• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권3호
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• pp.213-220
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• 1998

글루타치온 생산에 필요한 ${\gamma}$-glutamylcysteine synthetase와 glutathione synthetase 효소의 활성을 위한 ATP 재생산계에 대하여 연구하였다. 글루타치온 합성용 효소를 생산하는 E. coli TG1/pDR7${\alpha}$의 최적 배양하였으며 이때 글루타치온의 생산농도는31 mg/g wet cell이었다. 빵효모를 이용한 글루타치온의 생산수율은 acetate kinase보다 낮았으나, 경제성의 면에서는 더 우수할 것으로 판단된다. ATP 재생산계로 빵효모가 Saccharomyces cerevrsiae ATCC24858보다 더 우수함을 보였다. ATP농도 5mM에서 cysteine에 대한 글루타치온의 생산 수율은 36%이었다. Cysteine의 소모에 의한 글루타치온 생산 제약을 피하기 위하여 cysteine을 반응 2시간에 추가 공급함으로써 글루타치온 생산수율을 1.91배 증가시켰다. 다양한 기질 추가 실험 결과에 의해 빵효모에 의한 ATP재생산계가 유효하고, 14mM이상의 글루타치온 농도에서는 산물저해 현상이 있는 것으로 나타났다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제13권1호
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• pp.15-22
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• 2009

This study was undertaken to elucidate the underlying mechanisms of ATP depletion-induced membrane transport dysfunction and cell death in renal proximal tubular cells. ATP depletion was induced by incubating cells with 2.5 mM potassium cyanide(KCN)/0.1 mM iodoacetic acid(IAA), and membrane transport function and cell viability were evaluated by measuring $Na^+$-dependent phosphate uptake and trypan blue exclusion, respectively. ATP depletion resulted in a decrease in $Na^+$-dependent phosphate uptake and cell viability in a time-dependent manner. ATP depletion inhibited $Na^+$-dependent phosphate uptake in cells, when treated with 2 mM ouabain, a $Na^+$ pump-specific inhibitor, suggesting that ATP depletion impairs membrane transport functional integrity. Alterations in $Na^+$-dependent phosphate uptake and cell viability induced by ATP depletion were prevented by the hydrogen peroxide scavenger such as catalase and the hydroxyl radical scavengers(dimethylthiourea and thiourea), and amino acids(glycine and alanine). ATP depletion caused arachidonic acid release and increased mRNA levels of cytosolic phospholipase $A_2(cPLA_2)$. The ATP depletion-dependent arachidonic acid release was inhibited by $cPLA_2$ specific inhibitor $AACOCF_3$. ATP depletion-induced alterations in $Na^+$-dependent phosphate uptake and cell viability were prevented by $AACOCF_3$. Inhibition of $Na^+$-dependent phosphate uptake by ATP depletion was prevented by antipain and leupetin, serine/cysteine protease inhibitors, whereas ATP depletion-induced cell death was not altered by these agents. These results indicate that ATP depletion-induced alterations in membrane transport function and cell viability are due to reactive oxygen species generation and $cPLA_2$ activation in renal proximal tubular cells. In addition, the present data suggest that serine/cysteine proteases play an important role in membrane transport dysfunction, but not cell death, induced by ATP depletion.

• BMB Reports
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• 제37권4호
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• pp.503-506
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• 2004

Glucose-1-phosphate uridylyltransferase from E. coli K12 was used to convert uridine-5'-triphosphate and glucose-1-phosphate to UDP-D-glucose. The conversion was efficient and completed within 5 minutes under the employed conditions. In addition, thymidine-5'-monophosphate kinase and acetate kinase were proven to be non-specific, converting udridine-5'-monophosphate to uridine-5'-triphosphate with 55% conversion after 6 h, which was much slower than the production of TTP under the same conditions (complete conversion within one hour). Since these two reactions could proceed under the same conditions, a one-pot synthesis of UDP-D-glucose with ATP regeneration was designed from easily available starting materials, and conversion up to 40% by HPLC peak integration was achieved given a reaction time of 4 h.

• KSBB Journal
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• 제19권6호
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• pp.467-470
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• 2004

해당 작용의 중간체를 에너지원으로 이용한 무세포 단백질 발현 반응에서의 낮은 재현성 및 단백질 생산성은 반응액의 pH 및 NAD의 존재에 의해 크게 영향을 받는다는 사실을 밝혀내었다. 기존의 PEP를 사용하는 표준반응 용액에서 PEP를 G-6-P로 대체하고 동시에 반응액의 pH 및 NAD 농도를 최적화 함으로써 반응액 1 mL당 약 $300{\mu}g$에 이르는 단백질을 회분식 반응으로 발현할 수 있었다. ATP 재생 방법의 개선을 통한 회분식 무세포 단백질 발현의 생산성 향상은 다종 유전자의 고속 번역을 통한 기능 규명에 있어서 유용한 도구로서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.85-89
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• 2019

무세포 단백질 합성 시스템은 세포를 파쇄한 후 파쇄액 내의 단백질 합성기구들을 이용하여 단백질을 발현하는 시스템으로 기존의 세포 기반 재조합 단백질 발현 기법들과 달리 세포의 생장조건에 영향을 받지 않으면서 발현 조절에 관한 다양한 인자들을 인위적으로 조절 할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 단백질 합성 과정 중 소모되는 ATP의 연속적 재생을 위해 사용되는 에너지원의 높은 비용과 낮은 안정성은 재조합 단백질 대량생산에의 적용을 제약하는 요인으로 작용하여 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안들 중의 하나로 포도당을 에너지원으로 사용하여 세포 파쇄액내 대사과정을 통해 ATP를 재생하는 방법이 있다. 본 연구에서는 포도당을 에너지원으로 이용한 무세포 합성 시스템에서의 단백질 합성 효율 향상을 위하여 대장균 파쇄액으로부터 회수된 지질을 추가적으로 첨가함으로써 산화적 인산화 과정에서의 ATP재생을 증진시키고자 하였다. 그 결과, 지질이 추가된 무세포 단백질 합성 시스템은 지질이 추가되지 않은 대조군에 비하여 6배 이상 향상된 단백질 생산성을 나타내었다.

• Medical Lasers
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• 제10권4호
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• pp.195-200
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• 2021

Evidence shows that nerve injury triggers mitochondrial dysfunction during axonal degeneration. Mitochondria play a pivotal role in axonal regeneration. Therefore, normalizing mitochondrial energy metabolism may represent an elective therapeutic strategy contributing to nerve recovery after damage. Photobiomodulation (PBM) induces a photobiological effect by stimulating mitochondrial activity. An increasing body of evidence demonstrates that PBM improves ATP generation and modulates many of the secondary mediators [reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), cyclic adenosine monophosphate (cAMP), and calcium ions (Ca²⁺)], which in turn activate multiple pathways involved in axonal regeneration.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권4호
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• pp.379-384
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• 1989

E. coli K-12 pgln 6가 지니는 glutamine synthetase와 반응계에 ATP 공급을 위하여 빵효모를 동시에 이용하여 glutamate로부터 glutamine의 생산이 수행되었다. Glutamine synthetase의 효소원으로서 E. coli K-12 pgln 6 생균체를 사용하였을 때, 18시간 배양 후에 11.8g/ι의 glutamine이 생산되었다(기질인 glutamate 기준으로 60%의 수율). 부분정제된 glutamine synthetase를 이용하여, 5시간 후에 19.8g/ι의 glutamine이 생산되었다. 이 양은 glutamate 기준으로 90% 수율에 해당되는 것이다.

• 한국균학회지
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• 제21권4호
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• pp.285-292
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• 1993

에너지 요구 반응 인 5'-XMP 의 5'-GMP 보의 효소적 전환을 위해 Escherichia coli CH 41(guaB mutant)로부터 추출 정제한 XMP aminase에 Saccharomyces cerevisiae의 glycolysis를 통한 ATP 재생계를 도입하였다. 전환 반응의 ATP원으로는 동결 건조 효모가 가장 효율적이었으며, 전환 반응의 최적 온도 및 pH는 각각 $40{\circ]C$, pH 7.4였다. 또한 100 mM glucose, 100 mM inorganic phosphate 및 6mM AMP 에서 가상 높은 전환율을 보였다. 상기의 조건에서 36 unit/ml의 XMP aminase 가 이용될 경우 효모 농도는 60 mg/ml로 충분하였으며, 최적 조건에서 6시간 반응시 1.8 mM(65.6 mg/100 ml) 5'- XMP 의 약 71%가 5'-GMP로 전환되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권5호
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• pp.885-888
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• 2008

In this work, we demonstrate that glycolytic intermediates can serve as efficient energy sources to regenerate ATP during continuous-exchange cell-free (CECF) protein synthesis reactions. Through the use of an optimal energy source, approximately 10 mg/ml of protein was generated from a CECF protein synthesis reaction at greatly reduced reagent costs. Compared with the conventional reactions utilizing phosphoenol pyruvate as an energy source, the described method yields 10-fold higher productivity per unit reagent cost, making the techniques of CECF protein synthesis a more realistic alternative for rapid protein production.

• 지능정보연구
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• 제16권4호
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• pp.131-145
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• 2010

ERP, SCM 등과 같은 기업용 정보 시스템을 활용함에 있어, 고객의 문의에 따라 제품 판매 가능 유무와 가능일자를 계산하여 통보해 주는 지능형 ATP 시스템은 전산 정보를 활용하여 고객 만족도를 최대화할 수 있는 유용한 기능이라고 할 수 있다. 그렇지만 공급 사슬 환경에서 ATP 시스템을 적용하려고 할 경우, 고객이 문의해 온 Retailer에게 납품 가능한 모든 분배센터(Distribution Center)와 공장(Plant)의 미래 시점의 재고량 변화와 운송 능력 등을 모두 고려하여야 하므로 계산량이 방대한 NP-Complete 문제가 된다. 따라서 시스템 사용자가 빠른 시간 내에 해를 구하여 고객에게 결과를 알려 줄 수 있는 ATP 시스템의 개발은 공급 사슬 관리를 효과적으로 활용하기 위하여 반드시 필요한 일이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 동적 생산 함수의 개념을 이용하여 비 정수 타임 랙을 고려하여 ATP 시스템을 모델링하고, 해당 수리 모형으로부터 효율적으로 해를 얻기 위하여 유전 알고리듬을 개발하였다. 비 정수 타임 랙을 활용한 ATP 시스템은 비 정수 타임 랙을 올림이나 내림을 통하여 정수화 시킨 후 모형 수립하는 기존의 방법보다 정교하게 현실을 반영할 수 있고, ATP 시스템을 위한 유전 알고리듬의 진화 시스템은 문제크기가 작은 것에서부터 큰 것까지 최적해에 매우 근사한 값을 매우 빠른 시간 내에 풀 수 있음을 알 수 있었다.