간세포에서 RBP4가 인슐린 신호전달경로에 미치는 분자생물학적 기전 규명

Abstract

[한글]대사증후군은 생체내 대사이상과 관련된 여러 가지 증상이 동시에 나타나는 질병으로 현대화 과정에서 사람들의 생활형태가 변화함에 따라 그 유병률이 크게 증가하고 있다. 대사증후군은 성인질환 또는 생활습관병의 하나로 당뇨 및 심혈관 질환의 발병과 밀접한 관계가 있는 질병이다. 대사증후군이라는 질병을 정의하기 시작한 후 그 발병기전을 규명하기 위한 연구가 수많은 연구자들에 의해 꾸준히 진행되어 왔으나 현재까지는 수많은 인자가 대사증후군 발생과 관련이 있을 것이라는 사실만 알려져 있을 뿐 명확하게 대사증후군의 발생기전을 설명하지는 못하고 있다. 본 연구에서는 대사증후군 발생과 밀접한 관련을 지닐 것으로 보고되고 있는 RBP4가 대사증후군 발생에 어떤 기능을 하는지를 규명하고자 하였다.

생쥐에서 얻은 일차간세포에 RBP4를 처치한 후 mRNA를 분리하여 처치하지 않는 대조군과 함께 cDNA microarray를 실시하여 mRNA 발현량상에 어떤 차이가 있는지를 확인하였다. 이 실험에서 대사증후군과 연관지을 수 있는 특별한 후보물질을 찾지 못하여 인슐린 신호전달경로에 위치한 인자들에 초점을 맞추어 실시간 중합효소 연쇄반응을 이용하여 어떤 인자들이 RBP4 처치의 영향을 많이 받는지를 확인하였다. 이 실험을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. RBP4는 포도당신생성을 증가시키고, 해당작용을 감소시킴으로써 탄수화물 대사 과정에서 생체에 바람직하지 않은 결과를 가져 온다.

2. 포도당신생성이 증가하는 기전은 Akt의 발현감소에 의한다.

3. Akt와 PKCα보다 상위에 위치한 PIP3로 전달되는 신호전달기전은 RBP4에 의한 발현 양상의 변화가 일정하지 않게 나타난다.

이상의 결과에서 RBP4는 해당과정에 관여하는 효소들의 발현을 감소시키고, 포도당신생성에 관여하는 효소들의 발현이 증가시킴으로써 대사증후군을 유발하는 기능을 함이 판명되었다. 그러나 인슐린 신호전달경로에 관여하는 단백질 중에는 Akt와 같이 발현량 뿐 아니라 인산화 여부가 기능의 활성화와 밀접한 연관을 지닌 것들이 있으므로 인산화 여부가 신호전달에 중요한 단백질들을 대상으로 발현량의 변화 외에 인산화가 얼마나 일어나고 있는지를 확인해 볼 필요가 있다. 또한 real-time PCR을 이용한 mRNA의 발현량을 측정하는 것은 신호전달기능을 담당하는 인자들의 발현을 간접적으로 확인하는 방법이므로 mRNA로부터 정보를 전해 받은 단백질이 얼마나 만들어지는지를 확인하는 것이 더 필요하다.

요약하면 본 연구를 통해 RBP4가 인슐린 신호전달경로에 관여하는 인자들의 발현량상을 확인한 결과 해당작용에 관여하는 인자들의 발현을 감소시키고, 포도당신생성 과정에 관여하는 인자들의 발현을 증가시켰으며, 포도당신생성과 관련된 인자들의 발현 증가는 RBP4의 직접 작용 또는 Akt의 발현감소에 의한 것임을 확인하였다. 그러나 더 명확한 기전을 규명하기 위해서는 인슐린 신호전달경로에 관련된 인자들의 인산화 여부와 단백질 발현량 확인이 더 필요하고, 이와 같은 연구가 더 진행되면 대사증후군 해결을 위한 실마리를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]Metabolic syndrome is a cluster of symptoms closely associated with diabetes, obesity, and cardiovascular disease such as hypertension. The prevalence of this is being increased as the lifestyle changes. Since the definition of the metabolic syndrome was defined, many researchers has studied to examine the pathogenesis, but the mechanism is not known so far. Only many factors has been proposed to be related with the occurrence of metabolic syndrome. In this study, I tried to confirm the molecular mechanism of RBP4 which is regarded one of the critical factors in the pathogenesis of metabolic syndrome.

Recombinant mouse RBP4 was treated to the primary hepatocytes prepared from the ICR mouse. After RNA purification cDNA microarray was performed to check the mRNA quantities. However, as significant factors were not found by this method I focused those of insulin signaling pathway. mRNA expression was measured real-time PCR and I got the results below.

1. RBP4 has an undesirable effect for metabolic syndrome by increase of gluconeogenesis and decrease of glycolysis.

2. The increase of gluconeogenesis is due to decreased expression of Akt.

3. The effects of several factors which influences on PIP3 expression, which plays a role as controller at the upper level than PKCα and Akt in the insulin signalling pathway, are not constant by RBP4.

On the basis of the results it is concluded RBP4 may induce metabolic syndrome by increase of gluconeogenesis and decrease of glycolysis. However, the phosphorylation is very important as well as the expressed quantity in the function of proteins. Many proteins associated with insulin signaling pathway are also can be phosphorylated to have a specific function such as Akt. Therefore, the studies to check the phosphorylation of the factors are needed. And protein expression has to be studied because mRNA quantitation by real-time PCR is a indirect method.

In summary, RBP4 increase gluconeogenesis mediated by Akt and decrease glycolysis in insulin signaling pathway. To get the clue to solve the metabolic syndrome the researches to confirm the phosphoryation of the factors and protein expression analysis are needed.