| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 장내 마이크로비옴과 숙주 장관 면역 시스템의 상호작용 네트워크에서의 미각 수용체 TAS1R3의 역할을 시스템 영양학적으로 구명하고자 한다. ○ 전체 내용 염증성 장 질환(inflammatory bowel disease)은 서구형 질병으로 과거 한국에서는 희귀질환이었으나, 최근에는 그 유병율이 폭발적으로 증가되고있다. 서구화된 한국인의 식생활 변화가 염증성 장 질환 유병율 증가에 크게 기여했을 것이라는 역학 연구가 발표되었으나, 실제로 서구식 식이섭취가 염증성 장 질환을 유발한다는 인과관계와 발병기전에 대한 과학적 근거가 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구진은 고설탕/고지방으로 대표되는 서구식 식이가 염증성 장질환에 미치는 영향을 탐구하기 위하여, 고설탕, 고지방, 또는 고설탕+고지방 식이를 섭취한 마우스의 소장 (small intestine) 조직에서 유전체를 분석하는 예비연구를 선행하였다. 각각의 식이 섭취 그룹에 따라 변한 유전자들의 기능별 분류와 통계처리를 한 결과, 고설탕과 고지방식이를 함께 섭취한 그룹의 염증성 장 조직에서 미각 수용체 (Taste receptor) 활성 관련 유전자들이 유의하게 검출되었다. 특히나, 장내 미각 수용체가 활성화되는 고설탕/고지방 식이군에서의 장내 공생 박테리아의 프로파일링 분석을 수행한 결과, 고설탕/고지방 식이군에서는 Enterobacteriaceae 및 Prevotellaceae 등 병원성 유해균(pathogenic bacteria)의 폭발적인 증가가 검출되었으며, 항생제 처리 정상 마우스에 고설탕/고지방 식이로 변화된 장 내 미생물총을 이식하였을 때, 장내 염증반응과 미각수용체의 활성화가 재현됨을 확인하였다. 이러한 결과들에 의거 하여, 서구식 식이 섭취로 유도되는 숙주의 장 염증반응과 장내 공생물을 매개하는 연결 기전으로 장 내 미각 수용체에 초점을 맞추어 다음과 같은 본 실험들을 수행하고자 하였다. 첫째, 장 내 미각 수용체 중 장 염증이 증가할수록 그 발현량이 유의적으로 증가하였던, taste receptor type 1 member 3 (TAS1R3) KO (knock-out) 마우스를 사용하여, 장기간의 서구식 식이 섭취를 통해 염증 모델을 유도한 뒤 Tas1r3 KO 마우스와 정상 (wild type) 마우스의 유전체 분석을 실시하였다. 고당질/고지방의 영양소를 감지(sensing)하는 Tas1r3 결핍 마우스는 체내에서 어떤 유전자들의 발현이 변화하였는지를 탐색하였고, 특히 염증반응의 조절에 어떻게 반응하였는지를 분석하였다. 둘째, Tas1r3 KO 마우스의 장내 공생물 군집의 변화를 정상 마우스의 장내 미생물 군집의 변화와 비교 분석하였다. 이를 위해 분변의 DNA를 추출하고, NGS (next generation sequecing) 기술을 이용하여 미생물들의 종과 분포양상을 비교 분석하였다. 셋째, 생물정보학을 이용하여, 앞의 두 종류의 오믹스 데이터를 통합 분석함으로써, 유전체-미생물체를 연결하는 생체 내 상호 네트워크에서 미각수용체 TAS1R3가 조절하는 핵심적인 역할들을 규명하였다. 본 연구를 통해 서구식식이 섭취로 유도되는 장 염증의 환경에서, 미각수용체 TAS1R3가 조절하는 숙주-미생물간의 상호작용(interaction)이 보다 시스템적으로 설명될 것이다. □ 연구개발성과 본 연구의 결과 중 일부는 현재 JCR catetory 상위 10% 이내 저널에 투고하여 심사 중에 있으며, 한 건의 특허 심의가 진행 중에 있음. 뿐만아니라, 본 연구 관련하여 최소 두 편 이상의 추가 논문이 투고될 예정임 (상위 5% 이내) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구는 서구식 식이 섭취로 인해 유도되는 염증성 장 질환 발생 증가 현상에 대한 분자 생물학적 기전을 탐색하고, 더 나아가 장 내 염증을 조절하는 장 내 미각수용체 TAS1R3의 관련성과 그 작용기전을 탐구하였다. 본 연구결과로 인해, 식이와 그로 인해 유발되는 질환의 관련성을 명확하게 규명할 수 있어, 불필요하게 지출되는 의료비용 경감에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 장 내 미각수용체의 새로운 역할이 선도적으로 규명되어, 이를 타겟으로 한 수용체-리간드의 상호작용 조절을 통해 식이로 유도되는 여러 염증 질환 치료 및 개선을 표적으로 하는 기능성 식품 소재 개발이 가능해질 것으로 사료된다. (출처 : 요약문 2p) |
