• 미생물학회지
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• 제45권4호
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• pp.291-299
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• 2009

본 연구에서는 Human HtrA3 (HtrA3)의 효소활성을 분자수준에서 연구하기 위해 HtrA간의 상동성과 기존에 알려진 maturation site들을 비교 분석하여 예상 mature HtrA3인 M1-HtrA3와 M2-HtrA3를 발현하는 construct를 제작하였다. pGEX system을 통해 Top10 균주에서 발현, 정제한 M1-HtrA3 단백질은 $10{\mu}g$/L를 정제할 수 있었으며 발현량 대비 1%를 회수할 수 있었다. M2-HtrA3는 M1보다 5배 가량 많은 양을 정제할 수 있었으며 발현량 대비 회수율은 3배 정도 더 높았다. $\beta$-Casein을 이용한 in vitro cleavage test를 통해 M1, M2 form 모두 protease 활성을 갖는 것을 확인하였다. 또한, $\beta$-casein cleavage를 통해 HtrA serein protease들 간의 상대적인 활성을 비교한 결과, HtrA3와 HtrA2는 HtrA1보다 약 2배 더 높은 proteolytic cleavage 활성을 보였다. 본 연구에서 정립한 protease 활성을 지닌 HtrA3의 제작과 정제 조건은 HtrA3의 substrate를 탐색을 용이하게 할 수 있을 것이며, HtrA3 연관된 질환의 발병기전과 세포 신호전달을 이해하는 연구에 활용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제18권4호
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• pp.522-529
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• 2008

High-temperature requirement A2(HtrA2)는 대장균에서 42도 노출 시 세포 보호 기능을 하는 단백질인 HtrA의 human homologue로 동정되었다 현재까지 human HtrA2는 미토콘드리아에 존재하는 serine protaese로 세포사멸 기능에 관여하는 것으로 알려져 있으나, 그 생리적 기능 및 mammalian 세포 내에서 heat shock에 대한 보호기능에 대해서 명확히 알려진 바가 없다. 최근 HtrA2 유전자가 결실된 mouse embryonic fibroblast (MEF)가 보고되어 세포 내 HtrA2의 기능 연구가 가능해 졌으나, 이 세포에 대한 정보가 많은 부분 밝혀져 있지 않다. 생리기능연구를 위해서는 자체의 특성들에 대한 조사가 선행되어야 차후 기능연구가 가능할 것이다. 본 연구는 $HtrA2^{+/+}$, $HtrA2^{-/-}$ MEF 세포주를 확보하고, 두 세포주의 성장속도, 세포 형태 및, heat shock에 의한 세포사멸 정도를 측정하였다. 우선 $HtrA2^{+/+}$, $HtrA2^{-/-}$ MEF 세포주에서 HtrA2의 발현 유무를 PCR과 IB로 확인하였고, fractionation을 통해 $HtrA2^{+/+}$ 세포주에서만 HtrA2가 미토콘드리아에 위치함을 확인하였다. 두 세포에서 형태학적인 차이가 있음을 Coomassie staining으로 확인하였고, 성장속도 또한 $HtrA2^{-/-}$ 세포주가 1.4배 빠름을 확인하였다. 현재까지 보고되지 않은 HtrA2의 고온에 대한 반응연구를 위해 본 연구에서는 heat shock 자극에서 세포사멸을 측정하여, 기존에 알려진 세포사멸자극에서와 동일하게 heat shock에 의해서도 세포사멸이 야기됨을 확인하였다. $HtrA2^{+/+}$와 $HtrA2^{-/-}$ MEF 세포주를 이용한 연구에 있어, HtrA2 유무에 따른 세포의 생리학적 특징을 제공하였고, 향후 heat shock에 의한 세포사멸에서의 HtrA2 기능연구를 위한 중요한 기본 정보를 제공함으로써 HtrA2의 기능을 심도있게 연구하는데 사용할 수 있는 좋은 자료가 될 것이다.

• 생명과학회지
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• 제16권4호
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• pp.571-578
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• 2006

Mitochondrial serine protease로 알려진 human HtrA2 (hHtrA2)는 apoptosis 유도 과정에서 중요한 역할을 담당하고 있을 뿐만 아니라 hHtrA2가 motor neuron degeneration과 관련이 있다는 최근 연구 결과가 있으나, hHtrA2의 생리적 기능은 아직 명확하게 밝혀져 있지 않다. 이와 같이 생체내에서 필수적인 업무를 담당하는 hHtrA2의 기능을 심도 있게 연구하기 위해서는 적절한 동물모델 시스템이 필요하나 이에 대한 연구도 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 hHtrA2의 기능 분석을 위한 기본적인 실험으로 zebrafish라는 동물모델을 선택하여 hHtrA2의 발현 시스템을 정립하였다. 먼저 zebrafish에 hHtrA2를 발현시키기 위하여 zebrafish에서 일반적으로 사용되는 발현 시스템인 pCS2+ vector에 hHtrA2와 GFP를 cloning하고 plasmid를 HEK293 cell에 transfection한 후, hHtrA2-GFP fusion 단백질의 발현을 immunoblot과 immunofluorescence staining assay로 확인한 바 약 64 kDa의 hHtrA2 단백질의 발현을 확인할 수 있었다. Zebrafish에서 hHtrA2-GFP fusion 단백질의 발현양상은 immunofluorescence microscope으로 확인하였다. hHtrA2-GFP DNA와 mRNA를 zebrafish embyro에 microinjection하여 두 가지 component의 발현을 비교 분석한 결과, DNA는 dot 형태로 mRNA는 몸 전체에 퍼져보이는 형태로 발현 양상의 차이는 있었으나 둘 다 zebrafish embryo에서 잘 발현되는 것을 알 수 있다. 다음 DNA를 주 component로 microinjection하여 zebrafish embryo에서 발현을 확인한 결과 hHtrA2는 72 hpf 까지 발현이 지속되는 것을 확인하였다. 본 연구에서 정립한 hHtrA2의 zebrafish 발현 조건은 앞으로 zebrafish에서 hHtrA2의 생리적 기능을 심도있고 정확하게 연구하는 데 있어 기본적인 자료로 활용 할 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제16권7호
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• pp.1133-1140
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• 2006

E. coli HtrA (High temperature requirement protein A)의 human homologue 중 하나인 HtrA1은 IGFBP를 절단하여 IGF의 활동을 조절하는 serine protease으로 알려졌다. HtrA1의 serine protease 활성이 여러 질병의 발병 mechanism과 연관성을 가진 것으로 예상되고 있지만, 이런 상관관계를 밝히기 위해서 기본적으로 필요한 다량의 HtrA1 단백질의 발현 및 정제조건과 HtrA1 serine protease의 최적 활성조건이 확립되어 있지 않은 상황이다. 따라서 본 연구에서는 pGEX 시스템을 이용하여 E. coli에서 mature HtrA1인 ${\Delta}149(WT)$와 catalytic site mutant인 ${\Delta}149(S328A)$를 85%의 순도로 1 liter 배양 시, 정제된 단백질을 각각 $400{\mu}g,\;520{\mu}g$ 얻을 수 있는 발현조건을 정립하였다. 또한 HtrA1 serine protease 활성은 protease의 농도와 substrate와의 반응시간에 dependent하며, substrate와의 반응온도가 $42^{\circ}C$일 때 최적의 serine protease활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 특히 $200{\mu}M$의 HtrA1 serine protease를 $37^{\circ}C$에서 3시간 반응 시켰을 때, substrate로 사용한 ${\beta}-casein$의 약 50%가 절단되는 것을 관찰하였다. 따라서 이 반응조건에 사용한 HtrA1의 양을 1 unit으로 하여 HtrA1의 serine protease활성을 여러 조건에서 비교 분석할 수 있다 본 연구에서 정립한 mature HtrA1을 다량으로 얻을 수 있는 발헌 및 정제조건과 serine protease 최적 활성조건은 HtrA1의 serine protease 활성과 생물학적 기능의 상관관계를 이해하는데 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.498-500
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• 2009

본 연구에서는 한국인 아동의 우식치아로부터 분리한 S. mutans K7으로부터 HtrA gene을 동정하고 HtrA expression이 산성환경하에서 S. mutans의 생육에 미치는 영향을 알아보았다. S. mutans K7의 HtrA mutant strain은 산성환경에서 parental strain과 비교하였을 때, 생육에 있어서 상당한 차이를 나타내었다. 또한 Biofilm formation에 관여하는 GtfB, 와 GtfC의 발현량도 현저히 줄어들었다. 그리고 HtrA mutant strain에 HtrA gene을 삽입하여 HtrA의 발현량을 회복하였을 경우에는 acid stress하에서 control과 같은 nomal growth phenotype을 회복하였다. 이러한 결과들은 S. mutans K7에서 HtrA가 acid stress동안에 중요한 역할을 담당함을 제시하고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제39권2호
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• pp.103-110
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• 2007

The High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) possesses inherent safety features and is recognized as a representative advanced nuclear system for the future. Based on the success of the HTR-10, the long-time operation test and safety demonstration tests were carried out. The long-time operation test verifies that the operation procedure and control method are appropriate for the HTR-10 and the safety demonstration test shows that the HTR-10 possesses inherent safety features with a great margin. Meanwhile, two new projects have been recently launched to further develop HTGR technology. One is a prototype modular plant, denoted as HTR-PM, to demonstrate the commercial capability of the HTGR power plant. The HTR-PM is designed as $2{\times}250$ MWt, pebble bed core with a steam turbine generator that serves as an energy conversion system. The other is a gas turbine generator system coupled with the HTR-10, denoted as HTR-10GT, built to demonstrate the feasibility of the HTGR gas turbine technology. The gas turbine generator system is designed in a single shaft configuration supported by active magnetic bearings (AMB). The HTR-10GT project is now in the stage of engineering design and component fabrication. R&D on the helium turbocompressor, a key component, and the key technology of AMB are in progress.

• BMB Reports
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• 제38권3호
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• pp.266-274
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• 2005

High temperature requirement A (HtrA) and its homologues constitute the HtrA familiy proteins, a group of heat shock-induced serine proteases. Bacterial HtrA proteins perform crucial functions with regard to protein quality control in the periplasmic space, functioning as both molecular chaperones and proteases. In contrast to other bacterial quality control proteins, including ClpXP, ClpAP, and HslUV, HtrA proteins contain no regulatory components or ATP binding domains. Thus, they are commonly referred to as ATP-independent chaperone proteases. Whereas the function of ATP-dependent chaperone-proteases is regulated by ATP hydrolysis, HtrA exhibits a PDZ domain and a temperature-dependent switch mechanism, which effects the change in its function from molecular chaperone to protease. This mechanism is also related to substrate recognition and the fine control of its function. Structural and biochemical analyses of the three HtrA proteins, DegP, DegQ, and DegS, have provided us with clues as to the functional regulation of HtrA proteins, as well as their roles in protein quality control at atomic scales. The objective of this brief review is to discuss some of the recent studies which have been conducted regarding the structure and function of these HtrA proteins, and to compare their roles in the context of protein quality control.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제23권1호
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• pp.87-94
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• 2001

The present study was performed to investigate the effect of $HTR^{(R)}$ (Hard Tissue Replacement) on osteogenesis in the mandibular bone defects. Eight adult male white rabbits weighing 2.5 to 3.0kg were used. Four bone defects (8mm in diameter and 4mm in depth) were made at the both mandibular body. In the control group, the right mesial bone defect was filled with blood clot and spontaneously healed. In the DFDB group, the right distal bone defect was filled with xenogenic demineralized freeze-dried bone. In the $HTR^{(R)}$ group, the left mesial bone defect was filled with $HTR^{(R)}$. In the $HTR^{(R)}-membrane$ group, the left distal bone defect was filled with $HTR^{(R)}$ and covered with BioMesh membrane. The rabbits were sacrified at 2,4,6 and 9 weeks after the operation and microscopic examination was performed. Results obtained were as follows: In the control and DFDB groups, inflammatory cells and the fibrous connective tissue existed and the bone growth was slower than $HTR^{(R)}$ group by 6 week, and there was intervention of the soft tissue at 9 week. In the $HTR^{(R)}$ group, bone trabeculi extended between the $HTR^{(R)}$ particles without intervention of inflammatory cells and the connective tissue at 4 and 6 weeks. In addition, extensive osseous ingrowth into the $HTR^{(R)}$ particles was observed at 9 week. Bone formation was more active in the $HTR^{(R)}$ group than the control and DFDB groups. There was not obvious difference in the bone healing rate between the $HTR^{(R)}$ and the $HTR^{(R)}-membrane$ group. These results suggest that the $HTR^{(R)}$ promotes osteogenesis in the bone defects and the $HTR^{(R)}$ group has no difference in comparison with the $HTR^{(R)}-BioMesh^{(R)}$ membrane group in bone healing.

• Molecules and Cells
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• 제20권1호
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• pp.83-89
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• 2005

HtrA2/Omi is a mammalian mitochondrial serine protease homologous to the E. coli HtrA/DegP gene products. Recently, HtrA2/Omi was found to have a dual role in mammalian cells, acting as an apoptosis-inducing protein and being involved in maintenance of mitochondrial homeostasis. By screening a human brain cDNA library with $A{\beta}$ peptide as bait in a yeast two-hybrid system, we identified HtrA2/Omi as a binding partner of $A{\beta}$ peptide. The interaction between $A{\beta}$ peptide and HtrA2/Omi was confirmed by an immunoblot binding assay. The possible involvement of HtrA2/Omi in $A{\beta}$ peptide metabolism was investigated. In vitro peptide cleavage assays showed that HtrA2/Omi did not directly promote the production of $A{\beta}$ peptide at the ${\beta}/{\gamma}$-secretase level, or the degradation of $A{\beta}$ peptide. However, overexpression of HtrA2/Omi in K269 cells decreased the production of $A{\beta}40$ and $A{\beta}42$ by up to 30%. These results rule out the involvement of HtrA2/Omi in the etiology of Alzheimer's disease. However, the fact that overexpression of HtrA2/Omi reduces the generation of $A{\beta}40$ and $A{\beta}42$ suggests that it may play some positive role in mammalian cells.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권6호
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• pp.1197-1202
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• 2008

Recent studies provide some evidence that the HtrA2 protein is intimately associated with the pathogenesis of neurodegenerative disorders and that endoplasmic reticulum (ER) quality control and ER stress-associated cell death play critical roles in neuronal cell death. However, little is known about the intimate relationship between HtrA2 and ER stress-associated cellular responses. In the present study, we have demonstrated that the HtrA2 protein level was gradually and significantly increased by up to to-fold in the mitochondria under tunicamycin (Tm)-induced ER stress, which eventually promoted cell death through the release of HtrA2 into the cytoplasm. Using an ecdysone-inducible mammalian expression system, we demonstrate that the extent of cell death in 293-HtrA2 cells was approximately 20 times higher under Tm-induced ER stress, indicating that the increase in the HtrA2 protein level in the mitochondria itself is necessary but not sufficient for the promotion of cell death. Taken together, these results suggest that HtrA2 may serve as a mediator of ER stress-induced apoptosis and ER-mitochondrial cross-talk in some cellular processes.