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효소enzyme 시차병과 효소
2013-08-22 15:57:55
이엠생명과학연구원
시차병과 효소
 
 
◇ 시차병(jet-lag) : circadian rhythm-약 24시간 주기의 개일성 리듬
 
◇ 생물시계의 본체 : 생체시계(biological clock)
- ACTH (adrenocorticotropic hormone): 39 aas, glucocorticoid synthesis stimulation
- corticosterone : protein synthesis inflammation(염증)
- cortisol : gluconeogenesis (↔glucolysis), PEP carboxylase syn.
* pyruvate --> oxaloacetate ---> PEP ---> glucose 에 관여
 
◇ Gonyaulax(Pyrrophyta): 발광이 밤에 강하고 낮에 약하다. luciferase 합성의 차이
 
◇ How Genes Dictate Our Biological Clock : fruit fly Drosophila melanogaster, the products of eight different genes have been discovered to be essential to the operations of this clock.(PNAS June 24, 2002)
- The Washington University team determined that between 72 and 200 of the flies' 14,000 genes showed significant rhythms of gene __EXPRESSION__ in normal flies living in a daily light-dark cycle. Of these 72 genes, 22 continued to fluctuate when flies were collected after three days of complete darkness.
※ 인체의 내부 시계(internal clock)를 조절하는 유전자 분리 (CNN, May 15, 1997) : Northwestern Univ.의 Takahashi 등이 쥐에서 10여개 중의 하나의 유전자를 분리하였으며 수면, 기분, 호르몬 수준 등의 증가와 감소를 조절하는 뇌와 눈에서의 기작(circadian rhythm). Cell에 발표(정상적 생체 리듬을 잃어버린 변이 쥐 제조 후 → 상해를 입은 유전자 분리(DNA의 일부 훼손 발견) →정상 유전자를 변이쥐의 배에 삽입시 정상의 생체리듬 회복 확인)
 
◇ 미국 뉴저지주립대 박사과정 고혁완 : "초파리를 이용해 생체시계 유전자인 피리어드 유전자 활동을 조절하는 '슬림(Slimb)'이 라는 새로운 유전자를 발견.(매일경제 2002-12-20)
- 사람은 몸속 단백질의 증감으로 낮과 밤을 구별하는데 피리어드 유전자는 바로 이 단백질 양의 증감을 감지해 생체시계 활동을 조절하는 역할
 
◇ Biological clock is two-faced protein : The two-sided, cylindrical protein, which has been recreated in the laboratory and altered by the team to confirm its function, directs 12-minute growth and rest cycles in living cells(the Purdue University researchers, CNN 2003.1.7)
- "One 'face' handles cell enlargement. Then the protein 'flips over,' allowing the second face to carry out other activities while cell enlargement rests,"
- The body's biological clock, sometimes referred to as Circadian rhythm, has been thought to have hormonal and, ultimately, multiple genetic sources -- though it has been tenuously linked to cycles of the moon and to sunspots. The mechanism seems similar in all organisms, directing plants to unfurl leaves or animals to start a mating cycle. (Biochemistry, 2003)
 
◇ 수면시간 차이, 생물시계 다르기 때문 : 미국 하버드대학 의과대학 브리검 부인병원의 대니얼 애시바흐 박사, 우리 몸내부의 생물시계는 24시간 주기로 반복되는 리듬을 생물학적인 '낮' 과 '밤'으로 구분한다고 밝히고 성인의 평균 수면시간은 7.5시간인데 9시간을 자야 하는 사람과 6시간만 자도 되는 사람은 생물시계의 밤낮 구분이 다르기 때문
 
◇ 국내 연구진 '생체시계' 메카니즘 규명 : 한국과학기술연구원(KIST) 신희섭 박사팀과 고려대 의대 김양인 교수팀은 인체내 '생체시계'의 시간 정보를 신경에 알려 생체리듬이 생기도록 하는 유전자 'PLCβ-4'의 기능을 동물실험을 통해 세계 최초로 밝혀냈다
- 사람을 비롯한 포유류는 낮과 밤의 환경변화에 적응하는 생체시계를 가지고 있으며, 이 생체시계는 특정 단백질의 조절을 통해 포유류가 생체리듬을 갖도록 한다
- 생체시계와 관련된 'PLCβ-4' 유전자가 생체시계 단백질의 시간정보를 읽어내 이를 생체리듬으로 연결한다는 사실을 규명
- 피엘시베타4 유전자 적중 생쥐의 생체시계 작동에 중대한 결함이 있음을 규명하여, 이를 통해 이 유전자가 생체시계가 작동하는데 있어 중요한 요소임을 증명
- 피엘시베타4 유전자는 시계 단백질에 담겨있는 시간 정보를 읽어서 시신경 교차상핵의 출력 형태로 변환하는데 중요한 유전자임을 증명
- 시신경 교차상핵에서 피엘시베타4 유전자는 특정 타입의 글루타메이트 수용체(group I mGluR)와 연결되어 있음을 증명하였음. 나아가 이 수용체가 시신경 교차상핵의 출력을 조절하는데 있어 중요한 요소임을 증명
* 중요성
- 시계 단백질에 담겨있는 시간 정보를 읽어서 시신경 교차 상핵의 출력 형태로 변환하는데 관련된 유전자를 시험관에서가 아닌 생체 내에서 최초로 규명
- 글루타메이트와 이에 대한 수용체들은 생체시계를 환경에 맞추는데 중요한 요소들로 알려져 왔는데, 본 연구를 통해서 group I mGluR을 통한 신호전달은 생체시계의 출력 조절을 위해서도 중요한 것으로 밝혀졌음
 
◇ 과학이 인간의 생체 리듬 바꾼다 : 미국 인라이턴드 테크놀로지 어소시에이트(ETA)에서 2000년 개발한 삼내비(Somnavue)라는 일광안경
- 삼내비는 강력한 빛을 이용해 인간의 생물학적 리듬을 인위적으로 바꾸는 장치다. 원래 생물체의 체내에는 24시간을 기준으로 한 일종의 생체시계라는 것이 존재하여 일정 시간을 주기로 수면-각성을 하는 패턴을 갖게 된다. 이 과정은 우리 눈의 신경이 모이는 시상하부교차핵(SCN) 부위의 세포가 빛을 인식하여 수면-각성을 조절하는 호르몬인 멜라토닌의 분비에 영향을 미쳐 일어나게 된다. 언뜻 보면 특이한 안경처럼 생긴 삼내비는 바로 이 과정에 작용한다.
- 삼내비에 연결된 전원장치에서 생성된 빛은 광전자 케이블을 타고 안경렌즈의 유리섬유다발로 이동한 뒤 다시 눈의 특정 부위에 빛을 전달한다. 이렇게 전달된 빛은 SCN의 세포를 새롭게 각성시켜 생체시계를 0으로 다시 세팅하게 된다. 즉 하루 중 어떤 때라도 -심지어는 한밤중이라도- 일정 시간 동안 삼내비를 착용하면 그때부터 생체시계가 새롭게 시작되어 아침에 잠에서 깰 때의 상태로 되돌아가게 된다. 24시간 주기의 생체시계를 과학의 힘으로 조절하는 것이다. 이같은 생체시계를 연구하는 학문을 ‘시간생물학’(chronobiology)이라고 부른다. 최근 활성화되고 있는 생물학 분야다.
 
◇ 장기마다 생체시계 내몸안서 리듬조율  : 생체시계는 유전자에 의해 물시계처럼 작동. 시계는 뇌뿐 아니라 장기와 세포에도 있다. 생체시계는 매일 시간을 재설정.
 
◇ 해양생물의 생체리듬(Biorhythm) 연구 김완수 한국해양연구원 생태환경연구본부 : 거의 모든 해양생물들의 생체시계는 조석주기에 크게 영향을 끼치는 달 주기(lunar cycle)에 잘 일치되어 있다.
 
◇ 'DNA칩으로 생체시간 간편히 측정한다' ..日 야마노우찌제약 :
 야마노우찌제약 창약연구본부 분자의학연구소 우에다 히로키 연구팀, 쥐의 간조직에서 생체시간에 관여하는 '시각표시유전자' 168개를 발견하고, 한 시점의 유전자발현 프로필로부터 생체시간을 정확히 측정하는 새로운 방법인 '분자시각법'을 고안
 
인간생명활동 주기율표
시간대 집중적으로 나타나는 생명현상
오전 1시 임부 진통 시작
오전 2시 성장호르몬 혈중농도 최고
오전 3시 대부분 신체기능 저하, 청각 가장 예민
오전 1시 ~ 3시 혈압최저, 심장마비 등 사망 빈도 최고
오전 4시 천식 발작 최다, 산업재해 빈도 최고
오전 5시 병적세포 분열 왕성(암 증식 가능성)
오전 6시 월경 시작, 인슐린 혈중농도 최저
오전 7시 알레르기 증상 가장 악화
오전 8시 성호르몬 분비 최고, 류머티즘 관절염 약화
오전 7시 ~ 9시 자살 이외 사망률 최다, 천신약 약효 최고
오전 10시 ~ 11시 통증 불안에 대한 인내력 최고
낮 12시 알코올에 가장 약함(점심 때 반주 문제)
오후 1시 ~ 2시 기력, 체력 일시적 저하
오후 3시 업무능률도 최고, 창조력, 관찰력 최고
오후 4시 체온 맥박 혈압 최고, 발한 숨가뿜 등
오후 3시 ~ 4시 교통사고 최다, 운동에 최적 컨디션
오후 5시 식욕 가장 왕성, 가정불화 및 싸움 최다
오후 6시 배뇨량 최다, 스테미나 가장 왕성
오후 7시 정신적, 신체적으로 가장 불안정
오후 6시 ~ 7시 섭취 칼로리 지방으로 변하기 쉬움
오후 8시 소화작용 가장 활발, 체중 증가
오후 9시 통증 예민도 가장 활발, 체중 증가
오후 10시 호르몬분비 감소, 체온 하강, 호흡수 감소
오후 11시 알레르기 반응 가장 잘 일어남
오후 8시 ~ 11시 신진대사 저하, 청각신경 호르몬 예민
자정 세포 재생력 최고, 신진대사 최고



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