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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

민현영 (대구대학교, 대구대학교 대학원)

지도교수
장원구
발행연도
2020
저작권
대구대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수29

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

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일주기 리듬(circadian rhythm)은 생명체가 나타내는 생체주기 중 약 24시간의 주기로 나타나는 생물학적 리듬을 말한다. 인체는 외부 환경의 변화에 따른 자극에 반응하여 체내 생체주기와 이를 동기화시킴으로써 일주기 리듬을 조절한다. 인간을 포함한 포유류의 일주기 리듬은 뇌시상하부의 시신경교차상핵(suprachiasmatic nucleus, SCN)에 존재하는 중추 생체시계에 의해 주관되며, 중추시계는 말초시계에 신호를 전달하여 일주기 리듬을 동조화한다. 일주기 리듬을 구성하는 일주기 시계 유전자들이 말초조직에서 다양한 역할을 담당하고 있음이 계속해서 보고되고 있으며 뼈와 혈관 조직에서도 이들 일주기 시계가 중요한 역할을 한다는 증거가 축적되고 있다. 뼈는 조골세포와 파골세포의 상호 균형 속에서 조절되며 뼈의 석회화를 담당하는 것은 조골세포이다. 한편, 조골세포에서 발생하는 석회화 과정은 혈관 평활근세포에서도 비슷한 기전으로 발생한다고 알려져 있지만 조골세포와 다른 것은 혈관에서 발생하는 석회화는 이소성 석회화라는 점이다. 본 연구에서는 일주기 시계 유전자가 조골세포와 혈관 평활근 세포의 석회화에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다. Brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1) 유전자는 조골세포에서 인슐린에 의해 mRNA 및 단백질 발현이 증가하였으며 BMAL1 유전자의 과발현은 Bone morphogenetic protein 2 (BMP2)를 비롯한 inhibitor of differentiation 1 (Id1), Runt-related transcription factor 2 (Runx2), osteocalcin (OC)과 같은 조골세포 분화 표지 유전자의 발현을 증가시켰다. 인슐린에 의해 유도되는 조골세포 분화에서 BMAL1 유전자의 역할을 확인하기 위하여 wild type 세포와 BMAL1 knockout 세포에 인슐린을 처리하여 분석한 결과에서 BMAL1이 손실된 조골세포는 인슐린에 의한 분화 유도가 나타나지 않았다. Per1 유전자는 강력한 조골세포 분화 유도 인자인 BMP2에 의해서 발현이 증가되었다. Per1 유전자의 과발현 실험은 Runx2, OC와 같은 분화 표지 유전자의 발현을 증가시켰으며 ALP 염색 및 alizarin red S 염색의 정도를 증가시켰다. 에스트라디올은 estrogen receptor α (ERα), retinoic acid-related orphan receptor α (RORα) 및 조골세포 분화 표지 유전자들의 발현을 유도하였다. 이후 에스트라디올에 의한 조골세포 분화에 있어 RORα의 역할을 확인하기 위한 과발현과 knockdown을 실시하였으며 각각 조골세포 분화 표지 유전자의 발현을 증가 혹은 감소시키는 것을 확인하였다. 또한 luciferase 분석을 통하여 BMP2 프로모터의 -1910/+284 부위가 RORα의 작용에 중요함을 확인하였다. OVO homolog-like 1 (OVOL1) 유전자는 ascorbic acid와 β-glycerophosphate로 유도한 조골세포 분화에서 발현이 증가하였으며 OVOL1 유전자의 과발현은 조골세포 분화 표지 유전자의 발현을 증가시켰다. 또한 OVOL1을 매개한 조골세포의 분화는 레스베라트롤에 의해 유도될 수 있음을 확인하였다. 혈관 평활근세포 BMAL1 유전자는 무기인산에 의해 유도되는 석회화 과정에서 발현이 증가하였으며 이는 멜라토닌에 의해 억제되었다. 본 연구의 결과를 요약하면 BMAL1, Per1, RORα, OVOL1 유전자가 각각 조골세포의 분화를 유도할 수 있으며, 특히 BMAL1 유전자는 조골세포와 혈관 평활근세포 모두에서 석회화를 유도함을 밝힌 것이다.

목차

Ⅰ. 서론 1
1. 석회화 1
1) 경조직(Hard tissue)에서의 석회화 1
2) 연조직(Soft tissue)에서의 석회화 3
2. 생체주기 5
Ⅱ. 재료 및 방법 7
1. 시약 7
2. 세포배양 7
1) MC3T3-E1 세포와 C3H10T1/2 세포 7
2) 혈관 평활근세포(Vascular smooth muscle cells) 7
3. 유전자 과발현 분석 8
1) 유전자 회수용 미생물 배양 8
2) Plasmid DNA 분리 8
3) 세포 내 유전자 도입(Transient transfection) 9
4. siRNA (Small interfering RNA) 9
5. Luciferase 분석 9
1) Transfection 9
2) Lysis 10
3) Luminescence 측정 10
6. RNA 추출 및 cDNA 합성 11
7. RT-PCR 및 real-time PCR 분석 11
8. Western blot 분석 14
9. ALP 염색 15
10. Alizarin red S 염색 15
11. 통계적 분석 15
Ⅲ. 결과 16
1. BMAL1 유전자가 조골세포의 분화에 미치는 영향 16
1) 인슐린에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 16
2) 인슐린에 의한 조골세포 BMAL1 발현 분석 18
3) BMAL1 과발현에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 19
4) BMAL1 knockout에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 21
2. Per1 유전자가 조골세포의 분화에 미치는 영향 24
1) BMP2에 의한 조골세포 Per1 발현 분석 24
2) Per1 과발현에 의한 조골세포 분화 표지 인자 Runx2의 발현 분석 26
3) Per1 과발현에 의한 조골세포 분화 표지 인자 OC의 발현 분석 27
4) Per1 과발현에 의한 ALP 활성 분석 29
5) Per1 과발현에 의한 석회화 결절 형성능 분석 32
3. RORα 유전자가 조골세포의 분화에 미치는 영향 34
1) 에스트라디올에 의한 조골세포 RORα 발현 분석 34
2) RORα 과발현에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 38
3) RORα 과발현에 의한 조골세포의 ALP 활성과 석회화 결절 형성능 분석 42
4) RORα knockdown에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 44
4. OVOL1 유전자가 조골세포의 분화에 미치는 영향 51
1) 조골세포 분화 과정 동안 OVOL1의 발현 분석 51
2) OVOL1 과발현에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 54
3) OVOL1 과발현에 의한 조골세포의 BMP2 발현 분석 58
4) 레스베라트롤에 의한 조골세포 OVOL1 발현 분석 60
5) OVOL1 knockdown에 의한 조골세포 분화 표지 인자의 발현 분석 63
5. BMAL1 유전자가 혈관 평활근세포의 석회화에 미치는 영향 66
1) 멜라토닌이 혈관평활근 세포의 석회화에 미치는 영향 분석 66
2) 멜라토닌에 의한 평활근세포 BMAL1의 발현 분석 70
3) 멜라토닌과 BMAL1에 의한 TIMP4 유전자의 발현 분석 74
4) TIMP4 조절에 의한 혈관 평활근세포의 석회화 표지 인자의 발현 분석 78
5) TIMP4 감소에 의한 평활근세포 석회화에서 멜라토닌의 영향 분석 82
Ⅳ. 논의 84
참고문헌 91
영문초록 106

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