• 한국생물정보학회:학술대회논문집
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• 한국생물정보시스템생물학회 2003년도 제2차 연례학술대회 발표논문집
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• pp.26-51
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• 2003

Large scale protein interaction maps provide a new, global perspective with which to analyse protein function. PSIMAP, the Protein Structural Interactome Map, is a database of all the structurally observed interactions between superfamilies of protein domains with known three-dimensional structure in thePDB. PSIMAP incorporates both functional and evolutionary information into a single network. It makes it possible to age protein domains in terms of taxonomic diversity, interaction and function. One consequence of it is to predict the most important protein domain structure in evolution. We present a global analysis of PSIMAP using several distinct network measures relating to centrality, interactivity, fault-tolerance, and taxonomic diversity. We found the following results: ${\bullet}$ Centrality: we show that the center and barycenter of PSIMAP do not coincide, and that the superfamilies forming the barycenter relate to very general functions, while those constituting the center relate to enzymatic activity. ${\bullet}$ Interactivity: we identify the P-loop and immunoglobulin superfamilies as the most highly interactive. We successfully use connectivity and cluster index, which characterise the connectivity of a superfamily's neighbourhood, to discover superfamilies of complex I and II. This is particularly significant as the structure of complex I is not yet solved. ${\bullet}$ Taxonomic diversity: we found that highly interactive superfamilies are in general taxonomically very diverse and are thus amongst the oldest. This led to the prediction of the oldest and most important protein domain in evolution of lift. ${\bullet}$ Fault-tolerance: we found that the network is very robust as for the majority of superfamilies removal from the network will not break up the network. Overall, we can single out the P-loop containing nucleotide triphosphate hydrolases superfamily as it is the most highly connected and has the highest taxonomic diversity. In addition, this superfamily has the highest interaction rank, is the barycenter of the network (it has the shortest average path to every other superfamily in the network), and is an articulation vertex, whose removal will disconnect the network. More generally, we conclude that the graph-theoretic and taxonomic analysis of PSIMAP is an important step towards the understanding of protein function and could be an important tool for tracing the evolution of life at the molecular level.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.504-511
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• 2016

락툴로오스는 기존에 화학적인 이성화법을 통해 생산해왔던 기능성 당으로서 프로바이오틱스나 장내균총 개선을 위한 의약품으로 활용되어 왔다. 최근 락툴로오스 화학전환법의 단점인 촉매제거와 부산물제거 에너지손실등의 문제를 해결할 수 있는 생물촉매를 이용한 락툴로오스 전환법이 대두되었다. 본연구에서는 유당의 낮은 용해도와 락툴로오스의 효율적전환을 위해 최적의 효소를 선별하여 무작위 돌연변이법으로 유전자를 개량하여 열내성이 $75^{\circ}C$까지 증진되고 활성이 1.3배 향상된 효소를 선별하였다. 이 효소를 정제하여 사용하는 대신 본 연구에서는 과량 발현시킨 대장균을 Ca-alginate로 고정화하여 $70^{\circ}C$에서 200 g/l의 유당과 회분식으로 반응시켜 43%의 전환 수율을 확인하였다. 반복회분식 실험에서 고정화된 담체는 비교적 안정적이었으며 4회 반복반응 후에도 80% 이상의 활성을 유지하고 있었다. 산업적인 방법을 개발하기 위해 고정화 담체를 이용한 반응기의 운전 최적화와 담체의 안정화를 증진시키는 추가적인 연구가 필요하지만, 본 연구에서는 열내성 특성을 이용하여 정제된 효소가 아닌 효소를 발현하는 세포자체를 고정화 시킴으로써 경제성있는 생산에 대한 방법론을 제시하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제37권6호
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• pp.451-455
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• 1994

수산 미이용자원을 의약품화 등 고부가가치적으로 이용하기 위한 기초자료 수집을 위해 본 감자 lipoxygenase-II 활성을 조절해 줄 수 있는 천연 저해제의 존재유무를 8종의 수산 미이용자원을 대상으로 각각 순차용매 추출한 후 그들 용매 추출물들에 대해 검색 시도해 보았다. 시험 대상 시료는 별불가사리(Asterina pectinifera), 우렁쉥이(Holocynthia rotetzi)껍질, 오징어(Nototodarus sloani) 먹즙, 성게(Anthocidaris crassispina)껍질, 괭생이모자반(Sargassum horneri), 구멍쇠미역(Agarum cribrosum), 참빗풀(Odonthalia corymbifera) 및 산말(Desmarestia ligulata) 등이었다. 모자반은 물 추출구, 에테르 추출구, 아세톤 추출구 및 메탄올 추출구 모두에서 $IC_{50}$이 각각 320, 18, 9.5 및 $100\;{\mu}g/ml$로 나타나 낮은 농도의 첨가로도 높은 감자 lipoxygenase-II 저해능을 나타내었다. 또한, 불가사리 에테르 추출구와 오징어 먹즙 아세톤 추출구에서도 $IC_{50}$이 각각 29.5, $14.3\;{\mu}g/ml$로 비교적 높은 저해능을 보였으나, 전체적으로 모자반, 구멍쇠미역, 참빗풀, 산말 등 4종의 시험 대상 해조류에 불가사리, 성게, 우렁쉥이껍질, 오징어 먹즙 등 4종의 대상 수산 미이용동물자원에서 보다 저해제가 많이 내재해 있었다. 더욱이, 전반적으로 각 대상 시료의 에테르나 아세톤 등의 비극성용매 추출구쪽에서 물이나 메탄올과 같은 극성용매쪽보다 많은 유용물질의 용출경향을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권6호
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• pp.748-755
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• 2014

In the genome annotation of Escherichia coli MG1655, the orf382 (1,149 bp) is designated as a gene encoding an alcohol dehydrogenase that may be Fe-dependent. In this study, the gene was amplified from the genome by PCR and overexpressed in Escherichia coli BL21(DE3). The recombinant $6{\times}$His-tag protein was then purified and characterized. In an enzymatic assay using different hydroxyl-containing substrates (n-butanol, $\small{L}$-threonine, ethanol, isopropanol, glucose, glycerol, $\small{L}$-serine, lactic acid, citric acid, methanol, or $\small{D}$-threonine), the enzyme showed the highest activity on $\small{L}$-threonine. Characterization of the mutant constructed using gene knockout of the orf382 also implied the function of the enzyme in the metabolism of $\small{L}$-threonine into glycine. Considering the presence of tested substrates in living E. coli cel ls and previous literature, we believed that the suitable nomenclature for the enzyme should be an $\small{L}$-threonine dehydrogenase (LTDH). When using $\small{L}$-threonine as the substrate, the enzyme exhibited the best catalytic performance at $39^{\circ}C$ and pH 9.8 with $NAD^+$ as the cofactor. The determination of the Km values towards $\small{L}$-threonine (Km = $11.29{\mu}M$), ethanol ($222.5{\mu}M$), and n-butanol ($8.02{\mu}M$) also confirmed the enzyme as an LTDH. Furthermore, the LTDH was shown to be an ion-containing protein based on inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry with an isoelectronic point of pH 5.4. Moreover, a circular dichroism analysis revealed that the metal ion was structurally and enzymatically essential, as its deprivation remarkably changed the ${\alpha}$-helix percentage (from 12.6% to 6.3%).

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제31권2호
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• pp.140-144
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• 2003

신호펩디드 가수분해는 모든 생물에 필수적인 단백질로 N-말단에 신호서열을 가진 단백질들의 신호서열을 잘라내는 효소로 serine과 lysine을 활성부위로 하는 특이한 dyad serine 효소류로 알려져있다. 최근에 신호펩디드 가수분해효소의 특성으로 새로운 항생제 이용 가능성 때문에 그 활성 메카니즘의 연구가 중요시되고 있다. 본 연구는 E. coli 신호펩디드 효소가 serine/lysine/aspartic acid로 하는 전형적인 triad serine 효소류의 메카니즘을 갖는다는 가정하에 Type Ⅰ 신호펩디드류의 하나인 E. coli에서 aspartic acid 99을 alanine으로 치환하여 효소의 enzymatic activity를 조사하였다. 그 결과 D99잔기는 E. coli Type Ⅰ 신호펩디드 효소의 활성메카니즘에 직접적으로 관여한다기보다는 그 효소를 구조적으로 안정화하는데 중요한 역할을 할 가능성이 있는 것으로 암시되어진다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제1권4호
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• pp.371-375
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• 2007

To control blood glucose level as close to normal is a major goal of treatment of diabetes mellitus. Hyperglycemia and hyperlipidemia are the major risk factors for cardiovascular complications, the major cause of immature death among the patients with type 2 diabetes. The purpose of this study is to determine the hypoglycemic and hypolipidemic effects of Salicornia herbacea in animal model of type 2 diabetes and to investigate the possible mechanisms for the beneficial effects of S. herbacea. S. herbacea was extracted with 70% ethanol and desalted with 100% ethanol. Three week-old db/db mice (C57BL/KsJ, n=16) were fed AIN-93G semipurified diet or diet containing 1% desalted ethanol extract of S. herbacea for 6 weeks after 1 week of adaptation. Fasting plasma glucose, triglyceride, and total cholesterol were measured by enzymatic methods and blood glycated hemoglobin ($HbA_{1C}$) by the chromatographic method. Body weight and food intake of S. herbacea group were not significantly different from those of the control group. Fasting plasma glucose and blood glycated hemoglobin levels tended to be lowered by S. herbacea treatment. Consumption of S. herbacea extract significantly decreased plasma triglyceride and cholesterol levels (p<0.05). The inhibition of S. herbacea extract against yeast ${\alpha}$-glucosidase was 31.9% of that of acarbose at the concentration of 0.5 mg/mL in vitro. The inhibitory activity of ethanol extract of S. herbacea against porcine pancreatic lipase was 59.0% of that of orlistat at the concentration of 0.25 mg/mL in vitro. Thus, these results suggest that S. herbacea could be effective in controlling hyperlipidemia by inhibition of pancreatic lipase in animal model of type 2 diabetes.

• 폴리머
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• 제30권3호
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• pp.259-265
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• 2006

손상된 조직의 재생을 촉진시키는 여러가지 성장인자를 함유한 소장점막하조직(small intestinal subucosa, SIS)과 드레싱 교체시 손상된 피부로부터 박리가 용이한 수화젤 특성을 갖는 PVA를 이용하여 창상 치유를 촉진시키고 박리가 용이한 드레싱을 제조하였다. SIS 시트를 2, 4 및 10 wt%로 제조한 PVA 용액에 침지시킨 후 각기 다른 몰드에서 동결건조함으로써 PVA가 코팅된 SIS 시트를 제조하였다. 제조한 시트는 인장시험을 통해 기본 물성을 평가하였고, 분해도, 물 흡수성, 그리고 in vitro 실험을 통해 그 특성을 조사하였다. PVA를 코팅한 SIS(PVA-SIS) 시트의 인장강도와 신장률은 PVA의 함량이 증가함에 따라 각각 감소, 증가하였으며, 분해도는 본래의 SIS에 비해 감소하였고, SIS에 2 및 4 wt%의 PVA가 코팅되었을 때 물 흡수성이 증가하였다. 또한 전 PVA-SIS 시트에서 세포부착도가 본래의 SIS 시트에 비해 낮음을 확인하였다. 이로써 PVA를 코팅한 SIS 시트가 창상 치료를 위한 드레싱제와 생분해성 이식 제제로서 사용가능하리라 판단되었다.

• KSBB Journal
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• 제21권6호
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• pp.474-478
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• 2006

본 연구에서는 에탄올의 생산단가를 낮추기 위해, 음식물쓰레기 당화액을 이용하여 효소당화비용을 줄이고 환원당의 기질저해를 감소시키기 위해 회분식의 반연속식 동시당화발효 시스템을 개발하였다. 음식물쓰레기 200 g와 최종효소액 (amylase 기준으로 $3.0\;U/m{\ell}$) $40\;m{\ell}$가 반응하였을 때 생산되는 환원당의 속도는 $35^{\circ}C$에서 $5.84\;g/{\ell}{\cdot}h$로서, strain KJ가 소비하는 환원당 속도는 $-3.88\;g/{\ell}{\cdot}h$와 비슷하여 동시당화발효의 최적온도는 $35^{\circ}C$로 결정되었다. 그리고 음식물쓰레기 당화를 위한 최적 효소농도는 $2.0\;U/m{\ell}$로서 생산되는 환원당의 속도는 4.80 g/L h이었다. 이는 에탄올 생산균주가 $35^{\circ}C$에서 소비하는 환원당의 속도인 $-3.88\;g/{\ell}{\cdot}hr$와 비슷하므로, 효소의 최적농도는 $2.0\;U/m{\ell}$로 결정하였다. Fed-batch식 동시당화발효에서 생산된 환원당을 다 소모하고 나서 12시간 단위로 음식물쓰레기를 공급하여 배양한 결과, 배양 120시간째 에탄올발효 후의 잔존 환원당 농도는 $18.3\;g/{\ell}$, 생성된 에탄올 농도는 $64\;g/{\ell}$, 에탄올의 수율은 0.45 g-ethanol/g-reducing sugar이었다. 그리하여 음식물쓰레기의 Fed-batch식 동시당화발효기술을 개발하여 효소당화비용을 줄이고 환원당의 기질저해를 감소시킴으로써 에탄올 수율을 향상시키는데 성공하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제36권12호
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• pp.1596-1603
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• 2007

연어 frame 추출물에 대하여 건강 기능성 개선을 위하여 4종의 상업적 효소(Alcalase, Flavourzyme, Neutrase 및 Protamex) 처리에 의한 건강 기능성 연어 frame 가수분해물의 개발을 시도하였다. 연어 frame 가수분해물의 ACE 저해능($IC_{50}$)은 Neutrase로 4시간 처리한 가수분해물이 0.67 mg/mL로 가장 우수하였으나, 항산화성은 기대 이하의 범위(15% 이하)이었다. Neutrase 처리 연어 frame 가수분해물은 무처리 추출물에 비하여 일반성분과 관능적 특성(비린내 및 맛)에 있어서 차이가 없었으나 추출물 질소 함량은 높았고, 투과도는 개선되었다. 효소처리 연어 frame 가수분해물은 축육과 뼈로 제조한 시판 곰탕에 비하여 단백질 함량, 추출물 질소, 구성아미노산과 칼슘 함량이 높았고, 투과도, 관능적 비린내 등에서는 차이가 없었으며, 추후 조미 등에 의하여 보강 가능한 관능적 맛은 기호도에 있어 약간 차이가 있었다. 이상의 결과로 미루어 보아 연어 frmae 추출물에 Neutrase로 4시간 처리함으로 인하여 투과도와 ACE 저해능과 같은 건강 기능성은 기대할 수 있으리라 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제25권1호
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• pp.39-45
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• 1993

대두 단백분해효소(pepsin, actinidin)를 작용시켜 단백질 분자에 변형을 줌으로써 이에 따른 식품학적인 기능성의 변화에 대하여 연구하였다. 효소와의 반응시간에 따른 변화에 대하여 연구하였다. 효소와의 반응시간에 따른 대두단백질의 가수분해도를 측정한 결과, pepsin은 초기부터 매우 급격히 대두단백을 가수분해 시켰으며 반면 actinidin에 의한 가수분해는 반응시간이 경과함에 따라 완만하게 진행되었다. PAGE에 의한 결과는 두 효소가 비슷한 경향을 보여 반응이 진행될수록 아랫쪽으로 점차 이동하는 하나의 넓은 band를 보였다. SDS-PAGE에 서는 native SPI가 약 9개의 뚜렷한 band를 보였으나 actinidin에 의한 경우 $3{\sim}4$개의 band를 나타내었다. 그러나 pepsin으로 5분 반응시킨 경우 MW $24,000{\sim}13,000$에 이르는 하나의 band를 나타내어 actinidin이 특정한 band를 선택적으로 가수분해하는 경향과는 다른 결과를 보였다. 대두 단백 가수분해물의 기능적 특성을 측정한 결과, pepsin으로 반응시킨 경우 용해도는 대조군이나 actinidin의 경우보다 뚜렷이 증가했고, 전 pH 범위에서 유화형성력이 향상되었다. 또한 모든 실험군의 기포형성력이 전 pH에서 증가했으며, 등전점 부근에서는 효소반응 시간이 경과할수록 기포안정성도 증가하였다. 그러나 actinidin 처리시 등전점 부근에서만 유화형성력이 향상되었고, 5분 반응시킨 실험군의 기포형성력이 가장 높았으며, alkaline 범위에서 기포안정성이 증가되었다. 이와 같이 각 가수분해물의 기능성의 차이는 단백분해효소마다 그 작용부위가 다르고 이에 따른 단백 가수분해물의 물리, 화학적 특성이 달라져, 그 결가 가수분해물의 기능적 특성에 영향을 끼치는 것으로 사료된다.