• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권6호
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• pp.959-967
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• 2010

Down syndrome (DS) is an abnormality of the 21st chromosome that commonly occurs in children born to older women. Thus, amniotic fluid (AF) is usually collected from such women for prenatal diagnosis. This study analyzed human AF supernatants (AFS) using a mass spectrometric (MS) approach to search for candidate biomarkers of a DS pregnancy. The AFS were collected from older pregnant women at weeks 16-18 of their gestation by amniocentesis for cytogenetic analysis. The AFS from the pregnancies carrying DS (n=4) or chromosomally normal (n=6) fetuses, as revealed by the cytogenetic analysis, were then subjected to global protein profiling based on liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). Affinity chromatography was also applied prior to the LC-ESI-MS/MS to minimize the masking effect of highly abundant albumin and immunoglobulin and thereby increase the diversity of the identified proteins. As a result, at least 30 new AFS proteins were identified and 44 AFS proteins were found to be differentially expressed between the DS and normal cases, where 6 of the proteins were unique to the DS cases and 11 were unique to the chromosomally normal cases. In addition, in the DS cases, 19 AFS proteins were downregulated and 8 were upregulated to varying degrees. A Western blot analysis confirmed the LC-ESI-MS/MS data, indicating that the combined detection of apolipoprotein A-II (apoA-II) and alpha-fetoprotein (AFP) could be a potential tool for diagnosing DS cases.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권6호
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• pp.1128-1137
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• 2017

The aim of this study was to explore the accuracy and feasibility of matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) in identifying bacteria from environmental sources, as compared with rpoA gene sequencing, and to evaluate the occurrence of bacteria of the genus Enterococcus in wild birds. In addition, a phyloproteomic analysis of certain Enterococcus species with spectral relationships was performed. The enterococci were isolated from 25 species of wild birds in central Europe (Poland). Proteomic (MALDI-TOF MS) and genomic (rpoA gene sequencing) methods were used to identify all the isolates. Using MALDI-TOF MS, all 54 (100%) isolates were identified as Enterococcus spp. Among these, 51 (94.4%) isolates were identified to the species level (log(score) ${\geq}2.0$), and three isolates (5.6%) were identified at a level of probable genus identification (log(score) 1.88-1.927). Phylogenetic analysis based on rpoA sequences confirmed that all enterococci had been correctly identified. Enterococcus faecalis was the most prevalent enterococcal species (50%) and Enterococcus faecium (33.3%) the second most frequent species, followed by Enterococcus hirae (9.3%), Enterococcus durans (3.7%), and Enterococcus casseliflavus (3.7%). The phyloproteomic analysis of the spectral profiles of the isolates showed that MALDI-TOF MS is able to differentiate among similar species of the genus Enterococcus.

• Molecules and Cells
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• 제38권7호
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• pp.624-629
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• 2015

Since the emergence of proteomics methods, many proteins specific for renal cell carcinoma (RCC) have been identified. Despite their usefulness for the specific diagnosis of RCC, such proteins do not provide spatial information on the diseased tissue. Therefore, the identification of cancer-specific proteins that include information on their specific location is needed. Recently, matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) mass spectrometry (MS) based imaging mass spectrometry (IMS) has emerged as a new tool for the analysis of spatial distribution as well as identification of either proteins or small molecules in tissues. In this report, surgical tissue sections of papillary RCC were analyzed using MALDI-IMS. Statistical analysis revealed several discriminative cancer-specific m/z-species between normal and diseased tissues. Among these m/z-species, two particular proteins, S100A11 and ferritin light chain, which are specific for papillary RCC cancer regions, were successfully identified using LC-MS/MS following protein extraction from independent RCC samples. The expressions of S100A11 and ferritin light chain were further validated by immunohistochemistry of human tissues and tissue microarrays (TMAs) of RCC. In conclusion, MALDI-IMS followed by LC-MS/MS analysis in human tissue identified that S100A11 and ferritin light chain are differentially expressed proteins in papillary RCC cancer regions.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.393-400
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• 2007

현재 많은 대학과 기업에서 다양한 방법으로 상용화가 가능한 protein microarray의 개발을 위해 많은 연구를 집중하고 있다. Protein microarray의 제작 및 분석 조건을 최적화하기 위한 연구도 진행되고 있지만 protein microarray로 부터 얻은 분석 결과를 모든 연구자들이 공유하고 통합하기 위한 노력이 절실한 실정이다. 뿐만 아니라, PCR 같은 무한 확장 방법이 존재하지 않는 단백질의 특성을 고려할 때, 좀 더 실용적인 protein microarray를 많이 만들기 위해서는 수많은 단백질들과 결합할 수 있는 특이성이 높고 결합력이 강한 capture molecule들을 개발하는 것이 필수이다. 그러나 이러한 장애에도 불구하고 protein microarray는 아주 적은 시료량으로 high-throughput assay가 가능하다는 장점 때문에 현재의 생명과학의 발전 추세로 볼 때 앞으로 protein microarray가 조만간 실용화될 것이며 이의 시장성은 매우 클 것으로 기대된다. 보다 빠른 실용화를 위해서는 protein microarray의 개발에 필요한 기반 기술의 개발과 동시에 이를 활용하기 위한 contents의 개발도 절실히 요구된다.

• BMB Reports
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• 제55권11호
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• pp.571-576
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• 2022

Advancements in the field of proteomics have provided opportunities to develop diagnostic and therapeutic strategies against various diseases. About half of the world's population remains at risk of malaria. Caused by protozoan parasites of the genus Plasmodium, malaria is one of the oldest and largest risk factors responsible for the global burden of infectious diseases with an estimated 3.2 billion persons at risk of infection. For epidemiological surveillance and appropriate treatment of individuals infected with Plasmodium spp., timely detection is critical. In this study, we used combinations of depletion of abundant plasma proteins, 2-dimensional gel electrophoresis (2-DE), image analysis, LC-MS/MS and western blot analysis on the plasma of healthy donors (100 individuals) and vivax and falciparum malaria patients (100 vivax malaria patients and 8 falciparum malaria patients). These analyses revealed that α1-antichymotrypsin (AACT) protein levels were elevated in vivax malaria patient plasma samples (mean fold-change ± standard error: 2.83 ± 0.11, based on band intensities), but not in plasma from patients with other mosquito-borne infectious diseases. The results of AACT immunoblot analyses showed that AACT protein was significantly elevated in vivax and falciparum malaria patient plasma samples (≥ 2-fold) compared to healthy control donor plasma samples, which has not been previously reported.

• 대한미생물학회지
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• 제35권2호
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• pp.97-108
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• 2000

Two-dimensional gel electrophoresis (2-DE) is an essential tool of proteomics to analyse the entire set of proteins of an organism and its variation between organisms. Helicobacter pylori was tried to identify differences between strains. As the first step, whole H. pylori was lysed using high concentration urea contained lysis buffer [9.5 M Urea, 4% CHAPS, 35 mM Tris, 65 mM DTT, 0.01% SDS and 0.5% Ampholite (Bio-Rad, pH 3-10)]. The extract ($10\;{\mu}g$) was rehydrated to commercially available immobilised pH gradient (IPG) strips, then the proteins were separated according to their charges as the first dimensional separation. The IPG strips were placed on Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) to separate according to molecular mass of the proteins as the second dimension. The separated protein spots were visualised by silver staining in order to compare different expression of proteins between strains. Approximately 120 spots were identified in each mini-protein electrophoresised gel, furthermore about 65 to 75 spots were regarded as identical proteins in terms of pI value and molecular weight between strains used. In addition, distinct differences were found between strains, such as 219-1, Y7 and Y14, CH150. Two representative strains were examined using strips which had pH range from 4 to 7. This strips showed a number of isoforms which were considered large spots on pH range 3-10. Furthermore, the rest of spots on pH 4-7 IPG strips appeared very distinctive compared to broad range IPG strips. 2-DE seems to be an excellent tool for analysing and identifying variations between H. pylori strains.

• 한국식품과학회지
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• 제39권4호
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• pp.438-446
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• 2007

콩 발효식품인 청국장은 어느 정도는 그 기능성 때문에 많은 사람들이 선호하고 있다. 청국장의 발효 과정은 발효미생물이 분비하는 단백질 분해 효소를 포함하는 여러 효소들에 의해 이루어지기 때문에 발효기간 동안 청국장의 단백질체 분석은 발효의 최적화를 이루기 위해서 그리고 청국장에 생성되는 기능성물질 생성 과정을 이해하는 데 도움이 된다. 청국장의 수용성 단백질을 phenol/chloroform 추출 방법으로 분리하여 2-D gel 분석에 방해되는 물질들을 제거하였다. 각 발효 단계에서 단백질 분석을 하였을 때 20시간 안에 대부분의 단백질들이 작은 분자로 분해되었고 수용성 단백질에는 미생물 유래 단백질들이 점차 증가하였다. 청국장의 단백질 프로파일은 natto의 것과는 매우 다른 양상을 2-D gel 상에서 보였다. 각 gel에서 50개의 단백질을 임의로 선발하여 MALDI-TOF MS 분석을 하고 PMF로 단백질을 동정하였다. 결과는 콩이나 발효 미생물들의 유전체 정보가 부족하여 청국장에서 9종 natto에서 15종의 단백질만을 동정할 수 있었다. MS/MS 분석을 통한 아미노산 서열 분석을 통해 얻은 정보를 가지고 BLASTP 검색엔진으로 database를 검색한 결과 제한된 수의 단백질이 낮은 신뢰도 범위에서 동정되었다. 그렇지만 청국장과 같이 복잡한 단백질체를 분석하기에는 본 연구에서 고안한 전체 단백질 분리 기술과 2-D gel 분석적 접근은 단백질을 전체적으로 분석함에 있어 훌륭한 방법이다. 앞으로 청국장의 단백질 변화에 대한 연구는 의미 있는 변화를 보이는 소수의 단백질을 선발하고 이들에 대해 집중적으로 질량분석 하여 단백질을 동정하는 것이 필요하다.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.285-290
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• 2005

Sanguinarine은 천연 항균성 물질로 의약품, 생활용품 그리고 화장품 등 그 이용은 다양하나 가격이 비싸고 수율이 따르지 못하는 점을 식물세포배양을 통하여 해결할 수 있을 것으로 기대된다. Sanguinarine의 생산을 극대화하기 위하여 전통적인 방법인 환경적 요인을 고려한 cell selection방법과 유전적 접근인 protein의 변화를 동시에 관찰하였다. Yeast extract를 elicitor로 이용하였을 경우에 control에서는 관찰 할 수 없었던 sanguinarine에 해당하는 오렌지색의 형광을 볼 수 있었으며, 실제 metabolite의 분석에서도 sanguinarine의 증가를 확인 할 수 있었다. 세포 내부에서는 sanguinarine이 약 8배의 증가를 보였으며 배지에서는 약 5배의 증가를 보였다. Protein 역시 2-D electrophoresis로 확인한 결과 intensity가 $5\%,\;88\%,\;6.4\%$의 증가, 일정, 감소를 보인 spot들이 elicitor 처리 후 세포에서는 $34\%,\;39.4\%\;26.5\%$로 intensity가 증가된 spot들이 더많이 검출되었다. 본 연구에서는 sanguinarine을 yeast extract를 이용해서 생산량을 증가시키고 sanguinarine의 생산과 관련된 protein의 변화에 대해서 알아보고자 하였다. 본 예와 같은 실험 연구방법이 식물이차대사산물 생산성에 관련된 protein군을 규명하는데 초석이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2010년도 정기총회 및 춘계학술발표회
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• pp.14-14
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• 2010

Plastid proteomics are essential organelles present in virtually all cells in plants and green algae. Plastids are responsible for the synthesis and storage of key molecules required for the basic architecture and functions of plant cells. The proteome of plastid, and in particular of chloroplast, have received significant amounts of attention in recent years. Various fractionation and mass spectrometry (MS) techniques have been applied to catalogue the chloroplast proteome and its sub-organelles compartments. To better understanding the function of the lumenal sub-organelles within the thylakoid network, we have carried out a systematical analysis and identification of the lumenal proteins in the thylakoid of wheat by using Tricine-SDS-PAGE, and LTQ-ESI-FTICR mass spectrometry followed by SWISS-PROT database searching. We isolation and fractionation these membrane from fully developed wheat leaves using a combination of differential and gradient centrifugation couple to high speed ultra-centrifuge. After collecting all proteins to eliminate possible same proteins, we estimated that there are 407 different proteins including chloroplast, chloroplast stroma, lumenal, and thylakoid membrane proteins excluding 20 proteins, which were identified in nucleus, cytoplasm and mitochondria. A combination of these three programs (PSORT, TargetP, TMHMM, and TOPPRED) was found to provide a useful tool for evaluating chloroplast localization, transit peptide, transmembranes, and also could reveal possible alternative processing sites and dual targeting. Finally, we report also sub-cellular location specific protein interaction network using Cytoscape software, which provides further insight into the biochemical pathways of photosynthesis. The present work helps understanding photosynthesis process in wheat at the molecular level and provides a new overview of the biochemical machinery of the thylakoid in wheat.

• 미생물학회지
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• 제38권2호
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• pp.86-95
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• 2002

최근 인간을 비롯한 다양한 생명체의 genome project연구결과 밝혀진 유전자들의 염기서열을 토대로, 생명체 구성성분의 실질적 인 역할을 하는 단배질의 기능을 밝히는 proteomics에 관한 연구의 필요성 이 대두되고 있다. 따라서, 이 연구는 post-genomics시대에 다양한 종류의 단백질 기능과 상호작용의 기초연구에 필수적 인 새로운 포유동물세포 유전자 발현벡터를 RNA 바이러스인 소설사성 바이러스(Bovine Viral Diarrhea Virus)의 infectious CDNA molecular clone을 이용하여 개발하였다. 먼저 BVDV의 infectious CDNA molecular clone (pNADLclns-)을 이용하여 puromycin 항생제에 저항성을 나타내는 puromycin acetyltransferase (pac) 유전자를 삽입하여 recombinant full-length infectious CDNA clone을 합성하였다. 합성된 recombinant CDNA clone을 주형으로 T7 RNA polymerase를 사용하여 in vitro transcribed full-length viral RNA를 합성하였다. 합성된 viral RNA의 자가복제 여부는 MDBK세포에 transfection시킨 후, $^{32}P$ 로 metabolically label함으로써 확인하였다. 또한, transfection된 세포에서의 바이러스 단백질 발현여부는 바이러스에 특이적으로 반응하는 anti-NS3 단클론항체를 사용하여 분석하였다. 또한, infectious CDNA clone을 응용하여 새로운 포유동물세포유전자 발현벡터의 개발을 위해서, 먼저 바이러스의 구조단백질이 바이러스의 자가복제에 필수적인 지를 평가하였다. 실험결과, 각각의 구조단백질 유전자를 deletion한 recombinant cDNA clone으로부터 합성된 viral RMA의 자가복제여부는pac유전자의 발현여부로 recombinant cDNA clone으로부터 합성된 recombinant viral RMA를 MDBK 세포에 transfection시킨 후, puromycin으로 selection함으로써 할 수 있었다. Deletion실험결과, 각각의 구조단백질 capsid및 E0, El, E2는 바이러스의 자가복제에 영향을 기치지 않음을 알 수 있었다. 이와 더불어, 바이러스의 모든 구조단백질을 함께deletion하였을 경우에도 자가복제에는 영향을 기치지 않는 것을 합성된 viral replicon을 이용한 실험에서 알 수 있었다. 이렇게 합성된 BVDV의 replicon을 사용하여 포유동물의 발현벡터로써 사용할수 있는 지의 여부를 분석하기 위해서 pac유전자 이외에 luciferase유전자를 사용하여 MDBK및 HeLa, BHK세포에서의 단백질 발현정도를 시간 별로 분석한 결과, BVDV의 replicon을 다양한 종류의 유전자 발현벡터로사용할 수 있음을 알 수 있었다. 그러므로, RNA바이러스의 하나인 BVDV의 viral replicon을 이용하여 다양한 종류의 포유동물 세포에 유전자 발현벡터로써 사용할 수 있음으로 post-genomics시대에 다양한 종류의 단백질 기능연구에 맡은 도움이 되리라 기대한다.