• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권3호
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• pp.163-173
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• 2018

본 연구에서 사용된 바이오폴리머는 미생물로부터 추출한 ${\beta}$-glucan 및 xanthan gum 이 주성분인 친환경 신소재이며, 토양에 처리하면 강도 증진을 통한 제방의 침식 및 유실 감소뿐만 아니라 토양 내 수분보유력을 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 그러나 바이오폴리머가 제방에 적용되었을 때 주변 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구는 가뭄 조건에서 토양 내 바이오폴리머 혼합 유무에 따라 Camelina sativa L. (Camelina)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각 0, 0.25, 0.5, 1%의 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 발아로부터 25일간 가뭄 처리 후 표현형을 관찰한 결과, 혼합된 바이오폴리머 농도가 높을수록 가뭄 피해가 감소하였다. 특히 25일 동안의 가뭄 처리된 0.5% 바이오폴리머 혼합구에서 신장, 엽장, 엽폭이 대조구 보다 각각 약 30, 70, 170% 증가하였다. 이후 재급수를 통한 바이오폴리머 혼합구의 회복률 또한 약 80% 높게 나타났다. 식물의 근권 발달을 보기 위해 20일 동안 가뭄을 처리하였으며, 대조구에 비해 바이오폴리머 혼합구에서 측근 형성 및 발달이 약 40% 감소한 것을 확인하였다. Camelina에 가뭄 처리하여 기공전도도, 전해질 유출도, 상대적 수분함량 등 생리적 반응을 조사한 결과, 바이오폴리머의 혼합이 가뭄으로 인한 피해를 각각 약 50, 70, 50% 감소시켰다. 바이오폴리머가 가뭄 조건 하에서 식물의 생장에 미치는 영향을 분자수준에서 알아보기 위해 Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)을 통한 유전자 발현양상을 분석하였다. 수분수송 관련 유전자 (aquaporin)인 PIP1;4, 2;1, 2;6 및 TIP1;2, 2;1 발현이 바이오폴리머 혼합구 및 가뭄 처리된 Camelina 잎에서 더 높게 나타났다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 바이오폴리머는 가뭄 조건에서 토양 내 수분보유력을 유지시킴으로써 Camelina의 양 수분의 흡수 및 생육에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보인다.

• Toxicological Research
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• 제35권4호
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• pp.311-317
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• 2019

The transport systems for metals play crucial roles in both the physiological functions of essential metals and the toxic effects of hazardous metals in mammals and plants. In mammalian cells, Zn transporters such as ZIP8 and ZIP14 have been found to function as the transporters for Mn(II) and Cd(II), contributing to the maintenance of Mn homeostasis and metallothionein-independent transports of Cd, respectively. In rice, the Mn transporter OsNramp5 expressed in the root is used for the uptake of Cd from the soil. Japan began to cultivate OsNramp5 mutant rice, which was found to accumulate little Cd, to prevent Cd accumulation. Inorganic trivalent arsenic (As(III)) is absorbed into mammalian cells via aquaglyceroporin, a water and glycerol channel. The ortholog of aquaporin in rice, OsLsi1, was found to be an Si transporter expressed in rice root, and is responsible for the absorption of soil As(III) into the root. Since rice is a hyperaccumulator of Si, higher amounts of As(III) are incorporated into rice compared to other plants. Thus, the transporters of essential metals are also utilized to incorporate toxic metals in both mammals and plants, and understanding the mechanisms of metal transports is important for the development of mitigation strategies against food contamination.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제10권4호
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• pp.213-216
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• 2006

The present study was aimed to determine whether nitric oxide (NO) plays a role in the regulation of aquaporin (AQP) channels in the kidney. Male Brattleboro rats ($250{\sim}300\;g$ body weight) were used. The experimental group was treated with $N^G$-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 100 mg/L drinking water) for 1 week, and cotreated with indomethacin (5 mg/kg, twice a day, i.p.) for the last two days. Control groups were treated with either L-NAME for 1 week, indomethacin for 2 days, or without any drug treatment. The abundance of AQP1, AQP2 and AQP3 proteins in the kidney was determined by Western blot analysis. Indomethacin downregulated AQP channels, whereas L-NAME by itself showed no significant effects on them. The indomethacin-induced downregulation of AQP2 and AQP3 was significantly blunted in L-NAME-treated rats, while that of AQP1 was not affected. These results suggest that endogenous NO, when stimulated, may downregulate AQP channels that are specifically regulated by AVP/cAMP pathway in the kidney.

• 한국발생생물학회:학술대회논문집
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• 한국발생생물학회 2003년도 제3회 국제심포지움 및 학술대회
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• pp.61-61
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• 2003

Aquaporins (AQPs)는 다양한 상피세포와 내피세포에 존재하며 다량의 물 수송을 촉진하는 막성단백질로 현재 11개의 AQP가 (AQP0-10) 발견되었으나, 아직 생리적, 기능적 분석은 불충분한 상태이다. 생쥐의 자궁내막은 발정주기 동안 호르몬의 자극에 따라 부풀어오르거나 수축하는 변화를 보이며 에스트로젠과 몇몇 혈관에 작용하는 매개체에 의해 자궁 혈관의 투수성이 증가한다는 보고는 있으나, 자궁액의 수송 메커니즘에 대해서는 뚜렷하게 밝혀진 바가 없다. 발정기의 생쥐 자궁은 자궁내막세포의 증식과 함께 수화되는 특징을 보이며 자궁내강으로 물이 수송되어 luminal fluid의 점성이 낮아지는 현상이 나타나는데, 이 때 AQP가 water channel로서 중요한 역할을 할 것으로 보고 본 실험에서는 면역조직화학법(immunohistochemistry)과 역전사중합효소연쇄반응(Reverse-transcriptase polymerase chain reaction)을 통해 발정기 자궁의 수화와 AQP 발현의 상관성에 대해 알아보고자 하였다. 면역조직화학법의 결과 발정주기의 다른 시기에 비해 발정기(estrus phase)에 자궁상피세포에 AQP4, 5, 8 protein이 다량 존재하는 것으로 밝혀졌고, 근육층(myometrium)에서의 발현은 발정주기 동안 차이가 없었다. Whole uterus로 RT-PCR을 수행한 결과 AQP4, 5, 8 mRNA는 luteal phase에 비해 follicular phase에 더 많이 발현하는 것으로 확인되었다. 또한 LCM(Laser Capture Microdissection) system을 이용하여 luminal epithelium과 stromal cell을 분리하여 RT-PCR을 수행한 결과 AQP4, 5, 8 mRNA는 stromal cell 보다는 luminal epithelium에 더 많이 발현하며, 이 역시 follicular phase에 발현량이 증가함을 확인하였다. 이러한 결과로 미루어 생쥐 자궁에서 AQP4, 5, 8은 발정주기 내막에 발현이 증가하며 이는 자궁내강 안으로 수분을 수송하는데 주요한 기작으로 사료되며 estrogen에 의한 조절 가능성을 암시한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권4호
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• pp.517-528
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• 2010

종자 발달과 발아는 수분과 양분 함량의 급격한 변화를 수반하는 복합적인 과정이다. 본 연구에서는 유전자 발현과 단백질 구조 비교 분석을 통해 벼 종자의 발아와 발달과정에 관여하는 액포막 aquaporin (tonoplast intrinsic protein)을 규명하였다. OsTIP3;1, OsTIP3;2는 종자 특이적인 TIP로 종자가 성숙되는 시기에 발현되었다가, 종자가 발아하면서 전사체가 사라지는 양상을 보였으며, ABA 처리에 의해 발현이 유도되었다. 단백질 구조 예측 결과로부터 OsTIP3;1, OsTIP3;2가 단백질의 N-말단, B와 E loop에 다른 TIP와 뚜렷이 구분되는 인산화 잔기 특징을 확인하였다. OsTIP2;1과 OsTIP4;3은 종자가 발달하는 과정에서 유전자 발현이 감소하였다가, 종자 발아 후기에 뿌리와 배축의 신장이 활발한 시기에 발현이 급증하였다. 특히 OsTIP2;1은 뿌리에서 강한 발현을 보였으므로, 뿌리 생장에 필요한 팽압 공급에 중요한 기능을 할 것으로 제안된다. OsTIP2;1과 OsTIP4;3 단백질의 N-말단에는 특징적으로 메틸화 (methylation) 가능성이 높은 아미노산 잔기가 예측되었다. OsTIP2;2는 OsTIP2;1과는 달리 종자 침윤 후 7시간 이내에 발현이 빠르게 유도되며, 발아가 억제되는 조건에서도 유전자 발현이 유지되는 것으로 보아 종자의 초기 수화 과정에 관여할 것으로 추측된다. OsTIP2;2 단백질의 N-말단에는 OsTIP2;1에 존재하는 인산화 Ser 잔기와 메틸화 잔기가 결실된 특징을 보였다. 이런 결과들은 벼 종자의 발달과 발아 과정에서 나타나는 액포의 종류와 기능에 따라 서로 다른 TIP가 선택적으로 유전자 발현수준에서 조절되며, 인산화, 메틸화 등 단백질 수식에 의한 활성조절 기작 역시 매우 다르다는 것을 시사한다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.249-255
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• 2015

이온 및 분자 이송제어를 위한 기능성 나노채널의 구현을 통하여 이온/분자의 상대적 크기에 의존하는 기존 분리 및 이송 기술의 선택효율, 투과도, 에너지 소비 측면에서의 기존 분리 기술의 한계를 극복하기 위한 새로운 개념의 분리 기술을 제시 하고자 하였다. 이를 위해 나노채널 플랫폼 가공 기술 개발, 나노채널 표면 기능화 기술 개발 등의 연구를 수행하였으며, 나노채널에 대한 전압인가 및 유량 조절이 가능한 이온이송제어 측정 시스템을 제작하고, 다층 금속 멤브레인을 이용하여 선택적으로 특정 이온($Cl^-$)의 이송을 95% 이상 차단하였다. 본 연구를 통하여 세포막에 존재하며 물분자만을 매우 효율적으로 투과시키는 채널인 아쿠아포린의 기능 및 특성을 모방한 신개념의 분리기술 구현을 위한 기반 기술 개발을 수행하였으며, 향후 지속적인 연구를 통하여 차세대 정수/담수, 휴대형 인공신장, 인공 감각 기관 등의 핵심 기반 기술이 될 것으로 예상한다.

• BMB Reports
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• 제43권10호
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• pp.704-709
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• 2010

The Swedish mutation (K595N/M596L) of amyloid precursor protein (APP-swe) has been known to increase abnormal cleavage of cellular APP by Beta-secretase (BACE), which causes tau protein hyperphosphorylation and early-onset Alzheimer's disease (AD). Here, we analyzed the effect of APP-swe in global gene expression using deep transcriptome sequencing technique. We found 283 genes were down-regulated and 348 genes were up-regulated in APP-swe expressing H4-swe cells compared to H4 wild-type cells from a total of approximately 74 million reads of 38 base pairs from each transcriptome. Two independent mechanisms such as kinase and phosphatase signaling cascades leading hyperphosphorylation of tau protein were regulated by the expression of APP-swe. Expressions of catalytic subunit as well as several regulatory subunits of protein phosphatases 2A were decreased. In contrast, expressions of tau-phosphorylating glycogen synthase kinase $3\beta$(GSK-3$\beta$), cyclin dependent kinase 5 (CDK5), and cAMP-dependent protein kinase A (PKA) catalytic subunit were increased. Moreover, the expression of AD-related Aquaporin 1 and presenilin 2 expression was regulated by APP-swe. Taken together, we propose that the expression of APP-swe modulates global gene expression directed to AD pathogenesis.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제19권6호
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• pp.491-497
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• 2015

Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of mortality and long-term disability, which can decrease quality of life. In spite of numerous studies suggesting that Epigallocatechin-3- gallate (EGCG) has been used as a therapeutic agent for a broad range of disorders, the effect of EGCG on TBI remains unknown. In this study, a weight drop model was established to evaluate the therapeutic potential of EGCG on TBI. Rats were administered with 100 mg/kg EGCG or PBS intraperitoneally. At different times following trauma, rats were sacrificed for analysis. It was found that EGCG (100 mg/kg, i.p.) treatment significantly reduced brain water content and vascular permeability at 12, 24, 48, 72 hour after TBI. Real-time PCR results revealed that EGCG inhibited TBI-induced IL-$1{\beta}$ and TNF-${\alpha}$ mRNA expression. Importantly, CD68 mRNA expression decreasing in the brain suggested that EGCG inhibited microglia activation. Western blotting and immunohistochemistry results showed that administering of EGCG significantly inhibited the levels of aquaporin-4 (AQP4) and glial fibrillary acidic protein (GFAP) expression. TBI-induced oxidative stress was remarkably impaired by EGCG treatment, which elevated the activities of SOD and GSH-PX. Conversely, EGCG significantly reduced the contents of MDA after TBI. In addition, EGCG decreased TBI-induced NADPH oxidase activation through inhibition of $p47^{phox}$ translocation from cytoplasm to plasma membrane. These data demonstrate that EGCG treatment may be an effective therapeutic strategy for TBI and the underlying mechanism involves inhibition of oxidative stress.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제3권2호
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• pp.157-164
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• 1999

To determine molecular mechanisms of Aquaporin-CD (AQP2) gene regulation, the promoter region of the AQP2 gene was examined by transiently transfecting a promoter-luciferase reporter fusion gene into mouse renal collecting duct cell lines such as mIMCD-3, mIMCD-K2, and M-1 cells, and NIH3T3 mouse embryo fibroblast cells. PCR-Southern analysis reveals that mIMCD-3 and mIMCD-K2 cells express AQP2, but M-1 and NIH3T3 cells do not, and that the treatment with cpt-cAMP $(400\;{\mu}M)$) or forskolin/isobutylmethylxanthine (IBMX) increased the AQP2 expression in IMCD cells. In both IMCD and NIH3T3 cells, the constructs containing the promoter of AQP2 gene showed promoter activities, indicating lack of tissue-specific element in the 1.4 kb 5'-flanking region of the mouse AQP2 gene. Luciferase activity in the IMCD cells transfected with the construct containing 5-flanking region showed responsiveness to cpt-cAMP, indicating that the 1.4 kb 5'-flanking region contains the element necessary for the regulatory mechanism by cAMP. The promoter-luciferase constructs which do not have a cAMP-responsible element (CRE) still showed the cAMP responsiveness in IMCD cells, but not in NIH3T3 cells. Increase in medium osmolarity did not affect AQP2 promoter activity in mIMCD-K2 cells. These results demonstrate that AQP2 gene transcription is increased with cAMP treatment through multiple motifs including CRE in the 5'-flanking region of the gene in vitro, and the regulatory mechanism may be important for in vivo regulation of AQP2 expression.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제7권2호
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• pp.97-101
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• 2003

The salivary glands produce 1.5L of fluid per day. As in other exocrine organs, the general mechanism in the salivary glands is that water movement occurs secondary to osmotic driving forces created by active salt transport. Therefore, high water permeability in the salivary glands is expected to have a variety of aquaporin (AQP), a water channel. Although some AQPs have been known to be present in the salivary glands, roles of parasympathetic nerve in AQP expression have not yet been examined. This study was designed to examine the changes of AQPs and extracellular signal-regulated kinase (ERK) in the submandibular glands after parasympathetic denervation. Right chorda-lingual nerve was cut, and each right (experiment) and left (control) submandibular gland was excised at 1, 3, 7, 14, 30 days after denervation. The denervated right submandibular glands were resulted in weight loss and morphologic changes, including cell loss and atrophy, as the time elapsed after parasympathetic denervation increased, whereas there were no histologic alteration in control side. AQP5 which is known to reside in apical membrane and secretory caraliculi of the submandibular acini were gradually underexpressed according, as the time after denervation increased. Expression of AQP4 in submandibular ductal epithelium was down-regulated after denervation. Besides, AQP3 and 8, which is known to be present in basolateral membrane of the glandular acini, were gradually underexpressed after denervation, similar to the pattern of other types. Expression of ERK, a mitogen-activated protein kinase, was downregulated after parasympathetic denervation in the submandibular gland. These results suggest that parasympathetic nervous system regulates the expression of AQPs in salivary glands, and is in part mediated by ERK pathway.