[보고서]환경스트레스에 의한 미토콘드리아 기능 저하 및 대사증후군 발병 원리 규명에 관한 연구

김영미

환경스트레스에 의한 미토콘드리아 기능 저하 및 대사증후군 발병 원리 규명에 관한 연구
Mechanism study of environmental stress-induced mitochondrial dysfunction and metabolic syndrome development 원문보기

보고서 정보
연구책임자	김영미
참여연구자	정재훈 , 박욱하 , 박영 , 박은진 , 이은진 , 안선영
보고서유형	2단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2012-06
과제시작연도	2011
주관부처	교육과학기술부
등록번호	TRKO201300023285
과제고유번호	1345153579
사업명	차세대응용오믹스사업
DB 구축일자	2013-08-26
키워드	미토콘드리아.환경오염물질.대사증후군.당뇨.비만.잔류성 유기오염물질.mitochondria.environmental pollutant.metabolic syndrome.diabetes.obesity.Persistent Organic Pollutant.

초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
환경스트레스에 의한 미토콘드리아 기능이상과 당뇨, 비만을 포함한 대사증후군간의 인과관계 증명을 위해서는 여러 각도의 미토콘드리아 기능을 측정하는 것이 필요하다. 이를 위해 체계적인 미토콘드리아 기능 모니터링 시스템을 구축하고, 이 시스템을 이용하여 여러 환경 물질의 미토콘드리아 기능조절 여부를 측정하였다.
또한 사람의 혈청 내에 존재하는 POPs 오염도를 측정할 수 있는 CALA(Cell-based Ahr Ligand Activity) assay 시스템을 구축하여 질병에 걸린 환자의 혈청 내

Abstract ▼

III. Contents and Scope of Research
To precisely measure the various aspects of mitochondrial functions from oxygen onsumption to mitochondrial gene expressions, we established the Cell-based Mitochondrial Activity Profiling System (CMAPS). We screened different stresses, toxins, and drugs which affected the mitochondrial function in cells using cMAPS. Also, we set up CALA(Cell-based Ahr Ligand Activity) assay system which measured the circulating dioxin-like compound level in human serum. We screened and quantified the circulating dioxin levels in patients sera using CALA assay system. Then, we analyzed the correlations between circulating dioxin-like compound levels and metabolic syndrome parameters as well as mitochondrial functions.

목차 Contents

제출문 ... 1
보고서 요약서 ... 2
요약문 ... 3
SUMMARY ... 5
CONTENTS ... 7
목차 ... 8
제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
가. 기술적 측면 ... 9
나. 경제•산업적측면 ... 13
다. 사회•문화적측면 ... 14
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
가. 본 연구실의 연구개발 결과 ... 15
나. 외국에서의 연구개발 동향 ... 16
다. 국내 연구개발 연구동향 ... 16
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
1)환경스트레스 물질에 의한 새로운 환경스트레스 인자와 약물 발굴 ... 18
2) 환경스트레스물질에 의한 미토콘드리아 기능 저하 ... 20
3) 신경세포에서 환경스트레스물질에 의한 미토콘드리아 기능 저하 및 신경세포 사멸 ... 27
4) 사람 혈청에서 POPs 농도 측정법 개발 및 응용 ... 30
5) 미토콘드리아-ER 상호 신호전달 연결고리 규명 ... 36
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 38
(1) 연구개발의 최종목표 ... 38
(2) 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 38
(3) 계획대비 달성도(선정시 제시된 연구목표) ... 39
(4) 위 연구목표(총연구기간)에서 중요도 순으로 4-5개 목표 추출 및 가중치 부여 ... 40
제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 41
가. 기술적 측면 ... 41
나. 경제 산업적 측면 ... 42
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 43
제7장 연구시설•장비 현황 ... 45
제8장 참고문헌 ... 46

표/그림 (21)

표 Decrease of mRNA levels of mitochondrial genes in SH-SY5Y neuroblastoma cells. SH-SY5Y cells treated with harmaline or sodium benzoate for 24 h were harvested and isolated RNA using Trizol. The semi-quantitive RT-PCR was performed with primer against the subunits of OXPHOS complex or mitochondrial biogenesis control factors, TFAM, UCP2 and PGC-1α.
표 Western blots of mitochondrial proteins in harmaline or sodium benzoate-treated C2C12 cells. The C2C12 cells treated with harmaline or sodium benzoate for 24 h were harvested, separated on 12% SDS-PAGE and blotted onto nitrocellulose membrane. The membrane was incubated with primary antibodies against the subunits of OXPHOS complex or mitochondrial biogenesis control factors, TFAM and PGC-1α. After second antibody incubation, the bands were visualized by ECL. The names of subunits were shown in left and their complex or functions were in right of the figure.
표 CMAPS analysis of oligomycin and sodium benzoate using SHSY5Y cells. The SH-SY5Y cells in 96-well plate were treated with oligomycin or sodium benzoate as described in the Method section. Parameters are calcein for cell viability, MTT for complex I activity, ATP contents, TMRE for mitochondrial membrane potential, and DCFDA for ROS.*p< 0.05, **p< 0.01, ***p< 0.001 vs. control vehicle
표 Mitochondrial morphology changes with time. The images of DsRed2-mito-SK-Hep1 cells being cultured in CO2 chamber were captured every 5 min. The chemicals treated for the cells are indicated at the top of the images. Several representative images are displayed in the same time frame.
표 Fixed confocal images of DsRed2-labeled mitochondria treated with of various environmental stress materials for 24h. All images are representations of SK-Hep1 cells transfected with DsRed2-mito vectors. Each image represents the effects of the labeled environmental stress material on mitochondrial morphology and dynamics. MPP+ and oligomycin are positive controls, whereas DMSO, the vehicle for all of these solvents, is the negative control. Inset represents magnification of the boxed area. Scale bars are indicated on the images.
표 The mammalian mitochondrial machinery for fission and fusion.
표 CMAPS analysis of Thap, Tuni and ATZ in SHSY5Y cells. The SHSY5Y cells in 96-well plate were treated with Thap, Tuni and ATZ as described in the Method section. Parameters are oxygen comsumption, ATP contents, TMRE for membrane potential, DCF-DA for ROS and mtDNA fragmentation. *p< 0.05, **p< 0.01,***p< 0.001 vs. control vehicle.
표 W estern blots of proteins for fission and fusion machinery in C2C12 cells.
표 The dopaminergic neuronal cell death by Thap, Tuni and ATZ in C57BL/6mouse
표 ER/mitochondrial stress induced mitochondrial fragmentation in SH-SY5Y.
표 ER/mitochondrial stress induced PD-like behavior in PD model.
표 TH positive neurons decreased by ER/mitochondrial stress in SN.
표 Identification of the candidate proteins involved in ER/mitochondrial stress-induced neurodegeneration.
표 TCDD reduced mitochondrial-related gene expressions.
표 TCDD induced the death of doparminergic neuronal cell(A) and the activation of microglias(B).
표 SB induced the death of doparminergic neuronal cell(A) and the activation of microglias(B) and astrocytes(C).
표 Reliability of CALA AhR agonist activity assay: A linear correlation between serum TCDDeq (AhRT activity) and TEQ by high-resolution GC/MS using the same human sera samples
표 AhRT activity and serum concentration of TCDDeq in human subjects (n=97). B. Serum TCDDeq, which was converted from AhRT activity, of groups of normal fasting glucose (NFG), impaired fasting glucose (IFG) and DM. TCDDeq of IFG and DM were increased by 42% and 57% compared to NFG. All data were presented as % control.
표 Positive correlation between metabolic parameters and serum TCDDeq of all tested subjects. Pearson’s coefficient r and p value are presented.
표 The mitochondrial functions of C2C12 myoblast cells treated with the dioxin-contaminated serum C2C12 myoblast cells.
표 Treatment with TCDD or patient sera induced mitochondrial dysfunctions in SK-Hep1 cells.

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