장내 수소 과산화물이 신경내분비 세포에서 산화 스트레스 반응을 증폭시키는 장-뇌 축의 펩타이드 분비를 긍정적으로 조절한다

Core Concepts

장내 수소 과산화물(H2O2)은 장-뇌 축의 신경펩타이드 신호전달을 통해 장내 항산화 반응을 활성화시킨다.

Abstract

이 연구는 C. elegans에서 장-뇌 축의 양방향 신호전달 회로를 규명하였다. 장내에서 생성된 FLP-2 펩타이드는 신경세포에서 FLP-1 펩타이드 분비를 촉진하여 장내 항산화 반응을 활성화시킨다. FLP-2 분비는 미토콘드리아 기질의 SOD-3와 세포질의 SOD-1에 의해 생성된 H2O2에 의해 긍정적으로 조절된다. 반면 PRDX-2/TRX-3 시스템은 과도한 H2O2를 제거하여 FLP-2 분비를 억제한다. H2O2는 PKC-2/PKCα/β 활성화를 통해 FLP-2 분비를 촉진하며, 이 과정에서 DAG 신호도 관여한다. 결과적으로 장내 H2O2 신호가 장-뇌 축의 신경펩타이드 신호전달을 조절하여 항산화 반응을 활성화시키는 것으로 나타났다.

Stats

야생형 동물에서 juglone 처리에 의해 FLP-1::Venus 분비가 2배 증가하였다.
aex-5 돌연변이에서는 juglone에 의한 FLP-1::Venus 분비 증가가 관찰되지 않았으며, 장에서의 aex-5 발현으로 회복되었다.
flp-2 돌연변이 동물은 juglone에 의한 FLP-1::Venus 분비 증가가 관찰되지 않았다.
flp-2 과발현 동물에서는 juglone에 의한 FLP-1::Venus 분비 증가가 더욱 증폭되었다.
prdx-2 돌연변이 동물에서 FLP-2::Venus 분비가 증가하였으며, 이는 sod-1과 sod-3 돌연변이에 의해 억제되었다.
pkc-2 돌연변이 동물에서는 juglone에 의한 FLP-2::Venus 분비 증가가 관찰되지 않았다.
egl-8 돌연변이 동물에서는 juglone에 의한 FLP-2::Venus 분비 증가가 관찰되지 않았다.

Quotes

"장내 FLP-2 신호전달은 AIY 신경세포에서 항산화 펩타이드 FLP-1의 분비를 증폭시켜 장내 항산화 반응을 활성화시킨다."
"SOD-1과 SOD-3는 juglone에 의해 생성된 H2O2를 매개하여 FLP-2 분비를 조절한다."
"PKC-2/PKCα/β는 H2O2 신호와 DAG 신호를 통해 FLP-2 분비를 촉진한다."

Key Insights Distilled From

Endogenous hydrogen peroxide positively regulates secretion of a gut-derived peptide in neuroendocrine potentiation of the oxidative stress response in C. elegans

by Jia,Q., Youn... at www.biorxiv.org 04-05-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.03.587937v1

Deeper Inquiries

장-뇌 축의 신경펩타이드 신호전달이 다른 생리적 과정에 어떤 영향을 미칠 수 있을까?

장-뇌 축의 신경펩타이드 신호전달은 다양한 생리적 과정에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 연구에서는 FLP-2와 FLP-1이 상호작용하여 항산화 반응을 활성화시키는 것으로 나타났습니다. 이러한 신호전달은 산화 스트레스 응답을 조절하고 세포 내 홈오스타시스를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 장-뇌 축의 신경펩타이드 신호전달은 식욕 조절, 대사 조절, 염증 반응, 면역 방어 등 다양한 생리적 과정에도 영향을 줄 수 있습니다.

H2O2 신호 이외에 FLP-2 분비를 조절할 수 있는 다른 기전은 무엇이 있을까?

FLP-2 분비를 조절하는 다른 기전으로는 DAG (디아실글리세롤)이 있습니다. DAG는 PKC-2/PKCα/β를 활성화시켜 FLP-2 분비를 촉진합니다. PLCβ와 같은 효소가 DAG를 생성하고, DAG는 PKC를 세포막으로 유도하여 FLP-2 분비를 조절합니다. 이러한 DAG-의 역할은 H2O2 신호와 병행하거나 H2O2 신호 이외에도 FLP-2 분비를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.

장내 항산화 반응 활성화가 전신 항상성 유지에 어떤 역할을 할 수 있을까?

장내 항산화 반응의 활성화는 전신 항상성 유지에 중요한 역할을 합니다. 이러한 반응은 산화 스트레스에 대한 세포의 방어 기작을 강화하고 세포 손상을 예방합니다. 항산화 반응은 세포 내 홈오스타시스를 유지하고 세포의 생존과 기능을 보호하는 데 중요합니다. 또한, 항산화 반응은 산화 스트레스로부터 세포를 보호하여 전신적인 생리적 기능을 유지하고 질병 발생을 예방하는 데 기여할 수 있습니다.