Adipogenesis에 대해 기존 in vitro 연구방법은 세포배양의 실험적인 한계로 in vivo 상에서 이루어지는 adipogenesis 생리현상에 중요하지 않을 수 있으며, in vitro 연구에서 다룬 TFs (KLF4, EGR2, GR)가 adi-pogenesis에 근원적인 역할은 하지 않는다는 것이 알려졌다. 현재까지 밝혀진 바로는 PPAR \( \gamma \) 와 C/EBP\( \alpha \) 가Adipogenesis에 대해 가장 중요하다고 할 수 있으며, 이런 사실을 바탕으로 후속 연구는 in vivo 모델을 통해 이뤄져야 한다. 한편 Adipogenesis의 과정을 살펴보면, late phase of adipogenesis의 핵심과정은 lipogenesis라 할 수 있는데, 이는 여러가지 영양분과 호르몬에 의해 민감하게 조절되는 adipocyte 생리현상으로 그 분자기전 규명을 위해 in vivo 모델을 이용한 후속 연구가 필요하다.
<h1>본 론</h1><h2>Adipogenesis와 lipogenesis</h2><p>Adipogenesis (지방세포분화)에 대한 연구는 주로 사람이나 마우스의 지방조직으로부터 분리된 일차배양세포(primary cells)를 immortalization (불멸화)한다든가, 많은 adipocytes 연구자들이 사용한 3T3L1 및 3T3-F442A 세포주를 통해 adi-pogenesis에 대해 많은 사실들이 알려졌다. 이러한 in vitro 세포배양 연구를 통해 adipogenesis에 핵심적으로 작용하는 많은 transcription factors (TFs)가 규명되었고, TFs 간에 순차적인 상호 유전자 발현조절이 알려졌다. 그 중에 adipo-genesis의 핵심 TFs로 peroxisome proliferator-activated re-ceptor \( \gamma \) (PPAR \( \gamma \) 와 CCAAT-enhancer-binding protein a (C/EBP\( \alpha \)) 가 결국 상호간 피드백 조절을 통해 수 천개 이상의 adipocyte 특이적인 유전자의 발현을 유도하고 adipogenesis를 이끈다고 할 수 있다. Adipogenesis를 유도하는 in vitro 모델에서 사용하는 몇가지 중요한 세포배양 구성 물질로 fetal bovine serum (FBS), isobutylmethylxanthine (IBMX), dex-amethasone (DEX), 인슐린(insulin)을 들 수 있다. 이러한 물질이 작용하는 기전은 IBMX에 의한 cAMP dependent protein kinas A-cAMP response element-binding protein (PKA-CREB) 신호전달 활성화와 DEX를 통한 glucocorticoid re-ceptor (GR) 활성화, 그리고 kruppel-like factor 4 (KLF4) 및 EGR2 (early growth response 2 또는 KROX20) TFs 유도가 중요할 것이라고 알려졌다. 그러나 세포배양의 실험적인 한계로 인해 기존의 많은 in vitro 연구방법이 실제 in vivo 상에서 이루어지는 adipogenesis 생리현상에서 중요하지 않을 수 있다. 사실상 PPAR \( \gamma \) 와 C/EBP\( \alpha \) 를 제외하고 여러가지 중요하다고 여겨졌던 adipogenesis 관련 TFs (KLF4, EGR2, GR)가 adi-pogenesis에 반드시 필요한 근원적인 역할은 하지 않는다는 것이 알려졌다. 최근 in vivo adipogenesis의 연구는 주로 마우스 모델인 conditional knockout mice (조직 특이적 유전자 결핍 마우스)을 확립하는데 초점을 맞추며, 이를 위해 여러가지 Cre-recombinase (Cre) 마우스 모델이 이용된다. BAT와 interscapular 근육의 adipogenesis와 myogensis (근육세포분화)에 중요한 Myogenic factor 5 (MYF5) TF를 이용한 Cre 마우스 모델을 통해 GR, KLF4, EGR2가 실제로 in vivo adipo-genesis에 중요하지 않다는 것이 최근 밝혀졌다. 현재까지는 early phase of adipogenesis의 핵심 유전자 발현조절에 PPAR \( \gamma \) 와 C/EBP\( \alpha \) 가 가장 중요하다고 할 수 있고, 향후 adipogenesis 연구는 in vivo 모델을 통해 late phase of adipo-genesis의 nutrients 와 대사신호전달을 규명하는 것이 adipo-cyte 기능과 역할을 이해하는데 중요하다고 할 수 있다.</p><p>Adipogenesis의 과정은 단순히 preadipocytes가 adipo-cytes로 갑자기 분화하는 것이 아니다. 모든 세포분화과정이 그러하듯 점차적으로 분화가 이루어지는데, late phase of adi-pogenesis의 과정을 통해 보다 mature adipocyte로 분화가 된다. 이때 late phase of adipogenesis의 핵심과정은 lipid가 축적되는 lipogenesis라고 할 수 있으며, 서론에서 언급한 lipo-genesis 핵심 효소인 ACLY, ACCs, FASN, SCDs의 유전자 발현이 전사 수준에서 조절되는 과정이라고 할 수 있다. Lipo-genic TF로 알려진 중요한 인자로 carbohydrate-responsive element-binding protein (ChREBP, 또는 MLXIPL), sterol reg-ulatory element-binding proteins (SREBPs) 그리고 liver X re-ceptors (LXRs)가 알려져 있다. ChREBP는 탄수화물 유래 포도당 대사산물에 의해 활성화되며 같은 유전자상에서 발현되는 두가지 isoforms인 ChREBP\( \alpha \)와 ChREBP \( \beta \)가 알려져 있다. SREBPs은 주로 인슐린 신호전달에 의해 활성화되고 SREBP1a, SREBP1c, SREBP2 세가지로 발현된다. LXRs의 경우 LXRa (또는 NR1H3)와 LXRß (또는 NR1H2)로 존재하며 콜레스테롤 대사산물인 oxysterol에 의해 활성화되는 것으로 알려져 있다. 세가지 TFs 모두 간과 adipose tissue를 중심으로 lipogenic 효소인 DNL 유전자 발현에 중요하다고 보고 되었다. Late phase of adipogenesis라 할 수 있는 lipo-genesis는 근원적인 세포분화 운명 단계가 아닌, 여러가지 영양분과 호르몬에 의해 민감하게 조절되는 adipocyte 생리현상으로 그 분자기전 규명을 위해 in vivo 모델을 이용한 깊이 있는 후속 연구가 필요하다고 볼 수 있다.</p><p>DNL에 의해 합성되는 fatty acid는 결국 adipocyte의 lipid droplet의 발달을 위해 TG synthesis 과정을 거친다. 서론에서 언급한 TG synthesis 유전자와 lipid droplet 형성에 중요한 유전자들은 흥미롭게도 인간에서 돌연변이가 많이 일어나고, 이것은 adipose tissue 유래 질환인 lipodystrophy (지방이영양증)의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. Lipodystrophy은 허벅지나 복부, 팔다리에서 피하지방이 과도하게 소실되는 유전 질환으로 지방간(fatty liver)과 심각한 인슐린 저항성(insulin resistance)를 보인다. AGPAT2는 TG 합성에 핵심 효소로 adipose tissue에서 높은 발현을 보이며 돌연변이를 통한 con-genital generalized lipodystrophy 병변이 나타난다. 또한 Agpat2 KO 마우스의 경우도 lipodystrophy 형질이 뚜렷이 나타난다. 한편 PLIN1의 돌연변이 역시 인간의 familial parti-al lipodystrophy 병변이 나타나며, Plin1 KO 마우스는 db/db 당뇨모델에서 adipose tissue의 양이 감소한다고 보고되었다. 그러나 lipogenic TFS에 의해 조절되는 DNL 유전자 발현 조절과는 달리, lipodystrophy 질환에 중요한 adipo-cyte TG 합성 유전자 발현 조절은 전사 수준의 분자기전이 잘 알려지지 않았다.</p>