일회성 및 만성적 유산소운동이 초파리의 자가포식 관련 유전자 발현에 미치는 영향

Abstract

자가포식은 자가포식소체에서 리소좀으로 이어지는 경로를 통해 세포내에서 일어나는 자가분해 시스템으로 다양한 질병과 관련된 운동의 효과를 설명하는데 있어 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 현재까지 보고된 대부분의 연구는 일회성 운동 혹은 저항성 운동에 의한 자가포식만을 조사한 것으로 일회성 운동과 만성적 운동을 함께 조사한 연구는 전무하다. 따라서 본 연구의 목적은 일회성 및 만성적 유산소운동이 자가포식에 미치는 영향을 알아보는 것이다. White-eyed mutant Drosophila melanogaster를 대상으로 하여 이들을 통제집단, 일회성 운동 집단, 일주일간 하루 2시간 또는 3시간씩 운동을 실시한 집단에 무선배정 하였고, 운동은 일회성 운동과 만성적 운동으로 구성하여 실시하였다. 정량 실시간 연쇄반응을 통해 Atg1, Atg6, Atg8a 유전자의 발현을 관찰한 결과 일회성 운동은 Atg8a mRNA 발현을 유의하게 증가시켰다. 그러나 Atg1, Atg6 mRNA 발현은 일회성 운동으로 유도되지 않았다. 또한 2시간의 만성적 운동에 의해서 Atg6 mRNA 발현이 유의하게 증가되었으나 Atg1, Atg8a mRNA 발현에는 유의한 변화가 나타나지 않았다. 반면 3시간의 만성적 운동을 실시한 결과 Atg1, Atg6, Atg8a mRNA 발현이 각각 57%, 37%, 71%로 모두 유의하게 증가된 것을 관찰할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해서 일회성의 운동은 선별된 자가포식 관련 유전자를 모두 활성화시키지는 못하지만 선택적으로 유도한다는 사실을 확인할 수 있었고, 만성적 운동은 자가포식 관련 유전자의 발현을 증가시킨다는 사실을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구는 일회성 및 만성적 유산소운동이 자가포식에 미치는 영향을 규명하였으며, 자가포식 관련 유전자가 일회성 운동과 만성적 운동에 의해 차별적으로 증가한다는 사실을 확인하였다는데 의의가 있다. 향후 운동에 의한 자가포식 연구에 있어 운동 형태 및 지속시간 등을 고려한 보다 세부적이고 체계적인 연구가 수행될 필요가 있을 것이라 사료되는 바이다. Autophagy, the lysosomal degradation pathway, is an intracellular recycling system that is necessary for the metabolic benefits of exercise and for producing lasting beneficial effects of exercise in various diseases. However, the most recent studies have only examined the effect of a single bout of exercise or resistance exercise on autophagic responses. To determine the differential effects of acute and chronic exercise on the expression of autophagy-related genes in D. melanogaster, white-eyed mutant D. melanogaster were assigned randomly to four groups: control, acute exercise, 2 hr chronic exercise, and 3 hr chronic exercise. The flies were exercised using a mechanized platform known as the Power Tower. Our results revealed that a single bout of exercise resulted in increased mRNA levels of the Atg8a gene (~20%, p<0.05). However, Atg1 and Atg6 mRNA expression were not induced by acute exercise. Transcript levels of Atg6 (~29%, p<0.05) related to the nucleation of autophagosomes were significantly induced by 2 hr of chronic exercise. However, this chronic exercise was not enough to increase Atg1 and Atg8a mRNA expression. On the other hand, 3 hr of exercise for 7 days significantly increased Atg1, Atg6, and Atg8a gene expression-about 57%, 37%, and 71%, respectively (p<0.05). These results suggest that a single bout of exercise is not enough to induce full activation of selected autophagy-related genes in D. melanogaster. Our results demonstrated that chronic regular exercise induced autophagy-related gene expression, suggesting that chronic regular exercise training might be required to activate autophagic responses important for producing beneficial effects of exercise in various diseases.