바이러스 조립 과정 기작 연구를 위한 좋은 재료인 박데리오파아지 P2-P4시스템에 이용될 벡터 플라스미드를 개발하기 위하여, P4 ash8 sid71을 출발 물질로 삼아 새로운 P4 유도체 벡터를 조성하였다. 유전자 재조합 기법을 써서 쉽게 선택 가능한 tetracyclin내성 유전자(tetR)를 도입하고 플라스미드P 4의 크기를 조절하였다. 이를 통해 얻어진 P4 ash8(sid7l) tetR은 12.09 kb의 크기를 가지며, 필요할 때 P2로 induction하면 생물학적 활성을 가지는 박데리오파아지로 전환 가능하였다. 전환된 파아지의 burst size를 결정하고, CsCi 부양균등밀도 편차실험을 수행하였다. 균등밀도 실험 분포도에서 P2크기 파아지 머리의 packaging 상한을 추정할 수 있었다.
수중에서 발생한 기포는 주변 유체의 밀도와 압력 차이에 의해 상승하는 부력을 받는다. 또한 주변 유체와의 점성, 표면장력, 상승 속도 그리고 크기 차이에 따라 기포의 거동, 형상, 열교환 과정 등이 달라진다. 본 연구에서는 원기둥 수조 내 상승하는 고온 단일 기포의 속도 그리고 열전달 해석에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 이론적 식을 통해 기포의 속도 그리고 온도 등을 계산하여 수치 해석 결과와 비교하기 위한 자료를 설정하였다. 그리고 상용 프로그램으로 수치 해석을 수행하였으며, 격자의 변화에 따른 수치 해석 결과의 안정성을 격자 수렴성 지수 계산을 통해 확인하였다. 수치 해석 결과 단일 기포의 상승 속도와 온도는 최소 격자의 크기가 기포 지름의 1/160이 될 때 수렴성을 보였으며, 온도 감소는 0.05초 이내에 주변 유체와 동일한 수준으로 감소하는 것을 확인하였다.
The purpose of this study is to investigate climatological variations from the temporal and spatial surface particulate organic carbon (POC) estimates based on SeaWiFS spectral radiance, and to determine the physical mechanisms that affect the distribution of pac in the Gulf of Mexico. 7-year monthly mean values of surface pac concentration (Sept. 1997 - Dec. 2004) were estimated from Maximum Normalized Difference Carbon Index (MNDCI) algorithm using SeaWiFS data. Synchronous 7-year monthly mean values of remote sensing data (sea surface temperature (SST), sea surface wind (SSW), sea surface height anomaly (SSHA), precipitation rate (PR)) and recorded river discharge data were used to determine physical forcing factors. The spatial pattern of POC was related to one or more factors such as river runoff, wind-derived current, and stratification of the water column, the energetic Loop Current/Eddies, and buoyancy forcing. The observed seasonal change in the POC plume's response to wind speed in the western delta region resulted from seasonal changes in the upper ocean stratification. During late spring and summer, the low-density river water is heated rapidly at the surface by incoming solar radiation. This lowers the density of the fresh-water plume and increases the near-surface stratification of the water column. In the absence of significant wind forcing, the plume undergoes buoyant spreading and the sediment is maintained at the surface by the shallow pycnocline. However, when the wind speed increases substantially, wind-wave action increases vertical motion, reducing stratification, and the sediment were mixed downward rather than spreading laterally. Maximum particle concentrations over the outer shelf and the upper slope during lower runoff seasons were related to the Loop Current/eddies and buoyancy forcing. Inter-annual differences of POC concentration were related to ENSO cycles. During the El Nino events (1997-1998 and 2002-2004), the higher pac concentrations existed and were related to high runoffs in the eastern Gulf of Mexico, but the opposite conditions in the western Gulf of Mexico. During La Nina conditions (1999-2001), low Poe concentration was related to normal or low river discharge, and low PM/nutrient waters in the eastern Gulf of Mexico, but the opposite conditions in the western Gulf of Mexico.
본 연구에서 개발한 시스템은 기존에 사용되던 유수분리기를 유류가 혼입되어 발생하는 도로, 교량 등의 도시 불투수면 비점 오염저감장치로 업그레이드한 것으로서 유적입자가 coalescence 원리에 의하여 고밀도 고분자 폴리에틸렌 소재를 사용하여 제작된 메디아의 표면과 공간 사이를 타고 이동하면서 합체되어 유적의 크기가 증가한 후 부상하여 제거되는 기전과 SS 성분의 고형물이 침전에 의해 제거되는 원리를 이용한 도시 비점오염저감시설이다. 따라서 본 연구에서는 coalescence 기전을 통해 유수분리가 일어나는 나선형 고분자 여재의 유수분리 특성을 image analysis를 통해 규명하였으며 또한 도로노면 먼지와 폐엔진오일을 이용하여 비점오염원 저감시설에 유입되는 폐수를 모사하여 비점오염원 저감시설의 유수분리 성능을 실험하였다. 연구에 사용된 여재는 부정형의 투명한 나선형 구조를 갖고 있으며, SEM 사진 및 BET 측정 결과 매끄러운 표면 특성을 나타내고 있다. 직접 측정 방법으로 여재의 표면적을 측정한 결과, 여재 1립당 표면적은 1,428 $mm^2$으로 나타났으며, 단위당 중량은 45.3 $kg/m^3$으로 조사되었다. 또한 폐수 내 기름 입자의 액적크기를 현미경으로 촬영하여 이미지 분석을 수행한 결과, 메디아를 통한 폐수내 기름성분의 제거가 coalescence에 의해 일어나고 있음을 증명하였다. 마지막으로 나선형 부유 메디아를 적용한 비점오염저감시설의 성능평가 결과, 유량에 따라서 부유성 고형물은 $86.6\sim95.2%$, $COD_{Cr}$, $87.3\sim95.4%$, n-Hexane 추출물 $71.8\sim94.8%$의 제거효율을 나타내어 본 장치의 처리성능은 기존의 비점오염원 저감시설의 처리대상물질인 유기물과 부유물질 뿐만 아니라 유류의 제거에도 효과적인 것으로 평가되었다.
박테리오파지 P2 sir 변이체는 그것의 위성파지인 박테리오 파지 P4를 위해 비효율적인 도움파지로 알려졌다. 이러한 현상을 "P2 sir-관련 도움파지 비효율성"이라고 부르고 있으며, P2와 P4의 cos 지역에서의 DNA 염기배열 순서 차이가 이러한 현상을 나타나게 한다고 생각되었다. 이를 검증하기 위해, 여러 단계의 in vitro DNA 조작을 거쳐 P2의 cos 지역을 함유하는 유도체 P4인 P4 sid71 cosP2를 조성하였다. 일단계 생장 실험을 통해 그것의 후손 방출량을 결정하였다. 그 결과는, P4 sid71 cosP2에서 P4의 cos 지역을 P2의 cos 지역으로 대체한 것이 "P2 sir-관련 도움파지 비효율성"을 극복한 것으로 나타났다. P2 야생형과 P2 sir 돌연변이형을 도움파지로 삼아 준비한 P4 sid71 cosP2 파지 농축액들을 CsCl 부양 균등밀도 편차실험으로 분석하였다. 그 결과, 양 경우 모두 3개의 P4 유전체를 가진 파지 입자가 우세한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 부력제트 혼합에 영향을 주는 인자들의 시계열자료를 이용하여 통계적 특성을 구하는 방법을 국내의 대표적인 하수방류시스템에 적용하여 기존 연구견과와 비교함으로써 이러한 연구방법의 필요성을 검토하였다. 마산만 수중확산관에 대한 63일간의 자료를 이용하여 선형플륨 방정식을 1500회 이상 적용하여 초기희석률, 근역구간 크기, 플륨상승고에 대한 빈도분포를 구한 결과, 초기희석률은 30~71의 범위를 보이며, 평균값은 34로 나타났으며, 이는 염분부족도를 이용한 현장희석률 관측견과와 유사하게 나타났다. 관역구간 길이는 5.4~36.2 m의 범위와 평균값 9.5 m, 플륨상승고는 8.1~10.2 m의 변위와 평균값 8.9 m의 결과를 나타내었다. 그러나 해당기간 중의 전체의 30~44 % 기간만이 각각의 근역특성들이 평균값 이상을 나타내므로, 해양방류시스템을 설계 및 해석함에 있어서 통계적 빈도해석에 의한 방류하수의 희석률과 혼합구간의 범위에 대한 파악이 매우 중요하다고 판단된다.
"P2 sir-관련 도움파지 비효율성"이라는 용어는 P2 sir 변이체가 그들의 위성 박테리오파지인 P4에 대해 도움파지 역할을 충분히 못하는 것을 가리키는 용어이다. 이 연구의 목적은 이러한 P2 sir-관련 도움파지 비효율성을 극복하는 요인들을 조사하는 것이다. 우선 P2의 cos 영역을 함유하는 P4 sid71 cosP2가 P2 sir3의 도움파지 비효율성을 극복하는지를 조사하였다. 그 결과 P4 sid71 cosP2는 P2 sir3의 도움파지 비효율성을 극복하지 못하였다. P2의 cos 영역 대신에 $P2_{sir}$-sized head에 packaging되는 DNA 크기가 도움파지 비효율성을 극복하는 중요한 요인으로 나타났다. 이 연구에서는, DNA 조작을 통해 packaging 되는 DNA 크기가 P4 ost1과 P4 ost2 사이가 되는 세 종류의 P4 유도체를 조성하였다. 그 중 하나인 P4 sid71 delRI::apr의 CsCl 균등밀도차실험을 거쳐 packaging되는 DNA의 크기를 확인하였다. P4 유도체들의 후손방출량 실험에 따르면 그들은 모두 P2sir3-관련 도움파지 비효율성을 극복하였다. $P2_{sir3}$-sized head에 잘 packaging되는 P4 유도체의 크기는 28-29 kb로 나타났다.
P2-크기 머리에 packaging 될 특정 DAN 크기(28-29 kb long)와 박테리오파지 P4 유전자 sid의 변이가 "P2 sir-관련 도움파지 비효율성"을 극복할 수 있는 요소로 압축되었다. 유전자 sid의 변이 여부가 필수적인지를 확인하기 위해, 정상적인 sid 유전자를 가지며 $P2_{sir3}$-크기의 큰 머리에 packaging 될 DNA 크기가 28.5 kb되는 P4 delRI::kmr을 사용하여 실험하였다. P4 delRI::kmr이 P2 sir3 용원소에 대해 낮은 EOP를 보이므로, 이를 증가시키기 위해 P2 sir3 용원소를 숙주세포로 하여 파지 stock을 제조하였다. 이 과정에서 P4 delRI::kmr이 P2 sir3 용원소에 대해 적응하는 것을 관찰하고, CsCl 부양 균등밀도 편차실험과 분리된 DNA의 전기영동을 통해 그것이 packaging 될 머리 크기에 따른 DNA 형태 변화에 의한 적응이라는 것을 알아냈다. P2 sir3 용원소에 적응된 P4 delRI::kmr과 적응되지 않은 P4 delRI::kmr stock의 burst size 결정 실험은, sid 유전자 변이에 상관없이 packaging 될 DNA 크기에 의해 "P2 sir-관련 도움파지 비효율성"이 극복된다는 것을 보여주었다.
박테리오파지 P2-P4 시스템은 바이러스 조립과정 기작 연구를 위한 뛰어난 실험 소재로 연구되어 왔으나, 이 시스템에 유전자 조작상 필수적인 유용한 플라스미드가 없는 관계로 그의 필요성이 대두되고 있다. 본연구에서는 도움파지가 없을 때 플라스미드 상태로 존재하는 P4 ash8 (sid71)을 시작물질로, 항생제 내성 유전자를 도입하여 선택성을 줄 목적으로 P4 파지 증식에 불필요한 P4 DNA 단편을 pUC4-K 플라스미드의 kmr(kanamycin resistance) 유전자로 치환하여 P4 ash8(sid71) kmr을 생성하였다. 이 플라스미드는 박테리오파지 P2로 induction하여 박테리오파지 P4 상태로 증식시킬 수 있게 그 genome 크기를 조정하였으며, 파지 상태로 전환된 것을 burst size 결정 및 CsCl 부양 균등밀도 편차실험을 통해 입증하였다. 생성된 P4 플라스미드 유도체를 유전자 조작하여 P4의 integrase 기능을 잃은 변이체를 쉽게 만들 수 있었으며, 역시 박테리오파지 P4 상태로 증식시킬 수 있었다. 이러한 변이체 플라스미드의 안정성 실험을 수행하여, P4의 integrase 기능이 지속적인 플라스미드 상태 유지를 위해 필요하다는 것을 보여주었다.
감염근관내 spirochetes의 존재 유무에 대한 논란이 많았으나 최근 PCR을 사용한 세균검출 실험에서 Treponema denticola 균주가 감염근관의 50%이상의 경우에서 발견됨에 따라 이 세균이 치수 및 치근단 질환의 병인과정에 관여하는 지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 관련하여 Shenker 등이 T. denticola의 sonicated extract에서 순수분리된 면역억제 단백질 (immunoinhibitory protein)이 T 임파구의 proliferation을 방해함을 보고한 바 있다. 하지만 이 세균성 단백질이 T 임파구의 기능에 어떤 영향을 미치는 지에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 T. denticola의 면역억제 단백질이 처리되기 전과 후의 T 세포에서 분비되는 cytokine Interleukine-2와 Interleukine-4의 발현 정도를 비교하여 그 작용기전을 밝히는 것이 본 연구의 목적이다. Treponema denticola LL2513를 혐기성 상태에서 TYGVS 배지에 배양한 다음 PBS 세척과 lyophilize 과정을 거친 후 sonication을 시행한다. 이 과정을 거쳐 추출된 상층액이 T. denticola의 면역억제 단백질인 sonicated extract이다. 실험을 위해 건강한 혈액 공여자로부터 T 세포를 Buoyant density 방법으로 추출해 낸 다음 24-well plate에 100만개의 세포를 주입한 다음 Group 1에는 2% FBS의 medium만으로 배양하고, Group 2에는 100 $\mu$l의 PHA로만 증식 자극을 하였고, Group 3에는 PHA처리 전 sonicated extract로 T세포를 자극하였다. 72시간 동안 배양한 다음 상층액을 추출하여 ELISA assay를 사용하여 IL-2와 IL-4의 발현정도를 측정하였다. PHA로 자극받은 Group 2에서는 IL-2와 IL-4가 대조군인 Group 1에서보다 높은 수준으로 발현되었다. 하지만 $12.5{\;}\mu\textrm{g}/ml$의 T. denticola sonicated 추출물로 전처리한 Group 3에서는 IL-2와 IL-4의 수준이 유의성있게 억제되어 발현되었다 (p < 0.05). 이러한 결과를 통하여 T. denticola에서 추출된 면역억제 단백질이 Th1과 Th2의 cytokine 분비 기능을 억제하는 것으로 확인 되었으며 이 기전이 감염 근관에서 발견되는 T. denticola의 치수 및 치근단 질환에 대한 병인기전과 관련이 있는 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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