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대퇴부위 저항성 트레이닝 후 프로테오믹스(proteomics) 방법에 의한 혈청과 근육조직 내 단백질 발현 분석

The effect of thigh muscle resistance training on serum and muscle protein profiles by proteomic analysis in thigh muscle

김효정
한국운동생리학회|2005.08|운동과학 (Exercise Science)|제14권 제3호|pp. 359-370

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단백질 발현프로테오믹스resistance training근육저항성 트레이닝혈장proteomic analysis2차원 전기영동MALDI-TOF 분석법2DE (2- dementional electro phoresis)MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization-time-of flight)

초록

김효정. 대퇴부위 저항성 트레이닝 후 프로테오믹스(proteomics) 방법에 의한 혈청과 근육조직 내 protein 발현 분석. 운동과학, 제14권 제3호, 359-370, 2005. 이 연구는 저항성 트레이닝에 의해 근육 조직과 혈액 내에서 변화되는 protein의 발현을 분석비교하고자 수행되었다. 건강한 남성(26-30세)을 대상으로 12주간 대퇴부위를 집중적으로 강화시키는 훈련 프로그램(squart, leg press, leg extension; 4 sets/exercise, 8 RM/set, 2 times/wk)을 시행하였으며 전산화된 단층촬영을 통해 근횡단면적(cross sectional area) 변화를 측정하였다. 근생검과 채혈을 통해 훈련 전후의 근육 조직과 혈청에서 발현이 증가되는 단백질의 profile을 밝히고 각 단백질들의 기능과 조직별 및 훈련에 의한 차이를 비교하였다. 단백질 발현 변화는 two-dimensional electrophoresis (2DE)로 분석하였으며 변화된 단백질을 구명하기위해 MALDI-TOF (matrix-assisted laserdesorp- tion/ionization time of flight) 방법을 이용하였다. 대퇴부위 저항성 트레이닝에 의해 대퇴근육 횡단면적이 유의하게 증가하였으며(192.80±6.50 cm2 vs 215.15±5.55 cm2, p<.05) 트레이닝 전에 비해 혈청에서 2배 이상 발현이 증가한 protein은 hemopexin precursor, human albumin, haptoglobin, immunoglobulin gamma-1 heavy chain constant region, 그리고 complement C4A precursor로 나타났다. 한편, 근육 조직에서 증가된 단백질은 NADH dehydrogenase Fe-S protein 3, heat shock 27kDa protein 1, actin alpha 1 skeletal muscle protein, 그리고 ubiquitin-conjugating enzyme E2N으로 분석되었다. 종합하면, 각각의 단백질들의 기능을 고려할 때 저항성 트레이닝에 의해 혈액에서는 주로 면역이나 protein 수송과 관련된 단백질이 증가하는 반면, 근육 조직 내에서는 대사(metabolism)와 조직 합성에 관련된 단백질이 증가하는 결과를 나타냈다. 또한, 트레이닝을 수행하는 특정 근육내의 단백질 발현 현상과 인체 전체를 순환하는 혈액에서의 변화는 각각 독립적으로 나타나고 있음을 시사한다.

Abstract

Kim, H.J. The effect of thigh muscle resistance training on serum and muscle protein profiles by proteomic analysis in thigh muscle. Exercise science. 14(3): 359-370, 2005. The present study was performed to investigate the effect of 12 weeks of resistance training on skeletal muscle and serum protein profiles of thigh muscle in five healthy volunteers (26-30yrs). Percutaneous muscle biopsies and computed tomography were obtained from the same portion of thigh muscle at pre- and posttraining. Blood sampling after overnight fast was taken at pre and post of training. Resistance training regimen was composed of three kinds of weight lifting exercise (squart, leg press, leg extension; 2 sessions/wk, 4 sets/exercise, 8RM/set, 2 times/wk) for 12weeks. Protein profiles were compared using by two-dimensional electrophoresis (2DE) technique and the differentially expressed spots were identified by matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight (MALDI-TOF) analysis. Computed tomographic scans revealed the increase of the thigh muscle cross sectional area (CSA, 192.80± 6.50cm2 vs 215.15±5.55cm2, p<.05). The significantly increased (more than 200%) protein profiles in serum were hemopexin precursor, human albumin, haptoglobin, immunoglobulin gamma-1 heavy chain constant region, and complement C4A precursor. On the other hand up regulated spots were NADH dehydrogenase Fe-S protein 3, heat shock 27kDa protein 1, actin alpha 1 skeletal muscle protein, and ubiquitin in muscle tissue.These results suggest that resistance exercise training, which increase muscle CSA by 11.6%, is associated with quantitave changes of protein profiles and these effects are independent from changing pattern of serum protein profiles.

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