• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1994년도 춘계학술대회 and 제3회 신약개발 연구발표회
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• pp.264-264
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• 1994

본 연구는 보리 씨앗에 존재하는 리보솜 불활성화 단백질(RIP) 의 삼차원 구조를 X-선 결정학 방법을 이용하여 밝히고, 그 결과로 분자 차원에서 기능을 이해하는 것을 목적으로 하고있다. 리보솜불활성화 단백질은 N-glucosidase 반응을 통하여 단백질 합성을 저해하기 때문에 세포를 죽일 수 있다. 따라서 암세포만을 특정적으로 인식하는 다른 물질과 결합시키면 암세포만을 특정적으로 죽일 수 있는 면역독소로 이용될 수 있다. 또, 최근에는 항바이러스의 작용을 함이 밝혀져 많은 연구가 진행되고 있다. 단백질 삼차원 구조 규명을 위해서는 여러가지 단계가 있는데 지난 번 과제까지 성공적으로 리보솜 불활성화 단백질의 대량 분리와 X-선 결정학의 필수 요건 좋은 결정을 길렀고, 이번에는 구조 해석을 위해 꼭 해결해야하는 위상문제를 극복하기 위하여 여러가지 실험을 진행하였다. 우선, 비슷한 구조인 피마자씨에서 분리한 Ricin의 A-체인과 미국자리공 잎에서 분리한 Pokeweed antiviral protein의 삼차원 분자좌표를 이용하여 분자치환법으로 위상문제 해결을 시도하였다. Ricin 의 A-체인을 이용하였을 때 분자의 위치가 정확히 찾아지지 않았고, 다른 모델인 Pokeweed antiviral protein을 이용하여 X-PLOR 프로그램내의 PC refinement법으로 분자치환을 시도하였다. Euler각도로 (187.37, 22.5, 311.94) 의 회전해 (Rotation solution) 를 가지고 있었고, 이러한 해에 맞추어서 분자를 돌려둔 후, 이동해 (Transaltion solution) 을 구해서 그 위치 (Orientation) 로 분자를 이동하였다. 이 때 R값은 53.9 % (8.0 - 3.5$\AA$) 이였고, 부분좌표 (Fractional coorcdinate) 에서는 0.102, 0.000, 0.261 이고, 직교좌표 (Orthogonal coorclinate) 에서는 4.616, 0.000, 13.167 의 결과를 얻었다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제18권4호
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• pp.338-345
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• 2007

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.177-183
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• 2015

$\text\tiny{D}$-Psicose 3-Epimerase (DPE)는 $\text\tiny{D}$-Fructose의 C3 Epimerase로써 $\text\tiny{D}$-Fructose를 $\text\tiny{D}$-Psicose로 전환해 주는 효소이다. $\text\tiny{D}$-Psicose는 설탕 대신 사용하는 감미료로 몸에 흡수되지 않아 칼로리가 없다고 알려져 있고 자연에서는 오로지 DPE에 의해서만 생산되는 희귀당이다. 이에 따라 DPE를 통한 $\text\tiny{D}$-Psicose 대량생산의 필요성이 대두되고 있는 등 이 분야에 대한 관심이 뜨거운 실정이다. 본 연구팀은 이 당과 관련된 작용기작 연구를 수행하기 위하여 아직 단백질 3차구조가 알려지지 않은 Clostridium hylemonae DPE (chDPE) 단백질의 3차 구조예측 연구를 수행 하였다. 우리는 HHsearch를 이용하여 agrobacterium tumefaciens의 DPE 외 2개의 구조를 호몰로지 모델링 연구를 위한 주형으로 선정하였다. 다음으로 PROMALS3D를 이용하여 주형들과 chDPE의 multiple sequence alignment를 수행하였고 이를 바탕으로 3차구조 예측 연구를 수행 하였다. 예측된 구조를 검증하기 위하여 ProSA와 Ramachandran plot분석을 이용하였고 Ramachandran plot에서 단백질의 94.8%에 해당하는 잔기들이 favoured regions에 위치하였다. ProSA에서는 Z-score값이 -9.3으로 X-선 결정학이나 핵자기 공명법으로 밝혀진 구조들에서 관측되는 범위 내에 위치하였다. 나아가 예측된 구조에 $\text\tiny{D}$-Psicose와 $\text\tiny{D}$-Fructose의 결합모드를 규명하기 위하여 도킹을 시도하였다. 이번 연구를 통하여 chDPE의 구조를 예측 할 수 있었고 이를 바탕으로 이 단백질의 기능을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 한국결정학회지
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• 제5권1호
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• pp.20-23
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• 1994

대장균의 IciA 단백질은 DnaA 단백질의 작용장소에 결합하여 DNA의 복제가 개시되는 것을 막는다. 따라 서 IciA단백질은 세포주기의 주요 단계에서 결정적인 역할을 한다. 이러한 IciA 단백질의 구조와 기능간의 관 계를 연구하기 위하여 X-선 결정학을 이용하여 삼차원 구조를 결정하고자 한다. 그 첫 단계로 IciA단백질 결정화를 시도하였다. sodium formate를 침전제로 이용하여 결정을 얻을 수 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제32권4호
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• pp.140-156
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• 2007

본 연구는 방사선 조사선량에 따른 난소조직의 형태학적 변화과정을 규명하고자 하였다. X-선을 생쥐에 전신조사한 후, BrdU, TUNEL, p53, p21, PCNA, $inhibin-{\alpha}$ 등을 면역조직화학반응을 통하여 확인하였으며, 난포의 미세구조적 변화를 고배율의 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. X-선을 조사한 난소조직은 방사선량이 증가함에 따라 성장 난포의 형태적 변화가 뚜렷하였으며, 특히 과립층세포의 변성에 의한 핵은 응축과 투명대의 변화가 현저하였다. 또한 Masson's trichrome 염색과 세망섬유 염색을 통한 조직화학반응의 결과 과립층세포의 변화와 난포기저막의 변형, 그리고 세망섬유의 비정상적 배열이 확인되었다. BrdU 반응결과, 방사선 조사량이 증가함에 따라 양성반응을 보이던 정상난포의 과립층세포가 급격히 감소하였으며, 세포예정사(apoptosis)를 확인하기 위한 TUNEL 반응에서는 정상난소의 퇴화난포에서만 양정반응을 보이던 과립층세포들이, 방사선량의 증가에 따라 성장난포 및 원시난포 등으로 확대되었으며, X-선 600 cGy 조사량에서는 난모세포의 세포예정사도 확인되었다. 세포주기 조절단백질인 p53 단백질의 난소 내 발현을 면역조직화학반응으로 관찰한 결과, 방사선량의 증가에 따라 p53의 발현도 증가하였으며, X-선 600 cGy 조사된 실험군에서는 난포막세포를 포함한 난포의 거의 모든 세포에서 광범위한 발현이 확인되었다. 또한 유사분열 억제단백질인 p21 단백질의 발현은 난포의 과립층세포에서 현저하였으며, 조사량이 증가함에 따라 난포강 주위에서 강한 양성반응이 관찰되었다. 생식세포의 증식을 확인하기 위한 PCNA 반응에서는 정상 대조군의 성장난포와 성숙난포 및 원시난포 등에서 모두 강한 양성반응을 보였으나, 방사선량이 증가함에 따라 반응도가 현저히 감소되었다. 특히 난모세포 주위의 과립층세포가 난포막에 인접한 세포에 비해 반응도의 차이가 심한 점으로 미루어, 난모세포와 난포동에 인접한 세포들이 방사선 조사에 의해 가장 먼저 손상을 받는 것이 확인되었다. 난포의 $inhibin-{\alpha}$ 단백질의 발현은 난포의 성장시기에 따라 차이를 보여, 난포동이 형성된 성숙난포에서 강한 양성반응을 보였다. 난포막 주변의 과립층세포에서 강한 양성반응이 관찰되었으나, 난포막을 구성하는 난막세포에서는 전혀 발현되지 않았다. 방사선 조사에 의해 $inhibin-{\alpha}$의 발현은 정상 대조군에 비해 현저히 감소하였으나, X-선 600 cGy의 선량에서는 약간 증가하는 양상을 보였는데, 이는 과립층세포의 세포사에 따른 현상인 것으로 추정되었다. 방사선 조사에 따른 난소조직의 미세구조 변화를 관찰하기 위하여 고배율의 전자현미경으로 관찰한 결과, 방사선량의 증가에 따라 성장난포의 과립층세포에서 핵과 세포질의 미세구조 변형이 급격히 증가하였으며, 난포동에서는 세포사의 부산물인 세포 잔유체들과 백혈구 및 대식세포 등이 관찰되었다. 과립층세포의 미세구조적 변형은 주로 핵의 응축에 의한 전자밀도의 증가와 핵의 분절화, 그리고 세포질의 위축 등, 전형적인 세포예정사의 특성을 나타내고 있었다. 세포의 괴사도 일부 확인되었으나 그다지 현저하지 않았으며, apoptotic body와 함께 대식세포가 산재되어 있었다. 방사선(X-선) 조사 및 선량증가에 따라 정상 난소조직의 난포액의 불균질 물질의 생성, 난포의 기저막의 염색성출현, 세포예정사 발생, 대식세포들의 변화 등을 확인하였다. 이 결과를 통하여 여성 자궁암을 방사선치료 시 방사선조사범위내에 포함되는 정상 난소조직에 초래 될 수 있는 방사선 생물학적 장해를 이해할 수 있다 하겠다.

• 생명과학회지
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• 제14권5호
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• pp.752-760
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• 2004

Nitrogenase 촉매에서 Fe-단백질을 포함하는 [4Fe-4S] 클라스터의 기능은 기질의 결합과 환원 자리를 포함하는 MoFe-단백질로 핵산 의존 전자 주개로 작용하는 것이다. 이러한 방법의 Fe-단백질의 기능은 Mofe-단백질과 상호작용을 위해 적합한 구조를 갖추며 전자 전달을 위한 추진력을 제공하기 위해 산화 환원 퍼텐셜을 변화시키는 능력에 의존한다. Nitrogenase Fe-단백질에 MgADP가 결합한 (혹은 떨어진) 구조적 정보는 핵산 결합 자리로부터 MoFe-단백질과의 결합력을 조절하기 위한 장거리 상호작용 메커니즘을 제시한다. 스위치 I과 II의 두 가지 경로가 뉴클레오티드의 신호전달 메커니즘을 담당한다. MgADP가 결합된 Fe-단백질의 구조는 Fe 단백질이 핵산과 결합할 때 관찰되는 [4Fe-4S] 클라스터의 생물리학적 특성 변화의 기초를 제공한다. 스위치, I과 II의 핵산 의존 신호전달 경로에서 특정 아미노산이 치환된 nitrogenase Fe-단백질의 구조들이 X-선 회절법에 의해서 결정되었다. 이들 경로는 아미노산 치환 연구, 구조 분석, 유사한 핵산 의존 신호전달 경로에 이용된 다른 단백질 등에 의해서도 분석되었다. 이들 경로가 거대분자 착물 형성과 분자간 전자 전달을 위한 MgADP 결합과 가수분해의 신호전달 경로로의 타당성이 조사되었다. 이러한 결과는 nitrogenase Fe 단백질과 MoFe-단백질 착물에서 Fe-단백질의 변이와 상호작용의 생물리학적 및 생화학적 특성을 위한 기초적 자료를 제공할 것이다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제24권6호
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• pp.590-595
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• 2013

• 한국진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.138-142
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• 2005

액상 x-선 소각산란법을 이용하여 단백질의 구조를 분석하였다. 사용한 단백질은 구조가 이미 알려진 Lysozyme과 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$ 그리고 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop))$에 자유롭게 움직이는 고리를 가진 $Bcl-XL(\vartriangleTM))$이다. Lysozyme와 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$에 대한 소각산란결과는 단백질 결정학으로부터 알려진 분자구조에서 얻은 이론적인 결과와 농도에 의한 차이정도를 제외하고는 잘 일치하였다. $Bcl-XL(\vartriangleTM))$의 경우는 단백질 결정산란 신호에서 볼 때 $Bcl-XL(\vartriangle TM/\vartriangle loop)$와 차이가 없는 것으로 알려져 있으나, 소각산란에서는 뚜렷한 차이를 나타내는 결과를 얻어 loop와 같이 쉽게 움직이는 부분을 가진 단백질을 연구하는 경우 소각산란의 장점을 확인할 수 있었다. 위 실험을 통하여 포항 가속기 연구소 4C1 빔라인의 성능은 적어도 해상도 $\sim2.2\;nm$까지 용액상의 단백질 구조를 분석할 수 있다는 것을 확인하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제48권3호
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• pp.189-200
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• 2005

생물학적 질소고정과정의 연구는 학문적으로나 산업적으로 매우 중요한 과정이다. 본 총설에서는 공업적 질소고정과 비교되는 생물학적 질소고정의 특징을 간단히 살펴보고, Azotobacter vinelandii에서 연구되고 있는 생물학적 질소고정효소의 특징을 다룬다. 생물학적 질소고정과정은 다양한 생명체에서 일어나며, 최근에는 미생물인 A. vinelandii에 그 작용 메커니즘에 관한 연구가 집중되어 있다. 공기중의 질소를 암모니아로 변환시키는 질소고정은 화학적으로 환원 반응에 해당하므로 전자의 공급이 필요하다. 생물학적 질소고정을 담당하는 질소고정효소는 촉매반응을 위해 생물학적인 환원력을 사용하여 전자를 공급받아, Fe 단백질의 $Fe_4S_4$ cluster와 MoFe 단백질의 P-cluster를 거쳐 질소 환원 반응이 일어나는 FeMo-cofactor로 전달한다. 이러한 전자전달의 과정과 수소이온의 전달 과정은 질소고정효소의 반응 메커니즘 이해에 매우 중요한 과정이며, FeMo-cofactor와 질소분자의 상호작용은 생물학적 질소고정 메커니즘의 중심에 있다. 질소고정 작용 메커니즘의 연구에는 X-선 단백질 결정학, EPR과 $M{\ddot{u}}ssbauer$ 등의 다양한 분광학적 방법과, 효소의 기질과 저해제의 상호작용을 연구하고 mutant와 비교하는 생화학적 접근방법, 그리고 FeMo-cofactor의 모델 화합물을 합성하여 연구하는 화학적 방법 등이 적용되었다. 이들 분야의 최근 연구결과를 소개하며, 마지막으로, 다양한 연구 결과에 바탕하여 새로운 질소고정효소의 작용 기작이 제안하였다.

• Applied Microscopy
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• 제38권3호
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• pp.235-243
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• 2008

연 x-선 현미경은 '물의 창' 영역 ($2.3{\sim}4.4nm$)의 파장을 이용하여, 수십 nm의 분해능으로 세포를 파괴하지 않고 살아있는 상태에서 세포의 내부구조를 관찰할 수 있어 가시광선현미경과 전자현미경을 단점을 보완하는 특징을 갖는 세포 생물학 연구에 적합한 현미경이다. 그러나 기존 연 x-선 현미경은 광원으로 방사선 가속기를 이용하기 때문에 사용이 제한적이었다. 이에, 본 연구에서는 2.88nm의 연 x-선을 광원으로 사용하는 소형 연 x-선 현미경을 이용하여, 내포작용에 의해 금 나노입자를 포획한 HT1080과 MDA-MB 231 세포의 영상을 약 60nm 분해능으로 획득하였다. 금 나노입자의 세포에 대한 독성을 제거하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜을 캡핑하였고, 2.88nm 파장의 연 x-선에 대하여 충분한 조영효과로 인하여 세포영상에서 뚜렷한 대조도를 나타내었다. 내포작용에 의해 액포에 포함되어 있는 다양한 크기의 금 나노입자 군집을 확인하였으며, 세포내부의 액포의 분포상태도 관찰할 수 있었다. 따라서 고분해능을 가진 소형 연 x-선 현미경을 이용하여 금 나노입자를 세포내의 미세기관이나 특정 단백질에 표지하면 연 x-선에 대한 조영효과의 증가에 의하여 더욱 유용한 정보를 획득할 수 있을 것으로 생각한다.