본 연구는 어류 유래 재조합 myostatin prodomain 단백질이 시마연어의 근육성장에 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다. 개체의 근육발달은 근섬유의 hypertrophy(증대)와 hyperplasia(증식)에 의해 이루어진다. 특히, myostatin prodomain은 myostatin의 활성을 조절하여 근섬유의 hypertrophy 및 hyperplasia를 유도한다. 더불어, mTOR 신호전달경로의 활성화는 근섬유의 hypertrophy를 촉진하며, S6 kinase 1 (S6K1)의 활성화를 통해 GSK3을 억제하여 hyperplasia를 촉진한다. 이러한 결과는 재조합 myostatin prodomain이 근육성장에 미치는 영향을 명확하게 보여주고 있다.
<h1>고찰</h1> <p>개체 성장을 위한 근육발달은 근섬유의 hypertrophy와 hyperplasia에 의해서 이루어진다. 근섬유의 hyper-trophy와 hyperplasia는 myostatin 신호전달경로와 mTOR 신호전달경로 등으로 유도된다. Myostatin 신호전달경로는 myostatin을 리간드로 하여 activin type Ⅱ receptor를 통해 Smad 전사인자들의 신호전달이 최종적으로 myostatin 유전자 과발현이 일어난다. 그 결과 근육 성장 억제가 일어나게 되며, myostatin 활성을 억제하게 되면 Smad 전사 인자 등의 신호가 차단되면서 최종적으로 myostatin 유전자가 발현되지 않아 근섬유의 hypertrophy 및 hyperplasia가 일어나면서 근육성장을 촉진한다. mTOR 신호전달경로는 인슐린 유사 성장인자(insulin like growth factor, IGF)를 리간드로 하여 IGF-Ⅰ receptor에 결합을 하게 되고 PI3K 및 Akt 전사인자들의 인산화를 통해서 mTOR 신호전달경로가 활성화 된다. 활성화 된 mTOR 신호전달경로는 최종적으로 단백질 합성을 촉진하여 근섬유의 hypertrophy를 유도하고, 특이적으로 S6 kinase 1 (S6K1)의 활성화는 glycogen syn-thase kinase 3 (GSK3)를 억제하면서 세포의 증식을 자극하여 hyperplasia를 유도한다.</p> <p>포유류 근육발달은 발생초기에 근섬유의 hyperplasia가 일어나고 hypertrophy를 통해서 성장을 하는 것으로 알려져 있는 반면 어류 근육발달은 발생초기뿐만 아니라 성장을 하는 기간 내내 근섬유의 hyperplasia와 hypertrophy가 복합적으로 작용 함으로서 성장하는 것으로 알려져 있다. 포유류 및 어류는 근섬유 수를 증가시키는 hyperplasia을 유도한 후, 근 섬유가 커지는 hypertrophy를 통해 개체의 근육이 발달한다. 포유류를 대상으로 한 연구에서 myostatin 유전자를 knockout 시킨 쥐로부터 근육 양이 증가하는 현상을 확인하였고, 조직분석 결과 근섬유의 hypertrophy와 hyperplasia가 복합적으로 나타났다. Myostatin prodomain의 과발현을 통한 유전자조작 쥐에서도 조직분석을 통해 근섬유의 hyperplasia와 hypertrophy가 동시에 나타났으며 결과적으로 쥐의 무게가 증가되었다. 어류에서는 제프라피쉬의 myostatin 유전자 발현을 RNAi 기법을 통해 억제한 결과 근섬유의 hypertrophy를 유도하여 어체 무게 증가를 확인한 보고가 있고, myostatin prodomain의 과발현을 통한 유전자조작 제프라피쉬에서는 무게 변이는 나타나지 않았지만 근 조직 분석을 통해 hyperplasia가 일어났음을 확인하였다. 일반적으로 \( 20 \mathrm{~\mu} \mathrm{ m}^{2} \) 이하의 근섬유는 hyperplasia를 통해 최근에 생성된 근섬유라고 알려져 있으며 어류의 경우 근섬유의 hyperplastic growth가 중단된 이후 장기간에 걸쳐 hypertrophic growth가 일어나는 것으로 알려져 있다.</p> <p>본 연구에서는 어류 유래 재조합 myostatin prodomain 단백질이 시마연어 성장에서 무게 및 단백질과 지질 함량은 대조구와 유사하였지만 조직분석 결과에서 myostatin prodo-main이 시마연어의 근육성장에 영향을 미치는 것을 뚜렷이 알 수 있었다. 조직분석에서 근섬유는 12주에서 22주에 걸쳐 지속적인 hyperplasia를 통해 \( 20 \mathrm{~\mu} \mathrm{m}^{2} \) 크기의 새로운 근섬유를 생성하는 것을 확인하였다. 또한 순차적으로 hypertrophy도 유도되었지만, 대조군에 비해 처리한 시마연어의 무게 증가는 확연한 차이를 보이지 않은 것으로 나타났다. 결론적으로 어류 유래 myostatin prodomain이 근육성장에 중요한 기능을 하는 myostatin의 활성을 조절함으로써 근섬유의 hypertrophy 및 hyperplasia를 유도한 것으로 사료된다.</p>