• 제목/요약/키워드: Brain function

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Stem Cell Biology, 최근의 진보 (Recent Advancement in the Stem Cell Biology)

  • 한창열
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제33권3호
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    • pp.195-207
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    • 2006
  • Stem cells are the primordial, initial cells which usually divide asymmetrically giving rise to on the one hand self-renewals and on the other hand progenitor cells with potential for differentiation. Zygote (fertilized egg), with totipotency, deserves the top-ranking stem cell - he totipotent stem cell (TSC). Both the ICM (inner cell mass) taken from the 6 days-old human blastocyst and ESC (embryonic stem cell) derived from the in vitro cultured ICM have slightly less potency for differentiation than the zygote, and are termed pluripotent stem cells. Stem cells in the tissues and organs of fetus, infant, and adult have highly reduced potency and committed to produce only progenitor cells for particular tissues. These tissue-specific stem cells are called multipotent stem cells. These tissue-specific/committed multipotent stem cells, when placed in altered environment other than their original niche, can yield cells characteristic of the altered environment. These findings are certainly of potential interest from the clinical, therapeutic perspective. The controversial terminology 'somatic stem cell plasticity' coined by the stem cell community seems to have been proved true. Followings are some of the recent knowledges related to the stem cell. Just as the tissues of our body have their own multipotent stem cells, cancerous tumor has undifferentiated cells known as cancer stem cell (CSC). Each time CSC cleaves, it makes two daughter cells with different fate. One is endowed with immortality, the remarkable ability to divide indefinitely, while the other progeny cell divides occasionally but lives forever. In the cancer tumor, CSC is minority being as few as 3-5% of the tumor mass but it is the culprit behind the tumor-malignancy, metastasis, and recurrence of cancer. CSC is like a master print. As long as the original exists, copies can be made and the disease can persist. If the CSC is destroyed, cancer tumor can't grow. In the decades-long cancer therapy, efforts were focused on the reducing of the bulk of cancerous growth. How cancer therapy is changing to destroy the origin of tumor, the CSC. The next generation of treatments should be to recognize and target the root cause of cancerous growth, the CSC, rather than the reducing of the bulk of tumor, Now the strategy is to find a way to identify and isolate the stem cells. The surfaces of normal as well as the cancer stem cells are studded with proteins. In leukaemia stem cell, for example, protein CD 34 is identified. In the new treatment of cancer disease it is needed to look for protein unique to the CSC. Blocking the stem cell's source of nutrients might be another effective strategy. The mystery of sternness of stem cells has begun to be deciphered. ESC can replicate indefinitely and yet retains the potential to turn into any kind of differentiated cells. Polycomb group protein such as Suz 12 repress most of the regulatory genes which, activated, are turned to be developmental genes. These protein molecules keep the ESC in an undifferentiated state. Many of the regulator genes silenced by polycomb proteins are also occupied by such ESC transcription factors as Oct 4, Sox 2, and Nanog. Both polycomb and transcription factor proteins seem to cooperate to keep the ESC in an undifferentiated state, pluripotent, and self-renewable. A normal prion protein (PrP) is found throughout the body from blood to the brain. Prion diseases such as mad cow disease (bovine spongiform encephalopathy) are caused when a normal prion protein misfolds to give rise to PrP$^{SC}$ and assault brain tissue. Why has human body kept such a deadly and enigmatic protein? Although our body has preserved the prion protein, prion diseases are of rare occurrence. Deadly prion diseases have been intensively studied, but normal prion problems are not. Very few facts on the benefit of prion proteins have been known so far. It was found that PrP was hugely expressed on the stem cell surface of bone marrow and on the cells of neural progenitor, PrP seems to have some function in cell maturation and facilitate the division of stem cells and their self-renewal. PrP also might help guide the decision of neural progenitor cell to become a neuron.

장내미생물과 인지기능은 서로 연관되어 있는가? (Does the Gut Microbiota Regulate a Cognitive Function?)

  • 최정현;진윤호;김주헌;홍용근
    • 생명과학회지
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    • 제29권6호
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    • pp.747-753
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    • 2019
  • 인지기능 저하는 장 단기 기억 및 주의력 소실과 우울증, 불안증의 증가를 특징으로 한다. 또한, 인지기능 저하는 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 다양한 퇴행성 뇌질환과 연관되어 있다. 경제적 부담, 안전 위협을 포함하는 인지기능 저하와 관련된 사회적 문제는 고령화가 진행됨에 따라 증가하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있다. 일반적으로 인지기능 저하를 유발할 가능성이 있는 원인으로는 노화에 따른 대사 및 호르몬 불균형, 감염, 약물 오남용, 신경세포 손상 등이 알려져 있지만 다양한 요인이 관련되어 있으므로 원인 규명이 어려운 한계점 때문에 뚜렷한 치료전략 수립이 어려운 실정이다. 최근의 연구에 따르면 퇴행성 뇌질환 발생의 원인과 이에 대한 치료전략 수립에 있어서 장내미생물의 역할이 중요하게 제시되고 있다. 특히, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 장내미생물 조성의 변화 및 이들에 의한 대사산물에 따른 분자생물학적, 신경행동학적 증상의 변화가 밝혀졌다. 알츠하이머병 동물모델에서 장내미생물의 변화는 NMDA 수용체와 글루탐산의 변화를 통해 기억능력 소실을 야기하였다. 반면, 알츠하이머병 동물모델에 프로바이오틱스를 투여하였을 때, 비정상적인 신경학적 행동이 유의적으로 감소하였다. 파킨슨병은 장내미생물 군집의 변화와 직접적인 연관성을 보였으며 이는 이차적 증상인 변비 발생에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 파킨슨병 동물모델에 투여한 프로바이오틱스는 단쇄지방산 중 하나인 뷰티르산 증가를 통한 신경세포 보호효과를 나타내었다. 또한, 알츠하이머병과 파킨슨병에서 뇌-혈관장벽의 기능이상이 밝혀졌으며, 뇌-혈관장벽 변화는 장내미생물 불균형에 의한 전신성 염증에 따른 미세소관의 파괴 및 투과성 증가와 연관된 것으로 나타났다. 더불어 장내미생물 대사과정에서 생성된 대사산물은 퇴행성 뇌질환의 발생과 치료에 영향을 미친다. 본 논문에서는 인지기능 저하의 진행을 지연시킴으로써 심화를 방지할 수 있는 효과적인 접근법을 제시하기 위하여 인지기능 저하와 장내미생물의 연관성을 심층적으로 고찰하여 치료적 대안으로 제시하고자 한다.

Keyhole Imaging기법을 적용한 위상대조도 자기공명 혈관조영기법 (Keyhole Imaging Combined Phase Contrast MR Angiography Technique)

  • 이동훈;홍철표;한봉수;이만우
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.72-77
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    • 2012
  • Phase Contrast MR Angiography(PC MRA) is excellent MRA technique for measuring the velocity of vessels in the human body. PC MRA need to at least four images for angiogram reconstruction and it caused longer scan time. Therefore, we used keyhole imaging combined PC MRA to reduce the scan time. However, keyhole imaging can lead the erroneous effects as loss of phase information or frequency discontinuous. In this study, we applied the keyhole imaging combined 2D PC MRA for improving the temporal resolution and also measured the velocity to evaluate the accuracy of phase information. We used 0.32T MRI scanner(Magfinder II, Scimedix, Korea). Using the 2D PC MRA pulse sequence, the vascular images for a human brain targeted on the Superior Sagittal Sinus(SSS) were obtained. We applied tukey window function for keyhole images to minimize the ringing artifact and erroneous factors that are induced frequency discontinuous and phase information loss. We also applied zero-padded algorithm to peripheral missing k-space lines to compare keyhole imaging results and the artifact power(AP) value was measured on the complex difference images to validate the image quality. Consider as based on our results, heavy image distortions and artifacts were shown until using at least 50% keyhole factor. Using above the 50% keyhole factors are shown well reconstructed and matched for magnitude images and velocity information measurements. In conclusion, we confirmed the image quality and velocity information of keyhole technique combined 2D PC MRA. Especially, measured velocity information through the keyhole imaging combination was similar to the velocity information of full sampled k-space image despite of frequency discontinuous and phase information loss in the keyhole imaging reconstruction process. Consequently, the keyhole imaging combined 2D PC MRA will give some clinical usefulness and advantages as improving the temporal resolution and measuring the velocity information via selecting the appropriate keyhole factor at low tesla MRI system.

경험적 모드 분해를 이용한 시각자극 관련 과제수행에 대한 뇌 유발전위 진폭과 위상 변화 분석 (Amplitude and phase analysis of the brain Evoked Potential about performing a task related to visual stimulus using Empirical mode decomposition)

  • 이벽진;유선국
    • 감성과학
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    • 제18권1호
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    • pp.15-26
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    • 2015
  • 본 논문에서는 경험적 모드 분해 방법을 이용하여 시각자극 출현에 따른 과제 수행 시 발생하는 뇌 유발전위의 ${\theta}$${\alpha}$대역에 대한 진폭과 위상변화를 확인하였다. 과제수행에 대한 뇌 유발전위를 구성 주파수 대역 별로 분해하기 위하여 경험적 모드 분해 방법을 적용하였고, 분해된 각 내재모드함수에 힐버트 변환을 적용하여 뇌 유발전위의 ${\theta}$${\alpha}$대역의 순간 진폭과 위상 변화를 확인하였다. 과제 수행 시 뇌 유발전위의 P2, N2과 P3지점에서 ${\theta}$${\alpha}$대역의 진폭이 크게 관찰되었으며, N1, P2부근에서 순간 위상의 변화가 최대가 되었다. 시각 자극 출현에 따른 응시 상태에서는 두 대역 모두 관련된 위상 변화시점이 확인되지 않았다. 대역통과필터 방법 적용 시, 경험적 모드 분해 방법에 비해 시간과 주파수 해상도가 떨어졌으며, 필터의 파라미터에 따라 위상 변화 시점의 결과에 차이가 발생하였다. 연구를 통해 ${\theta}$${\alpha}$대역이 시각 자극 출현에 따른 과제 수행에 대한 뇌 유발전위의 주요성분인 ${\theta}$${\alpha}$대역의 위상변화와 뇌 유발전위의 생성을 위상 변화와 연관 지어 해석하였다.

Overview of Transforming Growth Factor β Superfamily Involvement in Glioblastoma Initiation and Progression

  • Nana, Andre Wendindonde;Yang, Pei-Ming;Lin, Hung-Yun
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제16권16호
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    • pp.6813-6823
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    • 2015
  • Glioblastoma, also known as glioblastoma multiforme (GBM), is the most aggressive of human brain tumors and has a stunning progression with a mean survival of one year from the date of diagnosis. High cell proliferation, angiogenesis and/or necrosis are histopathological features of this cancer, which has no efficient curative therapy. This aggressiveness is associated with particular heterogeneity of the tumor featuring multiple genetic and epigenetic alterations, but also with implications of aberrant signaling driven by growth factors. The transforming growth factor ${\beta}$ ($TGF{\beta}$) superfamily is a large group of structurally related proteins including $TGF{\beta}$ subfamily members Nodal, Activin, Lefty, bone morphogenetic proteins (BMPs) and growth and differentiation factor (GDF). It is involved in important biological functions including morphogenesis, embryonic development, adult stem cell differentiation, immune regulation, wound healing and inflammation. This superfamily is also considered to impact on cancer biology including that of GBM, with various effects depending on the member. The $TGF{\beta}$ subfamily, in particular, is overexpressed in some GBM types which exhibit aggressive phenotypes. This subfamily impairs anti-cancer immune responses in several ways, including immune cells inhibition and major histocompatibility (MHC) class I and II abolishment. It promotes GBM angiogenesis by inducing angiogenic factors such as vascular endothelial growth factor (VEGF), plasminogen activator inhibitor (PAI-I) and insulinlike growth factor-binding protein 7 (IGFBP7), contributes to GBM progression by inducing metalloproteinases (MMPs), "pro-neoplastic" integrins (${\alpha}v{\beta}3$, ${\alpha}5{\beta}1$) and GBM initiating cells (GICs) as well as inducing a GBM mesenchymal phenotype. Equally, Nodal promotes GICs, induces cancer metabolic switch and supports GBM cell proliferation, but is negatively regulated by Lefty. Activin promotes GBM cell proliferation while GDF yields immune-escape function. On the other hand, BMPs target GICS and induce differentiation and sensitivity to chemotherapy. This multifaceted involvement of this superfamily in GBM necessitates different strategies in anti-cancer therapy. While suppressing the $TGF{\beta}$ subfamily yields advantageous results, enhancing BMPs production is also beneficial.

양식넙치 멜라닌 농축 호르몬의 특성 (Characterization of Melanin-concentrating Hormone from Olive Flounder (Paralichthys olivaceus))

  • 정인영;전정민;송영환
    • 생명과학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.284-292
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    • 2018
  • 멜라닌 농축 호르몬(melanin-concentrating hormone, MCH)은 17개의 아미노산으로 구성된 환형의 시상하부 펩티드로 색소 침착의 조절인자로서 연어에서 처음 분리되었다. 포유동물의 MCH는 19개의 아미노산으로 구성되어 있으며 섭식 및 에너지 항상성을 조절하는데 관여한다. 본 연구에서는 양식넙치의 다양한 조직에서 MCH 유전자의 발현 분포, 멜라닌 함유 세포의 집적, 포유동물 MCH 수용체와 양식넙치 MCH의 상호작용을 조사하였다. Real-time qPCR을 이용하여 뇌, 정소, 난소에서 MCH 유전자의 발현이 나타나는 것을 확인하였고, 수정 후 발달 단계에서도 MCH 유전자의 발현을 확인할 수 있었다. 합성된 연어 sMCH, 포유류 hMCH, 양식넙치 fMCH, dN-fMCH, dC-fMCH를 양식 넙치의 표피에 처리했을 때 다양한 농도에 따라 멜라닌 함유 세포의 집적이 다양하게 나타났다. 연어 sMCH, 포유류 hMCH에 비해 양식넙치 fMCH의 멜라닌 함유세포의 집적도가 36~99.85%로 비역가를 나타났으나 양식넙치 dN-fMCH, dC-fMCH를 처리한 경우 양식넙치 fMCH에 비해 높은 농도에서 집적이 나타나고 짧은 시간에 분산되었다. 또한, 인간 MCH 수용체와 쥐 MCH 수용체가 발현된 포유동물의 세포주에 양식넙치 fMCH를 처리하여 각 수용체와 결합하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 어류에서 발현되는 MCH가 포유동물의 MCH와 유사한 구조를 가지고 있어 MCH 수용체에 대한 새로운 리간드로서 제공될 수 있으며, 향후 어류의 MCH 수용체에 확대 적용할 수 있을 것이다.

다양한 임상경과를 보인 멜라스(MELAS, mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis, and stroke-like episode) 증후군 2례 (Two Cases of MELAS Syndrome Manifesting Variable Clinical Cour)

  • 최서열;이승호;명나혜;이영석;유지숙
    • 대한유전성대사질환학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.102-108
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    • 2016
  • 멜라스 증후군은 사립체 질환 중의 하나로서, 증상발현 시기 및 임상 양상이 매우 다양하여 의심하지 않으면 진단이 늦어지는 경우가 있을 수 있다. 연구자들은 임상경과를 달리하는 두 증례를 경험하였기에 보고하는 바이다. 증례 1에서는 두통과 시야 흐림, 경련 등이, 증례 2에서는 성장장애, 난청, 시야 흐림, 경련 등이 초기 증상으로 나타났으며, 증례 1은 현재도 일상 생활이 가능한 정상적인 활동도를 보이는 반면에, 증례 2의 경우에는 심각한 뇌손상을 받은 후에 진단되어 예후가 불량하였다. 멜라스 증후군의 치료는 대증적으로 이루어지게 되며, 약물적인 치료 중 코엔자임 Q10, L-아르지닌 등을 사용하였을 때 성공적인 결과를 얻을 수 있다. 질환의 초기에는 비특이적인 경우가 많음으로 관심과 의심을 통하여 멜라스 증후군을 조기 진단하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있으며, 조기 진단과 적절한 교육 및 지지적인 치료를 통해 임상경과를 좋게 만들 수 있도록 노력하는 것이 예후에 중요하다고 할 수 있겠다.

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생체내 흰쥐 해마 CA1 세포에서 가바성 억제에 대한 전기생리학 특성 (ELECTROPHYSIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF GABAERGIC INHIBITION IN THE HIPPOCAMPAL CA1 OF THE RAT IN VIVO)

  • 최병주;조진화;김영진
    • 대한소아치과학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.7-14
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    • 2000
  • 가바성 억제 신경세포는 해마의 정상적인 기능을 조절하는데 중요한 역할을 하며 해마 병변을 유발하는 중요한 요소이다. 본 연구는 in vivo 실험법을 사용하여 해마 CA1 영역에서의 전기 생리학적 반응을 측정함으로써 가바성 신경세포의 기능을 분석하고 이를 슬라이스 실험법과 비교하고자 하였다. Fimbria-fonix 전기자극시 전형적인 population spike가 나타났고 $10{\sim}M$ bicuculline 존재하에서는 전기자극에 의해 burst 형태의 population spike가 나타났다. Population spike의 크기는 자극 강도에 비례하였으며 그 숫자도 bicuculline 전극사용시와 같이 동일한 양상을 보였다. CA1 영역의 흥분성 수준을 측정하기 위해 paired-pulse 자극을 하였는데 짧은 자극 간격에서 억제성 반응을 보였고 burst형태의 afterdischarge를 나타내었다. CA1 영역에서 in vivo실험법을 사용한 가바성 신경세포반응의 결과는 추체세포의 흥분성 조절을 효과적으로 분석할 수 있으며 in vitro 실험법에 비해 기능적 평가가 더욱 이상적임을 알 수 있다.

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수면이 균형조절과 시각적 자극 반응시간에 미치는 영향 (Effects of Sleep on Balance Control and Reaction Time to Visual Stimuli)

  • 박수경;박정아;박강희;김주헌;홍용근
    • 수면정신생리
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    • 제23권2호
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    • pp.68-76
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    • 2016
  • 목 적 : 수면은 신체의 기능을 회복시키고 항상성을 유지시키는 인체의 필수적인 생리작용으로, 수면의 질 저하는 전반적인 건강문제를 야기 시키는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 수면과 균형조절능력의 관계에 대해 규명하기 위하여, 수면이 균형조절과 시각적 반응시간에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 방 법 : 본 연구에 참여하기를 서면 동의한 건강한 20대 남녀 58명을 대상으로 PSQI를 이용하여 수면의 질을 평가한 다음, PSQI 점수에 따라 대상자를 A군(PSQI <5)과 B군($PSQI{\geq}5$)으로 분류하였다. 이후 대상자들의 체성분과 신체특성, 균형조절, 시각적 반응시간 및 오류횟수를 각각 측정하였다. 결 과 : 수면의 질이 양호한 A군에 비해 수면의 질이 낮은 B군에서 아침기상 시 졸린 정도가 유의하게 높은 것으로 나타났다. 수면이 체성분에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 두 실험군의 신체조성을 비교한 결과, 수면의 질이 낮은 여자 대상자들의 체지방량과 체지방률이 유의하게 낮은 것으로 확인되었다. 또한 수면상태에 따른 균형을 비교한 결과, 유의한 차이가 나타나지 않았지만, 시각적 반응시간에서는 유의한 증가가 확인되었다. 특히 수면의 질이 낮은 B군에서 반응시간은 선형적으로 유의하게 증가하였으며, 오차횟수 역시 증가하는 것으로 나타났다. 결 론 : 수면의 질 저하는 반응속도를 지연시키고, 반응의 정확도를 감소시키는 것으로 나타났는데, 이러한 선택적 주의력의 저하는 균형조절에 영향을 끼칠 수 있고, 이로 인해 예상하지 못한 순간에 낙상 등의 손상을 입을 위험이 증가할 수 있다.

MALDI-TOF MS를 이용한 효모에서의 황화수소 생성 단백질의 동정 (The MALDI-TOF MS determination of yeast proteins producing $H_2S$)

  • 조현남;판루안;유동찬;양선아;이인선;김재형;백효현;지광환
    • KSBB Journal
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    • 제23권5호
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    • pp.425-430
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    • 2008
  • 생체에서의 황화수소는 의약 분야와 발효 산업에 있어서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 Saccharomyces cerevisiae을 이용하여 기질인 L-cysteine과 $\beta$-mercaptoethanol로부터 $\beta$-replacement 반응에 인한 황화수소를 발생시킬 수 있는 효소를 간편하고 신속하게 동정하는 방법의 확립을 목적으로 하였다. 효소에 의해 발생된 황화수소와 Pb-acetate의 반응으로 생성된 Pb-S를 gel상에서 간편하게 확인한 후, 확인된 단백질들을 이온교환컬럼를 수행한 후 gel에서 추출하는 방법으로 MALDI-TOFMS의 시료를 간단히 얻을 수 있었다. PMF 방법과 MS/MS ion search 분석을 통해 간편하게 효모에서 황화수소를 형성할 가능성이 있는 세가지 단백질의 동정에 성공하였다. 이 세 가지 단백질은 CYS3, CYS4, MET17 유전자의 단백질로서 cystathionine $\gamma$-lyase, CBS, OASS 임이 밝혀졌다. 그리고 이 세 단백질들은 L-cysteine과 $\beta$-mercaptoethanol의 존재하에서 황화수소를 실제로 생성함을 확인하였다. 본 연구에서 표적의 물질을 생산하는 단백질들을 젤상에서의 활성측정과 MALDI-TOF MS를 이용하여 간단히 그리고 정확하게 동정하는 방법을 확립하였다.