• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권1호
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• pp.55-61
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• 2016

본 연구에서는 $BH_4$를 대체할 수 있는 유용물질인 세피아프테린의 생산성 증대를 위하여 GTP 생합성 경로의 유전자들을 동시에 발현할 수 있는 재조합 대장균을 제작하였다. 세피아프테린을 생산할 수 있는 재조합 대장균에서 gmk, ndk 및 guaA-guaB 유전자를 동시에 발현함으로써 세포 내 GTP의 농도가 대조구에 비해 약 200% 이상 증가하였고 $126.1{\pm}9.3mg/l$의 세피아프테린이 생산되었는데 이 결과는 대조구보다 세피아프테린의 생산량이 약 43% 증가된 것이다. GTP 생합성에 관여하는 개별 유전자의 단독 발현 또는 두 가지 유전자의 동시 발현은 세포 내 GTP 농도 향상 큰 영향을 미치지 못했지만 네 가지 유전자 모두를 동시에 발현하는 경우는 세포 내 GTP 농도를 유의적으로 증가시킨다는 것이 확인되었다. 결론적으로 세포 내 GTP 생합성에 관여하는 guaA-guaB, gmk 및 ndk 유전자를 동시에 발현함으로써 재조합 대장균에서 세피아프테린의 생산성 증가를 달성하였다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제27권1호
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• pp.9-20
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• 2023

The mechanism is unclear for the reported protective effect of hyperbaric oxygen preconditioning against oxidative stress in tissues, and the distinct effects of hyperbaric oxygen applied after stress. The trained mice were divided into three groups: the control, hyperbaric oxygenation preconditioning, and hyperbaric oxygenation applied after mild (fasting) or hard (prolonged exercise) stress. After preconditioning, we observed a decrease in basal levels of nitric oxide, tetrahydrobiopterin, and catalase despite the drastic increase in inducible and endothelial nitric oxide synthases. Moreover, the basal levels of glutathione, related enzymes, and nitrosative stress only increased in the preconditioning group. The control and preconditioning groups showed a similar mild stress response of the endothelial and neuronal nitric oxide synthases. At the same time, the activity of all nitric oxide synthase, glutathione (GSH) in muscle, declined in the experimental groups but increased in control during hard stress. The results suggested that hyperbaric oxygen preconditioning provoked uncoupling of nitric oxide synthases and the elevated levels of GSH in muscle during this study, while hyperbaric oxygen applied after stress showed a lower level of GSH but higher recovery post-exercise levels in the majority of antioxidant enzymes. We discuss the possible mechanisms of the redox response and the role of the nitric oxide in this process.

• Journal of Genetic Medicine
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• 제5권1호
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• pp.26-33
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• 2008

목 적 : 페닐케톤뇨증은 상염색체 열성으로 유전되는 아미노산 대사질환으로 PAH와 조효소인 $BH_4$의 활성이 저하되어 발생한다. 본 연구에서는 PAH 유전자 돌연변이와 임상양상과의 연관성을 조사하였고 PAH DNA 변이의 국가간의 차이를 분석하였다. 방 법 : 페닐케톤뇨증 환자와 환자 가족의 동의하에 DNA를 말초혈액의 백혈구에서 분리하여 PAH 유전자를 PCR을 통해 증폭하여 유전자 서열을 분석하였고 PAH 돌연변이가 하나의 대립유전자에서만 발견이 되거나 없는 경우는 분석된 서열을 MLPA를 시행하여 분석을 하였다. 결 과 : 유전자 검사를 시행한 102명의 대립유전자 204개 중 199개의 돌연변이가 발견되어 97%의 검출률을 보였다. 발견된 돌연변이는 총 44가지의 유전자형으로 9개는 novel missense mutation이었고 1개는 novel splice site mutation이었다. 가장 많은 대립 유전자형은 R243Q와 $IVS4^{-1}$G>A로 각각 13.1%와 11.6%를 나타내었다. 전형적 페닐케톤뇨증에서는 R243Q와 $IVS4^{-1}$G>A가 각각 14.2%를 차지하였고 $BH_4$ 반응형 페닐케톤뇨증의 경우에는 R241C가 33.3%, 양성 고페닐알라닌혈증이 R241C가 40%에서 나타났다. $BH_4$ 반응형 페닐케톤뇨증의 경우에는 약물 치료만으로 조절이 되는 환자에서 T278I와 V388M mutation이 발견되었고 약물 치료만으로 조절이 되지 않고 식사요법을 병행해야하는 환자들에서만 K95del과 A447P의 돌연변이가 나타났다. 그리고 2004년 이전에는 동양인에게서 A259T 대립유전자 돌연변이가 발견되지 않은 것으로 보고되었으나 본 연구에서는 10.1%에서 발견되었다. 결 론 : 페닐케톤뇨증과 관련된 새로운 유전자 변이들이 발견되고 있으며 $BH_4$에 반응하는 유전자 변이들의 유전자형들이 확인되면서 PAH 유전자 분석은 페닐케톤뇨증 환자에서 진단, 유전상담, 식사 요법과 치료 계획 수립에 기여할 것이다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제28권6호
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• pp.549-560
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• 2020

Although DNA damage responses (DDRs) are reported to be involved in nitric oxide (NO) production in response to genotoxic stresses, the precise mechanism of DDR-mediated NO production has not been fully understood. Using a genotoxic agent aphidicolin, we investigated how DDRs regulate NO production in bovine aortic endothelial cells. Prolonged (over 24 h) treatment with aphidicolin increased NO production and endothelial NO synthase (eNOS) protein expression, which was accompanied by increased eNOS dimer/monomer ratio, tetrahydrobiopterin levels, and eNOS mRNA expression. A promoter assay using 5'-serially deleted eNOS promoters revealed that Tax-responsive element site, located at -962 to -873 of the eNOS promoter, was responsible for aphidicolin-stimulated eNOS gene expression. Aphidicolin increased CREB activity and ectopic expression of dominant-negative inhibitor of CREB, A-CREB, repressed the stimulatory effects of aphidicolin on eNOS gene expression and its promoter activity. Co-treatment with LY294002 decreased the aphidicolin-stimulated increase in p-CREB-Ser¹³³ level, eNOS expression, and NO production. Furthermore, ectopic expression of dominant-negative Akt construct attenuated aphidicolin-stimulated NO production. Aphidicolin increased p-ATM-Ser¹⁹⁸¹ and the knockdown of ATM using siRNA attenuated all stimulatory effects of aphidicolin on p-Akt-Ser⁴⁷³, p-CREB-Ser¹³³, eNOS expression, and NO production. Additionally, these stimulatory effects of aphidicolin were similarly observed in human umbilical vein endothelial cells. Lastly, aphidicolin increased acetylcholine-induced vessel relaxation in rat aortas, which was accompanied by increased p-ATM-Ser¹⁹⁸¹, p-Akt-Ser⁴⁷³, p-CREB-Ser¹³³, and eNOS expression. In conclusion, our results demonstrate that in response to aphidicolin, activation of ATM/Akt/CREB/eNOS signaling cascade mediates increase of NO production and vessel relaxation in endothelial cells and rat aortas.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제35권3호
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• pp.189-196
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• 1997

활성화된 대식세포에서 생산되는 NO가 질편모충에 대해 세포독성이 있는지를 관찰하고자 질소 중간산물에 영향을 주는 약제를 첨가한 후 nitrite 생산 및 세포독성에 미치는 영향을 관찰하였다. 대식세포로는 마우스(BAkBlc) 복강 대식세포와 마우스 복강 내 종양세포인 RAW264.7 세포로 LPS(lipopolysaccharide)나 $rIFN-{\gamma}$로 활성화시켜 사용하였다. 세포독성의 측정을 위해서 질편모충을 methyl-[$^3H$]-thymidine으로 표지하였고 NO의 측정은 Griess reagent를 사용하여 시행하였다. 마우스 복강 대식세포는 LPS로 활성화시켰을 때 질편모충에 대한 세포독성이 대조군에 비해 증가하였고, RAW264.7 세포는 $rIFN-{\gamma}$ 또는 $rIFN-{\gamma}$ 및 LPS로 활성화시켰을 때 대조군에 비해 세포독성 및 nitrite 생산량은 유의하게 증가하였다. LPS로 활성화시킨 마우스 복강 대식세포와 $rIFN-{\gamma}$로 활성화시킨 RAW264.7 세포에 NO 생산에 영향을 주는 NG-monomethyl-L-arginine(L-NMMA), NC-nitro-L-arginine methyl ester(NAME), arginase를 첨가하였을 때 약제 농도를 증가시킴에 따라 질편모충에 대한 세포독성과 nitrite 생산이 감소하였다. NO synthase coractor인 tetrahydrobiopterin($H_4B$)을 마우스 복강 대식세포에 넣었을 때 질편모충 에 대한 세포독성이 증가하였다. Ferrous sulfate를 두 종류의 활성화시킨 대식세포에 첨가하였을 때 질편모충에 대한 세포독성과 nitrite생산이 감소하였다. 이상의 성적을 종합하면 대식세포의 활성화에 따라 NO 생산 및 세포독성이 증가하였고. NO 생산을 저하시키는 약제들은 활성화된 복강 대식세포 및 RAW264.7 세포에 의한 질편모충에 대한 세포독성을 현저히 감소시키는 것으로 보아 NO는 질편모충에 대한 대식세포의 숙주 방어기전에서 중요한 역할을 감당할 것으로 생각된다.

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제16권2호
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• pp.86-92
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• 2016

목적: $BH_4$ 부하검사는 PKU와 $BH_4$ 결핍증을 감별하고, PKU 환자 중 $BH_4$ 반응성을 확인할 수 있는 중요한 검사이다. 일반적으로 알려진 프로토콜로 페닐알라닌 부하와 $BH_4$ 부하검사는 환자의 편의 및 입원기간을 단축시킬 수 있는 유용한 검사방법이다. 하지만 페닐알라닌 부하의 용량이나 부하 후 $BH_4$ 투여시간이 임상적으로 적절한지에 대하여는 충분한 연구가 이루어지지 않았다. 본 연구는 순천향대학교 소아청소년과 유전대사 클리닉에 내원한 환자 중 100 mg/kg의 페닐알라닌을 복용 후 $BH_4$ 부하검사를 시행한 6명 환자들의 의무기록을 분석하여 기존의 페닐알라닌 부하 방법의 효용성을 연구하였다. 방법: 2004년 7월부터 2015년 7월까지 순천향대학교 유전대사 클리닉에서 추적관찰하고 있는 총 207명의 환자 중 100 mg/kg의 페닐알라닌을 복용 후 $BH_4$ 부하검사를 시행한 6명 환자들을 대상으로 의무기록을 분석하였다. 이들은 모두 제한식사를 시행하고 있었으며 100 mg/kg의 페닐알라닌을 복용 후 3시간 뒤 20 mg/kg의 $BH_4$를 부하하였다. $BH_4$를 부하한 시점을 Basal로 하여 1, 2, 4, 6, 8, 12, 24시간에 혈중 페닐알라닌 수치를 연속적으로 측정하였다. 결과: 6명의 최고 페닐알라닌 농도의 평균은 $20.0{\pm}11.70mg/dL$ 이었다. 1명은 페닐알라닌 복용 후 7시간 째, 다른 1명은 5시간 째, 나머지 3명은 4시간째에 최고농도에 도달하였다. 3시간 만에 최고 농도에 도달한 환자는 1명이었다. 페닐알라닌 부하 후 페닐알라닌 수치가 $400{\mu}mol/L$ 이상으로 상승한 환자는 6명 중 4명(66%)이었다. 나머지 2명의 환자는 페닐알라닌 수치가 각각 6.1 mg/dL ($366{\mu}mol/L$), 5 mg/dL ($300{\mu}mol/L$)이었다. 결론: 본 연구에서 기존에 알려진 바와 같이 100 mg/kg의 페닐알라닌 복용 후에 3시간째에 최고 농도에 도달한 환자들은 6명 중 1명(16%)이고 $400{\mu}mol/L$ 이상 페닐알라닌 수치가 올라간 환자는 4명(66%)이었다. 일반적으로 알려진 검사 방법으로 페닐알라닌 농도가 $400{\mu}mol/L$ 이상으로 상승하지 않은 환자가 있었고 3시간 보다 더 늦게 최고 농도에 도달하는 단점이 있었다. 따라서 페닐알라닌은 200 mg/kg이상 증량하여 복용하고 적어도 페닐알라닌 복용 4-6시간 후에 $BH_4$ loading을 하는 것이 적절한 진단에 도움이 될 것으로 사료된다.

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제16권2호
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• pp.79-85
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• 2016

목적: 본 연구의 목적은 국내 양성 고페닐알라닌혈증의 돌연변이 유전자 분석, 임상 양상, 치료에 대해 조사하는 것이다. 방법: 2010년도 4월부터 2015년도 8월까지, 신생아 선별검사에서 페닐알라닌의 상승으로 본원으로 전원되어 양성 고페닐알라닌혈증으로 진단된 10명의 환자를 대상으로 시행되었다. 조사항목으로는 환자들의 특징 및 임상 양상과 직접 염기서열 분석을 통한 PAH 유전자 돌연변이 형태 분석을 포함하였다. 결과: 10명의 환자들 중 2명은 고페닐알라닌혈증으로 진단된 자녀의 부모였으며, 환자들 중 특이 과거력이나 임상 증상이 있는 경우는 없었다. 혈장 아미노산 분석에서는 페닐알라닌이 1.2 mg/dL부터 4.2 mg/dL까지의 범위로 측정되었다. BH4 부하검사에서는 모든 환자들이 BH4에 무반응이었다. 확진 검사로 시행한 페닐알라닌수산화효소 유전자 분석에서는, 총 20개의 대립유전자들 중에서 11개의 각기 다른 대립유전자형을 확인할 수 있었는데, 이 중 제일 흔한 대립유전자는 R53H (c.158G>A)였다. 뿐만 아니라, 직접염기서열분석 상에서 2가지의 새로운 돌연변이 형태인 V423A (c.1268T>C)와 V51A (c.152T>C)를 발견하였다. 본 연구에 포함된 환자들은 약물을 복용하거나 식사 조절을 하지 않았음에도, 지속적인 외래 추적 관찰 결과 모든 환자들의 페닐알라닌 치는 6 mg/dL 이하로 유지되었으며, 정상적인 신경 인지발달을 하고 있는 것을 확인하였다. 결론: 이 연구는 양성 고페닐알라닌혈증 환자에 대한 분석이며 국내에서 처음으로 시행한 것이다. 모든 양성 고페닐알라닌혈증 환자들은 지속적인 치료 없이도 혈장 페닐알라닌 치를 6 mg/dL 이하로 유지하였고 정상적인 신경 인지발달을 하였다. 그러므로, 돌연변이 검사를 시행하여 양성 고페닐알라닌혈증 환자를 페닐케톤뇨증과 감별함으로써 불필요한 식사 요법이나 약물 투여를 줄여 환자의 삶의 질을 높일 수 있다.

• Journal of Genetic Medicine
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• 제4권1호
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• pp.53-63
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• 2007

탄뎀 매스를 이용한 신생아 대사 이상 검사는 여과지에 묻힌 소량의 혈액으로 기존의 스크리닝 검사로는 진단되지 않는 30여 종의 아미노산 대사 이상 질환, 유기산 대사 이상 질환, 그리고 여러 지방산 대사 이상 질환을 선별할 수 있는 효과적인 방법이다. 연구자들은 이러한 탄뎀 매스 검사를 집단 선별 검사로 사용하였을 경우 경제적 효용성에 대해 알아보았다. 2001년 4월부터 2004년 3월까지 3년간 총 79,179명의 정상 신생아를 대상으로 탄뎀 매스 검사를 시행하였다. 탄뎀매스 검사를 이용하여 선별 검사를 한 경우, 탄뎀 매스 검사 비용 및 질환이 진단되었을 때의 입원비, 각종 검사료, 특수 분유 비용, 각 질환에 따른 치료비를 합하여 계산하였고, 탄뎀 매스 검사를 시행하지 않은 경우에는 발생한 정신지체아의 보호 양육비 및 이들이 정상적인 생활을 하였을 경우 이들의 노동력을 합한 비용을 계산하여 비교분석하였다. 79,179명의 건강한 신생아 가운데 유전성 대사 이상 질환으로 진단받은 신생아는 총 28명으로 2,827명 당 1명이었다. 이 중 아미노산 대사 이상 질환은 총 13례로 각각 페닐케톤뇨증 4례, tetrahydrobiopterin (BH4) 결손증 2례, 시트룰린혈증 3례, 타이로신혈증 1례, 단풍당뇨증 2례, 고오르니틴혈증-고암모니아혈증-고호모시트룰린혈증증후군(hyperammonemia-hyperornithinemia-homocitrullinemia syndrome, HHH syndrome) 1례가 발견되었고, 유기산 대사 이상 질환은 총 10례로 프로피온산뇨증 4례, 이소발레릭산뇨증 3례, 3-methylcrotonylglycinemia 1례, 글루타릭산뇨증 1형 1례가 발견되었으며, 지방산 대사 이상 질환은 총 5례로 long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (LCHAD) 결손증 3례, very long chain acyl-CoA dehydrogenase (VLCAD) 결손증 1례, short-chain acyl-CoA dehydrogenase (SCAD) 결손증 1례가 발견되었다. 탄뎀 매스 검사를 시행하였을 때와 시행하지 않았을 때 들어가는 총 비용을 비교한 결과, 페닐케톤뇨증은 1:2.26, BH4 결손증은 1:1.68, 시트룰린혈증은 1:3.74, 단풍당뇨증은 1:4.54, 프로피온산뇨증은 1:2.24, 이소발레릭산뇨증은 1:2.66, 글루타린산뇨증 1형은 1:0.39, LCHAD 결손증은 1:5.03로 탄뎀 매스 검사를 시행하는 것이 시행하지 않는 것 보다 경제적 이득이 있는 것으로 나타났으며, 50만 명의 신생아 모두에게 탄뎀 매스 검사를 시행하더라도 전체적으로 1.40배의 경제적 이득이 발생함을 알 수 있었다. 또한 탄뎀 매스 검사는 97.67%의 민감도와 99.28%의 특이도를 나타내었고, 0.05%의 재검률(recall rate)과 6.38%의 양성 예측치를 나타내어 진단적인 가치가 우수함을 알 수 있었다. 유전성 대상 질환에 대한 집단 선별 검사로써의 탄뎀 매스 검사를 시행하는 것이 시행하지 않는 것 보다 경제적임을 알수 있다.