글루타민 합성효소(glutamine synthetase, GS)는 뇌에서 글루탐산-글루타민 순환(glutamate-glutamine cycle)의 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. GS의 저활성은 우울 행동을 유발한다. 만성 스트레스 하에서는 GS의 발현은 변화가 없으나, 티로신(Tyr)의 니트로화(nitration)로 인해 그 활성이 감소한다. 따라서 우리는 GS의 니트로화를 예방하거나 탈니트로화(denitration)를 촉진하는 작용제들이 새로운 항우울제 후보가 될 수 있다고 추정한다. 사람 재조합 GS와 내측 전전두피질(medial prefrontal cortex)에서 얻은 마우스 용해물을 사용하여, Tyr(0.0313–0.5 µM)가 과산질산염(peroxynitrite)으로 유도된 GS의 Tyr 니트로화에 대해 GS 활성을 용량 의존적으로 보호함을 입증하였다. Tyr를 식이를 통해 보충하면 만성 고정 스트레스(chronic immobilization stress)로 유발된 우울 마우스 모델에서 유의한 항우울 효과를 나타냈다. 또한 약물로 사용하기에 적절한 화학적 성질을 가진 티로실-글루타민(tyrosyl-glutamine, YQ)과 같은 디펩타이드가 시험관 내(in vitro)와 생체 내(in vivo)에서 모두 GS 활성을 증가시키고 항우울 효과를 나타내는 것도 확인하였다. GS의 활성 저하는 간질(epilepsy)과 고암모니아혈증(hyperammonemia)에서도 발생하므로, Tyr와 YQ의 치료 효과가 있는지 평가하였다. 흥미롭게도 Tyr 또는 YQ의 투여는 마우스에서 키네산(kainic acid) 유발 발작을 유의하게 완화하였고, 아족시메탄(azoxymethane) 또는 담관 결찰(bile duct ligation)로 유발된 고암모니아혈증 마우스 모델에서는 혈중 암모니아 수준을 감소시켰으며, 이 과정은 GS 활성의 증가를 동반하였다. GS 활성화는 Tyr의 니트로화를 감소시키는, 소위 Tyr 탈니트로화(Tyr-denitration)에 의해 이루어졌다. 따라서 본 연구는 GS의 활성화가 우울증 및 기타 GS 관련 질환을 치료하기 위한 새로운 전략이 될 수 있음을 보여준다.

각각의 LOD 및 LOQ 값과 함께 = 0.999로 고려하였다. TMG의 회수율은 FDS에서 93–101%, SEC에서 90–95%였다. 정밀도는 일내 및 일간에서 각각 3% 미만 및 6% 미만이었다. 그 결과, 기능성 식품에서 기능성 원료를 승인하기 위한 AOAC 및 KFDA 규정에 따라, 스피나치 시료(FDS 및 SEC)에서 TMG에 대한 HPLC-DAD 검증 방법을 최초로 확립하였다.

배경 및 목적: 비스(2-에틸헥실) 프탈레이트(DEHP)는 가장 널리 사용되는 프탈레이트이며, 광범위한 사용으로 인해 다양한 경로를 통해 인간이 매일 노출될 수 있다. DEHP 노출과 신경행동장애 간의 양의 관련성이 의심되지만, 특히 일일 노출 수준에서 DEHP 노출로 인해 유발되는 신경행동장애의 유해성에 대한 충분한 데이터가 부족하다. 본 연구는 DEHP와 신경행동장애의 관련성을 규명하고, 그 기저 기전을 설명하고자 하였다. 방법: 수컷 마우스에서 DEHP 섭취의 결과를 일일 노출 농도를 기준으로 30일(단기) 및 100일(장기) 동안 평가하였으며, 우울 및 인지 저하와 같은 신경행동장애와 관련된 신경세포 기능에 대한 영향을 검토하였다. 결과: DEHP 섭취군에서 현저한 우울 행동과 학습 및 기억 기능의 저하가 관찰되었고, 코르티코스테론 및 ROS/RNS와 같은 만성 스트레스 관련 바이오마커가 혈장과 뇌 조직에서 증가되어 있었다. DEHP 섭취는 전전두엽과 해마에서 Glu-Gln 순환의 교란 결과로 글루탐산염(Glu)과 글루타민(Gln) 항상성이 붕괴되도록 유도하였다. 전기생리학적 접근은 DEHP 섭취가 정서 및 인지 기능과 관련된 글루타메터성 신경전달 활동을 감소시킨다는 것을 보여주었다. 결론: 본 연구는 환경상 관련된 수준의 DEHP를 장기간 노출하는 경우, 내성 일일섭취량(TDI)보다 낮은 노출 수준이라도 신경행동장애를 유발할 강한 잠재력이 있음을 확인하였다. 또한 DEHP를 대체할 안전한 물질의 개발 및 상용화는 시간이 많이 소요되는 과정이므로, 더 엄격한 규정의 마련과 DEHP에 대한 일일 노출로 인한 신경행동장애를 예방하는 방법의 개발 및 실행이 필요하며, 이를 통해 이 유해 물질로부터 사람의 정신 건강을 보호해야 한다. 본 연구는 한국 정부가 지원하는 국가연구재단(NRF-2020R1I1A1A0107229813, 2021R1A5A802949012, 2022R1A2C100529611 및 2023R1A2C1005658)과, 연구개발 성과의 상용화 촉진기관(1711173796)의 지원을 받았다.

케톤체는 특정 생리적 조건에서 혈중 농도가 증가할 수 있으나, 이러한 조건에서의 역할은 아직 명확히 규명되지 않았다. 본 연구에서는 급성 스트레스 동안 전전두피질(PFC)에서 β-하이드록시부티레이트(BHB)의 증가와 이용이 일어나는지를 확인하고자 하였다. 30분간의 급성 부동화 스트레스 후 혈액과 PFC에서 BHB 수준이 증가하였고, 동시에 PFC에서 BHB 탈수소효소 1도 증가한 반면, 해마에서는 증가가 관찰되지 않았다. 또한 PFC에서 아세틸-CoA, 피루베이트 카복실레이스, 글루탐산 탈수소효소 1의 증가가 확인되어, 뇌에서 증가한 BHB의 대사에 관여함을 시사하였다. 따라서 우리는 글루탐산, 글루타민 및 GABA의 수준을 확인하였고, 대조군에 비해 스트레스군에서 PFC의 글루탐산과 글루타민 수준이 증가함을 확인하였다. 외인성으로 BHB를 투여하면 스트레스 조건에서 몸부림 행동이 증가하였다. 본 연구 결과는 말초 혈액에서 유래한 BHB가 PFC에서 대사되어 스트레스 상황에서 벗어나기 위한 급성 스트레스 반응에 기여할 수 있음을 시사한다.

시상하부 궁상핵(ARC)의 pro-opiomelanocortin(POMC) 뉴런은 교감신경계를 통해 갈색지방조직(BAT) 열발생(thermogenesis)을 조절하는 데 핵심적인 역할을 한다. 일시수용체전위(tranisent receptor potential) ankyrin 1(TRPA1)의 활성화는 특히 BAT에서 열 생산을 증가시키는 것으로 입증되었다. 그러나 TRPA1에 의해 조절되는 ARC POMC 뉴런이 매개하는 BAT 열발생에 대해서는 직접적인 증거가 보고되지 않았다. 본 연구는 TRPA1을 발현하는 시상하부 POMC 뉴런이 BAT 열발생에 미치는 역할을 규명하고자 하였다. ARC POMC 뉴런에서 TRPA1 발현을 확인하기 위해 단일세포 역전사 중합효소연쇄반응(single-cell reverse transcriptase polymerase chain reaction)과 면역표지(immunolabeling) 기법을 사용하였다. capsiate 및 ASP7663를 포함한 선택적 TRPA1 작용제는 ARC POMC 뉴런의 탈분극을 유도하였으며, 이 효과는 TRPA1에 선택적인 길항제 A967079에 의해 억제되었다. 또한 심실내( intracerebroventricular, i.c.v.)로 투여한 ASP7663는 BAT와 중심체온(core body temperature)을 증가시켰다. BAT에서의 ASP7663 열발생 효과는 A967079의 병용 투여에 의해 소실되었다. BAT 열발생 관련 표지자 중 peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha(PGC-1α)와 PR domain containing 16(PRDM16)의 발현은 i.c.v. 투여 후 ASP7663에 의해 유의하게 상향 조절되었다. 그러나 이 증가는 PRDM16을 제외하고 A967079에 의해 다시 반전되었다. 이러한 결과는 TRPA1 매개 시상하부 POMC 뉴런의 활성화가 BAT 열발생 조절 및 에너지 소모 증진에 필수적임을 시사한다.

, 두 조건 모두에서 기준 유전자로서 불안정한 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 정확한 결론을 보장하기 위해 특정 생물학적 시스템 내에서 유전자 발현 분석 시 기준 유전자 선택에 대한 중요한 고려가 필요함을 강조한다.

인간 게놈 프로젝트는 야심 찬 목표를 중심으로 과학계의 열의를 불러일으켰다. 프로젝트가 완료된 이후, 이 프로젝트는 여러 발견을 제공하였고 새로운 연구의 시대가 시작되었다. 무엇보다도, 프로젝트 기간 동안 새로운 기술과 분석 방법이 구체화되었다. 비용 절감은 더 많은 연구실이 고처리량(high-throughput) 데이터셋을 생성할 수 있게 해주었다. 또한 이 프로젝트는 대규모 데이터셋을 생성한 다른 광범위한 협업의 모형이 되기도 했다. 이러한 데이터셋은 공개되었으며 현재도 저장소(repository)에서 계속 누적되고 있다. 그 결과, 과학계는 이러한 데이터가 연구 및 공익을 위한 목적에 효과적으로 활용될 수 있는 방안을 고려해야 한다. 데이터셋은 그 유용성을 높이기 위해 재분석되거나, 선별·정비(curated)되거나, 다른 형태의 데이터와 통합될 수 있다. 본 간략한 관점(perspective)에서 우리는 이 목표를 달성하기 위해 중요한 세 가지 영역을 강조한다. 또한 이러한 전략이 성공하기 위해 필수적으로 요구되는 조건들을 아울러 강조한다. 우리는 공개적으로 이용 가능한 데이터셋을 활용하여 연구 관심사를 뒷받침하고, 개발하며, 확장하는 데 있어 우리의 경험과 타 연구자들의 경험에 근거한다. 마지막으로, 데이터 재사용에 따른 수혜자와 함께 관련된 일부 위험성을 논의한다.

글루타민 합성효소(glutamine synthetase, GS)는 뇌에서 글루탐산-글루타민 순환(glutamate-glutamine cycle)의 항상성 유지에 중요한 역할을 한다. GS의 저활성은 우울 행동을 유발한다. 만성 스트레스 하에서는 GS의 발현은 변화가 없으나, 티로신(Tyr)의 니트로화(nitration)로 인해 그 활성이 감소한다. 따라서 우리는 GS의 니트로화를 예방하거나 탈니트로화(denitration)를 촉진하는 작용제들이 새로운 항우울제 후보가 될 수 있다고 추정한다. 사람 재조합 GS와 내측 전전두피질(medial prefrontal cortex)에서 얻은 마우스 용해물을 사용하여, Tyr(0.0313–0.5 µM)가 과산질산염(peroxynitrite)으로 유도된 GS의 Tyr 니트로화에 대해 GS 활성을 용량 의존적으로 보호함을 입증하였다. Tyr를 식이를 통해 보충하면 만성 고정 스트레스(chronic immobilization stress)로 유발된 우울 마우스 모델에서 유의한 항우울 효과를 나타냈다. 또한 약물로 사용하기에 적절한 화학적 성질을 가진 티로실-글루타민(tyrosyl-glutamine, YQ)과 같은 디펩타이드가 시험관 내(in vitro)와 생체 내(in vivo)에서 모두 GS 활성을 증가시키고 항우울 효과를 나타내는 것도 확인하였다. GS의 활성 저하는 간질(epilepsy)과 고암모니아혈증(hyperammonemia)에서도 발생하므로, Tyr와 YQ의 치료 효과가 있는지 평가하였다. 흥미롭게도 Tyr 또는 YQ의 투여는 마우스에서 키네산(kainic acid) 유발 발작을 유의하게 완화하였고, 아족시메탄(azoxymethane) 또는 담관 결찰(bile duct ligation)로 유발된 고암모니아혈증 마우스 모델에서는 혈중 암모니아 수준을 감소시켰으며, 이 과정은 GS 활성의 증가를 동반하였다. GS 활성화는 Tyr의 니트로화를 감소시키는, 소위 Tyr 탈니트로화(Tyr-denitration)에 의해 이루어졌다. 따라서 본 연구는 GS의 활성화가 우울증 및 기타 GS 관련 질환을 치료하기 위한 새로운 전략이 될 수 있음을 보여준다.

각각의 LOD 및 LOQ 값과 함께 = 0.999로 고려하였다. TMG의 회수율은 FDS에서 93–101%, SEC에서 90–95%였다. 정밀도는 일내 및 일간에서 각각 3% 미만 및 6% 미만이었다. 그 결과, 기능성 식품에서 기능성 원료를 승인하기 위한 AOAC 및 KFDA 규정에 따라, 스피나치 시료(FDS 및 SEC)에서 TMG에 대한 HPLC-DAD 검증 방법을 최초로 확립하였다.

배경 및 목적: 비스(2-에틸헥실) 프탈레이트(DEHP)는 가장 널리 사용되는 프탈레이트이며, 광범위한 사용으로 인해 다양한 경로를 통해 인간이 매일 노출될 수 있다. DEHP 노출과 신경행동장애 간의 양의 관련성이 의심되지만, 특히 일일 노출 수준에서 DEHP 노출로 인해 유발되는 신경행동장애의 유해성에 대한 충분한 데이터가 부족하다. 본 연구는 DEHP와 신경행동장애의 관련성을 규명하고, 그 기저 기전을 설명하고자 하였다. 방법: 수컷 마우스에서 DEHP 섭취의 결과를 일일 노출 농도를 기준으로 30일(단기) 및 100일(장기) 동안 평가하였으며, 우울 및 인지 저하와 같은 신경행동장애와 관련된 신경세포 기능에 대한 영향을 검토하였다. 결과: DEHP 섭취군에서 현저한 우울 행동과 학습 및 기억 기능의 저하가 관찰되었고, 코르티코스테론 및 ROS/RNS와 같은 만성 스트레스 관련 바이오마커가 혈장과 뇌 조직에서 증가되어 있었다. DEHP 섭취는 전전두엽과 해마에서 Glu-Gln 순환의 교란 결과로 글루탐산염(Glu)과 글루타민(Gln) 항상성이 붕괴되도록 유도하였다. 전기생리학적 접근은 DEHP 섭취가 정서 및 인지 기능과 관련된 글루타메터성 신경전달 활동을 감소시킨다는 것을 보여주었다. 결론: 본 연구는 환경상 관련된 수준의 DEHP를 장기간 노출하는 경우, 내성 일일섭취량(TDI)보다 낮은 노출 수준이라도 신경행동장애를 유발할 강한 잠재력이 있음을 확인하였다. 또한 DEHP를 대체할 안전한 물질의 개발 및 상용화는 시간이 많이 소요되는 과정이므로, 더 엄격한 규정의 마련과 DEHP에 대한 일일 노출로 인한 신경행동장애를 예방하는 방법의 개발 및 실행이 필요하며, 이를 통해 이 유해 물질로부터 사람의 정신 건강을 보호해야 한다. 본 연구는 한국 정부가 지원하는 국가연구재단(NRF-2020R1I1A1A0107229813, 2021R1A5A802949012, 2022R1A2C100529611 및 2023R1A2C1005658)과, 연구개발 성과의 상용화 촉진기관(1711173796)의 지원을 받았다.