식품생의학 연구실에 오신걸 환영합니다!
식품생의학 연구실입니다 -BK21 생명공학원 사업단 참여연구실-
？우리 연구실에서는 천연물(natural compounds) 및 식물화합물(phytochemicsl)이 생체 에너지 대사를 조절하는 다양한 연구를 수행하여 왔습니다. 심혈관질환, 이상지혈증, 당뇨병, 비만 등 각종 생활습관질환은 세포 및 조직 내 에너지 대사의 이상에 의해 발생하게 되는데 저분자 화합물(small molecules)이 세포 내 주요 단백질의 발현이나 활성을 조절하여 질병을 예방하는 기작을 연구하는 것이 우리 연구실의 주요 연구 주제 입니다. 천연물 단일 물질이나 혼합물 형태의 식품소재 수십종에 대한 연구를 진행하여 왔는데 특히 지난 5년동안은 PPAR과 LXR 등 핵수용체 활성 조절 물질에 대한 연구를 다수 수행하였으며, 최근에는 몇몇 식품소재 및 향기 성분의 분자표적을 규명하고 관련 생물학 기전을 연구하는데 힘을 쏟고 있습니다.
연구분야
1. 식품 향기성분 분자표적 규명을 통한 신규 에너지 대사 조절 기작 연구
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？후각수용체 (olfactory receptor, OR)는 G-protein coupled receptors(GPCR)중 하나로서 후각 상피세포에서 향기성분과 결합하여 신호전달과정을 통해 후각인지에 관여하는 단백질입니다. 하지만 후각세포 외에도 간/근육/지방/면역세포에서 광범위하게 이소 발현(ectopic expression)된다는 사실이 밝혀져 왔습니다. 저희 연구실에서는 Olfactory Receptor 544(Olfr544)이 쥐의 간과 지방조직에 높게 발현이 되며, 에너지와 비만대사에 관여한다는 사실을 규명하였습니다.
아젤라산 (azelaic acid)는 olfr544 의 리간드로서 PKA 경로를 통한 지방분해를 촉진하고 간에서는 지방산 산화와 케톤 생성이 증가하는 사실을 입증했습니다. 뿐만 아니라 azelaic acid 처리시 지방산 산화에 필수적인 유전자 PPAR-α와 갈색지방의 열생성에 관여하는 uncoupling protein-1 (UCP-1)의 발현이 증가한다는 논문을 발표하였습니다. 결론적으로는, Olfr544이 간과 지방세포의 대사조절에 관여하고 지방세포에서의 지방분해를 촉진한다는 것을 확인했습니다. 우리 실험실은 앞으로도 OR과 기존에 지질/혈당대사 및 면역작용에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 PPAR, LXR, AMPK, 또는 SREBP 활성경로의 연관성을 심층적으로 연구하여 OR의 새로운 생물학적 기능을 밝히고 아울러 OR을 조절하는 방향성 기능성 물질의 명확한 생물학적 효능을 규명할 것으로 기대됩니다. |
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2. 식품유래성분을 통한 지질대사 조절 연구
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현재, 세계적으로 비만 및 성인병을 예방하고 개선하기 위한 관심이 지속적으로 증가하고 있습니다. 이에 맞춰 우리 연구실에서는 해조류, 자생 산약초, 천연색소, 곡류 등의 식품 유래 성분을 통해 지질대사 관련 대사질환을 예방하기 위해 다양한 연구를 수행하여 왔습니다. 특히 전임상 실험 등을 통해 식품 및 의약소재의 효능 평가 및 작용 메커니즘을 연구하고 있습니다.
위 그림은 우리 연구실에서 발표한 논문의 일부로써 레몬밤잎 추출물(MOEO)이 간세포에서 SREBP-1c의 발현을 억제하여 지방산 생성을 돕는 하위 유전자 FAS, SCD1, ACC1의 전사를 감소시켜 혈중 중성지방을 감소시키는 작용을 보여줍니다. 이 외에도 식품유래성분을 통해 동맥경화 등을 유발하는 VLDL, LDL 콜레스테롤을 감소하고 HDL과 같은 대사질환 개선에 도움을 주는 콜레스테롤의 증가를 유도하는 식품 유래 성분을 탐색, 연구를 해오고 있습니다. 앞으로 우리 연구실은 지질대사와 관련된 질환의 메커니즘을 연구하는 기초연구와 식품성분을 통한 응용연구를 늘려갈 것이며 이를 통해 대사질환 예방에 기여할 것입니다. |
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3. 핵 수용체 활성조절과 그에 대한 메커니즘 및 효능 연구
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우리 연구실에서는 다양한 핵수용체 중에서 대사질환과 관련이 깊은 PPAR 및 LXR 등에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 핵수용체(Nuclear receptor)란 일종의 전사 인자(Transcription factor)로 핵수용체에 결합하는 리간드에 의해 활성화됩니다. 세포 내로 들어온 리간드와 결합하여 핵 안에 위치한 표적 유전자로 이동하여 전사 기전 조절을 통해 해당 유전자의 발현을 조절하는 것이 주된 작용 기전입니다. PPAR의 경우 α, β/δ, γ 3가지 subtype 형태로 존재하고 있으며, 지방, 간, 근육, 혈관 조직에서 각기 다른 역할을 수행하며 에너지 대사를 조절하는 주요 인자로 알려져 왔습니다. PPARα의 주요 기능은 간에서 지방산 산화와 HDL을 증가시키며 중성지방과 LDL을 감소시키는 것이고 PPARγ의 주요 기능은 지방세포에서 지방생성을 증가시키고 근육세포에서 포도당 흡수를 증가시키는 작용입니다. LXR의 경우도 α, β 2가지 subtype이 존재하고 간, 소장, 췌장, 지방 조직 등에 작용하여 여러 주요 물질대사를 조절합니다.
우리 연구실에서는 식품유래성분의 세포 내 흡수과정과 PPAR 및 LXR의 활성을 조절하는 식품유래성분을 탐색, 연구해왔습니다. 또한 식품유래성분의 핵수용체 조절을 통한 에너지대사 관련 표적 유전자의 전사 및 발현 조절을 연구하였으며 이를 통해 동맥경화 및 비만을 개선하는 연구를 심화시켜 나가고 있습니다. |
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4. 건강기능식품 소재 개발과 효능 검정
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건강을 유지하기 위해서 균형 잡힌 식생활과 규칙적인 운동이 중요하지만 현대인의 생활에서 매일 세끼 식사를 균형 잡힌 식단으로 하기는 쉽지 않습니다. '건강기능식품'은 이처럼 일상 식생활에서 부족하기 쉬운 영양소와 생리활성 물질을 보충해 주어 건강 증진과 질병 예방에 도움을 줄 수 있습니다.
연구실은 자생산 약초, 곡류, 두류, 해조류, 컬러푸드 등의 추출물 및 단일 성분의 효능을 과학적으로 규명하여 산업화하는 연구를 해오고 있습니다. 주로 지질대사와 관련된 질환의 메커니즘 연구를 통해 건강기능식품소재를 개발에 응용하여 생활습관병 예방을 이루고자 노력하고 있습니다. 최근에는 흑미를 통한 지방세포 분화 억제 및 조골세포 형성 촉진 기작을 규명하고 있습니다. 이를 통해 흑미는 PPARγ, RUNX2, C/EBP, Wnt signaling 등의 표적 유전자들을 조절하여 대사증후군 및 뼈 건강에 도움을 주는 것을 알 수 있었습니다. 이 외에도 미용기능 식품, 정신건강 식품 등 신개념 건강기능식품 연구와 식중독 미생물의 사멸을 도와 식중독을 예방할 수 있는 자생 산약초 및 에센셜 오일에 대한 연구도 꾸준히 수행하여 식품을 이용한 건강한 사회를 이루는데 기여하고자 합니다. |
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