• The Korean Journal of Physiology
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• 제29권2호
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• pp.269-277
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• 1995

Membrane vesicles were prepared by differential centrifugation from epithelial cells of porcine trachea. Total activity of microsomal ATPases was measured spectrophotometrically by a coupled enzyme assay. The steady-state activity of the enzyme was $329{\pm}10$ nmol/min mg protein. Thapsigargin, a specific antagonist of intracellular $Ca^{2+}-ATPase$, inhibited about 50% of the activity, leaving $178{\pm}18\;nmol/min .mg$ protein (n=6), indicating that the $Ca^{2+}-ATPase$ is one of the major microsomal ATPases. The microsomes used in this study appeared to be tight-sealed vesicles since they showed saturation in $^{45}Ca^{2+}$ uptake experiments. Inositol 1,4,5-trisphosphate $InsP_{3}, 4\;{\mu}M$, an agonist of $InsP_{3}$-sensitive $Ca^{2+}$ release channel ($InsP_{3}$, receptor), and Ca-ionophore A23187 $(10\;{\mu}M)$ induced $^{45}Ca^{2+}$ releases of 20% and 50% of stored $^{45}Ca^{2+}$, respectively. The addition of $(10\;{\mu}M\;InsP_{3}$ also increased the microsomal ATPase activity from $282{\pm}8$ nmol/min mg protein to $334{\pm}21$ nmol/min . mg protein in the intact vesicles. Similar increase in the activity was observed by making microsomes leaky (uncoupling) using the Ca-ionophore A23187. ;$InsP_{3}-induced$ effects were blocked by either thapsigargin or heparin suggesting that: 1) the $InsP_{3}-induced$ increase in ATPase activity is mediated by microsomal $Ca^{2+}-ATPase$, and 2) dissipation of $Ca^{2+}$ gradient across the microsomal membrane is responsible for the $InsP_{3}-induced$ effect. In order to test the dependence of the $Ca^{2+}-ATPase$ activity on the activity of $InsP_{3}-induced$ the activity of ATPases was monitored in various concentrations of free $Ca^{2+}$ using $EGTA-Ca^{2+}$ buffers. The $Ca^{2+}$-dependent biphasic change is the well-known character of $InsP_{3} receptor but not of microsomal $Ca^{2+}-ATPase$ in non-excitable cells; however, the activity of microsomal ATPase appeared biphasic and a maxim진 activity of $397{\pm}36nmol/min\;.mg$ protein was obtained in the solution containing 100 nM free $Ca^{2+}$. Below or above this concentration, the activity of ATPases was lower. These results strongly support a positive correlation of microsomal $Ca^{2+}-ATPase$ to the $InsP_{3}$ receptors in epithelial microsomes.

• 대한약리학회지
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• 제30권1호
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• pp.117-124
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• 1994

Phospholamban은 심근 근장그물 $Ca^{2+}-ATPase$ 조절단백이다. 조절작용기전은 탈인산화된 phospholamban에 의해 $Ca^{2+}-ATPase$가 억제됨으로 나타나며, 이 phospholamban이 인산화됨으로 $Ca^{2+}-ATPase$에 대한 억제가 반전됨을 보인다. 최근에 phospholamban의 cytoplasmic domain만으로 $Ca^{2+}-ATPase$를 억제하기에는 불충분하다는 보고가 있어 본 실험을 계획하였다. $Ca^{2+}-ATPase$의 활성을 억제하는 phospholamban domain을 밝히기 위하여 합성한 phospholamban 펩타이드(아미노산 1-25)의 $Ca^{2+}$ uptake에 대한 효과를 살펴보았다. 골격근 근장그물에서 $Ca^{2+}-ATPase$를 분리한 후 phosphatidylcholine이나 phosphatidylcholine과 phosphatidylserine을 포함한 liposome에 재조합시켰다. Phospholamban 펩타이드는 phosphatidylcholine을 이용하여 재조합된 vesicles의 초기 $Ca^{2+}$ uptake rate를 억제하고, cAMP 의존성 protein kinase의 catalytic subunit로 인산화시킨 phospholamban 펩타이드는 이 억제를 반전시킴을 보여 주었다. Phosphatidylcholine과 phosphatidylserine을 포함한 제조합 vesicles에서도 같은 양상을 보였다. 이상의 결과로 미루어 볼 때 인산화 sites를 포함하고 있는 phospholamban의 cytoplasmic domain은 그 자체만으로도 근장그물 칼슘펌프를 억제하기에 충분하다고 결론지을 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-6
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• 1994

We have studied the relation between Ca$^{2+}$-ATPase and trigger peptidase(TPase) which are membeane protein well known as their significant role for signal transduction of mating pheromone in heterobasidiomycetous yeast. Rhodosporidium toruloides. We found out that there were Ca $^{2+}$-ATPase and TPase together in isolated calmodulim binding protein(CBP), usion calmodulin affinity column chromatography after solubilization of mation type a cell membrane protein, and that the dependence of enzyme activity of both the enzymes on Ca$^{2+}$, phospholipid and nonionic detergent are similar. However, Ca$^{2+}$-ATPase hed quite absolute dependence on calmodulin and, on the other hand, TPase didn't have any dependence. Judging from the fact that there are both enzymes in CBP which the dependence of calmodulin are quite different, we found out that both enzymes were made to their compound and existed in mating type a cell membrane.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권3호
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• pp.189-194
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• 1996

세포의 활성을 좌우하는 세포질내의 칼슘농도 조절기작을 이해하기 위하여, 전갈 Leiurus quinquestriatus hebraeus (Lqh) 에서 얻은 전갈독소의 세포내 칼슘농도 조절기능과 관련된 효소들의 활성변화에 미치는 효과를 조사하였다. 칼슘펌프와 칼슘채널 효소활성은 돼지의 호흡기 상피세포에서 분리된 마이크로솜에서 측정되었으며, 전갈 독소 Lqh는 온전한 마이크로솜 시료의 경우 총 ATPase의 활성을 약 32% 증가시켰고, Triton X-100나 $Ca^{2+}$ ionophore A23187을 처리한 마이크로솜 시료에서는 총 ATPase의 활성을 약 28% 증가시켰다. Lqh 독소에 의한 ATPase의 활성증가는 $Ca^{2+}-ATPase$의 특이적 저해제인 thapsigargin의 처리로 완전히 저해되었으며, 이것으로 전갈독소 Lqh가 마이크로솜에 위치한 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성을 특이적으로 증가시킴을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 결국 Lqh 독소가 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성화에 의해 마이크로솜의 $^{45}Ca^{2+}$ uptake를 증가시킬 것이라는 예상을 가능하게 하나, 실제로는 Lqh의 처리가 마이크로솜의 $^{45}Ca^{2+}$ uptake를 오히려 약 30% 감소시켰다. 예상되었던 Lqh에 의한 $^{45}Ca^{2+}$ uptake의 증가는 오직 $InsP_3$ 수용체 칼슘채널의 저해제인 Heparin의 존재시에만 얻어졌다. 이것은 Lqh 독소가 $Ca^{2+}-ATPase$의 활성화에 따른 $^{45}Ca^{2+}$ uptake를 증가시킴과 동시에 또한 $^{45}Ca^{2+}$ release를 유발시킴을 의미하며, Lqh 독소는 실제로 $InsP_3$에 의한 칼슘채널 활성화시에 얻어지는 것과 같은 정도의 $^{45}Ca^{2+}$ release를 유발시킴이 확인되었다. 위의 결과들로부터 Lqh독소에는 적어도 두 가지의 활성성분이 포함되어 있음을 알 수 있었고, 그중 하나는 $InsP_3$ 수용체 칼슘채널의 활성을, 다른 하나는 칼슘펌프의 활성을 촉진시킨다는 결론을 얻었다. 현재 Lqh 독소의 활성성분에 대한 화학적, 전기생리학적 특성들이 연구되어지고 있다.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제20권2호
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• pp.257-270
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• 1986

It has been reported that the luteal function may be regulated by the intracellular calcium in luteal cells (Higuchi et al, 1976; Dorflinger et at, 1984; Gore and Behrman, 1984) which is adjusted partially by $Ca^{++}-ATPase$ activities in luteal cell membranes (Verma and Pennistion, 1981). However, the physicochemical and kinetic properties of $Ca^{++}-ATPase$ in luteal membranes were not fully characterized. This study was, therefore, undertaken to partially characterize the physicochemical and kinetic properties of $Ca^{++}-ATPase$ system in luteal membranes and microsomal fractions, known as an one of the major $Ca^{++}$ storge sites (Moore and Pastan, 1978), from the highly luteinized ovary Highly luteinized ovaries were obtained from PMSG-hCG injected immautre female rats. Light membrane and heavy membrane fractions and microsomal fractions were prepared by the differential and discontinuous sucrose density gradient centrifugation method desribed by Bramley and Ryan (1980). Light membrane and heavy membrane fractions and microsomal fractions from highly luteinized ovaries are composed of the two different kinds of $Ca^{++}-ATPase$ system. One is the high affinity $Ca^{++}-ATPase$ which is activated in low $Ca^{++}$ concentration (Km, 10-30 nM), the other is low affinity $Ca^{++}-ATPase$ activated in higher $Ca^{++}$ concentration $(K_{1/2},\;40\;{\mu}M)$. At certain $Ca^{++}$ concentrations, activities of high and low affinity $Ca^{++}-ATPase$ are the highest in light membrane fractions and are the lowest in microsomal fractions. It appeares that high affinity $Ca^{++}-ATPase$ system have 2 binding sites for ATP (Hill's coefficient; around 2 in all membrane fractions measured) and the positive cooperativity of ATP bindings obviously existed in each membrane fractions. The optimum pH for high affinity $Ca^{++}-ATPase$ activation is around S in all membrane fractions measured. The lipid phase transition temperature measured by Arrhenius plots of high affinity $Ca^{++}-ATPase$ activity is around $25^{\circ}C$. The activation energies of high affinity $Ca^{++}-ATPase$ below the transition temperature are similar in each membrane fractions, but at the above transition temperature, it is the hightest in heavy membrane fractions and the lowest in microsomal fractions. According to the above results, it is suggested that intracellular $Ca^{++}$ level, which may regulate the luteal function, may be adjusted primarily by the high affinity $Ca^{++}-ATPase$ system activated in intracellular $Ca^{++}$ concentration range $(below\;0.1\;{\mu}M)$.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제22권2호
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• pp.163-177
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• 1988

세포막을 구성하고 있는 지질의 물리학적 성상이 단백질의 세포막 속으로의 삽입과정 및 단백질의 기능에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 골격근의 근세망(SR)으로부터 $Ca^{2+}-ATPase$ 단백질을 분리한 후 이를 세포막의 주 구성성분인 포스파티딜콜린(PC)과 포스파티딜에타노라민(PE)의 혼합지질과 재조합(reconstitution)시켰다. 이와같이 인공적으로 재조합된 구조물에서 $Ca^{2+}-ATPase$의 기능을 측정하기 위하여 칼슘지시색소인 아르세나죠III(AIII)를 이용한 분광방법과 방사선동위원소를 이용한 여과법으로 칼슘흡수율을 측정하였고 또한 ATP 가수분해 능력을 측정하였다. 실험결과 칼슘의 흡수율은 포스파티딜코린의 함량이 많은 혼합지질과 재조합시킬 때에 증가하였고, ATP 가수분해 능력은 포스파티딜함량이 25%까지는 포스타피딜코린의 양에 비례하여 증가하였으나 50%이상에서는 약간 감소하는 경향을 보였다. 한편 지질세포막속으로 단백질이 삽입되는 양은 포스파티딜 함량이 25%일 때 최고의 값을 보였으며 함량이 그 이하 또는 이상일 때는 감소하였다. 이상의 실험결과로보아 단백질의 기능은 세포막이 "bilayer" 구조를 갖출때에 증가하고 세포막속으로 단백질이 삽입되는 양은 세포막이 "non-bilayer" 구조를 형성할 때에 증가함을 알 수 있다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제3권2호
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• pp.223-230
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• 1999

Alterations of cardiovascular function associated with various thyroid states have been studied. In hyperthyroidism left ventricular contractility and relaxation velocity were increased, whereas these parameters were decreased in hypothyroidism. The mechanisms for these changes have been suggested to include alterations in the expression and/or activity levels of various proteins; ${\alpha}-myosin$ heavy chain, ${\beta}-myosin$ heavy chain, ${\beta}-receptors,$ the guanine nucleotide-binding regulatory protein, and the sarcolemmal $Ca^{2+}-ATPase.$ All these cellular alterations may be associated with changes in the intracellular $Ca^{2+}$ concentration. The most important regulator of intracellular $Ca^{2+}$ concentration is the sarcoplasmic reticulum (SR), which serves as a $Ca^{2+}$ sink during relaxation and as a $Ca^{2+}$ source during contraction. The $Ca^{2+}-ATPase$ and phospholamban are the most important proteins in the SR membrane for muscle relaxation. The dephosphorylated phospholamban inhibits the SR $Ca^{2+}-ATPase$ through a direct interaction, and phosphorylation of phospholamban relieves the inhibition. In the present study, quantitative changes of $Ca^{2+}-ATPase$ and phospholamban expression and the functional consequences of these changes in various thyroid states were investigated. The effects of thyroid hormones on (1) SR $Ca^{2+}$ uptake, (2) phosphorylation levels of phospholamban, (3) SR $Ca^{2+}-ATPase$ and phospholamban protein levels, (4) phospholamban mRNA levels were examined. Our findings indicate that hyperthyroidism is associated with increases in $Ca^{2+}-ATPase$ and decreases in phospholamban levels whereas opposite changes in these proteins occur in hypothyroidism.

• Applied Biological Chemistry
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• 제42권2호
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• pp.116-122
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• 1999

식물세포의 세포질 $Ca^{2+}$ 이동과 관련된 $Ca^{2+}$ 수송 특성을 조사하기 위하여, 토마토 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하고, $^{45}Ca^{2+}$ 흡수 실험을 수행하였다. 반응용액에 P-type ATPase의 선택적 저해제인 1 mM vanadate와 액포막 $H^+-ATPase$의 선택적 저해제인 50 mM $NO_3^-$를 첨가하였을 때, $^{45}Ca^{2+}$ 흡수는 각각 20%와 33%가 저해되었고, 두 가지 저해제를 동시에 첨가하였을 때, 약 47%가 저해되었다. 이러한 저해효과의 특성을 밝히기 위하여 protonophore인 gramicidin을 처리하여 막을 경계로 형성된 $H^{+}$의 농도기울기를 감소시켰을 때, $^{45}Ca^{2+}$ 흡수는 30% 가량 저해되어, 토마토 뿌리조직 마이크로솜에 $Ca^{2+}/H^+$ antiporter가 존재할 가능성을 확인하였다. Gramicidin의 저해효과는 vanadate에 의한 $^{45}Ca^{2+}$ 흡수 저해 이후에도 대조실험과 같은 정도로 얻어져 vanadate의 저해효과와는 무관한 것이 확인되었다. 그러나, $NO_3^-$를 처리하여 $^{45}Ca^{2+}$ 흡수를 저해시킨 후, gramicidin에 의한 추가저해는 거의 관측되지 않았다. 한편, 동물조직 ER/SR-type $Ca^{2+}-ATPase$의 선택적 저해제인 thapsigargin은 마이크로솜 $^{45}Ca^{2+}$ 흡수를 농도 의존적으로 저해하였으며, $10\;{\mu}M$ 농도에서 최대 저해효과를 나타냈다. Thapsigargin에 의한 저해효과는 $NO_3^-$를 사용하여 액포막 $H^{+}-ATPase$ 활성을 저해하였을 때와 gramicidin을 사용하였을 때, 현저하게 감소하였으며 , vanadate의 효과와는 무관하였다. 이러한 결과는 vanadate가 직접적으로 $Ca^{2+}-ATPase$를 저해하며, $NO_3^-$와 thapsigargin은 액포막에 위치한 $H^{+}-ATPase$의 활성을 저해하여 간접적으로 $Ca^{2+}/H^+$ antiporter를 저해함을 의미한다. 결론적으로, 본 연구의 결과는 토마토 뿌리조직에 $Ca^{2+}$ 이동을 유발하는 주요 효소로서 $Ca^{2+}-ATPase$와 액포막 $Ca^{2+}/H^+$ antiporter가 존재함을 보여준다.

• 한국동물학회지
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• 제15권4호
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• pp.163-182
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• 1972

토끼의 골격근 小胞體의 ATPase 活性과 Ca吸收能에 미치는 caffeine의 영향을 조사 하였다. 遠心分離로 分劃된 小胞體에서 $2,000 \\sim 8,000 \\times G$ 分劃의 ATPase 活性은 caffeine에 의하여 增大되지만 $8,000 \\times G$ 以上의 分劃에서는 아무 영향도 받지 않았다. Caffeine에 의한 이 活性增大는 이 分劃에 混在하는 mitochondria의 ATPase 活性이 增大 된 結果라고 해석된다. 小胞體의 $2,000 \\sim 10,000 \\times G$ 分劃과 $10,000 \\sim 20,000 \\times G$ 分劃의 Ca吸收能도은 反應液內 Ca의 농도가 200 nmoles/mg protein 정도 이상일 때는 caffeine에 의하여 현저히 阻害되지만, Ca의 농도가 이 以上이 때는 2,000$\\sim$10,000 分劃에서만 이 阻害現象을 볼 수 있다. 低農度 Ca에서의 이 阻害現象은 caffeine에 의하여 mitochondira의 Ca吸收도 阻害되기 때문에 나타나는 것으로 해석된다. Caffiene에 의한 筋收縮의 誘發 및 逕縮現象은 筋小胞體의 Ca 吸收가 이 特質에 의하여 阻害되고 또 蓄積된 Ca이 放出되기 때문에 일어나는 것으로 해석된다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제2권6호
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• pp.725-732
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• 1998

In order to elucidate the molecular mechanism of the intracellular $Ca^{2+}$ overload frequently reported from diabetic heart, diabetic rats were induced by the administration of streptozotocin, the membrane vesicles of junctional SR (heavy SR, HSR) were isolated from the ventricular myocytes, and SR $Ca^{2+}$ uptake and SR $Ca^{2+}$ release were measured. The activity of SR $Ca^{2+}-ATPase$ was $562{\pm}14$ nmol/min/mg protein in control heart. The activity was decreased to $413{\pm}30$ nmol/min/mg protein in diabetic heart and it was partially recovered to $485{\pm}18$ nmol/min/mg protein in insulin-treated diabetic heart. A similar pattern was observed in SR $^{45}Ca^{2+}$ uptakes; the specific uptake was the highest in control heart and it was the lowest in diabetic heart. In SR $^{45}Ca^{2+}$ release experiment, the highest release, 45% of SR $^{45}Ca^{2+}$, was observed in control heart. The release of diabetic heart was 20% and it was 30% in insulin-treated diabetic heart. Our results showed that the activities of both SR $Ca^{2+}-ATPase$ and SR $Ca^{2+}$ release channel were decreased in diabetic heart. In order to evaluate how these two factors contribute to SR $Ca^{2+}$ storage, the activity of SR $Ca^{2+}-ATPase$ was measured in the uncoupled leaky vesicles. The uncoupling effect which is able to increase the activity of SR $Ca^{2+}-ATPase$ was observed in control heart; however, no significant increments of SR $Ca^{2+}-ATPase$ activities were measured in both diabetic and insulin-treated diabetic rats. These results represent that the $Ca^{2+}$ storage in SR is significantly depressed and, therefore, $Ca^{2+}-sequestering$ activity of SR may be also depressed in diabetic heart.