-318
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    • 2016
  • Viable but nonculturable (VBNC) 상태에 들어간 세균은 일반적인 증균 배지에서는 집락을 형성하지 않지만, 죽은 것이 아니라 낮은 대사활성상태로 유지되고 있다. 본 연구에서는 $10^{\circ}C$의 저온 빈영양 해수에서 Edwardsiella tarda를 VBNC 상태로 유도한 후, 해수 온도를 10에서 $25^{\circ}C$로 상승시킬 때 첨가된 유기물의 종류에 따라 VBNC 상태인 균의 소생 가능성을 알아보고자 하였다. E. tarda가 접종된 빈영양 해수 microcosm을 $10^{\circ}C$에 유지하였을 때 VBNC 유도 기간은 42-84일까지 다양하였다. 유도 기간 동안 acridine orange direct counting법으로 계수한 총 균수는 초기 접종 농도인 약 $10^8cells/ml$로 일정하였으며, direct viable counting법으로 계수한 생존 균수는 약 $10^4cells/ml$로 감소되었다. VBNC E. tarda에 효모추출물, 넙치근육추출물 그리고 혈청을 첨가하여 $25^{\circ}C$에서 소생을 유도한 결과 전체 시료 개수의 37%, 23%, 37%에서 각각 소생이 확인되었으며 소생된 E. tarda의 특성은 VBNC 유도 전 원래의 세균과 일치하였다. 소생된 E. tarda를 넙치(Paralichthys olivaceus)에 복강 주사 하였을 때 접종 후 5일 이내에 시험어가 모두 사망함으로써 VBNC 상태의 E. tarda가 독력을 유지하고 있었음을 시사하였다. 그러므로 E. tarda는 우리나라 남해 연안 겨울의 저온 빈영양 해수에서 VBNC 상태로 유도되었다가 여름과 가을 시기에 수온 상승과 더불어 소생되어 양식 넙치에 지속적인 발병 요인이 되고 있는 것으로 생각된다.

갓김치로부터 분리한 Probiotic 유산균과 Prebiotic Fructooligosaccharide로 제조한 요구르트의 Synbiotic 가능성 (Synbiotic Potential of Yoghurt Manufactured with Probiotic Lactic Acid Bacteria Isolated from Mustard Leaf Kimchi and Prebiotic Fructooligosaccharide)

  • 임성미
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.226-236
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    • 2012
  • 갓김치로부터 분리한 probiotic L. acidophilus GK20 및 L. paracasei GK74를 단독 혹은 혼합 배양하여 제조한 요구르트를 저장하는 동안 이화학적 및 미생물학적 특성과 스타터의 위산이나 담즙산에 대한 저항성, Caco-2 cell에 대한 부착능, 항균, 항산화 및 효소적 활성에 대한 prebiotic FOS(fructooligosaccharide)의 영향을 살펴보았다. FOS를 첨가했을 때 요구르트 내의 스타터 균수, 총산도 및 점도는 유의하게 높아짐과 동시에 pH는 감소되었다(p<0.05). 또한 E. coli ATCC 11229와 S. enteritidis ATCC 13076은 probiotics 스타터가 생산한 항균물질에 의해 저해되었으며, FOS를 첨가한 synbiotic 요구르트의 항균활성은 더욱 증가되었다. 게다가 FOS (1.0%)를 첨가하여 혼합 스타터로 발효시킨 요구르트에서 가장 높은 단백질 분해능 ($1.06{\pm}0.06$ unit) 및 ${\beta}$-galactosidase 활성 ($20.14{\pm}0.31$ unit)을 나타내었다. 하지만 비록 L. acidophilus GK20과 L. paracasei GK74 모두 장관액에 대한 저항성, 장관상피세포에 대한 부착능 및 DPPH radical 소거능이나 환원력과 같은 항산화 활성을 나타내었지만, 이들 활성이 FOS에 의해 증가되진 않았다. 결과적으로 L. acidophilus GK20과 L. paracasei GK74 혼합 배양에 FOS를 첨가한 synbiotic 요구르트는 장내환경 개선과 건강기능 향상에 유용한 것으로 여겨지며, 생리활성은 $4^{\circ}C$에서 7일간 저장 하에서도 일정하게 유지되었음을 확인하였다.

Triton WR-1339로 유도된 고지혈증에 대한 Bacillus polyfermenticus KJS-2와 Bacillus mojavensis KJS-3의 예방효과 (The Preventive Effect of Bacillus polyfermenticus KJS-2 and Bacillus mojavensis KJS-3 on Triton WR-1339-induced Hyperlipidemia)

  • 이진영;이승재;김형회;강재선
    • 생명과학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.346-355
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    • 2021
  • 이 연구의 목적은 Bacillus polyfermentricus KJS-2 (BP2)와 Bacillus mojavensis KJS-3 (Moja3) 및 이들 균주 복합물의 투여가 혈청 지질 수준을 조절할 수 있는지에 대한 가능성을 밝히기 위한 것이다. 고지질혈증 유발 설치류를 대상으로 균주를 2주 동안 경구 투여한 후 혈액 내 세포수준의 변화, 대사기능 평가, 혈중 지질 수준의 변화를 관찰하였다. 백혈구내 주요세포변화를 측정한 결과 균주 투여에 따른 혈중 백혈구(WBC) 수준에는 크게 영향을 미치지는 않았다. 단위 혈액 내 혈소판(PLT) 수치는 Triton WR-1339처리시 18.4% 감소하였고 약물투여그룹 및 균주 투여그룹에서 다시 정상 그룹 수준으로 회복되었다(p<0.05). Triton WR-1339로 유도된 고지혈증에 의해 적혈구의 기능적인 변화는 초래하지 않았다. 혈중 AST, ALT, BUN, Creatinine 수치는 혼합 균주투여 그룹에서 모두 회복하여 간기능, 신장기능에 영향을 미치지 않았다. 혈중 지질수준 변화는 미생물 균주 투여그룹에서 트리글리세라이드(TG)와 총콜레스테롤(TC) 혈청 수치가 감소했고, 혈청 HDL 콜레스테롤 수치는 증가했다. BP2가 생산하는 SMA의 HMG-CoA reductase 저해율은 atorvastatin에 비해 1,000배 낮은 농도에서 비슷한 활성을 보였다. 또한, 고지혈증 유발 설치류에 미생물 균주의 복합투여는 식이에 영향을 미치지 않으면서 체중증가율은 감소시켰다. 따라서 BP2와 Moja3 균주 복합투여시 혈청 지질 수치를 조절함으로써 혈액 순환을 개선시킬 수 있을 것이다.

HepG2 세포에서 아마란스 종자 에탄올 추출물이 포도당 흡수 조절에 미치는 효과 (Effect of amaranth seed extracts on glycemic control in HepG2 cells)

  • 박소진;박종군;황은희
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제54권6호
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    • pp.603-617
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    • 2021
  • 혈당 조절에 유익한 천연 식품을 발굴하고 그 효과를 밝혀보고자 본 연구에서는 아마란스 종자에 주목하여 몇 가지 혈당조절 연관 지표의 증감 정도를 알아보았다. 아마란스 종자의 색과 발아 여부에 따라 효능에 차이가 있는지 알아보기 위하여 발아 흑색 아마란스는 germinated black amaranth (GBA), 비발아 흑색 아마란스는 black amaranth (BA), 발아 황색 아마란스는 germinated yellow amaranth (GYA), 비발아 황색 아마란스는 yellow amaranth (YA)로 구분하였고 각각의 시료는 80% 에탄올 추출물을 만들어 사용하였다. 본 연구에서 α-amylase 및 α-glucosidase 저해 활성을 측정한 결과 GBA, BA, GYA, YA 순으로 높은 저해 활성을 나타냈으며 특히 α-amylase 저해 활성 실험에서 GBA는 양성 대조물질인 acarbose와 거의 비슷한 수준을 나타내어 높은 저해 활성을 가지는 것으로 판단된다. HepG2 세포에서 포도당 흡수를 측정한 결과 모든 추출물에서 농도 의존적으로 증가하였고 GBA > BA > GYA > YA 순으로 높게 나타났다. 특히 50 ㎍/mL 농도에서 GBA는 인슐린과 유사한 값을 나타내었다. GBA를 농도별로 처리한 HepG2 세포에서 ACC, GLUT-2, GLUT-4, IRS-1, IRS-2 mRNA 발현 정도는 모두 농도 의존적으로 증가하였다. 이상의 결과로 아마란스 종자는 혈당 조절 및 개선에 효능이 있다고 평가되며 특히 발아한 흑색 종자가 혈당 조절 효능이 높게 나타남을 보여 혈당 조절에 유익한 효능을 가지는 식품 소재가 될 수 있음을 확인하였다.

Curcumin represses lipid accumulation through inhibiting ERK1/2-PPAR-γ signaling pathway and triggering apoptosis in porcine subcutaneous preadipocytes

  • Pan, Shifeng;Chen, Yongfang;Zhang, Lin;Liu, Zhuang;Xu, Xingyu;Xing, Hua
    • Animal Bioscience
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    • 제35권5호
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    • pp.763-777
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    • 2022
  • Objective: Excessive lipid accumulation in adipocytes results in prevalence of obesity and metabolic syndrome. Curcumin (CUR), a naturally phenolic active ingredient, has been shown to have lipid-lowering effects. However, its underlying mechanisms have remained largely unknown. Therefore, the study aims to determine the effect of CUR on cellular lipid accumulation in porcine subcutaneous preadipocytes (PSPA) and to clarify novel mechanisms. Methods: The PSPA were cultured and treated with or without CUR. Both cell counting Kit-8 and lactate dehydrogenase release assays were used to examine cytotoxicity. Intracellular lipid contents were measured by oil-red-o staining extraction and triglyceride quantification. Apoptosis was determined by flow cytometry and the terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated deoxyuridine triphosphate-nick end labelling assay. Adipogenic and apoptosis genes were analyzed by quantitative polymerase chain reaction and Western blot. Results: The CUR dose-dependently reduced the proliferation and lipid accumulation of PSPA. Noncytotoxic doses of CUR (10 to 20 μM) significantly inhibited extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) phosphorylation and expression of adipogenic genes peroxisome proliferation-activity receptor-γ (PPAR-γ), CCAAT/enhancer binding protein-α, sterol regulatory element-binding protein-1c, adipocyte protein-2, glucose transporter-4 as well as key lipogenic enzymes fatty acid synthase and acetyl-CoA carboxylase, while ERK1/2 activation significantly reversed CUR-reduced lipid accumulation by increasing PPAR-γ. Furthermore, compared with differentiation induced media treated cells, higher dose of CUR (30 μM) significantly decreased the expression of AKT and B-cell lymphoma-2 (BCL-2), while increased the expression of BCL-2-associated X (BAX) and the BAX/BCL-2 expression ratio, suggesting triggered apoptosis by inactivating AKT and increasing BAX/BCL-2 ratio and Caspase-3 expression. Moreover, AKT activation significantly rescued CUR inhibiting lipid accumulation via repressing apoptosis. Conclusion: These results demonstrate that CUR is capable of suppressing differentiation by inhibiting ERK1/2-PPAR-γ signaling pathway and triggering apoptosis via decreasing AKT and subsequently increasing BAX/BCL-2 ratio and Caspase-3, suggesting that CUR provides an important method for the reduction of porcine body fat, as well as the prevention and treatment of human obesity.

프로바이오틱스에 의한 레자주린의 화학적 변화와 생균수 및 환원활성 측정에의 적용 (Chemical changes in resazurin by probiotics and its application for evaluating living bacterial cell counts and their reduction potentials)

  • 이효원;오영지;홍정일
    • 한국식품과학회지
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    • 제53권2호
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    • pp.204-212
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    • 2021
  • 본 연구에서는 살아있는 프로바이오틱스 균주에 의한 레자주린의 흡광 및 형광특성의 변화와 레소루핀과의 반응성을 분석하고, 균주별 레자주린에 대한 환원능을 비교하였다. LGG에 의해 레자주린은 흡광과 형광의 변화를 수반하며 레소루핀으로 환원되고 반응시간과 생균수의 증가에 따라 환원정도가 증가하였으며, 형광의 변화에서 더 정확하고 민감한 반응성을 보였다. 한편 LGG에 의한 레소루핀으로부터 다이하이드로레소루핀으로의 환원반응은 거의 유발되지 않았다. 프로바이오틱스 6개 균주 중 L. kimchicus의 생균에 의한 레자주린 환원력이 월등하게 높은 반면, 균체 파쇄 후의 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능은 다른 양상을 보이며 L. plantarum과 L. casei가 높은 활성을 나타냈다. 한편 생균의 MTT 환원능은 L. kimchicus가 LGG에 비해 현저히 높아 레자주린 환원능과 유사한 양상을 보였다. 본 연구결과는 레자주린이 단일 균주 프로바이오틱스의 생균수 측정에 유용하며, 프로바이오틱스의 선별 및 환원활성 측정에 활용될 수 있음을 시사한다.