• Molecules and Cells
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• 제19권1호
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• pp.114-123
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• 2005

Nitropyrene, the predominant nitropolycyclic hydrocarbon found in diesel exhaust, is a mutagenic and tumorigenic environmental pollutant that requires metabolic activation via nitroreduction and ring oxidation. In order to determine the role of ring oxidation in the mutagenicity of 1-nitropyrene, its oxidative metabolites, 1-nitropyrene 4,5-oxide and 1-nitropyrene 9,10-oxide, were synthesized and their mutation spectra were determined in the coding region of hprt gene of CHO cells by a PCR amplification of reverse-transcribed hprt mRNA, followed by a DNA sequence analysis. A comparison of the two metabolites for mutation frequencies showed that 1-nitropyrene 9,10-oxide was 2-times higher than 1-nitropyrene 4,5-oxide. The mutation spectrum for 1-nitropyrene 4,5-oxide was base substitutions (33/49), one base deletions (11/49) and exon deletions (5/49). In the case of 1-nitropyrene 9,10-oxide, base substitutions (27/50), one base deletions (15/50), and exon deletions (8/50) were observed. Base substitutions were distributed randomly throughout the hprt gene. The majority of the base substitutions in mutant from 1-nitropyrene 4,5-oxide treated cells were $A{\rightarrow}G$ transition (15/33) and $G{\rightarrow}A$ transition (8/33). The predominant base substitution, $A{\rightarrow}G$ transition (11/27) and $G{\rightarrow}A$ transition (8/27), were also observed in mutant from 1-nitropyrene 9,10-oxide treated cells. The mutation at the site of adenine and guanine was consistent with the previous results, where the sites of DNA adduct formed by these compounds were predominant at the sites of purines. A comparison of the mutational patterns between 1-nitropyrene 4,5-oxide and 1-nitropyrene 9,10-oxide showed that there were no significant differences in the overall mutational spectrum. These results indicate that each oxidative metabolite exhibits an equal contribution to the mutagenicity of 1-nitropyrene, and ring oxidation of 1-nitropyrene is an important metabolic pathway to the formation of significant lethal DNA lesions.

• KSBB Journal
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• 제31권1호
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• pp.27-32
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• 2016

Several CoA transferases from Clostridium beijerinckii, C. perfringens and Klebsiella pneumoniae were examined for biosynthesis of lactate-containing polyhydroxyalkanoates (PHAs) in recombinant Escherichia coli XL1-Blue strain. The CB3819 gene and the CB4543 gene from C. beijerinckii, the pct gene from C. perfringens and the pct gene from K. pneumoniae, which encodes putative CoA transferase gene, respectively, was co-expressed with the Pseudomonas sp. MBEL 6-19 phaC1437 gene encoding engineered Pseudomonas sp. MBEL 6-19 PHA synthase 1 ($PhaC1_{Ps6-19}$) to examine its activity for the construction of key metabolic pathway to produce poly(3-hydroxybutyrate-co-lactate) [P(3HB-co-LA)]. The recombinant E. coli XL1-Blue expressing the phaC1437 gene and CB3819 gene synthesized poly(3-hydroxybutyrate) [P(3HB)] homopolymer to the P(3HB) content of 60.5 wt% when it was cultured in a chemically defined medium containing 20 g/L of glucose and 2 g/L of sodium 3-hydroxybutyrate. Expression of the phaC1437 gene and CB4543 gene in recombinant E. coli XL1-Blue also produced P(3HB) homopolymer to the P(3HB) content of 51.2 wt% in the same culture condition. Expression of the phaC1437 gene and the K. pneumoniae pct gene in recombinant E. coli XL1-Blue could not result in the production of PHAs in the same culture condition. However, the recombinant E. coli XL1-Blue expressing the phaC1437 gene and the C. perfringens gene could produce poly(3-hydroxybutyrate-co-lactate [P(86.4mol%3HB-co-13.7 mol%LA) up to the PHA content of 10.6 wt% in the same culture condition. Newly examined CoA transfereases in this study may be useful for the construction of engineered E. coli strains to produce PHA containing novel monomer such lactate.

• 미생물학회지
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• 제55권3호
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• pp.206-212
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• 2019

Propionibacterium acnes (P. acnes)는 모낭과 모공 속에 존재하며 세포 찌꺼기, 피지 및 주변 피부 조직의 대사 부산물을 에너지와 영양소로 사용한다. 과도한 피지생성과 모낭의 막힘으로 피지 생성이 증가하면 P. acnes의 증식 및 성장을 유발할 수 있다. 모낭에 있는 P. acnes의 급속한 성장은 염증을 일으킬 수 있는 세포 손상, 신진 대사 부산물을 생성한다. 본 연구는 S. iscoensis Hieron. (S. iscoensis) 추출물이 P. acnes에 의한 염증반응을 조절할 가능성이 있는지 확인하고, 그 신호 전달 기전을 밝히고자 하였다. S. iscoensis 추출물은 마우스 대식세포주인 Raw 264.7에서 P. acne에 의해 유도되는 IL-$1{\beta}$, TNF-${\alpha}$, iNOS와 같은 염증성 사이토카인의 발현을 매우 효과적으로 억제하였다. 이러한, 염증성 사이토카인의 발현 억제는 NF-${\kappa}B$와 NF-AT와 같은 전사 조절 인자의 활성화 저해를 통해 일어남을 확인하였다. 그러나, MAPK 신호 전달 기전과는 상관이 없음을 확인하였다. 이 연구는 S. iscoensis 추출물이 여드름의 치료제로 사용될 가능성이 있음을 최초로 제안한다.

• 한국육종학회지
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• 제50권4호
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• pp.351-363
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• 2018

관상용 화훼작물에 있어서 꽃의 색깔과 형태는 중요한 형질 중 하나이다. 일반적으로 꽃색은 카로티노이드, 플라보노이드, 베타라인에 의해 결정된다. 그 중 플라보노이드는 보다 넓은 영역의 색을 나타낸다. 국화는 세계적으로 인기가 많은 관상용 화훼작물이며 꽃색을 바꾸기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 국화의 경우, 시아니딘 계열 안토시아닌의 축적으로 분홍색 혹은 빨간색의 꽃색을 나타내며, 카로티노이드 계열 색소물질의 축적으로 노란색 또는 초록색의 꽃색을 나타낸다. 그러나 자연계에는 파란 꽃색의 국화는 존재하지 않는다. 지금까지 플라보노이드계 물질 생합성을 조절함으로써 파란색 꽃을 개발하기 위한 여러 연구가 시도되었다. 반면 그 외의 플라보노이드계 물질을 기반으로 한 새로운 꽃색 국화 개발연구는 거의 수행되지 않았다. 플라보노이드 생합성 조절에는 다양한 전사인자들이 관여하고 플라보노이드계 물질 기반 꽃색 변경을 위해서는 구조 유전자 및 전사인자들을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 화훼작물의 플라보노이드 생합성 및 조절에 대하여 전반적으로 서술하였고, 그 동안 보고된 플라보노이드계 물질의 꽃색 변경 연구들을 검토하였다. 이러한 결과들은 생명공학기술을 기반으로한 국화 꽃색 변경 달성을 위한 중요한 길잡이가 될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제31권5호
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• pp.464-474
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• 2021

대사성질환, 암, 손상, 및 패혈증 등에 의해 유도되는 염증은 산화스트레스를 통해 세포의 미토콘드리아의 기능을 감퇴시켜 신경증과 근육위축증 등을 야기한다. 본 연구에서는 lipopolysaccharide (LPS)에 의해 유도된 미토콘 드리아의 기능감퇴와 근육위측증에 대한 butyrate의 억제효과를 확인하고자 하였다. LPS의 처리는 C2C12세포에서 MAPK의 활성을 통해 미토콘드리아 분열을 촉진하는 DRP1 (Ser616) 인산화와 Atrogin-1의 발현을 증가시켰다. 그러나 butyrate를 처리한 C2C12세포에서는 LPS 처리에 의한 염증 효과가 유의적으로 감소하며, 미토콘드리아 분열을 억제하는 DRP1 (Ser637)의 인산화와 mitofugin2 (Mfn2)의 발현을 증가를 유도하는 것을 확인하였다. 또한 butyrate를 처리한 세포에서 대사성질환을 유발하는 pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4)의 발현을 억제함이 관찰되었다. 이는 butyrate가 포도당 대사에서 염증에 의해 유도되는 Warburg 효과를 억제하여 산화스트레스를 개선함으로써, JNK의 활성을 억제하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과들은 butyrate가 항산화효과를 통해 패혈증과 대사성질환과 같은 염증에 의해 유도되는 미토콘드리아의 기능 감퇴와 이에 따른 근육위축증을 개선할 수 있는 후보물질로 활용될 가능성이 있을 것으로 기대된다.

• Mycobiology
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• 제50권1호
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• pp.66-78
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• 2022

The identification of oleaginous yeast species capable of simultaneously utilizing xylose and glucose as substrates to generate value-added biological products is an area of key economic interest. We have previously demonstrated that the Cutaneotrichosporon dermatis NICC30027 yeast strain is capable of simultaneously assimilating both xylose and glucose, resulting in considerable lipid accumulation. However, as no high-quality genome sequencing data or associated annotations for this strain are available at present, it remains challenging to study the metabolic mechanisms underlying this phenotype. Herein, we report a 39,305,439 bp draft genome assembly for C. dermatis NICC30027 comprised of 37 scaffolds, with 60.15% GC content. Within this genome, we identified 524 tRNAs, 142 sRNAs, 53 miRNAs, 28 snRNAs, and eight rRNA clusters. Moreover, repeat sequences totaling 1,032,129 bp in length were identified (2.63% of the genome), as were 14,238 unigenes that were 1,789.35 bp in length on average (64.82% of the genome). The NCBI non-redundant protein sequences (NR) database was employed to successfully annotate 11,795 of these unigenes, while 3,621 and 11,902 were annotated with the Swiss-Prot and TrEMBL databases, respectively. Unigenes were additionally subjected to pathway enrichment analyses using the Gene Ontology (GO), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), Cluster of Orthologous Groups of proteins (COG), Clusters of orthologous groups for eukaryotic complete genomes (KOG), and Non-supervised Orthologous Groups (eggNOG) databases. Together, these results provide a foundation for future studies aimed at clarifying the mechanistic basis for the ability of C. dermatis NICC30027 to simultaneously utilize glucose and xylose to synthesize lipids.

• Animal Bioscience
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• 제36권7호
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• pp.1022-1033
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• 2023

Objective: p66Shc, a 66 kDa protein isoform encoded by the proto-oncogene SHC, is an essential intracellular redox homeostasis regulatory enzyme that is involved in the regulation of cellular oxidative stress, apoptosis induction and the occurrence of multiple age-related diseases. This study investigated the expression profile and functional characteristics of p66Shc during preimplantation embryo development in sheep. Methods: The expression pattern of p66Shc during preimplantation embryo development in sheep at the mRNA and protein levels were studied by quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-qPCR) and immunofluorescence staining. The effect of p66Shc knockdown on the developmental potential were evaluated by cleavage rate, morula rate and blastocyst rate. The effect of p66Shc deficiency on reactive oxygen species (ROS) production, DNA oxidative damage and the expression of antioxidant enzymes (e.g., catalase and manganese superoxide dismutase [MnSOD]) were also investigated by immunofluorescence staining. Results: Our results showed that p66Shc mRNA and protein were expressed in all stages of sheep early embryos and that p66Shc mRNA was significantly downregulated in the 4-to 8-cell stage (p<0.05) and significantly upregulated in the morula and blastocyst stages after embryonic genome activation (EGA) (p<0.05). Immunofluorescence staining showed that the p66Shc protein was mainly located in the peripheral region of the blastomere cytoplasm at different stages of preimplantation embryonic development. Notably, serine (Ser36)-phosphorylated p66Shc localized only in the cytoplasm during the 2- to 8-cell stage prior to EGA, while phosphorylated (Ser36) p66Shc localized not only in the cytoplasm but also predominantly in the nucleus after EGA. RNAi-mediated silencing of p66Shc via microinjection of p66Shc siRNA into sheep zygotes resulted in significant decreases in p66Shc mRNA and protein levels (p<0.05). Knockdown of p66Shc resulted in significant declines in the levels of intracellular ROS (p<0.05) and the DNA damage marker 8-hydroxy2'-deoxyguanosine (p<0.05), markedly increased MnSOD levels (p<0.05) and resulted in a tendency to develop to the morula stage. Conclusion: These results indicate that p66Shc is involved in the metabolic regulation of ROS production and DNA oxidative damage during sheep early embryonic development.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권6호
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• pp.637-645
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• 2011

Production of recombinant proteins by excretory expression has many advantages over intracellular expression in Escherichia coli. Hyperexpression of a secretory exoglucanase, Exg, of Cellulomonas fimi was previously shown to saturate the SecYEG pathway and result in dramatic cell death of E. coli. In this study, we demonstrated that overexpression of the PspA in the JM101(pM1VegGcexL-pspA) strain enhanced excretion of Exg to 1.65 U/ml using shake-flask cultivation, which was 80% higher than the highest yield previously obtained from the optimized JM101(pM1VegGcexL) strain. A much higher excreted Exg activity of 4.5 U/ml was further achieved with high cell density cultivation using rich media. Furthermore, we showed that the PspA overexpression strain enjoyed an elevated critical value (CV), which was defined as the largest quotient between the intracellular unprocessed precursor and its secreted mature counterpart that was still tolerable by the host cells prior to the onset of cell death, improving from the previously determined CV of 20/80 to the currently achieved CV of 45/55 for Exg. The results suggested that the PspA overexpression strain might tolerate a higher level of precursor Exg making use of the SecYEG pathway for secretion. The reduced lethal effect might be attributable to the overexpressed PspA, which was postulated to be able to reduce membrane depolarization and damage. Our findings introduce a novel strategy of the combined application of metabolic engineering and construct optimization to the attainment of the best possible E. coli producers for secretory/excretory production of recombinant proteins, using Exg as the model protein.

• 생명과학회지
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• 제28권9호
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• pp.999-1006
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• 2018

비쑥(Atermisia scoparia)은 국화과에 속하는 한해살이 풀로서 유라시아 지역 분포하며, 염생습지에 자생하는 염생식물의 일종이다. 비쑥은 민간요법에서 이뇨제, 소염제, 간염치료제로 사용되어 왔으며, 비쑥에서 분리한 플라보노이드, 쿠마린 화합물의 항산화, 항염증 등의 생리활성이 보고되어 있다. 본 연구에서는 비쑥 추출물이 3T3-L1 지방전구세포 모델에서 지방세포 내에서의 중성지방 생성 및 지방세포 분화조절 인자 발현에 미치는 영향을 검토하였다. 지방전구세포 3T3-L1을 지방세포로 분화하여 Oil Red O 염색법으로 지방세포 분화 정도를 측정한 결과, 비쑥 추출물 처리군에서 농도 의존적으로 지방세포 형성이 억제되었다. 또한 지방세포 분화 관련 인자인 $PPAR{\gamma}$, $C/EBP{\alpha}$, SREBP-1c의 발현을 mRNA 및 단백질 수준에서 확인한 결과, 비쑥 추출물을 처리한 군에서 지방세포분화 인자 발현이 감소하는 것으로 나타났다. 지방세포 분화 및 증식에 관여하는 것으로 알려져 있는 MAPK 신호전달 경로를 확인한 결과 비쑥 추출물을 처리한 군에서 p38, ERK, JNK의 인산화가 억제되었다. 이를 통해 비쑥 추출물은 MAPK 신호전달 경로를 통한 지방세포 분화 인자 조절을 통해 지방 생성과 합성을 억제하는 것으로 사료된다. 따라서 본 연구 결과로부터 비쑥 추출물의 MAPK 신호전달 경로 억제를 통한 항비만 효과를 확인하였으며, 나아가 건강 기능성 식품 소재로서의 개발 가능성이 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.345-350
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• 2007

인산당은 모든 유기체에서 발견되며 무척 다양한 유용성을 지니고 있다. 특히 glucose 1-phosphate (G1P), glucose 6-phosphate (G6P), fructose 6-phosphate (F6P) 등은 해당과 정, 당합성과정, 5탄당 인산화과정 및 캘빈회로와 같은 탄수화물 대사와 에너지 생산 대사의 주요한 핵심 중간물질이다. 특히 해당과정에서 F6P는 G6P의 이성질화반응에 의하여 생성된다. F6P의 대량생산은 전분을 이용하는 것이 가능한데, 우선 전분에 인산화효소를 가하여 G1P를 얻고, 이 G1P를 자리옮김효소 (phosphoglucomutase, GM)와 이성질화효소 (phosphoglucoisomerase, GI)를 순차적으로 적용하여 G6P와 F6P를 생산하게 된다. 효소반응의 경우 전분의 용해도 증가, 반응속도의 향상 및 미생물의 오염방지 등을 위하여 중온성 효소보다는 고온성 효소 혹은 내열성 효소가 선호된다. 본 연구는 세 가지 내열성 효소를 이용하여 전분으로부터 두 단계반응으로 F6P를 생산하는 것에 관한 것이다. 실험에 사용된 효소는 대장균에서 발현된 재조합 효소로서, 효소의 생산은 유가식 배양을 이용하였다. 1.2% 가용성 전분 200 L를 이용하여 1,253 g의 순수한 G1P를 생산하였으며 이를 이용하여 최종적으로 30% 수율로 F6P를 생산할 수 있었다. 최대수율을 얻기 위하여 반응표면분석법을 이용하여 GM : GI = 1 : 1.23, 63.5$^{\circ}C$, pH 6.85의 조건이 도출되었으며, 이 조건하에서 실험을 통하여 20 g/L의 전분을 이용하여 30% 수율로 F6P가 생성됨을 확인할 수 있었다.