[논문]조류 및 포유류 내 미토콘드리아 젖산탈수소효소 동위효소들의 분포와 역할

조성규; 염정주

doi:10.5352/jls.2017.27.5.530

조류 및 포유류 내 미토콘드리아 젖산탈수소효소 동위효소들의 분포와 역할
Distribution and Role of Mitochondrial Lactate Dehydrogenase Isozymes in Bird and Mammals 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.27 no.5 = no.205, 2017년, pp.530 - 535

초록
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조류 및 포유류에서 미토콘드리아를 분리하고 모노아민산화효소(EC 1.4.3.4, monoamine oxidase)의 활성을 측정하여 미토콘드리아의 분리도를 확인하였다. 미토콘드리아 각 분획에서 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH)의 발현도를 생화학적 및 면역화학적 방법으로 분석하였다. 조류에 비하여 포유류에서는 미토콘드리아 LDH의 활성이 낮은 것으로 나타났다. 따라서 미토콘드리아 LDH의 역할은 포유류보다 조류에서 중요시된다고 생각된다. 조류 및 포유류 모든 조직의 단백질양은 세포기질보다 미토콘드리아에서 적게 나타났다. 생쥐와 골든햄스터의 세포기질에서는 LDH $A_4$, $A_3B$, $A_2B_2$, $AB_3$ 및 $B_4$ 다섯 가지 동위효소 이외에 testis-specific LDH $C_4$ 동위효소가 정소 조직에서 나타났다. 닭의 미토콘드리아 내에서는 AB hybrid형 동위효소 한 종류가 나타났다. 포유류에서 미토콘드리아 LDH 동위효소들은 조직 별로 다르게 나타났다. 생쥐의 미토콘드리아 내에서는 LDH $A_4$ 및 testis-specific $C_4$ 동위효소가 나타났다. 미토콘드리아 testis-specific LDH $C_4$ 동위효소는 생쥐에서만 나타났다. 골든햄스터 미토콘드리아 내에서는 LDH $B_4$ 동위효소가 lactate oxidase로서 작용하였다. 조류 및 포유류의 대사조건 및 서식환경에 따라 미토콘드리아 LDH 동위효소의 역할도 구분되는 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Mitochondria were isolated from bird and mammals. The activity of monoamine oxidase (EC 1.4.3.4) was then measured to identify mitochondrial isolation. Lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH) isozymes in mitochondrial fractions were analyzed by biochemical and immunochemical methods. The activity of mitochondrial LDH was lower in mammals than in bird. Therefore, the role of mitochondrial LDH seems to be more important in bird than in mammals. The concentration of protein in all tissues of bird and mammals was less in the mitochondria than in the cytosol. In the cytosol of mice and golden hamsters, testis-specific LDH $C_4$ isozyme was expressed in testis in addition to the LDH $A_4$, $A_3B$, $A_2B_2$, $AB_3$, and $B_4$ isozymes. A single LDH AB hybrid isozyme was expressed in the chicken mitochondria. In mammals, mitochondrial LDH isozymes were differed according to tissues. LDH $A_4$ and testis-specific LDH $C_4$ isozymes were expressed in the mitochondria of mice. The mitochondrial testis-specific LDH $C_4$ isozyme was expressed only in the mice. In the golden hamster mitochondria, the LDH $B_4$ isozyme functioned as a lactate oxidase. As our results show, the mitochondrial LDH seemed to be playing the different role in the bird and mammals in relation with their metabolic conditions and habitats.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 조류 및 포유류의 각 기관 내 조직에서 미토콘드리아를 분리하고 LDH 동위효소들의 분포를 조사하여 각 동위효소들의 미토콘드리아 내에서의 기능을 비교생리학적 관점에서 살펴보고자 하였다.

제안 방법

ELISA는 native-PAGE 상에서 구별이 명확하지 않은 닭의 LDH 동위효소와 척추동물의 세포기질 내 LDH A₄,B₄ 및 eye-specific LDH C₄ 동위효소에 대한 1차 항체의 관련정도를 확인하기 위하여 실시하였다. Microtitration plate에 항원을 TBS (0.
닭, 생쥐 및 골든 햄스터 골격근, 심장, 신장, 간 및 뇌 조직 미토콘드리아의 분리를 확인하기 위하여 미토콘드리아 외막의 표지 효소로 알려져 있는 MAOX활성을 측정하였다[23]. 닭의 골격근, 심장, 신장, 간 및 뇌 조직에서 분리하여 얻은 미토콘드리아와 세포 기질의 MAOX활성은 Table 1과 같이 나타났다.

대상 데이터

생쥐(Mus musculus)와 골든햄스터(Mesocricetus auratus)는 청주대학교 생명과학과 사육실에서 분양 받았으며 닭(Gallus gallus domesticus)은 생체재료상에서 구입하여 사용하였다. 모든 실험에는 종별 5마리(n=5)의 생체를 모아서 사용하였고 생쥐의 심장 및 정소 조직은 청주대학교 발생학연구실로부터 20마리 분을 따로 공급받아 더하여 사용하였다. 실험과정은 청주대학교 동물실험윤리위원회의 승인(승인번호: CJUIACUCB162005)을 받아 진행하였다.
생쥐(Mus musculus)와 골든햄스터(Mesocricetus auratus)는 청주대학교 생명과학과 사육실에서 분양 받았으며 닭(Gallus gallus domesticus)은 생체재료상에서 구입하여 사용하였다. 모든 실험에는 종별 5마리(n=5)의 생체를 모아서 사용하였고 생쥐의 심장 및 정소 조직은 청주대학교 발생학연구실로부터 20마리 분을 따로 공급받아 더하여 사용하였다.

이론/모형

MAOX 활성은 Tabor 등의 방법[25]을 변형한 Yum과 Yeon의 방법[29]으로 측정하였다. 2.
단백질은 Bradford의 방법[4]으로 정량 하였다. Coomassie brilliant blue G-250 100 mg을 85% H₃PO₄ 100 ml에 세게 저어 주면서 섞은 후 95% ethanol 50 ml를 첨가한 다음 증류수로 1l를 만든 후 사용하였다.

성능/효과

2). 그 결과 모든 조직에서 anti-LDH A₄, B₄ 및 C₄에 대한 반응이 나타나므로 닭의 LDH 동위효소는 분화 정도가 낮은 AB hybrid형인 것으로 생각된다.
조류보다 역할이 적다고는 하나 골든 햄스터의 경우 골격근을 제외한 모든 조직의 미토콘드리아에서 LDH B₄ 동위효소의 비율이 증가되었는데, 이는 흰쥐 간 조직 미토콘드리아 내의 LDH가 NAD(P)⁺ 를 환원시키며 lactate oxidase 역할을 한다는 결과[11, 21]와 같이 미토콘드리아 내에서 LDH가 lactate oxidase로서의 기능을 하는 것으로 사료된다. 다만 생쥐와 골든 햄스터 같은 포유류 미토콘드리아 LDH의 주요 동위효소가 각각 LDH A₄ 및 B₄ 동위효소로 다르게 나타난 것은 대사조건 및 생활 환경의 차이에 의한 것으로 생각된다.
포유류에서는 미토콘드리아 LDH의 활성이 조류보다 낮은데 이는 그 역할이 적기 때문으로 세포기질 내 대사의 분화가 잘되어 있고 세포기질 내의 대사만으로도 에너지 공급이 원활 하여 미토콘드리아 LDH의 필요성이 적은 것으로 사료된다. 조류보다 역할이 적다고는 하나 골든 햄스터의 경우 골격근을 제외한 모든 조직의 미토콘드리아에서 LDH B₄ 동위효소의 비율이 증가되었는데, 이는 흰쥐 간 조직 미토콘드리아 내의 LDH가 NAD(P)⁺ 를 환원시키며 lactate oxidase 역할을 한다는 결과[11, 21]와 같이 미토콘드리아 내에서 LDH가 lactate oxidase로서의 기능을 하는 것으로 사료된다. 다만 생쥐와 골든 햄스터 같은 포유류 미토콘드리아 LDH의 주요 동위효소가 각각 LDH A₄ 및 B₄ 동위효소로 다르게 나타난 것은 대사조건 및 생활 환경의 차이에 의한 것으로 생각된다.
포유류에서는 미토콘드리아 LDH의 활성이 조류보다 낮은데 이는 그 역할이 적기 때문으로 세포기질 내 대사의 분화가 잘되어 있고 세포기질 내의 대사만으로도 에너지 공급이 원활 하여 미토콘드리아 LDH의 필요성이 적은 것으로 사료된다. 조류보다 역할이 적다고는 하나 골든 햄스터의 경우 골격근을 제외한 모든 조직의 미토콘드리아에서 LDH B₄ 동위효소의 비율이 증가되었는데, 이는 흰쥐 간 조직 미토콘드리아 내의 LDH가 NAD(P)⁺ 를 환원시키며 lactate oxidase 역할을 한다는 결과[11, 21]와 같이 미토콘드리아 내에서 LDH가 lactate oxidase로서의 기능을 하는 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	젖산탈수소효소는 어떤 효소인가?	해당 과정의 마지막 단계 후 기능하는 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH)는 NAD+ -oxidoreductase 활성을 갖는 효소로서 피루브산과 젖산의 상호전환반응을 촉매하며[17], 독립적인 세 유전자 Ldh-A, B, C에 의하여 만들어지는 하부단위체 A, B 및 C로 구성된 사량체 동위효소이다[19, 26]. 척추동물에서 LDH A4 동위효소는 골격근 등의 혐기적 대사가 우세한 조직에서 주로 발현되어 pyruvate reductase로서 작용하고 LDH B4 동위효소는 심장 등의 호기적 대사가 우세한 조직에서 주로 발현되어 lactate oxidase로서 작용한다[8, 18, 26].
	척추동물에서 lactate dehydrogenase A4 동위효소는 어디서 발현되는가?	27, lactate dehydrogenase, LDH)는 NAD+ -oxidoreductase 활성을 갖는 효소로서 피루브산과 젖산의 상호전환반응을 촉매하며[17], 독립적인 세 유전자 Ldh-A, B, C에 의하여 만들어지는 하부단위체 A, B 및 C로 구성된 사량체 동위효소이다[19, 26]. 척추동물에서 LDH A4 동위효소는 골격근 등의 혐기적 대사가 우세한 조직에서 주로 발현되어 pyruvate reductase로서 작용하고 LDH B4 동위효소는 심장 등의 호기적 대사가 우세한 조직에서 주로 발현되어 lactate oxidase로서 작용한다[8, 18, 26]. 포유류에서 testis-specific LDH C4 동위효소는 특정 종의 정소에서 발현되고 정자의 에너지생성과정에 관여한다는 기능이 일부 알려져 있다[3, 14, 15, 28].
	닭의 각 조직에서 세포기질 LDH 활성을 측정한 결과 활성의 강도는 어떻게 나타났는가?	닭의 각 조직에서 세포기질 LDH 활성을 측정한 결과 활성의 강도는 골격근, 간, 심장, 신장 및 뇌 조직의 순서로 나타났으며, 단백질 양은 골격근, 간, 신장, 심장 및 뇌 조직의 순서로 나타났다. 미토콘드리아 LDH의 효소 활성을 세포 기질 LDH의활성과 비교한 결과 골격근은 비슷한 활성이 나타났으나 나머지 조직에서는 낮은 효소 활성을 보였고, 단백질 양은 모든 조직에서 적은 양이 나타났다(Table 2).

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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