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IM-9 Lymphocyte에서 포도당과 인슐린이 인슐린 수용체 유전자의 발현에 미치는 영향
정수경 ( Jeong Su Gyeong ),김성운 ( Kim Seong Un ),양인명 ( Yang In Myeong ),김진우 ( Kim Jin U ),김영설 ( Kim Yeong Seol ),김광원 ( Kim Gwang Won ),최영길 ( Choe Yeong Gil ),정해원 ( Jeong Hae Won ) 대한내과학회 1992 대한내과학회지 Vol.42 No.5
연구배경 : 인슐린 수용체의 조절은 인슐린과 수용제의 복합체가 세포내로 내재화한 후 분해되는 비율과 합성된 수용체가 세포막으로 출현하는 비율의 조화에 의해 이루어진다. 세포막 수준의 인슐린 수용체수의 저하는 인슐린 수용체의 합성의 저하즉 인슐린 수용체 mRNA의 발현이 저하된 것으로 고려해 볼 수 있다. 인슐린 구용체의 발현에 영향을 미치는 요인을 분석하여 그중 인슐린과 포도당이 인슐린 수용체 유전자의 발현에 미치는 영향을 보고한다. 방법 : 인슐린 수용체의 조절기전을 연구하기 위하여 인슐린 수용체가 다량으로 세포막에 표현되는 세포인 IM-9 lymphocyte를 이용하여 인슐린과 포도당 농도의 변화가 인슐린 수용체의 변동과 그 유전자의 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 포도당은 생체의 저혈당 농도인 2.BmM/L에서 고혈당 농도인 22mM/L까지, 그리고 인슐린은 인슐린이 없는 대조군에서부터 최고 10^(-6)M까지 노출하여 16시간까지 배양한 후 방사수용체 분석법으로 인슐린 수용체를 분석하였다. RNA를 추출하여 Northern blot을 시행하여 분자 수준의 변화인 mRNA의 전사양상을 관찰하였다. 결과 : 인슐린의 농도가 증가됨에 따라 인슐린 수용체의 최대 결합율은 대조군에서 13.6%였으나, 점차 감소하여 10^(-6)M에서 2%로 유의하게 감소하였다(p<0.01). 고친화성 인슐린 수용체의 수는 대조군이 5.14×10^(3)sites/cell 이었으며, 최고 인슐린 농도인 10^(-6)M에서 0.26×10^(3) sites/cell로 감소하였으나(p<0.01), 저친화성 인슐린 수용체는 변화하지 않았다. 포도당의 농도가 증가됨에 따라 인슐린 수용체의 최대 결합율은 2.8~5.5 mM/L까지는 23% 정도로 변화가 없었으나, 11-22mM/L에서는 약 15%로 유의하게 감소하었다 (p<0.05). 고친화성 인슐린 수용체의 수는 생체내 저혈당 농도인 2.8mM/L에서 5.08×10^(3) sites/cell 이었으나, 고혈당 농도인 22mM/L에서는 2.53×10^(-3) sites/cell로 감소하였으며(p<0.05), 저친화성 수용체 역시 감소하는 경향이었다(p<0.01). Northern blot을 시행한 결과 인슐린 수용체 mRNA는 11과 8.5 kb의 두 종류로 발현되었다. 인슐린 수용체 mRNA 발현양상은 인슐린 농도의 증가에도 유의한 변화가 없었다. 포도당의 농도가 증가됨에 따라 lIkb의 mRNA는 전사량이 증가하였으나, 8.5kb의 전사량은 감소하었다. 이 두 종류 mRNA의 비(8.5kb/11kn)는 인슐린 수용체 수와 정상관 관계에 있었다. 결론 : 이러한 연구결과를 토대로 인슐린 수용체의 조절은 전사과정에서부터 두 종류의 mRNA로 전사됨을 확인할 수 있었다. 수용체 조절의 첫단계인 전사와 마지막 단계인 수용체 결합을 측정한 결과 인슐린은 수용제의 전사단계에는 영향을 미치지 않고 세포막에서 수용체 단백의 표현에 영향을 주며. 포도당은 인슐린 수용체의 전사단계에 영향을 미치며 이를 통하여 세포막 수용체의 조절에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 포도당의 농도가 증가됨에 따라 두 종류 mRNA의 전사비(8.5kb/11kb)가 감소하는 것으로 미루어 인슐린 수용체 mRNA는 전사량 뿐만 아니라 전사비의 변화도 세포막 인슐린 수용체의 증가나 감소에 관여하리라고 사료되었다. Backgroundhw level of cell surface insulin receptor seems to result either from a low level of insulin receptor gene expression or from structural changes in the receptor which interfere with proper processing of the primary gene product. The balance of insulin receptor degradation and de novo synthesis determines the final number of receptor on the plasma membrane. We have studied the factors influencing mRNA levels of the insulin receptor, and report on the effects of insulin and glucose on insulin receptor mRNA levels in IM-9 lymphoblastic cells. Methode:IM-9 cells were cultured in RPMI 1640 (glucose free) media containing various concentrations of glucose and insulin for 16 hours. mRNA levels was quantified by Northern blot analysis using a labled cDNA (phINSR-13.1) probe for the insulin receptor. And the number of cell surface insulin receptor was estimated by Scatchard plot simultaneously. Results:The number of insulin receptor was decreased with increasing glucose and insulin concentration in the culture media. Northern blot analysis of insulin receptor gene mRNA revealed two major size of 11 kb (band Ⅰ) and 8.5 kb (band Ⅱ). The concentration of insulin up to 1 pM had no effect on hybridizable insulin receptor mRNA levels. The level of transcripted mRNA band Ⅰ (11 kb) was increased, while band Ⅱ (8.5 kb) was decreased with increasing glucose concentration. The changes of band ratio (band Ⅱ/band Ⅰ) correlated well with the decreased number of insulin receptor. Conclusion: These results suggested that glucose had suppressive effect on the expression of insulin receptor mRNA, but insulin had no direct effect on the expression of insulin receptor mRNA. And it was suggested that the changes of band ratio as well as the amount of transcripted mRNA might play a role in regulaiton of the cell surface insulin receptor.
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