• Journal of Plant Biotechnology
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• 제45권3호
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• pp.155-170
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• 2018

본 논문은 현재까지 개발된 유전자편집 기술들의 작용기작 및 장 단점 등을 비교하고 이들 기술로 개발된 유전자편집(site-directed mutagenesis, SDN)작물들의 안전성 평가를 위한 분류 기준 등을 살펴보았다. 또한 2016년부터 2018년 5월 현재까지 발표된 유전자편집 식물 개발과 관련된 논문들을 조사하여 ZFN, TALENS, CRISPR기술별 발표 논문 추세를 조사한 결과 CRISPR기술을 적용한 연구건수가 절대적으로 많았다. 또한 애기장대와 벼를 대상으로 수행한 연구건수가 가장 많았으며, 담배와 토마토, 밀, 옥수수 등이 그 뒤를 이었다. 하지만 발표건수는 아직 1~2건에 해당하지만 대상 식물들은 주곡작물을 포함하여 화훼, 채소, 과수 등으로 다양하게 그 응용 범위가 확대되고 있는 것으로 조사되었다. 특히 실용화 또는 향후 상업화를 목표로 한 연구건수도 해마다 증가하는 추세에 있으며 그 응용 범위도 유용단백질 또는 물질의 대량생산을 위한 대사공학 연구와 바이러스, 세균, 곰팡이 등에 대한 병저항성 작물의 개발, 가뭄 등의 무생물적 환경스트레스 저항성 작물, 수량이 증대된 작물 등의 개발에 집중되었다. 이 외에도 단위결실 토마토, 웅성불임성 이용 hybrid벼, 탈립 저항성 증진 등으로 응용 범위가 점점 다양화되어 가고 있음을 알 수 있었다. 또한 미국 농무성의 동 식물 검역소에서 허가를 득한 CRISPR유전자편집 작물의 건수도 해마다 증가하여 조만간 이들이 국제 종자시장에 출시될 것으로 전망된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제45권3호
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• pp.196-206
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• 2018

고구마는 식량뿐만 아니라 전분을 비롯하여 카로티노이드, 비타민C, 비타민E, 안토시아닌과 같은 저분자 항산화물질을 생산하는 중요한 산업용 뿌리작물로 건조 등 조건 불리지역에 적용이 가능한 최고의 전분작물로 각광받고 있다. 이러한 관점에서 중국, 일본을 비롯한 세계 각국에서 오믹스 기반 유용유전자 발굴 및 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 2014년부터 한 중 일 고구마연구협의회(TRAS)를 중심으로 Xushu 18(6배체) 고구마 유전체 해독 연구가 진행되고 있으며 거의 완성단계에 이르고 있다. 향후 고구마 유전체 해독이 완성되면 오믹스 기반 연구결과와 더불어 전분대사, 항산화물질 대사, 환경스트레스, 기능성 등의 기작에 관여하는 유용유전자 분리 및 활용 연구의 활성화에 기여할 것이며 6배체 고구마 유전체 해독 연구는 식물 유전체 해독에 있어 가장 문제시되는 다배수체 식물의 유전체 해독 문제해결에 가장 큰 기여를 할 것으로 기대 된다. 본 논문은 현재까지 연구된 고구마 생명공학 연구 현황과 조건 불리지역 분자육종 전망에 대해 기술하였다. 이러한 연구 동향 분석은 고구마를 활용한 글로벌 식량, 에너지, 환경문제 해결을 위한 실용화 연구에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제20권2호
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• pp.161-168
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• 2010

White-skinned sweet potato (WSP, Ipomoea batatas L.)는 일본, 인도네시아 등에서 당뇨병과 그 치료에 민간에서 사용되고 있다. 본 실험에서는 WSP의 메탄올 추출물을 체중 1 kg 당 Dose 100, 200 mg을 투여하여 streptozotocin으로 유발된 당뇨쥐에서 손상된 신장 보호효과를 평가하였고 그 효능을 인슐린 분비촉진제인 glimepiride (45 mg/kg 체중)와 비교해 보았다. WSP 메탄올 추출물과 glimepiride를 2주 투여 한 후 혈당, 혈중 요소성 질소(BUN), 크레아티닌, 젖산 탈수소효소(LDH), 지질 과산화물(LPO) 함량, 그리고 항산화효소들인 superoxide dismutase (SOD), 카탈라아제(CAT), 글루타치온 과산화물 분해효소(GPx), 글루타치온 S-전이효소(GST) 등의 활성도를 측정하였다. BUN, 크레아티닌, LDH, 혈당, LPO 함량 등은 대조군에 비하여 그 값이 증가하였고, SOD, CAT, GPx, GST 값은 감소하였다. WSP 메탄올 추출물(200 mg/kg)을 투여한 후 측정한 값은 혈당, LPO, 신장병 표지인자인 BUN, 크레아티닌, LDH, 그리고 지질 과산화물 함량에서 의미있는 개선효과를 볼 수 있었고 항산화효소, 항산화물질의 증가도 나타났다. 따라서 WSP 메탄올 추출물은 당뇨쥐의 혈당을 낮추며 산화적 스트레스를 약화시키고 당뇨로 유발된 신장 손상을 보호해 주는 효과가 있다는 결과를 얻었다. 또한 민간에서 사용하고 있는 WSP가 실제로 당뇨 치료에 효과가 있음을 과학적 증거로 제공해 주었다고 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제20권10호
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• pp.1476-1482
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• 2010

본 연구는 생후 6주령의 Sprague Dawley계 수컷 흰쥐 25마리를 대상으로 하여 5그룹(통제군, 수영군 4그룹)으로 분류하여 4주간의 1% 콜레스테롤 식이로 고지혈증을 유도한 후, 6주간의 수영을 운동강도(무부하, 저부하, 중부하, 고부하)에 따라 실시하였으며, 지질과산화 생성반응과 간조직의 항산화효소 활성도에 미치는 영향을 분석한 결과, MDA 생성 반응에서는 통제군에 비해 수영그룹 모두가 유의하게(p<0.001) 낮게 나타났고, 수영그룹 간의 비교에서는 중부하수영군이 나머지 3그룹에 비해 유의하게(p<0.001) 낮게 나타났다. 또한, SOD 활성도에서는 통제군에 비해 수영그룹 모두가 유의하게(p<0.01) 높게 나타났으며, 수영그룹간 비교에서는 저부하수영군에 비해 무부하, 중부하, 고부하수영군이 유의하게(p<0.01) 높게 나타났다. 이상의 결과로 보아, 규칙적인 수영은 운동강도에 따라 고지혈증 상태에서의 산화적 스트레스에 의한 MDA 생성 반응을 선택적으로 억제시키고, SOD 효소 활성을 증가시켜 대표적인 항산화시스템을 효과적으로 개선시키는데 도움을 줄 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제20권2호
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• pp.153-160
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• 2010

면역조직 화학법 및 단백질체 변화 분석을 통한 한우에서 발생한 브루셀라증의 특성 본 연구는 브루셀라증 감염 소 혈청으로부터 분리한 항 브루셀라 면역글로블린 항체를 이용하여 조직 면역 염색을 통한 브루셀라증 진단의 활용 가능성을 조사하고 병의 발생과 관련한 기능적 진단 마커를 개발하고자 하였다. Rose-Bengal test에 대해 양성 반응을 나타내어 브루셀라증으로 진단된 17개의 케이스와 음성 반응을 나타낸 19개의 대조군 케이스에 대해 조사를 실시하였다. 본 실험실에서 분리한 항 브루셀라 항체를 이용한 면역조직화학적 반응에서 간의 중심 소엽에 위치한 간세포의 세포질, 신장의 사구체 및 관 상피에서 강한 양성 반응을 나타내었다. 감염된 소의 간과 비감염 대조군의 간의 2차원 전기 영동법에 의한 단백질체를 비교 분석한 결과, 발현량이 대조군에 비해 유의적으로 증가한 5개의 단백질 스팟과 반대로 대조군에 비해 발현량이 현저히 감소한 5개의 단백질 스팟을 선별 하였다. 이 중 카탈라아제와 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase의 발현 증가는 브루셀라증에 의한 장독 쇼크에 의한 산화적 스트레스 증가에 대한 방어적 반응으로 사료 되었다. 결론적으로, 항 브루셀라 면역글로불린 항체는 감염 조직의 감별 진단을 위한 좋은 진단 재료 임과, 더 나아가 단백질체학 분석을 통해 브루셀라증 진단 및 병리 연구를 위한 새로운 마커 단백질을 제시하였다.

• 생명과학회지
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• 제20권2호
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• pp.314-320
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• 2010

트라이애슬론은 수영, 사이클, 달리기로 구성된 스포츠로 단일종목의 스포츠에 참가할 때 보다 잠재적인 의학적 위험요인을 더 많이 포함하고 있다. 과사용은 스트레스의 증가와 뼈, 관절, 근육, 건 또는 신경의 손상을 일으키며, 지금까지 트라이애슬론 훈련과 경기 중에 발생될 수 있는 과사용 부상은 목통증, 요통, 근육과 건 부상, 인대부상, 만성적인 통증 등이며, 대부분의 과사용 부상은 달리기 훈련시 가장 많이 발생된다. 또한 트라이애슬론 참가자들은 다양한 자연환경과 경기거리에서 완주해야 하는 만큼 부상 이외의 의학적 문제에 직면할 수 있으며, 현재까지 트라이애슬론과 관련하여 보고되고 있는 의학적 위험요인들은 저체온증, 저나트륨혈증, 일사병, 자외선에 과도한 노출, 면역억압, 심리적인 탈진현상, 용혈증 등을 포함하고 있다. ID 경기 중에 발생 할 수 있는 의학적 문제들 가운데 가장 빈번하게 발생하는 증상은 탈진과 탈수현상이며, 그 다음으로 나타나는 문제점들은 저나트륨혈증, 열부상, 저혈압, 화상과 물집, 근육경련 등이다. 그러나 SD와 OD 경기 중에는 달리기 속도가 빠르고 더 높은 강도에서 경기가 진행되기 때문에 일사병의 발생 위험이 더 높고, 경기 시간이 짧은 관계로 저나트륨혈증은 발생하지 않는다. 본 연구는 트라이애슬론 훈련과 경기 중에 발생 될 수 있는 과사용 부상과 의학적 위험 요인에 대한 연구문헌들을 고찰하여 스포츠 활동에 직접 참여하는 엘리트 선수 및 동호인 그리고 스포츠 현장에서 선수들을 지도하는 코치와 대회를 주최하는 관계자들에게 트라이애슬론과 관련된 과사용 부상과 의학적 위험요인에 대한 기초자료를 제공하여 이러한 위험요인들을 미연에 예방하거나 감소시키는데 도움을 줄 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제27권3호
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• pp.310-317
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• 2017

본 연구진은 HaCaT-ARE-luciferase 세포를 이용하여 400 여개의 약용식물 에탄올 추출물 중 NRF2/ARE 유도효과가 있는 신규 추출물을 검색하였고 이를 통하여 종대황(Rheum undulatum)과 선복화(Inula japonica)의 주정 추출물이 HaCaT-ARE-luciferase 세포에서 ARE 활성을 강하게 유도하는 것을 관찰하였다. 종대황과 선복화 에탄올 추출물은 HaCaT 세포에서 생존(viability)을 증가시켰고 NRF2/ARE에 의존적인 phase II cytoprotective 효소인 heme oxygenase-1 (HO-1)와 NADPH:quinone oxidoreductase-1 (NQO1)의 전사 및 단백질 발현을 강하게 유도하였다. 또한 종대황과 선복화 추출물은 HaCaT 세포에서 TPA로 유도한 세포 내 활성 산소 및 이를 통하여 생성되는 스트레스 마커인 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OH-dG)과 4-hydroxynonenal (4HNE)의 발생을 강하게 억제하였다. 본 연구는 종대황과 선복화의 에탄올 추출물이 인간 피부 세포주인 HaCaT 세포에서 NRF2/ARE에 의존적인 유전자 발현의 유도를 통하여 강력한 항산화 효과를 발휘한다는 것을 증명한다.

• 생명과학회지
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• 제28권4호
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• pp.488-495
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• 2018

p53 유전자는 스트레스, DNA 손상, 저산소증 및 종양 발생에 대한 세포 반응의 전사 조절에서 중요한 역할을 담당한다. 최근에 발견된 다양한 종류의 p53의 생리 활성을 생각한다면 p53이 암 조절에 관여한다는 것은 놀랄만한 일이 아니다. 인간 암의 약 50%에는 p53 유전자의 돌연변이 또는 p53을 활성화시키는 기전의 결함을 통해 p53 단백질 기능의 불활성화가 나타난다. p53 기능의 이러한 장애는 p53 의존 반응으로부터 회피를 허용함으로써 종양의 진화에 결정적인 역할을 하게 된다. 최근의 많은 연구들은 p53의 돌연변이를 대폭 감소시키거나 p53의 종양 억제 기능을 복원하기 위하여 선택적인 저분자 화합물을 동정함으로써 p53의 돌연변이를 직접 표적하는 것에 초점을 두고 있다. 이들 저분자는 좋은 약물과 유사한 특성을 유지하면서 다양한 상호작용을 효과적으로 조절해야 한다. 이 중, p53의 음성조절인자 핵심인 MDM2의 발견은 p53과 MDM2 간의 상호작용을 차단하는 새로운 저분자 억제제의 설계를 제공하였다. 저분자 화합물 중 일부는 개념 증명 연구에서 임상 시험으로 옮겨졌으며 향후 맞춤형 항암제가 추가될 전망이다. 본 리뷰에서는 야생형 p53과 돌연변이 p53의 구조적 및 기능적 중요성과 p53을 직접 표적하는 치료제 개발, p53과 MDM2 간의 상호작용을 억제하는 화합물에 대하여 검토하였다.

• 생명과학회지
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• 제30권5호
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• pp.443-451
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• 2020

현대사회는 고지방의 서구화된 식사, 과도한 스트레스 등으로 비정상적인 혈액응고 및 과다한 혈소판 응집이 증가되고 있으며, 이로 인한 다양한 혈전성 질환 위험성도 증가되고 있다. 본 연구에서는 제주 특용식물인 상동나무(Sageretia thea) 지상부의 항혈전 활성을 평가하기 위해 잎(ST-L), 줄기(ST-B), 열매(ST-F) 에탄올 추출물을 조제하고 이의 항혈전 활성, 인간 적혈구 용혈활성 및 flavonoids·phenolic acids 조성을 검토하였다. ST-B 추출물은 식용으로 이용되고 있는 ST-F 추출물보다 6.7배의 총 폴리페놀 함량을 보였으며, ST-L 추출물은 ST-F 추출물보다 2.7배 높은 총 플라보노이드 함량을 보였다. 혈액응고 저해활성 평가 결과, ST-F 추출물은 aPTT에서만 혈액응고시간 연장이 미약하게 나타났으나, ST-L 및 ST-B 추출물은 기존 항혈전제인 aspirin 및 베리류 및 한방 약재 추출물보다 트롬빈, 프로트롬빈, 응고인자들에 대해 강력한 저해활성을 나타내었다. 혈소판 응집저해 역시 ST-L 및 ST-B 추출물은 aspirin보다 우수한 응집저해 활성을 나타내었으며, 인간 적혈구에 대한 용혈활성은 1 mg/ml 농도까지 전혀 나타나지 않았다. ST-L 및 ST-B 추출물의 phenolic acid 및 flavonoids 분석결과, rutin, isoquercitrin 및 astragalin이 주요 활성물질로 확인되었다. 본 연구결과는 상동나무 잎과 줄기의 강력한 항혈전 활성의 최초 보고이며, 상동나무를 이용한 항혈전제 개발이 가능함을 제시하고 있다. 향후 상동나무에서 처음으로 확인된 isoquercitrin의 항혈전 기전에 대한 연구가 필요하다.

• 생명과학회지
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• 제30권8호
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• pp.661-671
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• 2020

항암 요법의 실패의 주요 원인으로 암세포의 항암제에 대한 내성 획득이 잘 알려져 있다. 비스테로이드소염제(NSAID)는 항염증작용뿐만 아니라 항암제와의 병용요법으로 임상적인 암 치료 요법에 응용되고있다. 본 연구에서는 NSAIDs 인 celecoxib 및 이의 구조 유사체인 2,5-dimethyl celecoxib 그리고 ibuprofen의 인간 암세포에 대한 imatinib 및 TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL) 세포 독성 변화에 미치는 영향을 조사하였다. NSAID는 TRAIL 및 imatinib에 각각 약제 내성을 나타내는 간암 세포와 백혈병 세포에서 이들 약물의 세포독성을 증강시키는 활성을 나타내었다. NSAID는 ATF4/CHOP의 발현 증강으로 소포체 스트레스 및 오토파지(Autophagy, 자가포식)를 유도하였다. 이로 인한 DR5 발현 증강과 함께 c-FLIP 발현 억제로 TRAIL의 세포독성을 증강시키는 기전을 나타내었다. NSAID로 유도되는 오토파지 활성은 imatinib-resistant CD44^highK562 백혈병세포의 imatinib 감수성을 증강시켰으며, NSAID는 이 세포에서 높은 발현을 나타내는 다양한 stemness-related marker 단백질의 발현 감소를 촉진시키는 활성으로 세포사멸을 유도하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 NSAID의 오토파지 유도 활성이 TRAIL과 imatinib의 세포 독성을 증강시키는 것으로서, NSAID와 이들 약물과 병용 처리방법은 인간 암세포의 TRAIL 및 imatinib 내성을 극복 시킴과 동시에 암세포에 이들 약물의 독성 부작용을 감소시킬 수 있는 낮은 농도의 처리를 가능하게 할 것으로 사료된다.