• Applied Biological Chemistry
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• 제39권1호
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• pp.25-31
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• 1996

식물체내 칼모듈린과 칼모듈린 메틸화의 기능에 대한 정보를 얻기 위하여 칼모듈린 유도체($lys{\rightarrow}ile\;115$ 칼모듈린)를 발현시킬 수 있고 하이그로마이신(Hygromycin) 내성을 보일 수 있는 형질전환 담배 식물체와 하이그로마이신 내성만 보일 수 있는 형질전환 담배 식물체(대조구)가 Agrobacterium-mediated 형질전환을 통해 만들어 졌다. 이들 형질전환 담배 식물체로 부터 얻은 씨앗의 하이그로마이신 내성과 민감성에 대한 비는 예상대로 3 : 1을 보였다. Western blot과 Chemiluminescence 방법을 병행하여 형질전환 식물체($F_1$)의 잎으로 부터 칼모듈린 단백질을 검출한 결과 칼모듈린 단백질이 발현 되었음이 확인되었다. 두 형질 전환 담배 식물체로 부터 얻은 씨앗의 발아에 미치는 표피살균제의 영향을 조사해본 견과 칼모듈린 형질전환체의 씨앗은 살균수의 처리만으로도 MS 배지에서 씨앗 주변에 곰팡이 등의 오염없이 정상 발아되었으며, 대조구는 살균수와 차아염소산나트륨 용액(유효 염소 함유량 4%)을 1 : 1 배합하여 처리해주어야 오염으로 부터 벗어날 수 있었다. 칼모듈린 유도체를 발현 시키는 담배 씨앗과 대조구 담배 씨앗의 발아에 미치는 칼슘 농도의 영향을 조사해본 결과 저 농도의 칼슘을 함유한 MS배지에서는 초기 발아율에 있어 별 차이가 없었지만 고농도(예, 30mM)의 칼슘 함유배지에서는 칼모듈린 형질전환체 씨앗의 발아가 대조구 형질전환 식물체 씨앗의 발아에 비해 월등하게 잘 되었다. 이와 같은 결과들로 부터 칼모듈린 유도체의 담배 세포내 발현은 각종 환경적 요인에 대한 담배 씨앗의 적응능력을 증진시키는 것으로 제안할 수 있겠다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제43권4호
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• pp.231-235
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• 2000

담배 배양 세포의 성장과정 중의 칼모듈린 농도변화 및 칼모듈린 결합 단백질의 종류에 대하여 조사하고 이들 단백질들 중 글루탐산 탈탄산효소를 immunodetection과 활성측정으로 확인하였다. 담배세포는 유도기(초기 $1{\sim}2$일간), 대수증식기($3{\sim}5$일), 정지기 등의 전형적인 성장 패턴을 보였다. 칼모듈린의 농도는 비록 대수증식기에 약간 감소하는 경향을 보이다 정지기에 이르면서 유도기의 수준을 회복하는 것으로 나타났지만 전체적으로는 성장단계에 관계없이 유사한 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 주요 칼슘-의존형 칼모듈린 결합단백질은 56, 46, 36, 32-kDa의 4종류인 것으로 조사되었고, 모노클로날 항체를 이용하여 immunodetection을 실시해 본 결과 56-kDa 단백질이 담배 글루탐산 탈탄산효소로 확인되었다. 56-kDa의 글루탐산 탈탄산효소는 대수증식기에 수확한 세포에서 가장 많이 검출되었고, 이와같은 패턴은 효소활성 측정에서도 확인되었다. 이러한 결과들은 담배세포의 성장과정 중에 칼슘/칼모듈린-의존형 글루탐산 탈탄산효소 농도가 조절되고 있음을 제안해 주는 것이다.

• 약학회지
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• 제41권6호
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• pp.773-781
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• 1997

The activity of $Ca^{2+}$calmodulin (CaM)-dependent protein kinase Ia (CaM kinase Ia) is shown to be regulated through direct phosphorylation by CaM kinase I kinase (CaMK IK). In the present study, three distinct CaMKIK peaks were separated from Q-Sepharose colunm chromatography of pig brain homogenate using a Waters 650 Protein Purification System. The purified CaMKIK from the major peak potently and rapidly enhanced CaM kinase Ia activity, reaching a maximal stimulation within 2min at the concentrations of 12-15nM. The activated state of CaM kinase Ia is characterized by a markedly enhanced $V_{max}4 as well as significantly decreased $K_m\;and\;K_a$ values toward peptide substrate and CaM, respectively. These observations suggest the activation process of CaM kinase Ia. The phosphorylation of CaM kinase Ia by CaMKIK may induce its conformational change responsible for the alterations in the kinetic properties, which ultimately leads to the rapid enzyme activation.

• Journal of Plant Biology
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• 제38권2호
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• pp.195-201
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• 1995

본 연구는 귀리잎 기저부 절간 분열조직의 원형질체 암호흡에 미치는 ABA와 칼슘의 효과를 조사하였다. 동시에 암호흡동안 세포막내 칼슘통로 및 칼모듈린의 관련 가능성을 조사하기 위해 세포막의 칼슘통로 차단제인 diltiazem(DTZ), verapamil(VPM), 및 $LaCl_2$ 그리고 칼슘-칼모듈린 결합 저해제인 trifluoperazine(TFP)이 원형질체 호흡활성에 미치는 영향을 분석하였다. Abscisic acid 단독 처리시 $10^{-6}\;M$ 농도에서 21%의 호흡억제를 보였으며, ABA가 처리되지 않은 상태에서는 칼슘에 의한 호흡감소 현상이 거의 나타나지 않았다. 그러나 $10^{-6}\;M$ ABA 존재시 칼슘농도의 증가에 따라 현저한 호흡감소가 일어났다. 정도차이는 있었지만 DTZ나 VPM처리로 ABA와 칼슘에 의해 억제되었던 호흡활성이 회복되었으며 $LaCl_2$ 처리시에도 $10^{-4}\;M$ 농도를 제외하고는 유사한 결과를 보였고 TFP는 $10^{-6}\;M$에서 $10^{-4}\;M$ 농도범위에서 처리농도가 증가될수록 ABA에 의한 호흡억제를 회복시켰다. 이상의 결과로부터 ABA는 칼슘에 대한 agonist로서 세포막의 투과성을 증대시켜 칼슘 유입을 촉진시키고 그로인해 유입된 칼슘이 칼모듈린과 결합하여 귀리 원형질체 암호흡을 조절하는 것으로 생각되었다.

• 생명과학회지
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• 제21권5호
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• pp.671-677
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• 2011

대두의 세포막에 존재하는 SCA1은 칼모듈린에 의해서 조절된다는 내용을 이전에 보고하였다. 본 연구에서는 대두의 $Ca^{2+}$-ATPase인 SCA2에 관한 특성을 연구하였다. SCA2는 SCA1과 아미노산 서열 비교에서 78%로 높은 유사성을 나타내며, 10개의 transmembrane 도메인이 존재하는 것을 확인하였다. CaM overaly assay로부터, SCA2는 칼슘에 의존적인 방법으로 칼모듈린과 결합한다는 것을 보여주었으며, Southern blot 분석 결과, 대두의 genome에는 두 종류의 $Ca^{2+}$-ATPase가 존재하는 것으로 보인다. SCA2의 $Ca^{2+}$-ATPase 효소활성을 확인하고자 yeast mutant를 이용하여 complementation assay를 수행해 보면, SCA2가 $Ca^{2+}$-ATPase의 효소활성을 가지는 것을 보여 주었다. 이러한 결과들은 SCA2가 식물에 존재하는 type IIB $Ca^{2+}$-ATPase들과 구조적으로 높은 유사성을 가진다는 것을 시사한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제47권2호
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• pp.157-163
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• 2020

급속한 산업화와 인구증가에 따른 심각한 환경과 식량문제는 인류의 생존을 위협하는 가장 중요한 현안문제로 대두되고 있다. 또한, 인구 증가에 따른 식량부족을 해결하기 위하여 농약과 화학비료의 무분별한 사용으로 인하여 농토는 산성화되어 황폐화가 되고 있고 먹이사슬 및 자연생태계의 파괴는 더 많은 농약의 사용을 필요하고 있다. 과다한 농약 사용으로 경제적인 부담의 가중과 잔류 농약으로 인한 소비자의 건강을 위협하고 있다. 또한, 증가된 화석연료의 사용은 공기중의 이산화탄소를 증가시켜 지구 온도의 상승을 초래하고 있으며, 결과적으로 기상이변, 지구온난화 및 사막화 등의 심각한 환경문제를 초래했다. 특히, 서늘한 기온에서 잘 자라는 배추, 무우, 감자 등의 고령지 농작물의 질적인 저하를 초래하여 피해가 증가하고 있지만, 최근들어 감자와 같은 알카리성 건강식품의 붐으로 수요가 증가되고 있다. 본 연구에서 환경스트레스에 관여하는 대두의 특이적인 칼모듈린, GmCaM-4 유전자를 감자에 과발현 시켜서 PR 유전자들의 발현이 지속적으로 유지되어 식물방어 기작이 활성화 되었음을 확인하였다. 또한, 그 형질전환 식물체는 초민감성 세포사멸 현상을 보였고, 무름병을 일으키는 병원균인 Erwinia carotovora subsp. Carotovora (Ecc)를 이용하여 GmCaM-4가 과발현된 감자에서 병 저항성이 증가하는 것을 확인 하였다. 최종적으로 지금까지 많이 연구되고 보고된 유전자원인 대두의 GmCaM-4 유전자를 활용하여 주요 식량자원인 감자에서 과발현 형질전환 식물체를 확보하여 다양한 병 저항성 증가를 통한 작물 생산성 향상에 매우 우수한 기술로 기대되는 바이다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제35권8호
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• pp.501-511
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• 2008

프로브(probe) 디자인은 성공적인 DNA 마이크로어레이(DNA microarray) 실험을 위해서 필수적인 작업이다. 프로브가 만족시켜야 하는 조건은 마이크로어레이 실험의 목적이나 방법에 따라 다양하게 정의될 수 있는데, 대부분의 기존 연구에서는 각각의 조건에 대하여 각자 독립적으로 정해진 한계치(threshold) 값을 넘지 않는 프로브를 탐색하는 방법을 취하고 있다. 그러나, 본 연구에서는 프로브 디자인을 두가지 목적함수를 지닌 다중목적함수 최적화 문제(multiobjective optimization problem)로 정의하고, ${\epsilon}$-다중목적함수 진화 알고리즘(${\epsilon}$-multiobjective evolutionary algorithm)을 이용하여 해결하는 방법을 제시한다. 제시된 방법은 19종류의 고위험군 인유두종 바이러스(Human Papillomavirus) 유전자들에 대한 프로브 디자인과 52종류의 애기장대 칼모듈린 유전자군(Arabidopsis Calmodulin multigene family)에 대한 프로브 디자인에 각각 적용되었다. 제안한 방법론을 사용하여 기존의 공개 프로브 디자인 프로그램인 OligoArray 및 OligoWiz에 비해 목표유전사에 더 적합한 프로브를 찾을 수 있었다.

• Journal of Genetic Medicine
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• 제6권1호
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• pp.81-86
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• 2009

다발성 골단이형성증은 임상적 및 유전학적으로 이질적인 연골이형성증으로, 골화 중심의 발달 지연, 골단만을 침범하는 사지의 변형 및 경한 저신장을 보이는 질환이다. 원인으로는 COMP 유전자의 돌연변이가 가장 흔히 발견되고 있으며, 돌연변이의 대부분은 칼모듈린 유사 반복(calmodulin-like repeats)부분과 C-말단에 위치한다. 저자들은 4대에 걸쳐 12명의 가족구성원에서 다발성 골단이형성증을 보인 한 가계에서 COMP 유전자 분석으로 새로운 돌연변이를 발견하여 보고하는 바이다. 이 가계는 젊은 나이에 퇴행성 관절염이 발생하고, 추후 관절치환술이 요구되는 상염색체 우성 유전 방식을 보이는 질환을 가지고 있었다. 방사선학적 검사상 양측 무릎 관절의 내측 대퇴돌기에 골연골 결손을 보였으며, 양측 무릎과 엉덩이 관절은 다양한 정도의 퇴행성 변화가 관찰되었다. 계보발단자 및 5명의 다른 이환된 가족들에서 시행한 COMP 유전자 분석에서, 12번째 엑손에서 현재까지 보고되지 않은 새로운 돌연변이인 c.1280G>C (p.Gly427Ala)을 확인하였다. 이 돌연변이는 다른 3명의 이환되지 않은 가족들에서는 발견되지 않았다. 상염색체 우성 방식을 보이는 다발성 골단이형성증 환자들에서 COMP 유전자의 직접 염기서열 분석법은 질병의 원인이 되는 돌연변이를 찾는데 도움이 되며, 고위험 가족들에서 보인자를 찾아낼 수 있고, 질병의 합병증이 발생하기 이전에 조기 진단 및 중재를 가능케 하는 유전 상담의 기회를 제공해 줄 수 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권1호
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• pp.62-68
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• 2011

원예작물의 생육을 저하시키는 각종 병충해로 인한 과도한 농약과 화학비료의 사용은 환경오염뿐만 아니라 작물의 생산량에도 큰 영향을 미치고 있다. 식물생명공학기술을 이용하여 농약이나 화학비료 사용량을 획기적으로 줄일 수 있는 식물체의 개발, 즉 형질전환을 이용한 분자 육종기술은 병충해 내성 농작물을 개발하여 과도한 화학비료의 사용에 따르는 여러가지 문제점들을 극복할 수 있는 대안으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 모델식물인 애기장대에서 분리한 식물생체방어 신호전달에 관련된 AtCBP63 유전자를 감자에 과발현시켰고, 이러한 형질 전환 감자에서 병저항성에 관여하는 유전자인 PR-2, PR-3, PR-5 유전자들의 발현이 증가되어 지속적으로 식물 방어 기작이 활성화되어 있음을 확인하였다. 또한, 감자에서 무름병 (soft rot disease)을 일으켜 막대한 피해를 유발하는 병원성 세균인 Erwinia carotovora subsp. Carotovora (Ecc)를 이용하여 AtCBP63 유전자를 과발현한 감자에 감염시켰을 때, 병 저항성이 증가한다는 사실을 검증하였다. 앞으로, 다양한 곰팡이 균에 대응하여 AtCBP63 유전자를 과발현한 감자에 저항성을 검증하고자 한다.

• 분석과학
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• 제25권5호
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• pp.333-338
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• 2012

IQGAPs는 세포 내에서 암세포화, 세포이동, 세포분열과 같은 다양한 기능을 수행하고 있으며, 대표적인 calmodulin (CaM) 결합 단백질로, human의 경우 3 개의 isoform이 알려지고 있다. IQGAPs는 각각 네 개의 IQ 부위를 가지고 있으며, 이들이 CaM과의 결합에 관여한다고 보고되고 있으나, 현재까지 IQGAP1에 비해 IQGAP3에서는 각각의 IQ 부위가 가지는 CaM 결합 특성에 대해선 연구가 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 IQGAP3 내의 IQ 부위들과 CaM과의 결합성을 연구하였다. 이러한 연구를 수행한 결과, 네 개의 IQ부위가 의미 없는 CaM 결합성을 가지는 IQGAP1과는 다르게, IQGAP3는 IQ2와 IQ3가 $Ca^{2+}$-비의존성 CaM 결합을 보이고, IQ1과 IQ4는 결합성이 없음을 알 수 있었다. 또한, IQGAP1에서 새롭게 알려진 $Ca^{2+}$-의존성 CaM 결합 부위인 IQ(3.5-4.4) 부위가, IQGAP3에서도 잘 보존되어 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 IQGAP3의 IQ부위는 IQGAP1와는 다른 CaM 결합성이 있음을 알게 되었다. 이러한 결과는 각각의 IQGAP isoform들이 각기 다른 CaM 결합성으로 세포 내에서 다른 생리작용을 수행할 가능이 있음을 제시한다.