백서 간장세포에서 insulin에 의한 lipogenic enzymes의 생합성 증가기전

Abstract

[영문]

[한글]

백서를 장시간 굶기면 간장 세포막의 insulin수용체가 급격히 증가하며, 식이를 재투여

하면 insulin이 혈액내에 증가하고, insulin과 수용체가 결합하여 그 복합체가 세포내로

신속히 이동된다. 따라서 세포내의 insulin의 농도가 증가하고 이 증가된 insulin이 lipo

genic enzymes의 생합성을 증가시키는 한 요인으로 제시되었다(Whang등, 1982).

저자는 세포내의 증가된 insulin이 어느 기전에 의하여 lipogenic enzymes의 생합성을

증가시키는 지를 구명하고저 본 연구를 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

3일간 굶긴 백서와 정상 백서 간장세포에서 핵을 분리하고 (125)**I-insulin을 사용하

여 핵막의 inasulin수용체를 정량한 결과 3일간 굶긴군이 정상군에 비하여 1.8배 증가하

였다.

3일간 굶긴 백서에 포도당(3g P.0./kg of B.W.)과 insulin(1.5 units S.C./100 g of B.

W.)을 각각 처리하고 3시간 후의 간장세포 핵막의 insulin수용체 수는 포도당 처리군이 3

일간 굶긴군에 비하여 32%, insulin처리군은 48%가 각각 감소하였다. 이 사실로 미루어

핵막의 insulin수용체도 포도당과 insulin에 의하여 조절되는 것으로 사료된다.

정상군과 3일간 굶긴군에 (14)**C-orotic acid (10μCi)를 복강내 주입하고 30분 후에

소정의 방법에 따라 분리한 핵에서 insulin이 mRMA의 efflux에 미치는 영향을 측정하였다

.

핵 내의 총 radioactivity는 정상군에서 10,452 dpm/0.5mg protein, 굶긴군에서는 9,04

1 dpm/0.5mg protein으로써 총 count에는 별 차이가 없었다.

각 군에서 분리한 간장세포 핵에 insulin을 0.1, 1.0, 10, 100pM의 농도로 증가시킴에

따라 mRNA의 efflux는 insulin농도에 비례하여 증가하여 100pM에서 최고가 된 다음 1,000

pM에서는 억제 현상을 일으켰다. 또한 insulin을 첨가하지 않은 농도에서 정상군의 mRNA

의 efflux는 0.72±0.07%(mean±SEM), 굶긴군은 1.76±0.03%(mean±SEM)로 굶긴군에서 그

요인은 알 수 없으나 2.4배 증가를 나타내었다.

Insulin의 농도가 100pM에서 mRNA의 efflux는 정상군은 1.35±0.08%(mean±SEM), 굶긴

군은 3.09±0.08%(mean±SEM)으로써 정상군에 비하여 굶긴군예서 insulin은 핵으로부터의

mRNA efflux를 2.3배 증가시켰다.

Insulin에 의한 각 군의 핵에서 mRNA efflux자극은 insulin 0.1, 1.0pM의 농도에서는

각군에서 변화가 없었으나 10pM에서 굶긴군이 1.4배, 100pM에서 2.4배의 증가를 보였다.

이와같은 실험결과로 미루어 보아 백서를 장시간 굶기면 간장세포 원형질막 룐만 아니

라 핵막의 insulin수용체의 수도 증가하고, 이러한 백서에 고함수탄소 식이를 재투여하면

insutin분비가 증가하여 증가된 insulin은 세포내로 급격히 이동하고 세포내의 중가된 i

nsulin이 핵막의 insulin수용체와 결합하여 핵으로 불터 mRNA efflux를 자극하여 세포 원

형질내 mRNA함량을 증가시키는 것으로 사료되며, 이와 같은 실험 결과로 백서를 장시간

굶긴 다음 고함수탄소 식이를 재투여하여 lipogenic enzymes의 합성이 증가되는 현상은 i

nsulin에 의하여 유도된 mRNA efflux가 증가한 사실과 밀접한 관계가 있는 것으로 사료된

다.

Regulation of Lipogenic Enzymes by Insulin in Rat Liver

So Young Yoon

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Yoon Soo Kim, M.D., Ph, D.)

Insulin has numerous effects on insulin receptor of plasma membrane, nuclear

envelope, microsomal membrane and on enzyme activities, DNA and RNA metabolism of

target cells. Recently, we have demonstrated that the number of insulin receptors

of liver plasma membrane in fasted rat is regulated by insulin level, which

regulates the transport of insulin-receptor complex into cells. The increased

insulin level by insulin-receptor complex internalization into the cell might

regulate the number of nuclear envelope insulin receptor. In the present study, we

have investigated whether the number of insulin receptor of nuclear envelope is

regulated by insulin concentration as plasma membrane insulin receptor does and the

mRNA efflux from iaolated nuclei is stimulated by insulin. The number of nuclear

envelope insulin receptors was increased 1.8 folds in liver of rat fasted for 3

days as compared to that of control rat. The number of liver nuclei envelope

receptor of nuclei isolated from the liver at 3 hours after the administration of

D-glucose(3 g P.O./kg of B.W.) and insulin(1.5 units S.C./100 g of B.W.) to the rat

fasted fur 3 days, was decreased to 32%, 48% of fasted control, respectively,

suggesting that insulin may regulate the insulin receptor of nuclear envelope and

nuclear metabolism. No significant differences in total radioactivity in iaolated

liver nuclei between control rat(10,452 dpm/0.5 mg protein) and rat fasted for 3

days(9,041 dpm/0.5 mg protein) at 30 min after administration of (14)**C-orotic

acid(10 μCl)was observed. The radioactivities in trichloroacetic acid-precipitable

mRNA(mRNA like material) efflux in the absence of insulin were 0.72±0.07%

(mean±SEM) and 1.76±0.03%(mean±SEM) of total adminlatered (14)**C-orotic acid in

the isolated nuclei of control and in tIne isolated nuclei from liver of rat fasted

for 3 days, though the reason for this result is obscure. However, the direct

addition of insulin to the isolated rat liver nuclei stimulates the efflux of mRNA

in both control and fasted groups. In the presence of 100 pM insulin,

radioactivities in mRNA efflux were 1.35±0.08% (mean±SEM) in iaolated control rat

nuclei an? 3.09±0.08% (mean±SEM) of total injected radioaotivity in 3-day fasted

rat nuclei These results suggest that insulin regulates insulin receptors of plasma

membrane and nuclear envelope, and stimulates the efflux of mRNA which might be

related to induction of lipogenic enzymes.