효모(Saccharomyces cerevisiae)의 미토콘트리아 전자전달계(ETC)의 구성 유전자 결실변이종에서 glucose 농도에 따른 성장특성 분석
- 주제(키워드) caloric restriction , doubling time , electron transport chain , lifespan , mitochondria , yeast
- 발행기관 고려대학교 생명환경과학대학원
- 지도교수 이철구
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 8
- 학위구분 석사
- 학과 생명환경과학대학원 분자진단생명공학과
- 원문페이지 64 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000046090
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045764723
초록/요약
Caloric restriction(CR) has been known to prolong lifespan a variety model organisms. However CR mechanism remains unclear. Reactive Oxygen Species(ROS) theory have been proposed on the mechanism of life extension. Electron transport chain(ETC) occur in oxidative phosphorylation as a major step in energy metabolism. Mitochondrial ETC and CR mechanisms that may be more relevant. Recently, CR allegations that mitochondrial function is activated. CR cell is higher than the non-CR cell oxygen consumptions, but ROS level is low, ATP level has a similar. This means that the CR is to increase the efficiency of mitochondria. This experiment was performed to evaluate that single knock-out gene growth curve by measuring the associated gene extend the life in Saccharomyces cerevisiae. Showed four patterns, each patterns could distinguish between genes that are important for growth. Especially, sdh1ᇫ, sdh2ᇫ, sdh4ᇫ compared with the wild type is lowed and decreased gradually, which are an essential genes for growth. Doubling times of atp5ᇫ, atp15ᇫ are much longer than wild type. ATP5, ATP15 are essential genes for growth because the number of objects take longer to create.
more초록/요약
식이 제한은 다양한 모델 개체에서 수명연장 효과가 있다고 알려져 있으나, 식이 제한의 수명 연장 기전은 아직 불분명하다. 식이 제한에 의한 수명 연장 기전에 관한 이론 중 하나로 활성 산소 이론이 제시되고 있다. 활성 산소는 세포 내 미토콘드리아의 전자전달계에서 주로 생성되고, 미토콘드리아는 ATP 생산에 가장 중요한 장소이며 노화 과정에서 중요한 역할을 한다. 최근 식이 제한으로 미토콘드리아의 기능이 활성화된다는 주장이 있다. 식이 제한 세포는 식이 제한하지 않은 세포보다 높은 산소 소비를 보이나 ATP의 양은 유사하게 나타나고 활성 산소의 생성은 낮은 특징이 있다. 이는 식이 제한이 미토콘드리아의 효율성을 높이는 것이고 식이 제한과 미토콘드리아의 전자전달계와 연관성이 높다 할 수 있다. Saccharomyces cerevisiae에서 단일 유전자 결실 변이종의 성장 곡선을 측정하여 전자전달계 유전자의 성장과 관련된 유전자를 보고자 이 실험을 시행하게 되었다. 4가지 pattern으로 구분할 수 있었고, 성장에 중요한 역할을 하는 유전자를 구별할 수 있었다. SDH1, SDH2, SDH4는 단일 유전자 결실 시 발효 과정을 거친 후 호흡 대사가 일어나지 않고, 안정기에 들어서도 점점 감소하는 양상을 보이는 효모의 성장에서 그 역할을 대신 할 수 없는 가장 중요한 유전자로 여겨진다. RIP1,COR1, CYT1, QCR2, QCR7, QCR8, COX6, COX7, COX9, COX12, ATP1, ATP4, ATP5, ATP7, ATP15, ATP17는 성장에 중요도가 높은 유전자로 관련된 기능이 약화되거나 결실되면 발효 과정을 거친 후 호흡 대사가 일어나지 않고, 효모의 성장에서 그 역할을 대신 할 수 없는 중요한 유전자이다. QCR9, COX5a는 관련된 기능이 약화되거나 결실되면 발효에서 호흡으로 변하는 다이옥시 이동이 보이지 않았다. 실험에 사용된 전자전달계의 유전자 대부분은 글루코스 2%와 0.5%의 성장 곡선의 배가 시간 분석을 통해 야생형과 비교해 성장 속도가 비슷하거나 길어졌고, 특히 ATP5, ATP15는 성장 속도에 가장 큰 영향을 주는 중요한 유전자로 나타났다. 대부분의 전자전달계 구성 유전자들은 식이 제한하여도 야생형과 유사하게 세포 성장 속도에는 영향을 주지 않았으나, ATP15는 식이 제한에 영향을 주어 식이 제한과 연관성이 있는 유전자라고 조심스럽게 추측해 본다. 이 실험으로 통하여 알게 된 효모의 성장에 중요한 유전자와 식이 제한 관련 유전자를 이용하여, 식이 제한과 연관된 수명 연장 기전의 관계 규명에 한 걸음 더 다가갈 수 있는 밑거름이 될 수 있을 것으로 본다.
more목차
LIST OF TABLES .......................................................................................................... ⅲ
LIST OF FIGURES ......................................................................................................ⅴ
LIST OF ABBREVIATIONS ...................................................................................... ⅶ
ABSTRACT ................................................................................................................... ⅸ
I. 서론 ..........................................................................................................1
1. 효모의 대사 과정 ........................................................................................... 4
2. 전자전달계(ETC)의 구조 및 전자(electron)의 흐름 .................................. 6
1) 글루코스(glucose)를 이용한 에너지 생산 ……..………………….... 6
2) 전자(electron)의 이동 …….…………………..………………………… 8
3) NADH 탈수소효소(NADH-dehydrogenase) ………….……………… 10
4) Complex Ⅱ …………………………………………………………… 11
5) Complex Ⅲ ……………………………………………………….… 12
6) Complex Ⅳ …………………….……………………………………… 12
7) Complex Ⅴ ……………………..……………………………….…… 14
8) 산화적 인산화(oxidative phosphorylation) ………………..………… 14
Ⅱ. 재료 및 방법 ........................................................................................................... 16
1. 효모(yeast) strain 및 배양 조건 ……..…………………………………… 16
2. 효모의 성장 곡선 측정 및 배가 시간(doubling time) ………….……… 19
Ⅲ. 결과 ....................................................................................................................... 20
1. 전자전달계 NADH dehydrogenase components의 결실 변이종 성장 곡선 분석 ………….……………………………………………………….………. 20
2. 전자전달계 complex Ⅱ components의 결실 변이종 성장 곡선 분석...... 23
3. 전자전달계 complex Ⅲ components의 결실 변이종 성장 곡선 분석...... 26
4. 전자전달계 complex Ⅳ components의 결실 변이종 성장 곡선 분석….. 31
5. 전자전달계 complex Ⅴcomponents의 결실 변이종 성장 곡선 분석…… 36
6. 배가시간(doubling time)의 분석 ........…………….………………................. 41
Ⅳ. 고찰 ……….………............................................................................................... 43
Ⅴ. 요약 ........................................................................................................................... 49
Ⅵ. 참고 문헌 ................................................................................................................. 51
