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May 12, 2023

활동적이고 멍청한 더 큰 마우스의 혈장 단백질 분석

과학 보고서 5권,

Scientific Reports 5권, 기사 번호: 16604(2015) 이 기사 인용

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동면은 극한의 환경 조건을 극복하기 위한 생리학적 적응입니다. 이는 겨울 동안 일시적인 각성으로 인해 중단된 장기간의 혼면이 특징입니다. 혼면 중에는 신체 기능이 억제되고 각성 중에 거의 동면 전 수준으로 빠르게 회복됩니다. 동면하는 설치류와 곰에 대해 분자 연구가 수행되었지만, 박쥐와 같이 생리학이 다른 동면하는 종들 사이에서 결과가 얼마나 일반화될 수 있는지는 불분명합니다. 작은 동면기에는 표적화된 혈액 단백질체학 분석이 부족하기 때문에 우리는 2차원 겔 전기영동을 통해 유럽형 Myotis myotis의 일반적인 혈장 단백질체학 프로파일과 무감각한 개체와 활성 개체 사이의 동면 관련 변화를 조사했습니다. 결과는 두 생리학적 상태 사이에서 수송, 연료 전환, 선천적 면역 및 혈액 응고와 관련된 단백질의 교대를 밝혀냈습니다. 결과는 동면 중 대사 변화가 혈장 단백질체 변화와 연관되어 있음을 시사합니다. 단백질체 혈장 프로파일의 추가 특성화를 통해 수송 단백질, 응고 단백질 및 보체 인자가 확인되었으며 풍부한 알파-태아단백질이 검출되었습니다. 우리는 처음으로 기본 myotid 박쥐 혈장 단백질체 프로필을 확립할 수 있었고 Myotis myotis의 혼수 상태 동안 변조된 단백질 발현을 추가로 입증했으며 이는 일반적으로 박쥐의 새로운 생리학적 경로와 특히 최대 절전 모드 동안 모두를 나타냅니다.

겨울철의 식량 제한과 높은 대사 에너지 요구를 극복하기 위해 온대 기후 지역의 동물은 식단 전환, 연간 이동, 겨울 휴식 또는 동면과 같은 전략을 발전시켜 왔습니다. 동면하는 종은 항온(활동)과 이종열(동면) 사이의 순환 리듬을 겪으며, 이종열 동면 주기는 각성이라고 불리는 짧은 재가온 단계가 산재된 깊은 혼면의 연장된 단계 사이에서 변경됩니다1. 6~40일 동안 지속되는 혼미한 단계에서는 대사율이 정상의 2%로 떨어지며 이는 체온이 10°C~−2°C 사이로 낮아지고 심박수가 감소하며 호흡 간격이 길어집니다1,2,3. 각성 중에 혼면과 관련된 생리적 변화는 10~15시간 동안 온열 수치로 복원됩니다1. 대사 억제의 결과로, 면역 체계는 무기력한 동안 기능적으로 억제되고 각성 동안 회복되어 감염을 제거합니다4.

최대 절전 모드의 일주기 리듬의 기본 메커니즘을 설명하기 위해 항온에서 이종열로의 전환과 혼면과 각성 사이의 이종열 상태 내의 또 다른 순환 전환을 지정하는 2전이 모델이 제안되었습니다. 이 메커니즘의 기초가 되는 정확한 유전적 및 분자적 조절은 아직 불분명하지만, 항온열에서 이온열로의 전환은 최대 절전 모드 관련 유전자의 진화 및 발현보다는 기존 유전자의 광범위한 차별적 발현과 관련이 있는 것으로 나타났습니다7,8,9. 이러한 발현 차이는 땅다람쥐(Ictidomys tridecemlineatus)의 심장10, 장11, 간12 및 골격근13의 단백질 수준에서 발생합니다. 이들 조직에서는 활성 상태에서 해당과정, 당생성 및 아미노산 이화작용과 관련된 단백질의 발현 수준 증가가 관찰된 반면, 동면은 지방산 이화작용과 관련된 단백질의 발현 증가를 특징으로 합니다. 이러한 발견은 최대 절전 모드 동안 탄수화물에서 지질 산화로의 전환과 일치합니다14. 동일한 종의 신장 단백질체를 조사한 또 다른 연구에서는 혼면-각성 주기 동안 혈장 단백질 알파-2-마크로글로불린, 알부민 및 아포지단백질의 전환에 대한 증거를 발견했습니다15.