• 제목/요약/키워드: Water dissociation

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Potential Energy Surfaces for Ligand Exchange Reactions of Square Planar Diamagnetic PtY2L2 Complexes:Hydrogen Bond (PtY2L2···L') versus Apical (Y2L2Pt···L') Interaction

  • Park, Jong-Keun;Kim, Bong-Gon
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제27권9호
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    • pp.1405-1417
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    • 2006
  • The geometrical structures, potential energy surfaces, and energetics for the ligand exchange reactions of tetracoordinated platinum $(PtY_2L_2\;:\;Y,\;L=Cl^-,\;OH^-,\;OH_2,\;NH_3)$ complexes in the ligand-solvent interaction systems were investigated using the ab initio Hartree-Fock (HF) and Density Functional Theory (DFT) methods. The potential energy surfaces for the ligand exchange reactions used for the conversions of $(PtCl_4\;+\;H_2O)^{^\ast_\ast}\;to\;[PtCl_3(H_2O)\;+\;Cl^-]$ and $[Pt(NH_3)_2Cl_2\;+\;H_2O]$$[Pt(NH_3)_2Cl_2\;+\;H_2O]$ to $[Pt(NH_3)_2Cl(H_2O)\;+\;Cl^-] $ were investigated in detail. For these two exchange reactions, the transition states $([PtY_2L_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}L^\prime])^{^\ast_\ast} $ correspond to complexes such as $(PtCl_4{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O)^{^\ast_\ast}$ and $[Pt(NH_3)_2Cl_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O]^{^\ast_\ast}$, respectively. In the transition state, $([PtCl_4{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O]^{^\ast_\ast}$ and $[Pt(NH_3)_2Cl_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}H_2O]]^{^\ast_\ast})$ have a kind of 6-membered $(Pt-Cl{\cdot}{\cdot}{\cdot}HOH{\cdot}{\cdot}{\cdot}Cl)$ and $(Pt-OH{\cdot}{\cdot}{\cdot}Cl{\cdot}{\cdot}{\cdot}HN)$ interactions, respectively, wherein a central Pt(II) metal directly combines with a leaving $Cl^-$ and an entering $H_2O$. Simultaneously, the entering $H_2O$ interacts with a leaving $Cl^-$. No vertical one metal-ligand interactions $([PtY_2L_2{\cdot}{\cdot}{\cdot}L^\prime]) $ are found at the axial positions of the square planar $(PtY_2L_2)$ complexes, which were formed via a vertically associative mechanism leading to $D_{3h}$ or $C_{2v}$-transition state symmetry. The geometrical structure variations, molecular orbital variations (HOMO and LUMO), and relative stabilities for the ligand exchange processes are also examined quantitatively. Schematic diagrams for the dissociation reactions of {PtCl4(H2O)n(n=2,4)} into {$PtCl_3(H_2O)_{(n-2)}\;+\;Cl^-(H_2O)_2$} and the binding energies {$PtCl_4(H_2O)_n$(n = 1-5)} of $PtCl_4$ with water molecules are drawn.

Liquid Chromatography Quadrupole Time-Of-Flight Tandem Mass Spectrometry for Selective Determination of Usnic Acid and Application in Pharmacokinetic Study

  • Fang, Minfeng;Wang, Hui;Wu, Yang;Wang, Qilin;Zhao, Xinfeng;Zheng, Xiaohui;Wang, Shixiang;Zhao, Guifang
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제34권6호
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    • pp.1684-1688
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    • 2013
  • A rapid and sensitive method for determining usnic acid of Lethariella cladonioides in rat was established using high performance liquid chromatography (HPLC) quadrupole time-of-flight (QTOF) tandem mass (MS/MS). Rat plasma was pretreated by mixture of acetonitrile and chloroform to precipitate plasma proteins. Chromatographic separation was achieved on a column ($50{\times}2.1$ mm, $5{\mu}m$) with a mobile phase consisting of water (containing $5{\times}10^{-3}$ M ammonium formate, pH was adjusted to 3.0 with formic acid) and acetonitrile (20:80, v/v) at a flow rate of 0.3 mL/min. A tandem mass spectrometric detection with an electrospray ionization (ESI) interface was conducted via collision induced dissociation (CID) under negative ionization mode. The MS/MS transitions monitored were m/z 343.0448 ${\rightarrow}$ m/z 313.2017 for usnic acid and m/z 153.1024 ${\rightarrow}$ m/z 136.2136 for protocatechuic acid (internal standard). The linear range was calculated to be 2.0-160.0 ng/mL with a detection limit of 3.0 pg/mL. The inter- and intra-day accuracy and precision were within ${\pm}7.0%$. Pharmacokinetic study showed that the apartment of usnic acid in vivo confirmed to be a two compartment open model. The method was fully valid and will probably be an alternative for pharmacokinetic study of usnic acid.

저용량의 Haloperidol투여에 의해 유발된 백서 뇌내 Dopamine $D_2$양 수용체증식 (Proliferation of Dopamine $D_2$-Like Receptors after Treatment with Low Dose Haloperidol in Rat Brain)

  • 김황진;한규희
    • 생물정신의학
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    • 제3권2호
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    • pp.240-244
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    • 1996
  • 흰쥐에 항정신병약물인 haloperidol을 장기간 투여한 뒤 줄무늬체와 후결절 조직에서의 DA $D_2$양 수용체의 변동에 대해 조사하였다. 약물투여군 4군에게 haloperidol을 각기 0.05, 0.15, 0.5, 1.5mg/kg/day이 되게끔 4주간 투여하였다. DA수용체의 변동은 [$^3H$]spiperone을 이용한 결합반응법을 통해 알아 보았다. 정상대조군에 비해 4주 동안 haloperidol을 투여받은 군 모두에서 줄무늬체에서의 DA 수용체의 최대 결합치가 증가한 것으로 나타났다. 기존의 연구에서 사용한 용량보다 대단히 낮은 0.05mg/kg/day을 투여받은 군 역시 유의한 증가를 보여 낮은 용량의 haloperidol이 DA계에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 후결절조직의 최대결합치는 haloperidol투여군 모두에서 증가한 경향을 볼 수 있었으나 정상대조군에 비해 1.5mg/kg/day투여군에서 유의한 증가를 볼 수 있었다. 본 실혐의 결과로 미루어 낮은 용량의 haloperidol을 장기간 투여했을 때 뇌내 DA계에 수용체증식이 나타나며 항정신병 효과의 발현과도 관련성이 시사된다. 이러한 결과는 최근 거론되고 있는 항정신병약물의 저용량투여를 간접적으로 지지하는 것으로 생각되며 DA계의 연동을 알리는 다른 생물학적 지표와의 관련성을 살피면 흥미로운 결과를 얻을 것으로 기대된다.

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고압균질처리에 따른 산지별 밀기울의 이화학적 특성 (Physicochemical Properties of Wheat Bran in Different Areas Prepared by a High-pressure Homogenizer Process)

  • 안은미;이재강;최용석;김영화;신한승
    • 한국식품과학회지
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    • 제46권4호
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    • pp.404-409
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    • 2014
  • 본 연구에서는 영양적으로 우수한 밀기울의 식품 소재화를 위해 산지별 밀기울의 고압균질처리에 따른 이화학적 특성변화를 연구하였다. 고압균질처리로 밀기울의 입자 크기를 효과적으로 줄일 수 있었으며, 이러한 미세화 처리에 의해 물리 화학적 특성을 변화시킬 수 있었다. 입자 크기와 용적밀도가 감소함에 따라 보수력, 팽창력, 보유력 및 양이온치환력을 증가시킬 수 있었다(p<0.05). 이는 고압균질기의 노즐 지름이 작을수록, 통과횟수가 많을수록 증가하는 경향이 있었다. IC 200으로 1회 및 IC 100 2회 처리한 시료에 있어서는 유의적인 차이가 있었으나 IC 100 5회 처리한 시료는 IC 100 2회 처리한 시료와 유의적인 차이가 없었다. 따라서 경제적인 면과 기능적인 면을 고려할 때 IC 100 2회 처리한 시료가 가장 효율적임을 알 수 있었다. 또한 산지별 밀기울 간에는 이화학적 특성에 큰 차이가 없는 것으로 나타나 우리밀과 수입밀의 밀기울 특성에는 차이가 없음을 알 수 있었다. 결론적으로 밀기울의 고압균질처리에 의해 불용성 식이섬유소의 기능을 향상시킬 수 있으며 나아가 섬유소를 강화하고 유지와 수분의 보유를 필요로 하며 지질 흡수를 저해하는 식품에 기능성 소재로서 활용할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구는 미세화 처리를 통한 기능성 식품소재 개발에 도움이 될 것으로 사료된다.

효율적인 2-Methylisoborneol, Geosmin의 제거를 위한 Pulsed UV 공정과 Ultrasound 공정의 비교 연구 (A Study of Efficient Removal of 2-Methylisoborneol and Geosmin by Pulsed Ultraviolet and Ultrasound)

  • 한종훈;허지용;김강욱;이준영;박원석;이종열;허남국
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제20권4호
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    • pp.1-7
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    • 2015
  • The degradation of off-flavors which is 2-Methylisoborneol (2-MIB) and geosmin by means of ultrasound (US) and pulsed ultraviolet (PUV) irradiation and its combination with catalyst (wire mesh, wire mesh coated TiO2, and TiO2) and additive (H2O2) were investigated via water system. A combination treatment of TiO2 and H2O2 heterogeneity with US (24 kHz) and PUV (6000 W) has shown improved results in destroying 2-MIB and geosmin, which may be attributed to chain reactions by the enhanced formation of hydroxyl radicals (·OH) through H2O2 dissociation and reactive oxide ions of TiO2 addition. Rapid degradation of off-flavors occurred within 2 min under PUV process with H2O2 100 mg/L (81.5% for 2- MIB; 79.3% for geosmin) and TiO2 100 mg/L (83.7% for 2-MIB; 79.8% for geosmin), while compared with H2O2 100 mg/L (58.4% for 2-MIB; 58.0% for geosmin) and TiO2 100 mg/L (59.2% for 2-MIB; 38.5% for geosmin) within 5 min under US process. Surprisingly, the emphasis was given on the comparison with the same injected energies between PUV and US on degradation efficiency. Based on the injected energy comparison, the US provided better degradation performance under equal input power of 200 kJ with H2O2 100 mg/L, while compared with H2O2 100 mg/L under PUV process. Our findings suggest that US can be more effective compared to PUV for the degradation of off-flavors in aspect of energy consumptions.

붕산수용액에서 10B(n·α)7Li 핵반응에 의해 생성된 Li 정량 (Determination of Li generated from 10B(n·α)7Li reaction in Boric acid solution)

  • 최계천;정용주;연제원;김원호
    • 분석과학
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    • 제16권6호
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    • pp.443-449
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    • 2003
  • 붕산수에 대한 열중성자 (thermal neutron) 조사실험을 하나로를 이용하여 다음과 같은 세가지 조건에서 수행하였다: (A) $^{10}B$ 농도 = $203.0{\mu}g/mL$, 조사시간 = 1 시간; (B) $^{10}B$ 농도 = $381.4{\mu}g/mL$, 조사시간 = 1 시간; (C) $^{10}B$ 농도 = $381.4{\mu}g/mL$, 조사시간 = 0.5 시간. 열중성자 조사 시 발생하는 핵반응 [$^{10}B(n{\cdot}{\alpha})^7Li$]으로부터 생성된 $^7Li$의 양은 불꽃 없는 원자흡수분광분석법 (flameless atomic absorption spectroscopy)으로 측정하였다. (A), (B), (C) 실험에서 측정된 $^7Li$의 농도는 각각 0.18 (이론치 = 0.23), 0.31 (이론치 = 0.44), 0.16 (이론치 = 0.22) ${\mu}g/mL$로 이 값들은 각각 이론치의 78.3, 70.5, 71.6%에 해당한다 중성자 조사 후 붕산수의 pH는 조사 전의 값에 비하여 상당히 낮은 값을 보였다. 이는 물의 방사분해물의 영향으로 붕산수가 해리도가 큰 polyborate 형태로 전이되기 때문으로 판단된다.

THF + H2 이성분계 크러스레이트 하이드레이트의 상거동 및 구조 분석 (Phase Behavior and Structural Analyses of the THF + H2 Binary Clathrate Hydrate)

  • 차종호;박영준;차민준;연순화;이흔
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권6호
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    • pp.1095-1099
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    • 2008
  • 본 연구에서는 $THF+H_2$ 이성분계 하이드레이트 형성과 이에 따른 상거동을 살펴보았다. 이성분계 하이드레이트 형성을 확인하기 위하여 핵자기 공명 장비와 라만 분광 분석 장비를 이용하여 수소 분자의 하이드레이트 동공 점유 현상과 하이드레이트의 형성 및 해리 과정에서의 온도 압력 변화를 추적함으로써 상평형 영역을 확인하였다. 이에 따라 하이드레이트 형성 시 THF는 구조-II의 51264 동공에 $H_2$는 512 동공을 채우게 되며 비교적 상압과 상온의 조건에서 안정한 구조를 유지함을 알 수 있었다. 순수한 $H_2$ 하이드레이트는 1000 기압 이상의 매우 높은 압력 조건에서 형성된다는 사실을 고려한다면 THF는 훨씬 온화한 조건에서 쉽게 $H_2$ 저장을 유도할 수 있다는 사실을 알 수 있다.

동해 울릉분지 남부해역에 분포하는 가스 하이드레이트층의 특성 연구 (Study on the Characteristics of Gas Hydrate Layers Distributed in the Southern Ulleung Basin, the East Sea)

  • 허식;유해수;김한준;한상준;이용국
    • 한국석유지질학회지
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    • 제10권1_2호
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    • pp.18-22
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    • 2004
  • 한국해양연구원에서는 1996년 이래로 동해 울릉분지에서 가스 하이드레이트층의 부존 확인과 특성을 규명하기 위하여 다중채널 반사파 탐사, 고해상 천부지층 탐사, SeaBeam 등의 지구물리 자료와 12 m 길이의 시추퇴적물 시료들을 획득하였다. 동해 울릉분지 남부 해역에는 대규모 천부 가스층이 배태되어 있는데 고해상 천부 탄성파자료에 나타나는 음향이상인 음향 공백상, 음향 혼탁상 그리고 포크마크 등으로 확인할 수 있다. 이 해역에서 채취된 시추 퇴적물들은 대기 하에서 가스팽창으로 야기된 균열조직을 보이는데, 이는 퇴적물 내 가스함유를 지시한다. 이 시추 퇴적물들은 저해수면 시기에 가스 하이드레이트 해리로 인하여 생성된 사면사태에 의해서 공급된 쇄설류와 질량류 퇴적물들로 구성되어 있다. 탄성파 단면도 상에서는 해저면 모방 반사면 (BSR), 진폭 공백 및 위상 반전 현상 등이 특징적으로 나타난다. 가스 하이드레이트층은 수심 2,100 m 정도에서 해저면하 약 200 m의 깊이에 위치하며 BSR 상부에는 대규모 천부가스가 존재한다. 탄성파 자료 해석에 의하면 가스 하이드레이트층은 시대적으로 플라이스토세와 홀로세층 사이에 존재한다. 이와 같이 울릉분지 남부 해역에서 관찰되는 가스함유 퇴적물, 음향이상, BSR등은 가스 하이드레이트층의 부존 특성을 보여주고 있다.

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낚시터로 활용중인 농업용 저수지의 퇴적물 내 영양염류 용출 분석 (Analysis of the Benthic Nutrient Fluxes from Sediments in Agricultural Reservoirs used as Fishing Spots)

  • 주진철;최선화;허남주;유자함;전준영;허준욱
    • 대한환경공학회지
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    • 제39권11호
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    • pp.613-625
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    • 2017
  • 낚시터로 장기 임대중인 농업용 저수지 2곳을 대상으로 낚시터 영향권(effective zone) 2지점의 퇴적물과 비영향권(ineffective zone) 1지점의 퇴적물을 호기(oxic)와 무산소(anoxic) 조건을 조성한 실험실 코어배양법(laboratory core incubation)을 이용해 영양염류 용출시험을 2회씩 실시하였다. 용출 실험동안 상등수 내 DO, EC, pH, ORP의 변화는 낚시터 영향구간과 비영향 구간 사이에 유의할만한 차이는 관측되지 않았으며(p>0.05), 농업용 저수지의 퇴적물-심층수 확산경계면과 유사한 환경으로 조성되었다. 질산성 질소($NO_3{^-}-N$)를 제외하고 암모니아성 질소($NH_4{^+}-N$), 총인(T-P), 인산염 인($PO{_4}^{3-}-P$)이 호기 보다는 무산조 조건에서 통계학적으로 유의한 수준(p<0.05)으로 퇴적물에서 상등수로 더 많은 용출량이 측정되었다. 이는 상등수 내 DO 농도 감소에 따라 미생물 매개의 암모늄화가 촉진되고 질산화 작용이 억제되어 암모니아성 질소가 퇴적물에서 상등수로 확산 용출되고, 퇴적물 표층의 산화층이 환원되어 유기물에 결합된 인과 금속 산화물과 결합된 인의 해리 등을 통해 인산염인이 퇴적물에서 상등수로 확산용출이 가속화되었기 때문이다. 낚시터 영향권과 비영향권 사이 영양염류 용출량(benthic nutrient diffusive flux)값의 차이는 통계학적으로 유의하지 않았다(p>0.05). 따라서 농업용 저수지 내 낚시활동이 퇴적물의 영양염류 용출량을 통계학적으로 유의한 수준으로 증대시키지 않는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 농업용 저수지 설립년도 대비 10여년의 단기간 낚시활동으로 인해 퇴적물 오염 기여도가 비교적 낮고, 코어배양법의 속도제한된 확산(rate-limited diffusion)으로 발생한 것으로 판단된다. 호기와 무산소 조건 모두에서 퇴적물 내 영양염류 총량과 영양염류 용출량 사이에 유의적 상관관계가 도출되지 않았다. 따라서 농업용 저수지 수질오염의 가속화가 낚시활동으로 인한 직접적 원인보다는 유역에서 유입되는 다양한 비점오염원 내 영양염류가 주요 요인으로 판단되며, 영양염류의 용출을 저감하기 위해 포기 및 물순환 등을 통해 심층수의 빈산소화를 억제할 필요가 있다.

Manganese and Iron Interaction: a Mechanism of Manganese-Induced Parkinsonism

  • Zheng, Wei
    • 한국환경성돌연변이발암원학회:학술대회논문집
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    • 한국환경성돌연변이발암원학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.34-63
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    • 2003
  • Occupational and environmental exposure to manganese continue to represent a realistic public health problem in both developed and developing countries. Increased utility of MMT as a replacement for lead in gasoline creates a new source of environmental exposure to manganese. It is, therefore, imperative that further attention be directed at molecular neurotoxicology of manganese. A Need for a more complete understanding of manganese functions both in health and disease, and for a better defined role of manganese in iron metabolism is well substantiated. The in-depth studies in this area should provide novel information on the potential public health risk associated with manganese exposure. It will also explore novel mechanism(s) of manganese-induced neurotoxicity from the angle of Mn-Fe interaction at both systemic and cellular levels. More importantly, the result of these studies will offer clues to the etiology of IPD and its associated abnormal iron and energy metabolism. To achieve these goals, however, a number of outstanding questions remain to be resolved. First, one must understand what species of manganese in the biological matrices plays critical role in the induction of neurotoxicity, Mn(II) or Mn(III)? In our own studies with aconitase, Cpx-I, and Cpx-II, manganese was added to the buffers as the divalent salt, i.e., $MnCl_2$. While it is quite reasonable to suggest that the effect on aconitase and/or Cpx-I activites was associated with the divalent species of manganese, the experimental design does not preclude the possibility that a manganese species of higher oxidation state, such as Mn(III), is required for the induction of these effects. The ionic radius of Mn(III) is 65 ppm, which is similar to the ionic size to Fe(III) (65 ppm at the high spin state) in aconitase (Nieboer and Fletcher, 1996; Sneed et al., 1953). Thus it is plausible that the higher oxidation state of manganese optimally fits into the geometric space of aconitase, serving as the active species in this enzymatic reaction. In the current literature, most of the studies on manganese toxicity have used Mn(II) as $MnCl_2$ rather than Mn(III). The obvious advantage of Mn(II) is its good water solubility, which allows effortless preparation in either in vivo or in vitro investigation, whereas almost all of the Mn(III) salt products on the comparison between two valent manganese species nearly infeasible. Thus a more intimate collaboration with physiochemists to develop a better way to study Mn(III) species in biological matrices is pressingly needed. Second, In spite of the special affinity of manganese for mitochondria and its similar chemical properties to iron, there is a sound reason to postulate that manganese may act as an iron surrogate in certain iron-requiring enzymes. It is, therefore, imperative to design the physiochemical studies to determine whether manganese can indeed exchange with iron in proteins, and to understand how manganese interacts with tertiary structure of proteins. The studies on binding properties (such as affinity constant, dissociation parameter, etc.) of manganese and iron to key enzymes associated with iron and energy regulation would add additional information to our knowledge of Mn-Fe neurotoxicity. Third, manganese exposure, either in vivo or in vitro, promotes cellular overload of iron. It is still unclear, however, how exactly manganese interacts with cellular iron regulatory processes and what is the mechanism underlying this cellular iron overload. As discussed above, the binding of IRP-I to TfR mRNA leads to the expression of TfR, thereby increasing cellular iron uptake. The sequence encoding TfR mRNA, in particular IRE fragments, has been well-documented in literature. It is therefore possible to use molecular technique to elaborate whether manganese cytotoxicity influences the mRNA expression of iron regulatory proteins and how manganese exposure alters the binding activity of IPRs to TfR mRNA. Finally, the current manganese investigation has largely focused on the issues ranging from disposition/toxicity study to the characterization of clinical symptoms. Much less has been done regarding the risk assessment of environmenta/occupational exposure. One of the unsolved, pressing puzzles is the lack of reliable biomarker(s) for manganese-induced neurologic lesions in long-term, low-level exposure situation. Lack of such a diagnostic means renders it impossible to assess the human health risk and long-term social impact associated with potentially elevated manganese in environment. The biochemical interaction between manganese and iron, particularly the ensuing subtle changes of certain relevant proteins, provides the opportunity to identify and develop such a specific biomarker for manganese-induced neuronal damage. By learning the molecular mechanism of cytotoxicity, one will be able to find a better way for prediction and treatment of manganese-initiated neurodegenerative diseases.

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