• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
• /
• 제19권5호
• /
• pp.389-399
• /
• 2015

Zinc has been considered as a vital constituent of proteins, including enzymes. Mobile reactive zinc ($Zn^{2+}$) is the key form of zinc involved in signal transductions, which are mainly driven by its binding to proteins or the release of zinc from proteins, possibly via a redox switch. There has been growing evidence of zinc's critical role in cell signaling, due to its flexible coordination geometry and rapid shifts in protein conformation to perform biological reactions. The importance and complexity of $Zn^{2+}$ activity has been presumed to parallel the degree of calcium's participation in cellular processes. Whole body and cellular $Zn^{2+}$ levels are largely regulated by metallothioneins (MTs), $Zn^{2+}$ importers (ZIPs), and $Zn^{2+}$ transporters (ZnTs). Numerous proteins involved in signaling pathways, mitochondrial metabolism, and ion channels that play a pivotal role in controlling cardiac contractility are common targets of $Zn^{2+}$. However, these regulatory actions of $Zn^{2+}$ are not limited to the function of the heart, but also extend to numerous other organ systems, such as the central nervous system, immune system, cardiovascular tissue, and secretory glands, such as the pancreas, prostate, and mammary glands. In this review, the regulation of cellular $Zn^{2+}$ levels, $Zn^{2+}$-mediated signal transduction, impacts of $Zn^{2+}$ on ion channels and mitochondrial metabolism, and finally, the implications of $Zn^{2+}$ in health and disease development were outlined to help widen the current understanding of the versatile and complex roles of $Zn^{2+}$.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
• /
• 한국미생물생명공학회 2005년도 2005 Annual Meeting & International Symposium
• /
• pp.154-164
• /
• 2005

Saccharomyces cerevisiae KNU5377 is a thermotolerant strain, which can ferment ethanol from wasted papers and starch at 40$^{\circ}C$ with the almost same rate as at 30$^{\circ}C$. This strain showed alcohol fermentation ability to convert wasted papers 200 g (w/v) to ethanol 8.4% (v/v) at 40$^{\circ}C$, meaning that 8.4% ethanol is acceptable enough to ferment in the industrial economy. As well, all kinds of starch that are using in the industry were converted into ethanol at 40$^{\circ}C$ with the almost same rate as at 30$^{\circ}C$. Hyperthermic cell killing kinetics and differential scanning calorimetry (DSC) revealed that exponentially growing cells of this yeast strain KNU5377 were more thermotolerant than those of S. cerevisiae ATCC24858 used as a control. This intrinsic thermotolernace did not result from the stability of entire cellular components but possibly from that of a particular target. Heat shock induced similar results in whole cell DSC profiles of both strains and the accumulation of trehalose in the cells of both strains, but the trehalose contents in the strain KNU5377 were 2.6 fold higher than that in the control strain. On the contrary to the trehalose level, the neutral trehalase activity in the KNU5377 cells was not changed after the heat shock. This result made a conclusion that though the trehalose may stabilize cellular components, the surplus of trehalose in KNU5377 strain was not essential for stabilization of whole cellular components. A constitutively thermotolerant yeast, S. cerevisiae KNU5377, was compared with a relatively thermosensitive control, S. cerevisiae ATCC24858, by assaying the fluidity and proton ATPase on the plasma membrane. Anisotropic values (r) of both strains were slightly increased by elevating the incubation temperatures from 25$^{\circ}C$ to 37$^{\circ}C$ when they were aerobically cultured for 12 hours in the YPD media, implying the membrane fluidity was decreased. While the temperature was elevated up to 40$^{\circ}C$, the fluidity was not changed in the KNU5377 cell, but rather increased in the control. This result implies that the plasma membrane of the KNU5377 cell can be characterized into the more stabilized state than control. Besides, heat shock decreased the fluidity in the control strain, but not in the KNU5377 strain. This means also there's a stabilization of the plasma membrane in the KNU5377 cell. Furthermore, the proton ATPase assay indicated the KNU5377 cell kept a relatively more stabilized glucose metabolism at high temperature than the control cell. Therefore, the results were concluded that the stabilization of plasma membrane and growth at high temperature for the KNU5377 cell. Genome wide transcription analysis showed that the heat shock responses were very complex and combinatory in the KNU5377 cell. Induced by the heat shock, a number of genes were related with the ubiquitin mediated proteolysis, metallothionein (prevent ROS production from copper), hsp27 (88-fold induced remarkably, preventing the protein aggregation and denaturation), oxidative stress response (to remove the hydrogen peroxide), and etc.

• 한국패류학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.157-165
• /
• 2006

바지락의 중금속의 농축 방식 및 해독기작을 연구하기 위해 소화선, 소화관 및 아가미등 세 기관을 선택하여 면역조직화학적 방법, 미세구조적 연구 그리고 SEM-EDS를 사용한 MT와 중금속의 분포 양상을 지역별로 채집한 샘플과 Cd-Cu에 시간별로 노출시킨 샘플에서 각각 살펴보았다. 중금속에 의해 유도된 MT 단백질이 면역조직화학적인 방법에 의해 붉은 색으로 표지되었다. 노출시간이 길어질수록 간췌장에서는 diverticula의 외곽으로 강한 반응을 보였으며, 아가미에서는 중금속의 노출시간이 길어질수록 노출되지 않은 조직에 비해 전반적으로 더 넓은 지역에서 강하게 반응을 보였다. 간췌장과 아가미를 투과전자현미경으로 관찰한 결과 중금속(Cd) 에 더 오래 노출될수록 세포질에서 inclusion body와 중금속으로 추정되는 과립들을 다수 관찰할 수 있었으며, 핵막이 swelling 되는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한 발달된 조면 소포체와 미토콘드리아가 관찰되었다. SEM-EDS 결과 중금속의 분포 양상이 지역별로 상당히 상이한 결과를 나타났는데, 이는 지역별로 중금속의 오염정도와 오염원이 되는 중금속의 종류가 다르기 때문으로 추측된다. 그리고 지역별로 채집한 바지락을 이용한 실험과 S와 Zn의 수치가 높게 나타나는 것으로 보아 MT가 관여하고 있음을 간접적으로 확인할 수 있었다.

• 한국가금학회지
• /
• 제46권3호
• /
• pp.161-171
• /
• 2019

본 연구는 한국 재래닭에서 Zn 보충제 급여가 체내 항산화 지표 및 아연운반체 발현에 미치는 영향을 조사하기 위하여 기초사료(100 ppm, 대조군)에 산화아연(ZnO) 또는 Zn-methionine(ZnM)을 각각 50 ppm을 첨가하여 모두 3개군으로 설정하여 4주간 사양시험을 실시하였다. 혈중 total protein, albumin, blood urea nitrogen과 같은 질소화합물은 처리군들 간 차이가 없었으나, uric acid는 ZnM군에서 ZnO군보다 유의하게(P<0.05) 증가되었다. 혈액의 총 항산화능과 지질과산화도에서는 아연의 급여원에 따른 차이는 없었다. 소장에서 항산화 효소 활성도 및 지질과산화도를 조사한 결과, superoxide dismutase(SOD), glutathione peroxidase(GPX) 및 지질과산화도는 아연의 보충급여 및 급여원에 따른 차이는 없었으나, glutathione S-transferase (GST) 활성도는 ZnM군에서 대조군에 비해 현저히(P<0.05) 증가되었다. 간 조직에서 SOD와 GPX 활성도 및 지질과산화도는 처리군간 비슷한 수준을 보였으나, GST는 ZnM군에서 대조군에 비해 현저히(P<0.05) 증가하였다. 소장 흡수세포에서 아연 운반단백질 ZnT-1(8.62배 P=0.09) 및 ZnT-5(7.3배, P=0.06) mRNA 발현은 ZnM군에서 증가되는 경향은 보였으나, 통계적 차이는 인정되지 않았다. 간에서 아연운반체 mRNA 발현은 아연급여에 따른 통계적 차이는 없었으나, ZnM군에서 대조군에 비해 MT mRNA 발현이 4.12배 증가되는 경향(P=0.10)을 보였다. 이상의 결과로 보아 기초사료에 Zn-methionine 보충급여(50 ppm)는 재래닭의 소장 및 간 조직에서 GST 활성도를 유의하게 증가시키고, 소장에서 아연운반체 mRNA 발현을 증가시키는 경향을 보여 유기태 아연급여는 체내 산화적 스트레스 방어 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각된다.