• 생명과학회지
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• 제22권9호
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• pp.1159-1165
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• 2012

${\gamma}$-Aminobutyric acid (GABA)는 신경세포 밖으로 분비된 후 GABA 수송체들(GATs)에 의하여 다시 신경세포 안으로 재흡수 된다. 그러나, GABA 수송체들이 어떻게 연접전막의 위치에 안정적으로 존재하는지 또한 어떤 단백질과 결합하여 조절을 받는지는 알려져 있지 않다. 본 연구에서 효모 two-hybrid system을 이용하여 betaine-${\gamma}$-aminobutyric acid transporter 1 (BGT-1/mGAT2)의 C-말단과 특이적으로 결합하는 Munc-18-interacting (Mint) 단백질을 분리하였다. BGT-1/mGAT2의 C-말단에 존재하는 "T-H-L" 아미노산배열은 Mint2와의 결합에 필수적으로 관여하였다. Mint2은 BGT-1/mGAT2와는 결합하지만, 다른 종류의 GAT와는 결합하지 않았다. 또한 HEK-293T 세포에 Mint2와 BGT-1/mGAT2을 동시에 발현시켜 면역침강한 결과 두 단백질은 같이 면역침강하였으며, 두 단백질은 세포 내에서 세포막 부위에 같이 존재함도 확인하였다. 이러한 결과들은 Mint2가 BGT-1/mGAT2와 결합하여 BGT-1/mGAT2을 조절하는 역할을 함을 시사한다.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1993년도 제1회 추계심포지움 and 제2회 생리분자과학연구센터워크숍
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• pp.34-35
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• 1993

Glycine은 GABA와 함께 뇌에 작용하는 중요한 억제성 신경전달 물질이다. GABA가 대뇌등에서 중요한 역할을 하는 반면, GLYCINE은 연수, 척수, 간뇌에 특히 다량 존재한다. GLYCINE은 GLYCINE RECEPTOR에 작용하여 수용체와 연결된 chloride channel의 conductance를 증가시킴으로써 target세포의 활성을 억제한다. 그러므로, glycine의 신경전달체계에 이상이 오면 spastic mouse등에서 볼수 있는 것처럼 neuromuscular disorder가 유발된다. 신경전달 물질은 presynaptic 세포에 자극이 오면 synaptic cleft로 분비가 된후 presynaptic이나 Postsynaptic 세포에 위치한 수용체에 작용하여 생리 활성을 나타내거나, 분해효소에 의해서 생리활성이 없는 물질로 바뀌든지, presynaptic cell에 위치한 transporter(수송체)에 의해서 presynaptic 세포로 reuptake되서 cycle를 끝낸다. Glycine의 경우는 synaptic cleft로 분비된 후 glycine transporter에 의해서 reuptake된다. 그러므로 glycine transporter의 활성 정도는 sysnapse내의 glycine의 농도를 조절하며 더 나아가 glycine이 glycine receptor에 작용하는 시간에 영향을 줌으로써 target 세포의 활성정도를 결정한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권4호
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• pp.710-716
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• 2016

Gamma-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid, which is an important inhibitor of neurotransmission in the human brain. GABA is also used as the precursor of biopolymer Nylon-4 production. In this study, the carbon flux from the tricarboxylic acid cycle was directed to the GABA shunt pathway for the production of GABA from glucose. The GABA shunt enzymes succinate-semialdehyde dehydrogenase (GabD) and GABA aminotransferase (GabT) were co-localized along with the GABA transporter (GadC) by using a synthetic scaffold complex. The co-localized enzyme scaffold complex produced 0.71 g/l of GABA from 10 g/l of glucose. Inactivation of competing metabolic pathways in mutant E. coli strains XBM1 and XBM6 increased GABA production 13% to reach 0.80 g/l GABA by the enzymes co-localized and expressed in the mutant strains. The recombinant E. coli system developed in this study demonstrated the possibility of the pathway of the GABA shunt as a novel GABA production pathway.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권9호
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• pp.1664-1669
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• 2017

Gamma-aminobutyric acid is a precursor of nylon-4, which is a promising heat-resistant biopolymer. GABA can be produced from the decarboxylation of glutamate by glutamate decarboxylase. In this study, a synthetic scaffold complex strategy was employed involving the Neurospora crassa glutamate decarboxylase (GadB) and Escherichia coli GABA antiporter (GadC) to improve GABA production. To construct the complex, the SH3 domain was attached to the N. crassa GadB, and the SH3 ligand was attached to the N-terminus, middle, and C-terminus of E. coli GadC. In the C-terminus model, 5.8 g/l of GABA concentration was obtained from 10 g/l glutamate. When a competing pathway engineered strain was used, the final GABA concentration was further increased to 5.94 g/l, which corresponds to 97.5% of GABA yield. With the introduction of the scaffold complex, the GABA productivity increased by 2.9 folds during the initial culture period.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제21권6호
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• pp.695-702
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• 2017

The sustained tonic currents ($I_{tonic}$) generated by ${\gamma}$-aminobutyric acid A receptors ($GABA_{A}Rs$) are implicated in diverse age-dependent brain functions. While various mechanisms regulating $I_{tonic}$ in the hippocampus are known, their combined role in $I_{tonic}$ regulation is not well understood in different age groups. In this study, we demonstrated that a developmental increase in GABA transporter (GAT) expression, combined with gradual decrease in $GABA_AR{\alpha}_5$ subunit, resulted in various $I_{tonic}$ in the dentate gyrus granule cells (DGGCs) of preadolescent rats. Both GAT-1 and GAT-3 expression gradually increased at infantile ($P_{6-8}$ and $P_{13-15}$) and juvenile ($P_{20-22}$ and $P_{27-29}$) stages, with stabilization observed thereafter in adolescents ($P_{34-36}$) and young adults ($P_{41-43}$). $I_{tonic}$ facilitation of a selective GAT-1 blocker (NO-711) was significantly less at $P_{6-8}$ than after $P_{13-15}$. The facilitation of $I_{tonic}$ by SNAP-5114, a GAT-3 inhibitor, was negligible in the absence of exogenous GABA at all tested ages. In contrast, $I_{tonic}$ in the presence of a nonselective GAT blocker (nipecotic acid, NPA) gradually decreased with age during the preadolescent period, which was mimicked by $I_{tonic}$ changes in the presence of exogenous GABA. $I_{tonic}$ sensitivity to L-655,708, a $GABA_AR{\alpha}_5$ subunit inverse agonist, gradually decreased during the preadolescent period in the presence of NPA or exogenous GABA. Finally, Western blot analysis showed that the expression of the $GABA_AR{\alpha}_5$ subunit in the dentate gyrus gradually decreased with age. Collectively, our results suggested that the $I_{tonic}$ regulation of altered GATs is under the final tune of $GABA_AR{\alpha}_5$ subunit activation in DGGCs at different ages.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제26권5호
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• pp.307-312
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• 2022

It is well known that dopamine transmission from the ventral tegmental area (VTA) modulates motivated behavior and reinforcement learning. Although dopaminergic neurons are the major type of VTA neurons, recent studies show that a significant proportion of the VTA contains GABAergic and type 2 vesicular glutamate transporter (VGLUT2)-positive neurons. The non-dopaminergic neurons are also critically involved in regulating motivated behaviors. Some VTA neurons appear to co-release two different types of neurotransmitters. They are VGLUT2-DA neurons, VGLUT2-GABA neurons and GABA-DA neurons. These co-releasing neurons show distinct features compared to the neurons that release a single neurotransmitter. Here, we review how VTA cell populations wire to the other brain regions and how these projections differentially contribute to motivated behavior through the distinct molecular mechanism. We summarize the activities, projections and functions of VTA neurons concerning motivated behavior. This review article discriminates VTA cell populations related to the motivated behavior based on the neurotransmitters they release and extends the classical view of the dopamine-mediated reward system.

• 생명과학회지
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• 제20권7호
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• pp.1005-1011
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• 2010

$\gamma$-aminobutyric acid (GABA)는 중추신경계에서 억제성으로 작용하는 주요한 신경전달물질이다. GABA 수송체(GAT)는 연접간격에 존재하는 GABA를 세포 내로 재 흡수하여 GABA의 농도를 조절한다. 그런데 GABA 수송체가 어떻게 조절되는지는 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 효모 two-hybrid system을 사용하여 뇌의 주요 GABA 수송체인 GAT1의 C-말단과 특이적으로 결합하는 ubiquitin-specific protease 14 (Usp14)를 분리하였다. Usp14는 GABA 수송체 GAT1및 GAT2와는 결합하지만, 다른 GAT isoform과는 결합하지 않았다. GAT1과의 결합에는 Usp14의 C-말단부위가 필수적으로 관여함을 확인하였다. 또한 이 단백질간의 결합을 GST pull-down assay로 확인하였으며, 생쥐 뇌 균질액의 co-immunoprecipitation을 통하여 in vivo에서도 GAT1과 Usp14가 결합함을 확인하였다. 이러한 결과들은 Usp14가 GAT1과 결합하여 세포막에 존재하는 GAT1의 수를 조절하는 역할을 할 가능성을 시사한다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제14권2호
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• pp.59-69
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• 2010

Impairment in spinal inhibition caused by quantitative alteration of GABAergic elements following peripheral nerve injury has been postulated to mediate neuropathic pain. In the present study, we tested whether neuropathic pain could be induced or reversed by pharmacologically modulating spinal GABAergic activity, and whether quantitative alteration of spinal GABAergic elements after peripheral nerve injury was related to the impairment of GABAergic inhibition or neuropathic pain. To these aims, we first analyzed the pain behaviors following the spinal administration of GABA antagonists ($1{\mu}g$ bicuculline/rat and $5{\mu}g$ phaclofen/rat), agonists ($1{\mu}g$ muscimol/rat and $0.5{\mu}g$ baclofen/rat) or GABA transporter (GAT) inhibitors ($20{\mu}g$ NNC-711/rat and $1{\mu}g$ SNAP-5114/rat) into naive or neuropathic animals. Then, using Western blotting, PCR or immunohistochemistry, we compared the quantities of spinal GABA, its synthesizing enzymes (GAD65, 67) and its receptors (GABAA and GABAB) and transporters (GAT-1, and -3) between two groups of rats with different severity of neuropathic pain following partial injury of tail-innervating nerves; the allodynic and non-allodynic groups. Intrathecal administration of GABA antagonists markedly lowered tail-withdrawal threshold in naive animals, and GABA agonists or GAT inhibitors significantly attenuated neuropathic pain in nerve-injured animals. However, any quantitative changes in spinal GABAergic elements were not observed in both the allodynic and non-allodynic groups. These results suggest that although the impairment in spinal GABAergic inhibition may play a role in mediation of neuropathic pain, it is not accomplished by the quantitative change in spinal elements for GABAergic inhibition and therefore these elements are not related to the generation of neuropathic pain following peripheral nerve injury.

• 생명과학회지
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• 제18권7호
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• pp.940-946
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• 2008

신경전달물질을 수송하는 신경전달물질 수송체는 연접전막에서 신경전달물질의 농도를 조절한다. 신경세포에 발현하는 GATs들은 연접에서 억제성 신경전달물질인 GABA의 재흡수에 관여한다. GAT2/BGT1가 어떻게 연접전막에 안정적으로 존재하는지, 어떤 결합단백질과 결합하여 조절을 받는지는 알려져 있지 않다. 본 연구에서 효모 two-hybrid system을 사용하여 GAT2의 C-말단과 특이적으로 결합하는 mammalian Lin-7 (MALS)-2을 분리하였다. GAT2의 C-말단에 존재하는 "T-X-L"아미노산 배열이 MALS-2와의 결합에 필수적으로 관여하였다. 또한 이 단백질간의 결합을 pull-down assay로 확인한 결과 MALS는 glutathione S-transferase (GST)와는 결합하지 않으나 GST-GAT2와는 결합하였다. 또한 생쥐의 뇌 균질액에서 GAT2는 MALS와 함께 침강함을 면역침강으로 확인하였다. 이러한 결과들은 MALS가 GAT2와 결합하여 GAT2를 연접전막에서 안정화시키는 역할을 함을 시사한다.

• 감성과학
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• 제10권2호
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• pp.243-252
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• 2007

효모 (Saccharomyces cerevisiae)는 인체에 무해한 Generally Recognized As Safe(GRAS)급으로 인정되며, 최근 효모 추출물이 정신적 긴장, 과민, 두통 같은 월경 전 증후군을 완화시키는 효과가 있음이 보고되어 있어, 효모추출물(Saccharomyces cerevisiae extract: SCE)과 그 분획(SCE-40)이 우울증과 불안증에서도 효과가 있는지 확인하고자 다음 실험을 실시하였다. 행동학적 검정으로 SCE의 항우울 효과를 확인하기 위해 SCE를 0, 1, 10, 100mg/kg의 농도로 웅성 ICR 생쥐에게 2주간 경구 투여한 후 강제수영검사(forced swimming test; FST)에서의 부동시간과, 또 다른 항우울 효과 검정 실험인 미현수검사(Tail Suspension Test: TST)에서의 부동시간을 측정하였다. 또한, SCE의 항불안 효과 검정을 위해서 SCE를 0, 1, 10, 100mg/kg의 농도로 웅성 ICR 생쥐에게 1회(1시간 전), 혹은 2주간 경구 투여한 후 고위십자미로검사(Elevated-plus-maze test : EPM)에서의 open arms에 머문 시간을 측정하였다 시험관내 실험으로는 웅성 백서의 대뇌피질에서의 SCE 및 SCE-40의 serotonin transporter (SERT), norepinephrine transporter(NET), 그리고 GABA의 ligand의 결합 억제능 측정과, serotonin (5-hydroxytryptamine: 5-HT), norepinephrine uptake 측정이 수행되었다. 행동적 실험 결과, FST에서 1회나 2주간 SCE 10mg/kg과 100mg/kg을 투여 받은 생쥐에서 생리 식염수만 투여 받은 생쥐보다 부동시간이 유의하게 감소됨을 보여 SCE에 의해 항우울 효과가 유발됨을 보였고, TST 실험에서도 유사한 결과가 나타났다. 또한, 항불안을 측정하는 EPM 실험에서도 1회나 2주간 SCE 10mg/kg과 100mg/kg을 투여 받은 생쥐에서 생리 식염수만 투여 받은 생쥐보다 open arms에서 머무는 시간이 유의하게 증가되어 SCE가 단기 또는 장기간의 항불안에 효과가 있음을 나타냈다. 시험관내 실험 결과에서는, SCE와 SCE-40이 SERT, NET, 그리고 GABA ligand의 결합 억제능이 있음이 확인되었고, SCE와 SCE-40은 serotonin(5-hydroxytryptamine: 5-HT)과, norepinephrine의 uptake를 억제하는 것으로 나타났다. 그러므로 본 연구는 효모 추출물(SCE)과 그 분획(SCE-40)이 행동적, 신경학적으로 항우울, 항불안에 효과가 있음을 확인하였으며, 효모 추출물(SCE)과 그 분획(SCE-40)이 안전한 천연식품으로서 우울증, 불안증 등의 관련 질환의 예방, 치료용 의약품 개발과 기능성 식품에 효과적으로 이용될 수 있음을 시사한다.