• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.579-586
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• 2018

빅데이터에 대한 관심이 증가하면서 데이터로부터 의미 있는 정보의 추출 및 예측은 중요한 연구분야가 되고 있다. 본 연구에서는 신약개발과정에서 필요한 후보약물의 약리적인 활성을 분석하기 위한 데이터를 획득하고 이를 기반으로 의미 있는 예측 분석을 하고자 한다. 신약개발과정에서 대사반응 된 신약후보물질의 약리적인 활성 연구는 신약개발 성공률을 높이기 위해 필요한 단계이다. 본 연구에서, 약용 후보물질의 체내 효소 반응 유무를 예측하기 위해, 유사도 모델들을 적용 분석하였다. 유사도 모델의 군집별 특성을 반영하여 13개의 모델을 선택하여 효소 반응 예측을 수행하였다. 이들 모델들을 민감도와 AUC를 기반으로 비교 평가하였다. 평가 모델들 중, 효소 사이의 반응성을 예측하는데 있어서 Simpson coefficient 모델이 가장 좋은 성능을 보였다. 분석된 유사도 모델 전체를 웹 서비스로 구축하였다. 제안된 모델은 반응정보의 추가에 동적으로 대응 할 수 있으며 신약개발시간 단축 및 비용 절감에 기여할 것으로 여겨진다.

• 산업식품공학
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• 제15권3호
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• pp.214-220
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• 2011

중고압 하에서 $\beta$-glucosidase효소반응을 물리화학적 관점에서 연구하였다. 모델 기질 (p-nitrophenyl-${\beta}$-D-glucopyranoside)에 대한 $\beta$-glucosidase 효소의 작용에 대한 압력 효과를 실험 하였다. 즉, 압력 조건(25MPa, 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa)과 시간 (10분, 60분, 1시간, 6시간, 24시간, 40시간)의 처리 조건에서 효소 활성도를 분광학적인 표준방법에 따라 측정하였다. 효소-기질 반응의 단계를 크게 kinetic 구간과 평형 구간으로 구분하여 물리화학적 모델을 적용하여, 정 역반응속도 상수, 평형상수, 압력에 의한 부피 감소 등을 산출하였다. 대기압에서 100MPa까지 압력이 증가할수록 효소-기질 반응의 생성물이 더 많이 형성되었으며 전형적인 kinetic 구간과 평형 구간이 나타났다. 압력, 시간, 생성물농도 등의 데이터로부터 kinetic 구간과 평형에서의 생성물 예측 모델을 완성하였다. 결론적으로 중고압 처리에 의하여 효소-기질 반응이 촉진됨을 알 수 있었고, 임의의 압력 및 시간 조건에 따른 생성물의 농도를 예측할 수 있게 되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권12호
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• pp.2248-2252
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• 2007

SOMT-9 is an O-methyltransferase that utilizes quercetin to produce 3'-methoxy quercetin. In order to determine which amino acids of SOMT-9 are important for this reaction and its regioselectivity, molecular docking experiments followed by site directed mutagenesis were performed. Molecular modeling and molecular docking experiments identified several amino acid residues involved in metal binding, AdoMet binding, and substrate binding. Site-directed mutagenesis showed that Asp188 is critical for metal binding and that Lys165 assists other metal binding residues in maintaining quercetin in the proper position during the reaction. In addition, Tyr207 was shown to play an important role in the determination of the regioselectivity and Met60 was shown to be involved in formation of the hydrophobic pocket necessary for substrate binding. The molecular modeling and docking experiments discussed in this study could be applicable to future research including prediction of substrate binding and regioselectivity of an enzyme.

• 한국자원식물학회지
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• 제23권6호
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• pp.526-534
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• 2010

Genomes of clusters of related eukaryotes are now being sequenced at an increasing rate. In this paper, we developed an accurate, low-cost method for annotation of gene prediction and exon-intron structure. The gene prediction was adapted for delta 1-pyrroline-5-carboxylate-synthetase (p5cs) gene from China wild-type of the halophytic Leymus chinensis (Trin.), naturally adapted to highly-alkali soils. Due to complex adaptive mechanisms in halophytes, more attentions are being paid on the regulatory elements of stress adaptation in halophytes. P5CS encodes delta 1-pyrroline-5-carboxylate-synthetase, a key regulatory enzyme involved in the biosynthesis of proline, that has direct correlation with proline accumulation in vivo and positive relationship with stress tolerance. Using analysis of reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and PCR, and direct sequencing, 1076 base pairs (bp) of cDNA in length and 2396 bp of genomic DNA in length were obtained from direct sequencing results. Through gene prediction and exon-intron structure verification, the full-length of cDNA sequence was divided into eight parts, with seven parts of intron insertion. The average lengths of determinated coding regions and non-coding regions were 154.17 bp and 188.57 bp, respectively. Nearly all splice sites displayed GT as the donor sites at the 5' end of intron region, and 71.43% displayed AG as the acceptor sites at the 3' end of intron region. We conclude that this method is a cost-effective way for obtaining an experimentally verified genome annotation.

• 농업과학연구
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• 제47권3호
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• pp.645-655
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• 2020

Bacteria are a very common cause of food poisoning. Moreover, bacteria form biofilms to protect themselves from harsh environments. Conventional detection methods for foodborne bacterial pathogens including the plate count method, enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), and polymerase chain reaction (PCR) assays require a lot of time and effort. Hyperspectral imaging has been used for food safety because of its non-destructive and real-time detection capability. This study assessed the feasibility of using hyperspectral imaging and machine learning techniques to detect biofilms formed by Escherichia coli. E. coli was cultured on a high-density polyethylene (HDPE) coupon, which is a main material of food processing facilities. Hyperspectral fluorescence images were acquired from 420 to 730 nm and analyzed by a single wavelength method and machine learning techniques to determine whether an E. coli culture was present. The prediction accuracy of a biofilm by the single wavelength method was 84.69%. The prediction accuracy by the machine learning techniques were 87.49, 91.16, 86.61, and 86.80% for decision tree (DT), k-nearest neighbor (k-NN), linear discriminant analysis (LDA), and partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA), respectively. This result shows the possibility of using machine learning techniques, especially the k-NN model, to effectively detect bacterial pathogens and confirm food poisoning through hyperspectral images.

• 한국식품과학회지
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• 제27권6호
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• pp.958-963
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• 1995

키조개의 부산물을 향미제로 개발하기 위하여 반응표면분석법으로 가수분해조건을 디자인하여 키조개 부산물의 가수분해물 제조를 시도한 결과, 상업용 단백질 분해효소 11종 가운데 효소활성을 판매가격에 대한 비율로 환산했을 때 APL 440이 가장 경제성이 있었다. 그리고 키조개 부산물 가수분해과정 중 자가소화 효소에 의한 영향은 무시할 정도로 적었다. 반응표면분석결과 얻어진 가수분해율(%DH)은 $%DH=51.126+2.419pH+2.415T-2.426S-2.846pH^2-4.211T^2-3.014t^2+2.419S2$였다. 그러나 정상점이 안장점을 나타내am로 능선분석(반경 0.5) 결과 최대점은 pH 10.2, 온도 $61.4^{\circ}C$, 기질농도 30.9%, 기질에 대한 효소농도 0.32%에서 2.58시간 가수분해할 때이며, 실제 이 조건에서 61.80%의 가수분해율을 보였다. 분말화한 가수분해물은 아미노질소 및 염도가생시료에 비하여 각각 3.5배 및 7.7배 증가하였다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.36-36
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• 2017

Out of twenty common protein amino acids, there are many kinds of non protein amino acids (NPAAs) that exist as secondary metabolites and exert ecological functions in plants. Mimosine (Mim), one of those NPAAs derived from L. leucocephala acts as an iron chelator and reversely block mammalian cell cycle at G1/S phases. Cysteine (Cys) is decisive for protein and glutathione that acts as an indispensable sulfur grantor for methionine and many other sulfur-containing secondary products. Cys biosynthesis includes consecutive two steps using two enzymes-serine acetyl transferase (SAT) and O-acetylserine (thiol)lyase (OASTL) and appeared in plant cytosol, chloroplast, and mitochondria. In the first step, the acetylation of the ${\beta}$-hydroxyl of L-serine by acetyl-CoA in the existence of SAT and finally, OASTL triggers ${\alpha}$, ${\beta}$-elimination of acetate from OAS and bind $H_2S$ to catalyze the synthesis of Cys. Mimosine synthase, one of the isozymes of the OASTLs, is able to synthesize Mim with 3-hydroxy-4-pyridone (3H4P) instead of $H_2S$ for Cys in the last step. Thus, the aim of this study was to clone and characterize the cytosolic (Cy) OASTL gene from L. leucocephala, express the recombinant OASTL in Escherichia coli, purify it, do enzyme kinetic analysis, perform docking dynamics simulation analysis between the receptor and the ligands and compare its performance between Cys and Mim synthesis. Cy-OASTL was obtained through both directional degenerate primers corresponding to conserved amino acid region among plant Cys synthase family and the purified protein was 34.3KDa. After cleaving the GST-tag, Cy-OASTL was observed to form mimosine with 3H4P and OAS. The optimum Cys and Mim reaction pH and temperature were 7.5 and $40^{\circ}C$, and 8.0 and $35^{\circ}C$ respectively. Michaelis constant (Km) values of OAS from Cys were higher than the OAS from Mim. Inter fragment interaction energy (IFIE) of substrate OAS-Cy-OASTL complex model showed that Lys, Thr81, Thr77 and Gln150 demonstrated higher attraction force for Cys but 3H4P-mimosine synthase-OAS intermediate complex showed that Gly230, Tyr227, Ala231, Gly228 and Gly232 might provide higher attraction energy for the Mim. It may be concluded that Cy-OASTL demonstrates a dual role in biosynthesis both Cys and Mim and extending the knowledge on the biochemical regulatory mechanism of mimosine and cysteine.

• 공업화학
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• 제18권6호
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• pp.643-649
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• 2007

부탄올의 구조이성질체(n-, iso-, sec-, tert-butanol) 와 n-부티르산에 대한 리파아제 효소.촉매 에스테르화 반응이 초임계 이산화탄소 조건 하에서 수행되었다. 본 실험은 교반속도 150 rpm, 반응 온도 323.15 K, 반응 압력 150 bar의 조건으로 고압반응기에서 5 h 동안 수행하였다. 실험에 사용된 리파아제는 Candida Antarctica lipase B (CALB)이다. 실험 결과는 HP-INNOWax 컬럼을 이용하여 FID (Flame Ionization detector)가 장착된 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)를 이용하여 분석하였다. 반응 후 생성물의 전환률과 반응의 경향성을 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 예측된 결과와 정성적으로 비교하였다. 경쟁적인 저해반응이 포함된 Ping-Pong Bi-Bi 메커니즘을 기초로 하여, 반응의 각 단계를 적용하여 구조 최적화를 하였고 이를 이용해 전이상태의 에너지를 구하여 반응의 경향성을 예측하였다. 생성되는 에스테르 이성질체의 구조적 선호도는 분자동역학 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 이러한 방법의 개발은 앞으로 컴퓨터를 이용한 효소 반응의 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제19권9호
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• pp.1218-1225
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• 2009

DFA (Difructose anhydride)는 특유의 구조적인 안정성 때문에 당뇨병 환자를 위한 당원으로써 적합하다는 연구가 보고 되어 있다. DFA에는 4가지 type이 있는데 inulin에 의한 DFA I DFA III DFAV가 있고 levan에 의한 DFA IV가 있는 것으로 알려져 있다. 특히 DFA IV는 당뇨병 환자를 위한 당원 뿐 만 아니라 rat을 이용한 연구에서 칼슘의 흡수를 도와 준다는 보고가 있었다. 이러한 DFAIV를 생성하는 데 쓰이는 Microbacterium sp. AL-210에서 유래한 LFTase (Levan fructotransferase)의 wild-type과 mutants (D63A, D195N, N85S)의 구조적 특성을 밝히기 위해 정제하였다. LFTase의 wild-type과 mutants들을 대량 발현시킨 후 흡착 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피 그리고 젤 여과 크로마토그래피를 이용하여 고순도로 분리 정제하였으며 이를 SDS-PAGE를 통하여 확인하였다. 분리 정제된 단백질을 JNET 이차 구조 예측 프로그램, solubility 측정, CD (원 편광 이색성 분광편광계), fluorescence spectroscopy (형광분석법), DSC (시차주사열량계)를 이용하여 분석하였다. 또한 다중 정렬과 2차 구조 예측 프로그램을 이용하여 wild-type의 2차 구조를 분석하였다. Solubility 측정에서 가장 적합한 온도는 $55^{\circ}C$, 최상의 pH는 7.5로 나타났다. CD 분석에서 wild-type과 비교한 결과 다른 mutant에 비해 N85S의 $\alpha$-helix가 많이 감소한 것과 $\beta$ strand와 random coil이 증가한 것을 확인하였다. 또한 DSC 분석을 통해 wild-type이 다른 mutants에 비해 안정적인 구조를 지닌 것을 확인하였다. 형광분석에서 N85S가 wild-type과 가장 유사하게 나타났으며 D63A와 D195N은 wild-type에 비해 높은 강도를 나타내었다. 또한 wild-type의 sequence를 Exo-inulinase from Aspegillus awamori, a plant fructan 1-exohydrolase from Cichorium intybus 그리고 invertase from Thermotogo maritime (Tm)의 sequence와 다중 정렬한 결과 Exo-inulinase와 높은 identity를 보였다.