• Macromolecular Research
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• 제12권6호
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• pp.573-580
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• 2004

To prepare chitosan-based polymeric amphiphiles that can form nanosized core-shell structures (nanopar­ticles) in aqueous milieu, chitosan oligosaccharides (COSs) were modified chemically with hydrophobic cholesterol groups. The physicochemical properties of the hydrophobized COSs (COSCs) were investigated by using dynamic light scattering and fluorescence spectroscopy. The feasibility of applying the COSCs to biomedical applications was investigated by introducing them into a gene delivery system. The COSCs formed nanosized self-aggregates in aqueous environments. Furthermore, the physicochemical properties of the COSC nanoparticles were closely related to the molecular weights of the COSs and the number of hydrophobic groups per COS chain. The critical aggregation concentration values decreased upon increasing the hydrophobicity of the COSCs. The COSCs effi­ciently condensed plasmid DNA into nanosized ion-complexes, in contrast to the effect of the unmodified COSs. An investigation of gene condensation, performed using a gel retardation assay, revealed that $COS6(M_n=6,040 Da)$ containing $5\%$ of cholesteryl chloroformate (COS6C5) formed a stable DNA complex at a COS6C5/DNA weight ratio of 2. In contrast, COS6, the unmodified COS, failed to form a stable COS/DNA complex even at an elevated weight ratio of 8. Furthermore, the COS6C5/DNA complex enhanced the in vitro transfection efficiency on Human embryonic kidney 293 cells by over 100 and 3 times those of COS6 and poly(L-lysine), respectively. Therefore, hydrophobized chitosan oligosaccharide can be considered as an efficient gene carrier for gene delivery systems.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제46권1호
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• pp.45-50
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• 2018

The chitosanase gene (btbchito) of Bacillus thuringiensis BMB171 was cloned and heterologously expressed in the yeast Pichia pastoris. After purification, about 300 mg of recombinant chitosanase was obtained from the 1-1 culture medium with a specific activity of 240 units/mg. Results determined by the combined use of thin layer chromatography (TLC) and matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry (MS) showed that the chitooligosaccharides (COSs) obtained by chitosan (N-deacetylated by 70%, 80%, and 90%) hydrolysis by rBTBCHITO were comprised of oligomers, with degrees of polymerization (DP) mainly ranging from trimers to heptamers; high molecular weight chitopentaose, chitohexaose, and chitoheptaose were also produced. Hydrolysis products was also deduced using MS since the COSs (n) are complex oligosaccharides with various acetyl groups from one to two, so the non-acetyl COSs (GlcN)n and COSs with more acetyls (> 2) were not detected. The employment of this method in the production of high molecular weight COSs may be useful for various industrial and biological applications, and the activity of chitosanase has great significance in research and other applications.

• Journal of mucopolysaccharidosis and rare diseases
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• 제2권1호
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• pp.13-16
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• 2016

Mucolipidosis (ML) II/III are autosomal recessive diseases caused by deficiency of post-translational modification of lysosomal enzymes. The mannose-6-phosphate (M6P) residue in lysosomal enzymes synthesized by N-acetylglucosamine 1-phosphotransferase (GlcNAc-phosphotransferase) serves as recognition marker for trafficking in lysosomes. GlcNAc-phosphotransferase is encoded by GNPTAB and GNPTG. Mutations in GNPTAB cause severe ML II alpha/beta and the attenuated ML III alpha/beta. Whereas mutations in GNPTG cause the ML III gamma, the attenuated type of ML III variant. For the diagnostic approaches, increased urinary oligosaccharides excretion could be a screening test in clinically suspicious patients. To confirm the diagnosis, instead of measuring the activity of GlcNAc phosphotransferase, measuring the enzymatic activities of different lysosomal hydrolases are useful for diagnosis. The activities of several lysosomal hydrolases are decreased in fibroblasts but increased in serum of the patients. In addition, the sequence analysis of causative gene is warranted. Therefore, the confirmatory diagnosis requires a combination of clinical evaluation, biochemical and molecular genetic testing. ML II/III show complex disease manifestations with lysosomal storage as the prime cellular defect that initiates consequential organic dysfunctions. As there are no specific therapy for ML to date, understanding the molecular pathogenesis can contribute to develop new therapeutic approaches ultimately.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권9호
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• pp.1547-1553
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• 2018

Hyaluronidases are a family of enzymes that catalyse the breakdown of hyaluronic acid, which is abundant in the extracellular matrix and cumulus oocyte complex. To investigate the activity of recombinant bovine sperm hyaluronidase 1 (SPAM1) and determine the effect of the Asn-X-Ser/Thr motif on its activity, the bovine SPAM1 open reading frame was cloned into the mammalian expression vector pCXN2 and then transfected to the HEK293 cell line. Expression of recombinant bovine hyaluronidase was estimated using a hyaluronidase activity assay with gel electrophoresis. Recombinant hyaluronidase could resolve highly polymeric hyaluronic acid and also caused dispersal of the cumulus cell layer. Comparative analysis with respect to enzyme activity was carried out for the glycosylated and deglycosylated bovine sperm hyaluronidase by N-glycosidase F treatment. Finally, mutagenesis analysis revealed that among the five potential N-linked glycosylation sites, only three contributed to significant inhibition of hyaluronic activity. Recombinant bovine SPAM1 has hyaluronan degradation and cumulus oocyte complex dispersion ability, and the N-linked oligosaccharides are important for enzyme activity, providing a foundation for the commercialization of hyaluronidase.

• 공업화학
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• 제29권5호
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• pp.519-523
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• 2018

사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 환형다당류(cyclic oligosaccharide) 분자들의 일종으로서, 독성을 거의 지니지 않으며, 다른 분자를 포획할 수 있는 기능을 갖고 있다. 따라서, 이 분자들은 유해물질이나 유독가스를 제거하는데 활용되어 왔다. 본 연구에서는, 이 분자들이 다른 분자를 포획하여 host-guest 화합물을 형성할 수 있다는 점에 착안하여, 이 화합물의 생성 시에 수반되는 전기화학적 변화를 감지하는 방법론을 탐구하고자 한다. 먼저, host-guest 화합물의 형성은 자외선 분광기를 통해서 고찰한다. 사이클로덱스트린의 농도를 바꿔가면서 화합물의 형성을 모니터링한다. 그리고, 실질적인 검출은 금전극에 표면 처리 과정을 거쳐 사이클로덱스트린 분자를 도입하고, 이 전극에 모델분자인 메틸파라벤(methyl paraben)을 도입하여 전기화학적 변화를 감지하는 방식으로 도모하였다. 그 결과, host-guest 화합물 형성 시에 전하의 전이가 일어나고, 이를 전기화학적 측정 방식으로도 검출할 수 있다는 가능성을 실험적으로 보여주었다. 이는 무독성 분자인 사이클로덱스트린의 활용도를 넓힐 수 있는 의미있는 결과로 기대된다.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제33권2호
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• pp.111-118
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• 2015

프로바이오틱스, 프리바이오틱스 및 신바이오틱스 등의 물질과 미생물을 조제분유에 강화하여 건강증진 기능성 유산균, 특히 비피더스균과 유산간균의 성장을 선택적으로 자극함으로써 장내균총에 유익한 효과를 나타내고자 하는 노력이 경주되고 있다. 지난 10년 동안, 모유 수유가 장내균총에 미치는 유용 효과를 도모하기 위해서 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 함유하는 새로운 신바이오틱 조제분유가 제안되었다. 새로운 신바이오틱스는 상승 효과로 인해서 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스를 개별적으로 사용하는 경우 보다 더 도움이 되는 것으로 기대된다. 한편, 조제분유 및 건조 제품의 제조에 사용되는 가공 기술 및 저장 조건 등이 프로바이오틱스의 생존에 악영향을 미치게 된다. 충분한 유산균수($10^8cfu/g$)로 장내 예정된 부위에 도달하여 숙주에 긍정적인 효과를 나타내기 위해서는 식품 제조공정 및 위장관 통과 시 프로바이오틱스의 생존성을 유지하는 것이 가장 중요한 요소이다. 일반적으로 안전하다고 인정되며, 높은 생물학적 가치를 가지고 있는 물질을 이용하여 적절하고 비용 효율적인 마이크로캡슐화 기술이 개발되면 조제분유의 품질 향상이 가능하게 된다. 프로바이오틱스는 복합적인 효과를 나타낸다. 하나는 살아 있는 생균체가 장내균총에 유익하게 영향을 미쳐 면역조절 효과를 보여주는 것이며, 다른 하나는 사균체가 항-염증 반응을 나타내는 것이다. 최근에, 사균체 또는 정제되지 않은 미생물 분획물이 건강에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 명확하게 정의할 새로운 용어에 대한 필요성이 대두되었다. 그 결과, 충분한 양을 경구 또는 국소적으로 투여했을 때 인간과 동물에게 이로운 작용을 하는 사균체(손상되지 않거나 또는 파손된)나 정제되지 않은 세포 추출물(즉, 복잡한 화학적 조성)을 정의하기 위해 paraprobiotics라는 용어가 제안되었다. 프로바이오틱 균주 또는 프리바이오틱스를 조제분유에 강화했을 때 조제분유 수유아의 분변 미생물균총이 조정된다. 즉, 비피더스균 및 유산간균과 같은 건강 유익한 세균을 증가 시킴으로써, 프리바이오틱스는 분변 미생물균총의 조성을 변경하고, 이에 따라서 면역계의 활성을 조절한다. 따라서, 품질 향상을 위한 조제분유의 개발은 토착 장내균총의 대사 활성과 증식을 선택적으로 자극하는 비피더스균 등의 특정 프로바이오틱스 및 이눌린과 올리고당 등의 프리바이오틱스를 사용하여, 모유의 건강 유용 효과와 유사하게 접근하는 것에 초점을 맞추고 있다.