[논문]비스페놀 A에 대한 기수산 물벼룩의 항산화 시스템의 변화

유제원; 차주선; 김혜리; 표진우; 이영미

doi:10.11626/kjeb.2019.37.1.072

비스페놀 A에 대한 기수산 물벼룩의 항산화 시스템의 변화
Modulation of antioxidant defense system in the brackish water flea Diaphanosoma celebensis exposed to bisphenol A 원문보기

환경생물 = Korean journal of environmental biology, v.37 no.1, 2019년, pp.72 - 81

유제원 (상명대학교 자연과학대학 생명과학과) , 차주선 (상명대학교 자연과학대학 생명과학과) , 김혜리 (상명대학교 자연과학대학 생명과학과) , 표진우 (상명대학교 자연과학대학 생명과학과) , 이영미 (상명대학교 자연과학대학 생명과학과)

초록
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Bisphenol A (BPA)는 대표적인 내분비계장애물질로 수서생물의 성장, 발생, 그리고 생식에 유해한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 기수산 물벼룩(Diaphanosoma celebensis)에서 48시간 BPA 노출 후 산화적 스트레스 반응을 조사하기 위하여 qRT-PCR을 이용한 항산화 유전자 발현 변화, 항산화 효소 활성, 총 단백질 함량 분석을 수행하였다. $3mg\;L^{-1}$의 BPA에 48시간 노출된 D. celebensis에서 모든 항산화 유전자(Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, CAT)의 발현량이 유의하게 증가하였다. 특히 세 종류의 GST isoforms (GST-kappa, GST-mu, GST-theta)는 가장 낮은 농도인 $0.12mg\;L^{-1}$ BPA에 48시간 노출된 실험군에서도 유의하게 증가하였으며, GST-mu의 발현양이 상대적으로 가장 높게 나타났다. SOD 활성은 BPA 농도에 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 총 단백질 함량은 BPA 노출에 대해 감소되는 양상을 보였다. 이러한 결과는 BPA가 D. celebensis에서 산화적 스트레스를 유발하였고, 이 과정에서 이들 항산화 유전자가 생물방어기전으로 참여한다는 것을 의미한다. 본 연구는 BPA가 해양생물에 미치는 영향에 대한 분자적 기전을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Bisphenol A (BPA), a representative endocrine disrupting chemicals, has adverse effects on growth, development and reproduction in aquatic organisms. The object of this study was to investigate the modulation of antioxidant enzyme-coding genes using quantitative real time RT-PCR (qRT-PCR), enzyme activity and total protein content, to understand oxidative stress responses after exposure to BPA for 48 h in brackish water flea Diaphanosoma celebensis. The BPA ($3mg\;L^{-1}$) significantly upregulated the expression of Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, and catalase (CAT) mRNA. Three GST isoforms (GST-kappa, GST-mu, and GST-theta) mRNA levels significantly increased at the rate of $0.12mg\;L^{-1}$ of BPA. In particular, GST-mu showed the highest expression level, indicating its key role in antioxidant response to BPA. SOD activity was induced with a concentration-dependent manner, and total protein contents was reduced. These findings indicate that BPA can induce oxidative stress in this species, and these antioxidants may be involved in cellular protection against BPA exposure. This study will provide a better understanding of molecular mode of action of BPA toxicity in aquatic organisms.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

2002). 본 연구에서는 BPA 독성 기전 중 산화적 스트레스와 관련하여 기수산 물벼룩 D. celebensis의 항산화 시스템에 미치는 영향을 분자적 수준에서 조사하였다.

제안 방법

본 연구에서는 BPA가 해양 생물에 미치는 산화적 스트레스 영향을 알아보기 위해 기수산 물벼룩 D. celebensis를 BPA에 노출시킨 후 6 종의 항산화 효소 유전자(GSTkappa, GST-theta, GST-mu, Mn-SOD, CuZn-SOD, CAT)의 발현 변화, SOD 효소의 활성도, 그리고 총 단백질 함량의 변화를 분석하였다. 본 연구는 BPA가 해양생물에 미치는 산화적 스트레스 반응에 대한 분자기전을 이해하는데 도움이 될 것이다.

대상 데이터

본 연구에서 실험생물로 사용한 기수산 물벼룩(Diaphanosoma celebensis)은 한국해양과학기술원(KIOST) 이균우 박사로부터 분양받아 상명대학교 분자독성학실험실에서 배양하고 있는 것을 사용하였다. 배양액은 인공해수염(Instant Ocean, Aquariumsystems, Sarrebourg, France)을 증류수에 녹인 후 0.

데이터처리

)로 표시하였다. 통계분석은 PASW Statistics 18.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)에서 Turkey의 방법을 이용하여 ANOVA 분석을 실시하였다. 0.

성능/효과

Mn-SOD와 CuZn-SOD 유전자의 발현양상은 0.6 mg L^-1 BPA 처리된 실험군에서 유전자 발현이 유의하게 감소하는 경향을 보였으나(p<0.05), 가장 높은 농도인 3 mg L^-1의 BPA가 처리된 실험군에서는 크게 증가하는 양상을 보였다(Fig. 1A). CAT 유전자의 경우 0.
celebensis에 BPA를 아치사농도로 48시간 처리한 후 항산화유전자의 발현 변화와 SOD 활성, 그리고 총 단백질의 함량을 분석하였다. 유전자 발현의 경우 3mgL^-1 BPA에 노출시켰을 때, 조사한 모든 항산화 유전자의 발현이 크게 증가하는 양상을 보였고, SOD 활성이 농도 의존적으로 증가되었으며, 총 단백질 함량은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 이들 항산화 효소가 BPA에 의해 유도되는 산화적 스트레스 반응에 참여한다는 것을 제시한다.
유전자 발현의 경우 3mgL^-1 BPA에 노출시켰을 때, 조사한 모든 항산화 유전자의 발현이 크게 증가하는 양상을 보였고, SOD 활성이 농도 의존적으로 증가되었으며, 총 단백질 함량은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 이들 항산화 효소가 BPA에 의해 유도되는 산화적 스트레스 반응에 참여한다는 것을 제시한다. 특히 GSTmu의 경우 저농도인 0.
2 mg L^-1에서 Mn-SOD, 1mg L^-1의 농도에서 catalase 유전자의 발현의 증가가 관찰되었다. 이러한 결과들은 BPA가 생물체 내에 유입되어 활성산소를 생성함으로써 이들 항산화 유전자의 발현을 유도한 것이라고 볼 수 있다.

후속연구

celebensis를 BPA에 노출시킨 후 6 종의 항산화 효소 유전자(GSTkappa, GST-theta, GST-mu, Mn-SOD, CuZn-SOD, CAT)의 발현 변화, SOD 효소의 활성도, 그리고 총 단백질 함량의 변화를 분석하였다. 본 연구는 BPA가 해양생물에 미치는 산화적 스트레스 반응에 대한 분자기전을 이해하는데 도움이 될 것이다.
이러한 결과는 이들 항산화 효소가 BPA에 의해 유도되는 산화적 스트레스 반응에 참여한다는 것을 제시한다. 특히 GSTmu의 경우 저농도인 0.12 mg L^-1 BPA 노출에서도 유의하게 증가하는 양상을 나타내어 BPA 노출에 따른 생물 반응에서 다른 GST isoform 보다 대사 및 산화적 스트레스 반응에서 중요한 역할을 담당하며, 분자 지표로의 활용가능성이 높다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비스페놀 A란 무엇인가?	비스페놀 A (Bisphenol A; BPA)는 2개의 페놀고리가 메틸기에 의해 연결되어 있는 화학물질로 1950년대 이후 폴리카보네이트(PC; polycarbonate)나 에폭시 수지 등의 플라스틱 제조를 위한 원료로 널리 쓰여 온 물질이다(Staples et al. 1998; Burridge 2003; Kitamura et al.
	BPA에 의한 산화스트레스의 작용 기전은 어떤 과정을 거치는가?	BPA에 의한 산화스트레스 작용 기전은 다음과 같다. 생체 내로 유입된 BPA는 제1상 효소에 의해 대사된 후 제2상 효소인 UDPglucuronosyltransferase (UGT)에 의해 외부로 배출되기 쉬운 형태인 BPA-glucuronide로 전환된다(Yokota et al. 1999). 이때 생체 내의 BPA 및 BPA glucuronide는 전자공여체로 작용하는 OH기를 가지고 있어 유리산소(free oxygen)에 전자를 전달하고, 전자를 받은 유리산소는 활성산소종(superoxide free anion radical, O2-·)으로 전환되며 이렇게 생성된 활성산소종은 생체 내에서 산화스트레스를 유발한다(Hassan et al. 2012; Dutta and Paul 2018).
	BPA는 어떤 작용으로 생리적 장해를 유발하는가?	BPA는 체내에서 에스트로겐과 유사하게 작용하여 에스트로겐 수용체(estrogen receptors; ERs)에 결합하는 것으로 알려져 있으며, 이로 인해 BPA는 동물이나 인간의 체내로 유입 시 정상적인 내분비계의 기능 및 생식기관에 장해를 줄 수 있다(Hejmej et al. 2011).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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