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연구개요
후각수용체 (olfactory receptor, OR)는 G-protein coupled receptors(GPCR)중 가장 큰 단백질군으로서 인간 유전체에는 약 400여종의 OR 유전자가 존재하며 후각 상피세포에서 향기성분과 결합하여 신호전달과정을 통해 후각인지에 관여하는 단백질임.
최근 연구결과에 의하면 후각세포 이외에도 여러 조직에서 OR이 광범위하게 이소발현(ectopic expression)되는 것이 보고되고 있으며 선행연구로 수행한 간조직 및 지방조직 에너지 대사 뿐 아니라, 지방산을 주로 사용하는 근

연구개요
후각수용체 (olfactory receptor, OR)는 G-protein coupled receptors(GPCR)중 가장 큰 단백질군으로서 인간 유전체에는 약 400여종의 OR 유전자가 존재하며 후각 상피세포에서 향기성분과 결합하여 신호전달과정을 통해 후각인지에 관여하는 단백질임.
최근 연구결과에 의하면 후각세포 이외에도 여러 조직에서 OR이 광범위하게 이소발현(ectopic expression)되는 것이 보고되고 있으며 선행연구로 수행한 간조직 및 지방조직 에너지 대사 뿐 아니라, 지방산을 주로 사용하는 근육조직의 미토콘드리아 생성 (biogenesis) 및 에너지 대사가 중요한 역할을 하며 최근 연구동향에 따르면 장내 마이크로비옴의 기능에 대한 중요성도 강조되고 있음. 이에 본 연구자는 식품 향기 성분인 아젤라산이 근육/대장세포에 이소발현된 OR에 리간드로 작용, 신호전달과정을 통해 근육조직 에너지 대사조절 및 장내 마이크로비옴을 조절하여 체지방 감소를 유도하게 된다는 가설을 규명하고자 하였음.

연구 목표대비 연구결과
1차년도: 근육 세포주인 C2C12와 마우스 근육세포 및 조직에서 Olfr544 발현을 확인하였으며, 이 결과를 바탕으로 아젤라산의 미토콘드리아 생합성 조절 효능을 확인하였음. Olfr544 siRNA처리 시 이 효능이 사라짐을 확인하였음. 따라서 아젤라산의 미토콘드리아 생합성 조절 효능은 Olfr544에 기인한 것으로 확인됨.
2차년도: 1차년도에 연구결과에서 규명된 아젤라산의 항비만 기작을 규명하고자 근육 및 대장조직에서 항비만 효능 연구를 수행함. 마우스에 아젤라산을 처리하였을 때 근육조직에서 PGC-1α, Tfam 유전자 발현 증가를 통하여 미토콘드리아 생합성이 증가되었고, Olfr544 KO 마우스에서 이 효능이 사라짐을 확인하였음. 마우스 장조직에서 아젤라산의 처리는 Olfr544 활성화를 통하여 p-CREB 단백질 발현을 증가시키는 것으로 확인됨. 이로 인해 하위 기전인 autophagy 활성 주요 인자인 LC3-Ⅱ를 증가시킴으로써 최종적으로 autophagy를 증가시키는 것으로 나타남.
3차년도: 1,2차년도 연구성과를 바탕으로 diet-induced obesity (DIO) 마우스, 선행연구에서 확립된 Olfr544 유전자적중 마우스를 대상으로 동물실험을 실시함. 마우스 실험에서 아젤라산의 항비만 효능을 재확인하고, 에너지 대사 및 대사성 염증질환 지표 분석을 실시함. 소장 대장에 발현되는 Olfr544의 항비만 기능을 연구하기 위한 호르몬 분비, 마이크로비옴 메타분석, 장내환경 대사물 (metabolite) 분석을 수행함. 소장세포의 L-cell에서 Olfr544 활성화에 의해 항비만 호르몬인 GLP-1 분비가 촉진됨을 관찰하였고 대장조직에서는 염증성 사이토카인의 분비량이 유의적으로 감소함을 확인할 수 있었음. 또한 고지방 식이로 비만이 유도된 마우스에서 아젤라산에 의한 장내미생물의 변화 분석 결과 비만에 유익하다고 알려진 박테리오데스 애시디파시엔스(Bacteroides acidifaciens)가 유의적으로 늘어나는 것을 확인함.

연구개발결과의 중요성
본 연구결과를 통해 많은 과학자들이 관심을 가지고 있으나, 현재까지 거의 알려져 있지 않던 이소발현 OR의 새로운 생물학적 기능을 밝히는데 기여하였으며 보리, 밀, 귀리 등 곡류에 많이 포함되어 있는 아젤라산의 새로운 항비만 분자기전을 규명하는 연구성과를 도출하였음. 연구결과 밝혀진 아젤라산의 근육/대장 조직 에너지 대사 및 염증반응 조절과 아젤라산의 장내 미생물 균총을 조절함으로써 신규 체지방조절 식의약 소재로 개발 가능할 것으로 사료됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구가설 ... 4
• 다. 연구의 목표 및 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 1. 이소발현 OR의 생리적 기능 규명 ... 17
• 2. 마이크로비옴 및 식이성분 기반 비만 개선 효능과 새로운 작용기전 연구 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 28
• 끝페이지 ... 42