• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.229-229
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• 2022

Rapeseed is a crop that is waterlogging sensitive, and it is necessary to breed waterlogging tolerance varieties. Our study presents the comparative transcriptome changes in two rapeseed lines, i.e., waterlogging-tolerant (tJ8634-B-30,) and - sensitive ('EMS26') lines under control and waterlogging stress treatments at the flowering stage. RNA-sequencing analysis revealed 13,279 differentially expressed genes (DEGs) for 'J8634-B-30' and 8,682 DEGs for 'EMS26' under waterlogging stress condition compared to control. Among DEGs of 'J8634-B-30', 6,818 were up-regulated and 6,461 were down-regulated. On the other hand, among the DEGs of 'EMS26', the number of down-regulated genes (5,240) were higher than that of up-regulated genes (3,442). Gene ontology enrichment analysis showed that DEGs related to glucan metabolic, cell wall, and oxidoreductase activity were significantly changed in 'J8634-B-30'. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)-based analysis in 'J8634-B-30' identified up-regulated DEGs being involved in MAPK signaling pathways. In addition, the DEGs belonging to mechanisms responding to waterlogging stress, i.e., plant hormones, carbon metabolism, Reactive oxygen species (ROS), Nitric oxide (NO) etc. were compared in rapeseed lines. Several DEGs including ethylene-responsive transcription factor (ERF), constitutive triple response (CTR) (in ethylene signaling pathway), monodehydroascorbate Reductase (MDAR), NADPH oxidase (in ROS pathway), cytochrome c oxidase assembly protein (COX) (in NO pathway) up-regulated in 'J8634-B-30'. These outcomes provided the valuable information for further exploring the genetic mechanism of waterlogging tolerance in rapeseed.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.143-143
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• 2022

Plant defense systems against pathogens have been studied extensively and are currently a hot topic in plant science. Using a reverse genetics technique, this study looked into the involvement of the NO-downregulated NAD(P)-binding Rossmann-fold superfamily gene in plant growth and defense in Arabidopsis thaliana. For this purpose, the knockout and overexpressing plant of the candidate gene along with the relevant controls were exposed to control, oxidative and nitro-oxidative stresses. The results showed that candidate gene negatively regulates plants' root and shoot lengths. To investigate the role of the candidate gene in plant basal defense, R-gene-mediated resistance and systemic acquired resistance (SAR) plants were challenged with virulent or avirulent strains of Pseudomonas syringae pathovar tomato (Psf) DC3000. The results showed that the candidate gene negatively regulates plants' basal defense, R-gene-mediated resistance and SAR. Further characterization via GO analysis associated the candidate gene with metabolic and cellular processes and response to light stimulus, nucleotide binding and cellular location in the cytosol and nucleus. Protein structure analysis indicated the presence of a canonical Oxidoreductase family NAD (P)-binding Rossmann fold domain of 120 amino acids with a total of 121 plant homologs across 35 different plant species in the clad streptophyta. Arabidopsis eFP browser showed its expression in almost all the above-ground parts. Protein analysis indicated C225 and C359 as potential targets for S-Nitrosylation by NO. SMART analysis indicated possible interactions with mevalonate/galactokinase, galacturonic acid kinase, arabinose kinase, putative xylulose kinase, GroES-like zinc-binding alcohol dehydrogenase and various glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제32권1호
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• pp.77-83
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• 2024

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by neuronal cell death and memory impairment. Corticosterone (CORT) is a glucocorticoid hormone produced by the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in response to a stressful condition. Excessive stress and high CORT levels are known to cause neurotoxicity and aggravate various diseases, whereas mild stress and low CORT levels exert beneficial actions under pathophysiological conditions. However, the effects of mild stress on AD have not been clearly elucidated yet. In this study, the effects of low (3 and 30 nM) CORT concentration on Aβ_25-35-induced neurotoxicity in SH-SY5Y cells and underlying molecular mechanisms have been investigated. Cytotoxicity caused by Aβ_25-35 was significantly inhibited by the low concentration of CORT treatment in the cells. Furthermore, CORT pretreatment significantly reduced Aβ_25-35-mediated pro-apoptotic signals, such as increased Bim/Bcl-2 ratio and caspase-3 cleavage. Moreover, low concentration of CORT treatment inhibited the Aβ_25-35-induced cyclooxygenase-2 and pro-inflammatory cytokine expressions, including tumor necrosis factor-α and interleukin-1β. Aβ_25-35 resulted in intracellular accumulation of reactive oxygen species and lipid peroxidation, which were effectively reduced by the low CORT concentration. As a molecular mechanism, low CORT concentration activated the nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, a redox-sensitive transcription factor mediating cellular defense and upregulating the expression of antioxidant enzymes, such as NAD(P)H:quinone oxidoreductase, glutamylcysteine synthetase, and manganese superoxide dismutase. These findings suggest that low CORT concentration exerts protective actions against Aβ_25-35-induced neurotoxicity and might be used to treat and/or prevent AD.

• 동아시아식생활학회지
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• 제19권6호
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• pp.987-995
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• 2009

440 kDa의 키토산을 아스코르브산 0.05% 용액에 교반시켜 만든 CA 용액에 과메기를 침지한 후 냉풍 제습 건조한 과메기(CAK)와 자연 건조한 과메기(NPK)를 각각 동결 건조하여 식이에 5%씩 첨가한 식이를 5주령의 SD계 흰쥐에 6주간 급여하였을 때 혈청지질함량과 활성산소종(ROS) 관련 효소활성에 미치는 영향을 비교하였다. 체중 증가량, 식이 섭취량, 식이 효율 및 간장, 신장, 심장, 고환 등의 장기 중량 비율에는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 혈중 중성 지질, 총콜레스테롤 함량에도 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 HDL- 콜레스테롤 함량은 과메기를 급여하지 않은 대조군(NC군), NPK 군 및 CAK군에서 각각 62.00, 48.01 및 71.84 mg/dL로 유의적인 차이를 보였으며, LDL-콜레스테롤 함량은 각각 34.98, 57.49, 35.17 mg/dL로 CAK군이 다른 두 군보다 유의적으로 낮은 수치를 나타내었고, 동맥경화지수도 각각 0.80, 1.49, 0.68으로 유의적인 차이를 보였다. 각 군의 total XOD (xanthine oxidoreductase) 활성은 유의차가 없었으나 XOD O type의 활성은 NPK군에서 NC군보다 높은 활성을 보이는 반면 CAK군은 NC 및 NPK군보다 21~45% 낮았다. 간조직의 SOD(superoxide dismutase) 활성은 CAK군이 NC 및 NPK군에 비하여 유의적으로 높았으나 GST(glutathione S-transferrase)의 활성은 유의적인 차이를 보이지 않았다. 한편, 혈청 ALT의 활성은 NC군에 비해 NPK군에서 증가하였으나, CAK군은 NC군의 수준으로 나타났다. 그리고 CAK군은 NC 및 NPK군에 비하여 간조직 내의 GSH(glutathione) 함량은 높은 반면 LPO(lipid peroxide)함량은 낮았다. 이상의 결과 CA처리 냉풍 제습 건조 과메기는 자연 건조 과메기에 비하여 높은 혈중 지질 개선 효과와 더불어 체내 ROS 생성계 효소 활성을 억제함과 동시에 소거계 효소의 활성을 촉진하는 효과가 있어 산업적 활용성이 기대되며, 일반 성분 분석을 통한 자연 건조 과메기와 CA처리 냉풍 제습 건조 과메기의 일반 성분 차이 및 기능성 물질의 연구는 추후 당면 연구과제이다.

• 동아시아식생활학회지
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• 제18권6호
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• pp.939-948
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• 2008

삼나물 에탄올 추출물이 streptozotocin으로 유발한 쥐의 당뇨증상과 산화적 스트레스에 미치는 영향을 조사하였다. 실험군은 정상군(NC), 당뇨군(DM), 당뇨유발 후 식이에 삼나물 에탄올 추출물을 0.3%를 첨가한 식이군(SA), 당뇨유발 후 식이에 삼나물 에탄올 추출물을 0.6% 첨가한 식이군(SB)으로 구분하여 5주간 사육하였다. SA군과 SB군은 NC군에는 미치지 못하였으나, 당뇨로 인해 초래되는 병리적 증상인 체중 감소, 식이섭취량 및 음용수 섭취량의 증가, 식이효율저하, 간장 및 신장 무게의 증가 현상을 개선하는 효과가 있었다. 실험식이로 5주간 사육한 당뇨쥐의 혈당은 DM군에 비하여 $17.9{\sim}27.2%$를 감소시켰으며 fructosamine의 함량은 $25.6{\sim}32.6%$를 감소시켰다. 또한, 당뇨로 인하여 증가된 alanine aminotransferase(ALT)와 aspartate aminotransferase(AST) 활성을 각각 25.6 및 30.3% 감소시켰다. SA 및 SB군은 DM군에 비하여 혈청 중성지질은 $42.37{\sim}55.51%$ 감소, total cholesterol 함량은 $26.85{\sim}30.44%$ 감소, HDL-cholesterol 함량은 $13.01{\sim}17.35%$ 증가, LDL-cholesterol 함량은 $37.29{\sim}39.11%$가 감소하였다. SA 및 SB군의 xanthine oxidoreductase의 total type, O type 및 O/T(%)은 DM군에 비하여 유의적으로 감소하였으며 간 조직 glutathione함량은 유의적으로 증가 lipid peroxide 함량은 유의적으로 감소시켰다. Superoxide dismutase와 glutathione S-transferase 활성도 DM군에 비하여 각각 $56.84{\sim}94.90%$ 및 $57.14{\sim}68.92%$를 증가시켰다. 이상의 실험 결과 삼나물 에탄을 추출물은 STZ로 유도한 당뇨쥐의 고혈당을 완화시킴과 동시에 ROS 생성계를 억제하고 ROS 소거계를 활성화시킴으로써 당뇨를 경감시키는 효과가 있는 것으로 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제41권1호
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• pp.67-73
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• 2005

본 연구에서는 남세균인 Synechocystis sp. PCC 6803 (Syn6803)을 대상으로 transposable element Tn5를 이용하여 획득된 1,200여 돌연변이주로부터 모균주에 비하여 PHB 축적량이 크게 증진된 균주를 선별하고, Tn5 삽입에 의해 결함을 나타낸 유전자를 확인함으로써 Syn6803에서의 PHB 생합성에 영향을 주는 세포내 생리학적 요인을 조사하고자 하였다. 모균주인 야생형 균주의 경우 질소원이 제한된 $BG11_0$ 배지에서의 PHB 생합성량이 건체량의 $4\%$ (w/w) 수준인데 반하여, $10-34\%$의 생합성량을 보이는 25개의 돌연변이 균주를 얻을 수 있었다. Inverse PCR을 이용하여, 선별된 돌연변이 균주내 돌연변이가 일어난 유전자를 조사한 결과, 아직까지 그 기능이 규명되지 않은 유전자가 대부분이었으나, NADH-ubiquinone oxidoreductase, O-succinylbenzoic-CoA ligase 또는 photosystem II PsbT protein과 같이 광합성과 호흡에 관여하는 유전자에 돌연변이가 일어난 4 균주와 histidine kinase가 결여된 1균주가 확인되었다. 이들 균주를 대상으로pulse-amplitude modulated fluorometer를 이용하여 세포내 $NAD(P)H/NAD(P)^+$비를 측정한 결과, 에너지 대사 흐름의 차단에 의해 세포내의 $NAD(P)HNAD(P)^+$비가 모균주에 비하여 현저하게 높은 것으로 나타났다. 이는 잉여의 전자로 포화된 세포, 즉 NAD(P)H에 의해 환원적 상태를 유지하고 있는 세포의 경우 PHB 축적 이 증진될 수 있음을 시사한다. 이러한 사실은 인위적으로 광합성과 호흡 관련 유전자가 제거되어 $NAD(P)H/NAD(P)^+$비가 높아진 것으로 알려진 다수의 Syn6803 돌연변이 균주들을 대상으로 PHB 생합성량을 조사한 결과로부터 재확인되었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제55권2호
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• pp.85-94
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• 2012

Monascus pilosus로 발효시킨 후 발효 녹차의 첨가식이가 고지방식이 ICR 마우스의 체중과 혈청 지방함량 및 간 조직 항산화계 효소활성에 미치는 영향을 조사하였다. 정상대조군(NC), 고지방식이대조군(HC), 비발효녹차 분말을 2% 첨가한 고지방식이군(CHA) 및 M. pilosus로 발효시킨 후발효녹차 분말을 2% 첨가한 고지방식이군(mCHA)으로 구분하여 7주간 사육하였다. 체중은 CHA군과 mCHA군간의 유의적인 차이가 없으나 HC군에 비하여 각각 24.15 및 29.66%가 감소되었으며 식이섭취량에는 차이가 없었다. 체중 당 간 및 신장의 중량은 CHA군 및 mCHA군이 HC군에 비해 증가하였다. 체중 당 부고환주위지방의 무게는 mCHA군에서 유의하게 감소하였다. 혈청 TG와 의총콜레스테롤 함량은 mCHA군에서 NC군 수준으로 감소하였다. CHA군과 mCHA군의 HDL-cholesterol 함량은 HC군에 비하여 96.55 및 119.32%가 높았다. CHA군과 mCHA군의 CHA군 및 mCHA군의 LDL-cholesterol 함량은 각각 0.67 및 0.41을 나타내었다. 간 조직의 GSH 함량은 HC군에 비하여 CHA군이 11.24%, mCHA군은 23.68%가 높았다. LPO 함량은 CHA군과 mCHA군이 HC군에 비하여 43.70 및 45.38%가 낮았다. CHA군과 mCHA군의 xanthine oxidoreductase D type 효소활성은 HC군에 비하여 각각 18.52 및 33.33%가 감소하였으며 mCHA군은 NC군 수준으로 높았다. XOD O type 효소활성은 CHA군과 mCHA군이 HC군에 비하여 각각 16.67 및 33.33%가 높았다. superoxide dismutase 활성은 CHA군과 mCHA군이 HC군에 비하여 유의차는 없었다. mCHA군의 glutathione S-transferase 활성은 HC군에 비하여 유의적으로 높았으며 특히, mCHA군의 glutathione peroxidase 활성은 HC군의 2.55배, CHA군의 1.5배로 높았으며 NC군과 대등하였다. CHA군과 mCHA군의 ALT 활성 HC군에 비하여 현저하게 낮았다. 간 조직의 현미경 관찰결과, CHA군과 mCHA군에서는 간 세포 내 축적된 지방의 크기가 작은 포말형으로 변화되고, 이로 인해 간 세포판과 동양혈관 형성이 간 소엽단위로 뚜렷하게 구분되었다. 이상의 실험결과로 보아 M. pilosus로 발효시킨 후발효 녹차는 고지방식이에 의해 유발되는 비만과 고지혈증 및 지방간을 예방 혹은 경감시켜줄 수 있는 유효한 가능성을 시사하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.303-312
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• 2019

신장에서 발생한 산화적 스트레스는 조직을 손상시키고 이는 만성신장질환으로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 LLC-$PK_1$ 신장세포를 이용하여 산화적 스트레스 개선 효과를 살펴보았다. LLC-$PK_1$ 세포에 무막줄기세포추출물을 처리했을 때 체내 항산화 단백질인 heme-oxygenase-1, thioredoxin reductase 1, 및 NADPH quinine oxidoreductase-1의 발현이 증가함을 확인하였다. LLC-$PK_1$에 산화적 스트레스를 유도하기 위하여 3-morpholinosydnonimine (SIN-1)을 처리한 결과 세포생존율이 감소하여 산화적 스트레스로 인해 세포가 손상됨을 확인하였다. 그러나 무막줄기세포추출물을 처리하였을 때 세포생존율이 증가하였으며, $2.5{\mu}g/mL$에서 세포생존율이 58.84%에서 64.43%까지 증가하였다. 또한 무막줄기세포추출물은 LLC-$PK_1$ 세포에서 SIN-1으로 유도된 염증 및 세포사멸을 조절하였다. 염증 관련 단백질인 inducible nitric oxide synthase와 cyclooxygenase-2는 무막줄기세포 추출물을 처리했을 때 단백질 발현이 감소하였고, 세포사멸과 관련된 B-cell lymphoma-2-associated X protein/B-cell lymphoma-2 비율과 cleaved caspase-3, cleaved-poly (ADP-ribose) polymeras의 단백질 발현이 감소함을 확인하였다. 결과적으로 무막줄기세포출물은 SIN-1을 처리한 LLC-$PK_1$ 세포에서 산화적 스트레스에 대한 보호 효과가 있음을 알 수 있었으며, 이들 결과를 바탕으로 무막줄기세포추출물의 항산화 기능성 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.

• 농약과학회지
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• 제2권3호
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• pp.70-78
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• 1998

유기물의 함량이 상이한 두 토양에서 제초제 oxadiazon의 소실, 흡착 및 탈착 양상을 알아보고 토양유기물과 결합되는 기작을 알기 위하여 산화환원촉매인 laccase를 이용하여 humic monomer와의 반응성을 규명하였다. Oxadiazon의 토양중에서 소실되는 반감기는 Soil I과 Soil II에서 각각 38일 및 45일로 나타나 유기물이 많은 토양에서 반감기가 더 짧았다. Oxadiazon의 흡착양상은 Freundlich식에 잘 부합하였으며 Freundlich 홉착계수 k값은 Soil I과 Soil II 에서 각각 31.79 및 22.50으로 유기물을 제거한 토양의 1.28 및 3.60에 비해 매우 크게 나타났다. 효소의 첨가에 의한 oxadiazon의 흡착량은 효소를 첨가하지 않은 시험구에 비해 Soil I과 Soil II에서 각각 17.1% 및 9.3% 증가하였으나, 유기물을 제거한 토양에서는 효소 첨가의 영향이 나타나지 않았다. 흡착된 oxadiazon의 탈착율은 Soil I과 Soil II에서 각각 51.1% 및 58.5%로 유기물을 제거한 토양의 88.3% 및 84.6%에 비해 낮았다. 효소가 처리된 토양에 흡착된 oxadiazon의 탈착율은 유기물을 제거시킨 토양에서는 차이가 없었으나 유기물을 제거하지 않은 토양에서는 감소하였다. Oxadiazon은 Myceliophthera thermophila로부터 분리된 산화환원효소인 laccase와 단독으로 반응하였을 때는 거의 전환되지 않았으나 humic monomers인 catechol, guaiacol 및 gallic acid 등이 있을 때는 $20{\sim}24%$ 수준으로 전환되었다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제31권2호
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• pp.57-65
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• 2013

Beta-lapachone (${\beta}$-Lap; 3,4-dihydro-2, 2-dimethyl-2H-naphthol[1, 2-b]pyran-5,6-dione) is a novel anti-cancer drug under phase I/II clinical trials. ${\beta}$-Lap has been demonstrated to cause apoptotic and necrotic death in a variety of human cancer cells in vitro and in vivo. The mechanisms underlying the ${\beta}$-Lap toxicity against cancer cells has been controversial. The most recent view is that ${\beta}$-Lap, which is a quinone compound, undergoes two-electron reduction to hydroquinone form utilizing NAD(P)H or NADH as electron source. This two-electron reduction of ${\beta}$-Lap is mediated by NAD(P)H:quinone oxidoreductase (NQO1), which is known to mediate the reduction of many quinone compounds. The hydroquinone forms of ${\beta}$-Lap then spontaneously oxidizes back to the original oxidized ${\beta}$-Lap, creating futile cycling between the oxidized and reduced forms of ${\beta}$-Lap. It is proposed that the futile recycling between oxidized and reduced forms of ${\beta}$-Lap leads to two distinct cell death pathways. First one is that the two-electron reduced ${\beta}$-Lap is converted first to one-electron reduced ${\beta}$-Lap, i.e., semiquinone ${\beta}$-Lap $(SQ)^{{\cdot}-}$ causing production of reactive oxygen species (ROS), which then causes apoptotic cell death. The second mechanism is that severe depletion of NAD(P)H and NADH as a result of futile cycling between the quinone and hydroquinone forms of ${\beta}$-Lap causes severe disturbance in cellular metabolism leading to apoptosis and necrosis. The relative importance of the aforementioned two mechanisms, i.e., generation of ROS or depletion of NAD(P)H/NADH, may vary depending on cell type and environment. Importantly, the NQO1 level in cancer cells has been found to be higher than that in normal cells indicating that ${\beta}$-Lap may be preferentially toxic to cancer cells relative to non-cancer cells. The cellular level of NQO1 has been found to be significantly increased by divergent physical and chemical stresses including ionizing radiation. Recent reports clearly demonstrated that ${\beta}$-Lap and ionizing radiation kill cancer cells in a synergistic manner. Indications are that irradiation of cancer cells causes long-lasting elevation of NQO1, thereby sensitizing the cells to ${\beta}$-Lap. In addition, ${\beta}$-Lap has been shown to inhibit the repair of sublethal radiation damage. Treating experimental tumors growing in the legs of mice with irradiation and intraperitoneal injection of ${\beta}$-Lap suppressed the growth of the tumors in a manner more than additive. Collectively, ${\beta}$-Lap is a potentially useful anti-cancer drug, particularly in combination with radiotherapy.