• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제8권1호
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• pp.57-64
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• 2004

본 연구는 생쥐의 난소 및 정소 조직에서 발달 단계에 따라 나타나는 일주기성 clock유전자의 발현과 단백질의 발현 양상을 알아보고자 하였다. 생쥐의 난소 및 정소에서 일주기성 변화와 연관된 유전자(Period1(Per1), Period2(Per2), Period3(Per3), Cryptochromel(Cry1), Cryptochrome2 (Cry2), Clock, Bmall)와 시교차 상핵에서 분비되어 표적 조직 또는 기관으로 전달되는 물질로 알려진 Prokineticin (Prok2)에 대 한 수용체들 (Prok1r과 Prok2r), PERI 단백질의 발현 양상을 발달 단계에 따라 (post partum day; ppd 1, 7, 10, 21, 35) 확인하였다. 주요 clock 유전자들은 생후 발달 단계에 따라 각각 다양한 발현양상을 보였다. 난소의 경우 많은 난포가 성장을 시작하는 시기인 생후 7일과 10일을 전후하여 발현량이 대부분 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 정소의 경우에도 발달 단계에 따라 7일에서 발현이 증가하는 양상을 보였다. 특히 clock유전자들은 생후 7일과 10일에서 상대적으로 높은 발현 양상을 보였다 시교차 상핵에서 분비되어 표적기관으로 분비되는 것으로 알려진 Prok2의 수용체의 경우에도 주요 주기성 유전자들의 발현이 증가하는 것과 같은 시기에 발현이 높아지는 것을 확인할 수 있었고, 생식소 발달 초기에 강하게 발현되나 차후 점진적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PER1의 발현양상을 면역조직화학적 방법으로 확인한 결과, 난포의 각 발달 단계에서 난소 내 정상적인 난포의 과립세포와 난자에서 높게 발현되는 것을 알 수 있었고, 상기의 결과는 Perl 유전자의 발현 양상과 일치함을 확인할 수 있었다 또한 정소 내 Per1 유전자와 PER1 단백질의 발현은 모두 생후 10일과 21일에서 감소하는 경향을 보이나 성적으로 성숙됨에 따라 다시 증가하는 것을 확인할 수 있어, PER1 단백질은 생식소의 발생 단계별로 다양한 발현 양상의 차이를 보이며, 정자와 난자의 정상적인 발달에 밀접한 연관이 있음을 추론할 수 있었다. 본 연구의 결과, 일주기성 clock유전자들 중 특히 Per1이 생식소의 정상 발달에 중요하게 작용할 수 있음을 시사하여 차후 이에 대한 다양한 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.

• Molecules and Cells
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• 제43권3호
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• pp.276-285
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• 2020

Circadian rhythm is an endogenous oscillation of about 24-h period in many physiological processes and behaviors. This daily oscillation is maintained by the molecular clock machinery with transcriptional-translational feedback loops mediated by clock genes including Period2 (Per2) and Bmal1. Recently, it was revealed that gut microbiome exerts a significant impact on the circadian physiology and behavior of its host; however, the mechanism through which it regulates the molecular clock has remained elusive. 3-(4-hydroxyphenyl)propionic acid (4-OH-PPA) and 3-phenylpropionic acid (PPA) are major metabolites exclusively produced by Clostridium sporogenes and may function as unique chemical messengers communicating with its host. In the present study, we examined if two C. sporogenes-derived metabolites can modulate the oscillation of mammalian molecular clock. Interestingly, 4-OH-PPA and PPA increased the amplitude of both PER2 and Bmal1 oscillation in a dose-dependent manner following their administration immediately after the nadir or the peak of their rhythm. The phase of PER2 oscillation responded differently depending on the mode of administration of the metabolites. In addition, using an organotypic slice culture ex vivo, treatment with 4-OH-PPA increased the amplitude and lengthened the period of PER2 oscillation in the suprachiasmatic nucleus and other tissues. In summary, two C. sporogenes-derived metabolites are involved in the regulation of circadian oscillation of Per2 and Bmal1 clock genes in the host's peripheral and central clock machineries.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제13권11호
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• pp.5725-5728
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• 2012

Growing evidence shows that deregulation of the circadian clock plays an important role in the development of malignant tumors, including gliomas. However, the molecular mechanisms of gene chnages controlling circadian rhythm in glioma cells have not been explored. Using real time polymerase chain reaction and immunohistochemistry techniques, we examined the expression of two important clock genes, cry1 and cry2, in 69 gliomas. In this study, out of 69 gliomas, 38 were cry1-positive, and 51 were cry2-positive. The expression levels of cry1 and cry2 in glioma cells were significantly different from the surrounding non-glioma cells (P<0.01). The difference in the expression rate of cry1 and cry 2 in high-grade (grade III and IV) and low-grade (grade 1 and II) gliomas was non-significant (P>0.05) but there was a difference in the intensity of immunoactivity for cry 2 between high-grade gliomas and low-grade gliomas (r=-0.384, P=0.021). In this study, we found that the expression of cry1 and cry2 in glioma cells was much lower than in the surrounding non-glioma cells. Therefore, we suggest that disturbances in cry1 and cry2 expression may result in the disruption of the control of normal circadian rhythm, thus benefiting the survival of glioma cells. Differential expression of circadian clock genes in glioma and non-glioma cells may provide a molecular basis for the chemotherapy of gliomas.

• Experimental and Molecular Medicine
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• 제50권12호
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• pp.6.1-6.10
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• 2018

Bmal1 is one of the key molecules that controls the mammalian molecular clock. In humans, two isoforms of Bmal1 are generated by alternative RNA splicing. Unlike the extensively studied hBmal1b, the canonical form of Bmal1 in most species, the expression and/or function of another human-specific isoform, hBmal1a, are poorly understood. Due to the lack of the N-terminal nuclear localization signal (NLS), hBMAL1a does not enter the nucleus as hBMAL1b does. However, despite the lack of the NLS, hBMAL1a still dimerizes with either hCLOCK or hBMAL1b and thereby promotes cytoplasmic retention or protein degradation, respectively. Consequently, hBMAL1a interferes with hCLOCK:hBMAL1b-induced transcriptional activation and the circadian oscillation of Period2. Moreover, when the expression of endogenous hBmal1a is aborted by CRISPR/Cas9-mediated knockout, the rhythmic expression of hPer2 and hBmal1b is restored in cultured HeLa cells. Together, these results suggest a role for hBMAL1a as a negative regulator of the mammalian molecular clock.

• Journal of Photoscience
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• 제9권2호
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• pp.249-251
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• 2002

The avian pineal as well as the retina has been known to contain several types of photoreceptors with different visual pigments such as rhodopsin, iodopsin and the pineal specific opsin, pinopsin. These organs are also known to have circadian clock to regulate melatonin production. Exposure of animals to light causes a decline of the melatonin level and the phase shifts of melatonin rhythms in the pineal and retina. Therefore, the circadian clock system of these organs seem to consist of three elements, i.e., light input, oscillator and melatonin output systems. In birds, it was suggested that rhodopsin might be involved in the entrainment of pineal melatonin rhythms from the action spectrum experiment for controlling NAT activity rhythms. However, there are much more pinopsin-immunoreactive (Pino-IR) cells than rhodopsin (Rho-IR) and iodopsin (Iodo-IR) cells in the avian pineal. We found that Pino-IR cells appeared earlier embryonic stages than Rho-IR and Iodo-IR cells. So, we tried to identify the visual pigments involved in the circadian melatonin rhythms in the pineal and retina. Organ cultured pineals were exposed to monochromatic light to find out which opsin participates in regulation of melatonin rhythms. The action spectra showed a peak at 475nm, suggesting that pinopsin is the major photopigment to regulate melatonin production in birds.

• 생명과학회지
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• 제25권11호
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• pp.1304-1310
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• 2015

주기성 시계 유전자 3(period circadian clock gene 3, PER3)는 포유류에서 생물학적 주기 타이밍 시스템의 역할을 수행 한다. 이 유전자는 규칙적인 운동 체계에 의해 근육에서 전사 개시 되는 것으로 알려져 있다. 인간과 마우스에서는 본 유전자에 대해 잘 알려져 있지만, 주기 및 연주기 동안 낮의 길이에 영향을 많이 받는 말에서 운동 연관 연구는 존재하지 않는다. 운동 시 근육의 기능에 중요한 역할을 하는 PER3 유전자에 대해 대표적인 경주마인 국내산 더러브렛 품종의 운동 전과 운동 후 유전자 발현을 분석하기 위해 본 연구를 수행하였다. 그 결과, 골격근에서 PER3 유전자의 발현은 운동 전에 비해 운동 후에 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 인실리코상에서 4개의 비동의성 단일 염기 변이(non-synonymous single nucleotide polymorphism, nsSNP) 분석과 이러한 nsSNP의 단백질 구조 및 기능 분석 결과, 전체 자유 에너지와 RMSD 값은 돌연변이의 원인이 될 수 있음으로 나타났다. 이 중, nsSNP–s395916798 (G72R)은 구조적 기능적 측면에서 중요한 잔기의 안정화 효과와 연관된 것을 알 수 있었다. 본 연구는 운동에 따라 더러브렛 골격근 내 PER3 발현 차이는 운동이라는 표현형에 대표될 수 있음을 확인하였다. 또한, SNP의 조합을 활용하여 운동 후 경주마의 조기 회복의 평가 지표로써 유용한 바이오마커가 될 수 있음을 시사한다.

• 수면정신생리
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• 제5권1호
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• pp.1-11
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• 1998

Chronobiology is the area of medicine that is, how time-related event shape our daily biologic responses and apply to any aspect of medicine with regard to altering pathophysiology and treatment response. In mammals, there are several evidences that prove suprachiasmatic nuclei(SCN) is the major circadian pacemaker and the circadian rhythm influences so many biological aspects of an living organism such as rest-activity, thermoregulation, reproduction, and endocrine system. In case of human beings, there had been little information of circadian system. That may be due to the experimental, technical difficulties to study but also to the fact that human has the more complex environments that may alter the circadina rhythm like the artificial light, many socio-cultural aspects and so forth. However, several reports of these days indicate human's circadian system is composed of two or more circadian oscillators and SCN is the major circadian oscillator among them like the other mammals. Free-running circadinan period of mankind is about 24 hours rather than about 25 hours, and rest-activity rhythm is polymodal like other species. In addition to that, human may have capcities to change the circadian rhythm as the seasonal changes of daynight schedule. In this article, the author will summarize recent progress of anatomy and physiology of the circadian clock mechanism in humans.

• 생명과학회지
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• 제28권8호
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• pp.985-991
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• 2018

생물시계(Biological clock)는 생명체에서 나타나는 반복되는 자율적인 리듬을 말하며, 단일세포는 물론 다세포 생명체의 기본적인 대사와 이에 따른 표현형과 행동을 직접적으로 조절하고 있다. 이러한 생물시계는 동면 리듬, 수면 리듬, 심장박동 리듬 및 짝짓기 노래 리듬 등 매우 다양하며, 24시간 이상의 주기를 infradian rhythm, 24시간 주기를 circadian rhythm, 24시간 이내의 짧은 주기를 ultradian rhythm으로 구분한다. 효모 Saccharomyces cerevisiae는 최소 5종 이상의 반복되는 자율적인 리듬이 알려져 있으며, 이중 일부는 생체시계로 인식되고 있다. 본 리뷰에서는 Saccharomyces cerevisiae의 glycolytic oscillation (T= 1~30분), cell cycle-dependent oscillation (T= 2~16 시간), ultradian metabolic oscillation (T= 15~50분), yeast colony oscillation (T= 수 시간) 및 circadian oscillation (T= 24시간)에 대한 연구 결과를 제시하고, 특히 ultradian metabolic oscillation의 특징, 집단 동조인자(population synchronizer), 동조인자의 조절 기작 및 효모 생물시계의 대사공학 분야의 이용성을 제시하여 효모를 이용한 동적 대사조절 및 생물시계 연구가 가능함을 제시하였다.

• 한국광과학회:학술대회논문집
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• 한국광과학회 2003년도 학술대회지
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• pp.43-46
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• 2003

• 한국광과학회:학술대회논문집
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• 한국광과학회 2005년도 제12회 학술대회 논문초록
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• pp.19-19
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• 2005