아쿠아포린(Aquaporins, AQPs)은 세포막을 가로질러 물과 글리세롤을 선택적으로 수송하는 막관통 단백질의 한 계열이다. AQPs는 광범위한 생리학적 기능과 병태생리학적 상태에 관여하므로, AQP 기반 치료제는 물과 에너지 균형 장애를 포함하여 임상적으로 활용될 수 있는 폭넓은 잠재력을 가질 수 있다. 그러나 현재까지 AQP 조절자(modulator)는 임상 적용에 적합한 후보로 개발되지 않았다. 본 연구에서는 AQP의 잠재적 조절자를 확인하기 위해, 정지유동(stopped-flow) 광산란(light scattering) 방법을 사용하여 마우스 적혈구 막의 물과 글리세롤 투과도를 측정함으로써 31종의 천연물을 스크리닝하였다. 시험한 어떠한 천연 화합물도 삼투성 물 투과도(osmotic water permeability)에 실질적인 영향을 미치지 못했다. 하지만 여러 화합물들이 글리세롤 투과도에 상당한 영향을 주었다. 스티초포사이드 C(stichoposide C)는 마우스 적혈구 막의 글리세롤 투과도를 증가시킨 반면, 리조찰린(rhizochalin)은 나노몰(nanomolar) 농도에서 이를 감소시켰다. 면역조직화학(immunohistochemistry) 결과, AQP7이 마우스 적혈구 막에서 주요한 아쿠아글리세로포린(aquaglyceroporin)임이 확인되었다. 또한 인간 AQP3를 발현하는 각질형성세포(keratinocyte) 세포를 이용하여 스티초포사이드 C와 리조찰린이 아쿠아글리세로포린에 미치는 영향을 추가로 검증하였다. 스티초포사이드 C는(스티초포사이드 D는 제외) AQP3 매개 경피(transepithelial) 글리세롤 수송을 증가시킨 반면, 리조찰린의 퍼아세틸 알라아글리콘(peracetyl aglycon)은 시험한 리조찰린 유도체들 가운데 글리세롤 수송을 가장 강력하게 억제하였다. 종합하면, 스티초포사이드 C와 리조찰린의 퍼아세틸 알라아글리콘은 AQP3 및 AQP7의 조절자로 기능할 수 있으며, 이러한 천연물이 아쿠아글리세로포린 조절자(aquaglyceroporin modulators) 후보 약물로서의 가능성을 시사한다.

아쿠아포린(Aquaporins, AQPs)은 세포막을 통해 물과 글리세롤을 선택적으로 수송하는 적분막 단백질의 한 계열이다. AQPs는 광범위한 생리학적 기능 및 병태생리학적 상태에 관여하므로, AQP 기반 치료제는 물과 에너지 균형 장애를 포함하여 임상적 유용성에 대한 폭넓은 잠재력을 가질 수 있다. 그러나 현재까지 AQP 조절인자(modulators)는 임상 적용에 적합한 후보로서 개발되지 않았다. 본 연구에서는 AQPs의 잠재적 조절인자를 발굴하기 위해, 정지유도(stopped-flow) 광산란(light scattering) 방법을 사용하여 마우스 적혈구 막의 물 및 글리세롤 투과성을 측정함으로써 32종의 천연물을 스크리닝하였다. 시험된 어떤 천연 화합물도 삼투성 물 투과성(osmotic water permeability)에 실질적인 영향을 주지 못했다. 그러나 몇몇 화합물은 글리세롤 투과성에 상당한 영향을 미쳤다. Stichoposide C는 마우스 적혈구 막의 글리세롤 투과성을 증가시킨 반면, rhizochalin은 나노몰 농도에서 이를 감소시켰다. 면역조직화학 결과, AQP7이 마우스 적혈구 막에서 주요한 아쿠아글리세로포린(aquaglyceroporin)임이 확인되었다. 또한, 사람 AQP3를 발현하는 각질형성세포(keratinocyte)에서 stichoposide C와 rhizochalin의 아쿠아글리세로포린에 대한 영향을 추가로 검증하였다. Stichoposide C는 stichoposide D와 달리 AQP3 매개 경피(epithelial) 글리세롤 수송(transepithelial glycerol transport)을 증가시켰으며, rhizochalin 유도체 중에서는 rhizochalin의 peracetyl aglycon이 글리세롤 수송을 가장 강력하게 억제하였다. 종합하면, stichoposide C와 rhizochalin의 peracetyl aglycon은 각각 AQP3 및 AQP7의 조절인자로 기능할 수 있으며, 이들 천연물이 아쿠아글리세로포린 조절인자(aquaglyceroporin modulators)로서 잠재적 약물 후보가 될 가능성을 시사한다.

포유류 생식계에서 아쿠아포린(AQP)의 발현을 규명하기 위한 많은 연구가 이루어져 왔으나, 남성 생식에서의 특이적 역할을 충분히 이해하기 위해서는 이들의 국소화 발현에 관한 데이터가 충분하지 않다. 본 연구는 면역형광 분석을 사용하여 성체 마우스 고환 및 고환 정자에서 서로 다른 AQP 아형의 발현과 국소화 양상을 조사하였다. 연구된 모든 AQPs는 고환에서 발현되었으며, 고환의 세포 유형에 따라 발현 강도와 국소화에서 아형 특이적인 패턴을 나타냈다. AQP7은 정세관(seminiferous tubules)에서 가장 풍부하고 강도가 높은 AQP 아형이었으며, 라이디히 세포(Leydig cells)와 서르톨리 세포(Sertoli cells)뿐 아니라 모든 단계의 생식세포, 특히 spermatids와 고환 정자에서 발현되었다. AQP3의 발현 양상은 AQP7과 유사하였으나, 상부 adluminal 구획이 아니라 기저(basal) 및 하부(adluminal) 구획에서 더 높은 발현을 보였다. AQP8의 발현은 정원세포(spermatogonia)와 라이디히 세포로 제한된 반면, AQP9의 발현은 고환 정자의 꼬리(tails)와 신장된 정자세포(elongated spermatids)에만 한정되어 나타났다. 종합하면, 고환 내 서로 다른 세포 유형에 걸친 AQP의 풍부도와 분포는 정자형성뿐 아니라 정자 성숙, 전이(transition), 그리고 기능과의 관련성을 시사한다.

다수의 아쿠아포린(Aquaporin, AQP) 전사체가 여성 생식관에서 발현되는 것으로 확인되었음에도 불구하고, AQP 아형 단백질들의 정의된 국소화 및 기능은 여전히 불명확하다. 본 연구에서는 마우스의 여성 생식관에서 AQP1, AQP3, AQP5, AQP6 및 AQP9 단백질의 발현을 조사하고, 세포 수준 및 세포하 수준에서의 정밀한 국소화를 특성화하였다. AQP1, AQP3, AQP6 및 AQP9에 대한 면역형광 분석 결과, 이들 단백질이 여성 생식관에서 풍부하게 발현되었으며, 아형 특이적 양상을 보이며 점막 상피세포에서 강한 면역반응이 관찰되었다. 질(vagina)과 자궁경부(uterine cervix)에서 가장 풍부한 아쿠아포린은 AQP3였다. AQP1, AQP3, AQP6 및 AQP9 각각은 중층편평상피 또는 원주상피세포에서 고유한 분포를 나타냈다. AQP9의 발현은 난관(oviduct)과 난소(ovary)에서 우세하였다. AQP1, AQP3, AQP6 및 AQP9 단백질은 주로 난관의 섬모 상피세포(ciliated epithelial cells)의 정단막(apical membrane)에서 관찰되었고, 또한 난소 난포(ovarian follicles)의 과립막 세포(granulosa cells)와 테카막 세포(theca cells)에서도 모두 관찰되었다. 대부분의 AQP 아형은 자궁 내막(endometrium)의 표면 상피세포 및 선세포에서도 발현되었으나, 그 발현 수준은 질, 자궁경부, 난관 및 난소에서 관찰된 수준에 비해 상대적으로 낮았다. 이는 마우스의 여성 생식관에서 5종의 AQP 아형 단백질 발현과 국소화를 동시에 조사한 첫 연구이다. 본 연구 결과는 AQP 아형들이 점막 상피를 가로질러 수분과 글리세롤을 효율적으로 수송하기 위해 협력하며, 여성 생식관에서 윤활(lubrication), 증식(proliferation), 에너지 대사 및 pH 조절에 기여함을 시사한다.

아쿠아포린(Aquaporin, AQP) 3는 물과 글리세롤을 촉진하는 수송체로서 태반과 태아막에 발현한다. 그러나 태반에서의 AQP3의 상세한 국소화와 기능은 여전히 불명확하다. 태반에서 AQP3의 역할을 규명하기 위해, 태반 및 태아막에서의 AQP3 발현과 세포 내 국소화를 규정하고, 야생형과 AQP3 결손 마우스 간의 구조적 및 기능적 차이를 조사하였다. 임신 중기 동안 착상낭(gestational sac)을 제거하고, 양수는 체적과 조성의 측정을 위해 흡인하였다. 태반과 태아막이 부착된 태아를 체중 측정 후 조직학적 평가를 위해 처리하였다. AQP3는 태아막의 내장 난황낭(visceral yolk sac) 세포의 기저측(basolateral) 막, 미로층(labyrinthine) 태반의 합포체 영양막(syncytiotrophoblasts), 그리고 태아의 핵을 가진 적혈구(fetal nucleated red blood cell) 막에서 강하게 발현되었다. AQP3가 결여된 마우스는 영양막 줄기세포(trophoblast stem cells)의 분화 및 정상적인 태반 형성에서 유의한 결함을 보이지 않았다. 그러나 AQP3 결손 태아는 분만 새끼 수(litter size)가 감소함에도 불구하고 대조군 형제 새끼들보다 더 작았다. 임신낭당 양수 총 체적은 감소했으나, AQP3 결손 마우스에서는 양수-태아 체중 비율(amniotic fluid-to-fetal weight ratio)이 야생형 마우스에 비해 증가하였다. AQP3 결손 마우스의 양수에서 글리세롤, 유리 지방산 및 트리글리세리드(triglyceride) 수준은 야생형과 비교하여 유의하게 감소한 반면, 젖산(lactate) 수준은 증가하였다. 이러한 결과는 AQP3가 물 이외에도 글리세롤의 수송을 촉진함으로써 난황낭과 모체 혈액으로부터 발달 중인 태아에 영양분을 공급하는 데 관여하며, 자궁 내 태아 성장에 대한 시사점을 제공함을 보여준다.

시험관 내에서 종양 미세환경을 모사하는 인공 3차원(3D) 배양 시스템은 종양에서 면역세포와 암세포 간의 상호작용을 규명하는 데 필수적인 도구이다. 본 연구에서는 전기방사된 poly(ε-caprolactone)(PCL) 나노섬유 지지체(NFS)를 이용하여 3D 배양 시스템을 개발하였다. 알루미늄 판 대신 스테인리스강 메시 위에 증착하여, 400 nm~2 µm 범위의 나노 및 서브미크론 스케일 섬유로 이루어진 연속적인 네트워크를 포함하는 하이브리드 NFS를 생성하였다. 하이브리드 NFS는 3D 구조 내에 다면성(多面性) 기공을 포함하였다. 표면에 접종한 마우스 CT26 결장암세포와 골수 유래 수지상세포(BM-DCs)는 수 시간 내에 하이브리드 NFS로 침윤할 수 있었다. PCL 나노섬유에서 배양한 BM-DCs는 기저 수준의 비활성 형태를 보였고, 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS)로 활성화한 BM-DCs는 CD86 및 주요 조직적합성복합체 class II의 발현 증가를 보였다. 액틴과 인산화된 FAK는 3D 하이브리드 NFS에서 자극을 받지 않은 BM-DCs 및 LPS 자극 BM-DCs가 섬유와 접촉하는 부위에 풍부하게 축적되었다. BM-DCs를 3D 하이브리드 NFS에서 미톡산트론(mitoxantrone) 처리된 CT26 세포와 공동배양하였을 때, BM-DCs는 세포질을 뻗어(outgrowth) 미톡산트론 처리된 CT26 암세포 쪽으로 이동하고, 시냅스를 형성하며, 이를 포식(engulfment)하였다. 이러한 현상은 이 두 세포 유형 사이에서 자연적으로 일어나는 상호작용과 유사하였다. 본 연구에서 개발된 3D 하이브리드 NFS는 암세포와 면역세포의 공동배양을 위한 3차원 구조를 제공한다.

아쿠아포린(Aquaporins, AQPs)은 세포막을 가로질러 물과 글리세롤을 선택적으로 수송하는 막관통 단백질의 한 계열이다. AQPs는 광범위한 생리학적 기능과 병태생리학적 상태에 관여하므로, AQP 기반 치료제는 물과 에너지 균형 장애를 포함하여 임상적으로 활용될 수 있는 폭넓은 잠재력을 가질 수 있다. 그러나 현재까지 AQP 조절자(modulator)는 임상 적용에 적합한 후보로 개발되지 않았다. 본 연구에서는 AQP의 잠재적 조절자를 확인하기 위해, 정지유동(stopped-flow) 광산란(light scattering) 방법을 사용하여 마우스 적혈구 막의 물과 글리세롤 투과도를 측정함으로써 31종의 천연물을 스크리닝하였다. 시험한 어떠한 천연 화합물도 삼투성 물 투과도(osmotic water permeability)에 실질적인 영향을 미치지 못했다. 하지만 여러 화합물들이 글리세롤 투과도에 상당한 영향을 주었다. 스티초포사이드 C(stichoposide C)는 마우스 적혈구 막의 글리세롤 투과도를 증가시킨 반면, 리조찰린(rhizochalin)은 나노몰(nanomolar) 농도에서 이를 감소시켰다. 면역조직화학(immunohistochemistry) 결과, AQP7이 마우스 적혈구 막에서 주요한 아쿠아글리세로포린(aquaglyceroporin)임이 확인되었다. 또한 인간 AQP3를 발현하는 각질형성세포(keratinocyte) 세포를 이용하여 스티초포사이드 C와 리조찰린이 아쿠아글리세로포린에 미치는 영향을 추가로 검증하였다. 스티초포사이드 C는(스티초포사이드 D는 제외) AQP3 매개 경피(transepithelial) 글리세롤 수송을 증가시킨 반면, 리조찰린의 퍼아세틸 알라아글리콘(peracetyl aglycon)은 시험한 리조찰린 유도체들 가운데 글리세롤 수송을 가장 강력하게 억제하였다. 종합하면, 스티초포사이드 C와 리조찰린의 퍼아세틸 알라아글리콘은 AQP3 및 AQP7의 조절자로 기능할 수 있으며, 이러한 천연물이 아쿠아글리세로포린 조절자(aquaglyceroporin modulators) 후보 약물로서의 가능성을 시사한다.

아쿠아포린(Aquaporins, AQPs)은 세포막을 통해 물과 글리세롤을 선택적으로 수송하는 적분막 단백질의 한 계열이다. AQPs는 광범위한 생리학적 기능 및 병태생리학적 상태에 관여하므로, AQP 기반 치료제는 물과 에너지 균형 장애를 포함하여 임상적 유용성에 대한 폭넓은 잠재력을 가질 수 있다. 그러나 현재까지 AQP 조절인자(modulators)는 임상 적용에 적합한 후보로서 개발되지 않았다. 본 연구에서는 AQPs의 잠재적 조절인자를 발굴하기 위해, 정지유도(stopped-flow) 광산란(light scattering) 방법을 사용하여 마우스 적혈구 막의 물 및 글리세롤 투과성을 측정함으로써 32종의 천연물을 스크리닝하였다. 시험된 어떤 천연 화합물도 삼투성 물 투과성(osmotic water permeability)에 실질적인 영향을 주지 못했다. 그러나 몇몇 화합물은 글리세롤 투과성에 상당한 영향을 미쳤다. Stichoposide C는 마우스 적혈구 막의 글리세롤 투과성을 증가시킨 반면, rhizochalin은 나노몰 농도에서 이를 감소시켰다. 면역조직화학 결과, AQP7이 마우스 적혈구 막에서 주요한 아쿠아글리세로포린(aquaglyceroporin)임이 확인되었다. 또한, 사람 AQP3를 발현하는 각질형성세포(keratinocyte)에서 stichoposide C와 rhizochalin의 아쿠아글리세로포린에 대한 영향을 추가로 검증하였다. Stichoposide C는 stichoposide D와 달리 AQP3 매개 경피(epithelial) 글리세롤 수송(transepithelial glycerol transport)을 증가시켰으며, rhizochalin 유도체 중에서는 rhizochalin의 peracetyl aglycon이 글리세롤 수송을 가장 강력하게 억제하였다. 종합하면, stichoposide C와 rhizochalin의 peracetyl aglycon은 각각 AQP3 및 AQP7의 조절인자로 기능할 수 있으며, 이들 천연물이 아쿠아글리세로포린 조절인자(aquaglyceroporin modulators)로서 잠재적 약물 후보가 될 가능성을 시사한다.

포유류 생식계에서 아쿠아포린(AQP)의 발현을 규명하기 위한 많은 연구가 이루어져 왔으나, 남성 생식에서의 특이적 역할을 충분히 이해하기 위해서는 이들의 국소화 발현에 관한 데이터가 충분하지 않다. 본 연구는 면역형광 분석을 사용하여 성체 마우스 고환 및 고환 정자에서 서로 다른 AQP 아형의 발현과 국소화 양상을 조사하였다. 연구된 모든 AQPs는 고환에서 발현되었으며, 고환의 세포 유형에 따라 발현 강도와 국소화에서 아형 특이적인 패턴을 나타냈다. AQP7은 정세관(seminiferous tubules)에서 가장 풍부하고 강도가 높은 AQP 아형이었으며, 라이디히 세포(Leydig cells)와 서르톨리 세포(Sertoli cells)뿐 아니라 모든 단계의 생식세포, 특히 spermatids와 고환 정자에서 발현되었다. AQP3의 발현 양상은 AQP7과 유사하였으나, 상부 adluminal 구획이 아니라 기저(basal) 및 하부(adluminal) 구획에서 더 높은 발현을 보였다. AQP8의 발현은 정원세포(spermatogonia)와 라이디히 세포로 제한된 반면, AQP9의 발현은 고환 정자의 꼬리(tails)와 신장된 정자세포(elongated spermatids)에만 한정되어 나타났다. 종합하면, 고환 내 서로 다른 세포 유형에 걸친 AQP의 풍부도와 분포는 정자형성뿐 아니라 정자 성숙, 전이(transition), 그리고 기능과의 관련성을 시사한다.