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선천성 면역조절자인 항생펩타이드 분류 (Classification of Antimicrobial Peptides among the Innate Immune Modulators)

  • 이종환
    • 생명과학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.833-838
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    • 2015
  • 다제약제 내성을 가지는 슈퍼 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 기생충 감염은 주요한 건강위협인자들이다. 하지만, 건강위협 상황을 극복하기위해 현재 약제의 대안들중 항생펩타이드를 들 수 있다. 항생펩타이드는 자연계 다양한 종에서 생산된다. 항생펩타이드는 작은 단백질로 어류, 양서류, 파충류, 식물 그리고 동물의 감염으로부터 다세포생명체를 보호하는 선천성 면역에 관여하고 있다. 1980년대 이후로 매년 항생펩타이드의 수가 증가하고 있다. 박테리아, 원생생물, 곰팡이, 식물, 동물로부터 동정된 2,000가지 이상의 항생펩타이드가 항생펩타이드 데이터베이스에 등록되어 있다. 이러한 항생펩타이드의 대부분은 11-50개의 아미노산으로 구성되어 있고 하전상태는 0에서 +7까지이며 소수성은 31-70%를 차지하고 있다. 본 보고는 항생펩타이드를 생물학적 원천, 생물학적 기능, 펩타이드 성질, 공유결합패턴, 3차구조등에 의해 분류하였다. 항생펩타이드의 기능은 항균작용외에 세포주화성과 같은 세포생물학적 활성에도 기능성을 가지고 있다. 더욱이 림프절 스트로마로부터 기원한 fibroblastic reticular cell (FRC)에 염증상황 유도시 항생펩타이드가 발현되는 것을 확인하였다. FRC로부터 유도된 항생펩타이드는 whey acidic protein (WAP) 도메인을 포함하고 있었다. 이것은 단백질 도메인에 의해서도 항생펩타이드를 분류 할 수 있다는 것을 제시한다.

수용성 streptavidin의 Escherichia coli 에서 기능적 발현 (Functional Expression of Soluble Streptavidin in Escherichia coli)

  • 한승희;김형민;임명운;김진규
    • 생명과학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.631-637
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    • 2015
  • Streptmyces avidinii에서 발현되는 Streptavidin은 vitamin H인 d-biotin 4분자에 결합하며 해리상수(Kd)가 10−15 M를 나타내는 아주 강한 비공유결합이다. 이러한 streptavidin과 biotin 상호간의 강한 결합력은 수많은 생물체 분자들의 탐지 및 특징을 연구하는데 응용되어져 왔으므로 Escherichia coli에서 수용성 streptavidin의 기능적 발현에 대한 연구는 매우 유용하다. 즉 Escherichia coli에서 streptavidin을 발현시키기 위해 streptavidin유전자를 T7 RNA polymerase/T7 promoter를 이용하는 pET-22b 플라스미드로 클로닝하였다. 또한 N-말단에 pelB leader를 포함하여 발현된 streptavidin의 periplasmic space로 운반하여 수용성 단백질형태의 분비를 촉진하였으며 C-말단에는 6개의 polyhistidine tags를 두어 정제하는데 사용되었다. 정제된 streptavidin단백질은 10-20 mg/ml 의 높은 회수율을 나타내었으며 SDS-PAGE에서 가열하는 경우 변성되어 17 kD인 monomer형태를, 가열하지 않는 경우에는 68 kDa으로 원래의 tetramer형태를 나타내었다. 따라서 streptavidin의 tetramer 구조는 비공유결합에 의해 이루어짐을 알 수 있었다. Size-exclusion chromatography에 의한 streptavidin의 구조 역시 tetramer를 재확인할 수 있었다. 정제된 수용성 streptavidin은 Westernblot실험에서 biotinylation된 단백질을 탐지하였으며 이 결과는 정제된 streptavidin이 biotin에 결합하는 기능이 존재함을 나타내었다. 이상의 모든 결과를 종합해보면 본 연구에서 구축된 발현시스템을 통하여 발현된 streptavidin은 높은 회수율을 나타내어 대량생산이 가능하였으며 자연상태의 streptavidin과 동일한 homotetramer를 형성하고 biotin에 결합할 수 있는 기능을 나타내었다.

Synthesis of Tellurium Sorption Complexes in Fully Dehydrated and Fully Ca2+-exchanged Zeolites A and X and their Single-crystal Structures

  • Lim, Woo-Taik;Park, Jong-Sam;Lee, Sang-Hoon;Jung, Ki-Jin;Heo, Nam-Ho
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제30권6호
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    • pp.1274-1284
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    • 2009
  • Single crystals of fully dehydrated and fully $Ca^{2+}$-exchanged zeolites A (|$Ca_6$|[$Si_{12}Al_{12}O_{48}$]-LTA) and X (|$Ca_{46}$| [$Si_{100}Al_{92}O_{384}$]-FAU) were brought into contact with Te in fine pyrex capillaries at 623 K and 673 K, respectively, for 5 days. Crystal structures of Te-sorbed $Ca^{2+}$-exchanged zeolites A and X have been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques at 294 K in the cubic space group Pm$\overline{3}$ m (a = 12.288(2) $\AA$) and Fd $\overline{3}$ (a = 25.012(1) $\AA$), respectively. The crystal structures of pale red-brown |$Ca_6Te_3$|[$Si_{12}Al_{12}O_{48}$]-LTA and black coloured |$Ca_{46}Te_8$| [$Si_{100}Al_{92}O_{384}$]-FAU have been refined to the final error indices of $R_1/wR_2\;=\;0.1096/0.2768\;and\;R_1/wR_2$ = 0.1054/ 0.2979 with 204 and 282 reflections for which $F_o\;>\;4{\sigma}(F_o)$, respectively. In the structure of |Ca6Te3|[$Si_{12}Al_{12}O_{48}$]- LTA, 6 $Ca^{2+}$ ions per unit cell were found at one crystallographic positions, on 3-fold axes equipoints of opposite 6-rings. In |$Ca_{46}Te_8$|[$Si_{100}Al_{92}O_{384}$]-FAU, 46 $Ca^{2+}$ ions per unit cell were found at four crystallographically distinct positions: 3 $Ca^{2+}$ ions at Ca(1) fill the 16 equivalent positions of site I, 21 $Ca^{2+}$ ions at Ca(2) fill the 32 equivalent positions of site I’, 10 and 12 $Ca^{2+}$ ions at Ca(3) and Ca(4), respectively, fill the 32 equivalent positions of site II. The Te clusters are stabilized by interaction with cations and framework oxygen. In sodalite units, Te-Te distances of 2.86(10) and 2.69(4) $\AA$ in zeolites A and X, respectively exhibited strong covalent properties due to their interaction with $Ca^{2+}$ ions. On the other hand, in large cavity and supercage, those of 2.99(3) and 2.76(11) $\AA$ in zeolites A and X, respectively, showed ionic properties because alternative ionic interaction was formed through framework oxygen at one end and $Ca^{2+}$ cations at the other end.

Synthesis and Spectroscopic Characterization of Manganese(II), Iron(III) and Cobalt(III) Complexes of Macrocyclic Ligand. Potential of Cobalt(III) Complex in Biological Activity

  • El-Tabl, Abdou S.;Shakdofa, Mohamad M.E.;El-Seidy, Ahmed M.A.
    • 대한화학회지
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    • 제55권6호
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    • pp.919-925
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    • 2011
  • A new series of manganese(II), iron(III) and cobalt(III) complexes of 14-membered macrocyclic ligand, (3,6,10,13,16,19-hexaazabicyclo[6.6.6]icosane-1,8-diamine) have been prepared and characterized by elemental analyses, IR, UV-VIS, $^1H$- and $^{13}C$- NMR spectra, magnetic susceptibilities, conductivities, and ESR measurements. Molar conductance measurements in DMF solution indicate that the complexes are electrolytes. The ESR spectrum for cobalt(III) complex in $CD_3OD+10%D_2O$ after exposure to $^{60}Co-{\gamma}$-rays at 77 K using a 0.2217 M rad $h^{-1}$ vicrad source showed $g_{\perp}$ > $g_{\parallel}$ > $g_e$, indicating that, the unpaired electron site is mainly present in the $d_z2$ orbital with covalent bond character. In this case, the ligand hyperfine tensors are nearly collinear with ${\gamma}$-tensors, so there is no major tendency to bend. Therefore, little extra delocalization via the ring lobe of the $dz^2$ orbital occurs. However, the ESR spectrum in solid state after exposure to $^{60}Co-{\gamma}$-rays at 77 K showed $g_{\parallel}$ > $g_{\perp}$ > $g_e$, indicating that, the unpaired electron site is mainly present in the $d_x2_{-y}2$ ground state as the resulting spectrum contains a large number of randomly oriented molecules provided that, the principle directions of g and A tensors. Manganese (II) complex 2, $[H_{12}LMn]Cl_4.2H_2O$, showed six isotropic lines characteristic to an unpaired electron interacting with a nucleus of spin 5/2, however, iron(III) complex 3, $[H_{12}LFe]Cl_5.H_2O$, showed spectrum of a high spin $^{57}Fe$ (I=1/2), $d^5$ configuration. The geometry of these complexes was supported by elemental analyses, IR, electronic and ESR spectral studies. Complex 1 showed exploitation in reducing the amount of electron adducts formed in DNA during irradiation with low radiation products.

Cu 3d 와 4p 궤도함수의 혼성과 리간드의 Spin-Orbit Coupling 이 Tetragonally 일그러진 $CuCl_4^{2-}$ 착물의 Zero-Field Splitting에 미치는 영향 (The Effect of Ligand's Spin-Orbit Coupling and the Intermixing of │3d 〉 and │4p 〉 Cu Atomic Orbitals on Zero-Field Splitting in the Tetragonally Distorted Tetrahedral $CuCl_4^{2-}\;Complex^\ast$)

  • 이왕노;최우성;백우현;김동희;최창진;이기계
    • 대한화학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.37-43
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    • 1990
  • $D_{2d}$ 점군에 속하는 강결정장의 tetragonally 일그러진 사면체 3$d^9$전자계 착물의 바닥상태에 대한 리간드 궤도함수의 spin-orbit coupling과 중심 금속의 3d와 4p궤도함수의 intermixing이 미치는 영향에 대하여 중첩 섭동론을 사용하여 연구하였다. 단결정 $Cs_2CuCl_4$의 tetragonally 일그러진 $CuCl_4^{2-}$에 대한 d-d전이의 실험값을 사용한 LCAO-MO분석은 구리이온과 리간드 사이의 공유결합성은 Cu 4p orbital의 기여가 증가하므로서 급격히 감소하고 리간드 Cl 3p궤도함수의 spin-orbit coupling 상호작용에 의한 바닥상태의 에너지 준위 분리에 대한 효과는 $\Gamma_7(E)\;\to\;\Gamma_6(E)\; >\;\Gamma_7(B_2)\;\to\;\Gamma_6(E)\; >\;\Gamma_7(B_2)\;\to\;\Gamma_7(E)$의 순서로 감소하였다.

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철원소를 함유한 분자기반 생체물질 나노입자들의 연 x선 방사광 분광 연구 (Soft x-ray Synchrotron Radiation Spectroscopy Study of Molecule-based Nano Bioparticles Containing Fe)

  • 이은숙;김대현;황지훈;이기호;강정수
    • 한국자기학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.125-129
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    • 2012
  • 이 연구에서는 헬리코박터 파이로리 페리틴, 헴, $NaM[Fe(CN)_6]{\cdot}H_2O$ 프러시안 블루(M=Co, Ni) 등의 분자기반 생체물질 나노입자들의 전자 구조를 연구하기 위하여 방사광을 광원으로 사용한 연 x선 광흡수 분광(soft x-ray absorption spectroscopy: XAS)과 연 x선 자기 원편광 이색성(soft x-ray magnetic circular dichroism: XMCD) 분광법 실험을 수행하였다. 이 연구로부터 페리틴 나노 입자들을 구성하고 있는 Fe 이온들은 모두 거의 3가 ($Fe^{3+}$)의 원자가 상태에 있으며, 프러시안 블루 나노 입자들 내의 Fe 이온들은 $Fe^{2+}-Fe^{3+}$의 혼합원자가 상태에 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 페리틴 내의 $Fe^{3+}$ 이온들은 한 종류의 대칭성을 가진 국소 구조를 가지며, Fe 이온들의 자기모멘트는 모두 한 방향으로 정렬되어 있다는 사실을 발견하였다. 그리고 프러시안 블루 나노 입자들의 Fe 이온의 국소적 결합은 주로 $(CN)^-$ 리건드와의 결합에 의하여 결정된다는 것을 분광학적으로 알 수 있었다.

미세유체를 이용한 단분산성 이중 에멀젼 생성 방법 (In situ Microfluidic Method for the Generation of Monodisperse Double Emulsions)

  • 황소라;최창형;김휘찬;김인호;이창수
    • 폴리머
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    • 제36권2호
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    • pp.177-181
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    • 2012
  • 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane)(PDMS) 기반의 미세유체 시스템을 이용하여 이중 에멀젼을 형성하는 방법을 구현하였다. 반응기 친수성 연속상과 표면 젖음성을 향상시키기 위해 우선 PDMS 표면과 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate(TPM)간의 졸-젤 반응을 통해 표면에 메타크릴레이트를 유도하였고, 선택적인 영역에 친수성 단량체인 아크릴산과 메타크릴레이트간의 공유결합을 유도하였다. 이를 확인하기 위해 아크릴산과 정전기적 인력 결합을 하는 염료를 통하여 선택적 표면 개질의 성공을 확인하였다. 사용된 유체로는 "spreading coefficient"를 도입하여 시스템 내에서 이중 에멀젼을 형성하는 조건을 예측하여 물과 0.5% w/w sodium dodecyl sulfate 혼합물, 헥사데칸 혼합물(hexadecane; 1% w/w Span80)을 선정하였다. 이를 통하여, 코어 및 쉘의 사이즈가 48.5 ${\mu}m$(CV:1.6%), 65.1 ${\mu}m$(CV:1.6%)인 단분산성 이중 에멀젼을 성공적으로 생성하였고, 유체의 유량 제어를 통하여 함입되는 코어의 개수 조절이 가능함을 보여주었다.

베타-갈락토시데이즈를 이용하여 합성한 1, 2-Hexanediol Galactoside의 보습력과 항균력에 대한 연구 (Water-holding Capacity and Antimicrobial Activity and of 1, 2-Hexanediol Galactoside Synthesized by β-Galactosidase)

  • 김이옥;정경환
    • 대한화장품학회지
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    • 제43권4호
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    • pp.373-379
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    • 2017
  • 재조합 대장균의 ${\beta}-galactosidase$ (${\beta}-gal$)을 이용하여 transgalactosylation 반응으로 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal) 합성을 수행하였다. 먼저, 합성 반응을 수행할 때의, ${\beta}-gal$의 양, 1, 2-hexanediol(HD)의 양, 반응 pH, 반응 온도 등 반응조건을 최적화하였다. ${\beta}-Gal$은 4.8 U/mL, HD는 75 mM, pH는 7.0, 온도는 $37^{\circ}C$의 조건이 최적 합성 조건이었으며, 이때, 약 96%의 HD가 HD-gal로 conversion 되었다. 그리고, 돼지 epidermis를 이용하여 HD와 HD-gal의 water holding capacity (WHC)를 비교 측정하여 보았는데, 이때, epidermis 표면에 HD와 HD-gal을 84.4, 126.6, 168.8, 211.0 mM을 처리하였으며, 84.4, 126.6, 168.8 mM의 HD와 HD-gal을 처리하였을 경우 HD-gal이 HD보다 더 큰 WHC 값을 보여 주었고, 168.8 mM의 경우에는 HD-gal이 HD와 비교하여 최대 약 20% 정도의 더 큰 WHC 값을 보여 주었다. 그러나, HD-gal의 MIC (minimal inhibitory concentration) 값을 측정해 본 결과, Enterococcus faecalis의 경우에는 HD의 MIC와 같았으나, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus의 경우에는 약 3배에서 10배까지 HD-gal의 MIC 값이 HD에 비하여 증가되는 현상이 관찰되었다. 결론적으로, HD의 transgalactosylation 반응으로 인하여 합성된 HD-gal의 보습력은 HD에 비하여 증가되고, HD-gal의 항균력은 HD와 비교하여 감소하는 현상을 관찰하였다.

Bio-Derived Poly(${\gamma}$-Glutamic Acid) Nanogels as Controlled Anticancer Drug Delivery Carriers

  • Bae, Hee Ho;Cho, Mi Young;Hong, Ji Hyeon;Poo, Haryoung;Sung, Moon-Hee;Lim, Yong Taik
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제22권12호
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    • pp.1782-1789
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    • 2012
  • We have developed a novel type of polymer nanogel loaded with anticancer drug based on bio-derived poly(${\gamma}$-glutamic acid) (${\gamma}$-PGA). ${\gamma}$-PGA is a highly anionic polymer that is synthesized naturally by microbial species, most prominently in various bacilli, and has been shown to have excellent biocompatibility. Thiolated ${\gamma}$-PGA was synthesized by covalent coupling between the carboxyl groups of ${\gamma}$-PGA and the primary amine group of cysteamine. Doxorubicin (Dox)-loaded ${\gamma}$-PGA nanogels were fabricated using the following steps: (1) an ionic nanocomplex was formed between thiolated ${\gamma}$-PGA as the negative charge component, and Dox as the positive charge component; (2) addition of poly(ethylene glycol) (PEG) induced hydrogen-bond interactions between thiol groups of thiolated ${\gamma}$-PGA and hydroxyl groups of PEG, resulting in the nanocomplex; and (3) disulfide crosslinked ${\gamma}$-PGA nanogels were fabricated by ultrasonication. The average size and surface charge of Dox-loaded disulfide cross-linked ${\gamma}$-PGA nanogels in aqueous solution were $136.3{\pm}37.6$ nm and $-32.5{\pm}5.3$ mV, respectively. The loading amount of Dox was approximately 38.7 ${\mu}g$ per mg of ${\gamma}$-PGA nanogel. The Dox-loaded disulfide cross-linked ${\gamma}$-PGA nanogels showed controlled drug release behavior in the presence of reducing agents, glutathione (GSH) (1-10 mM). Through fluorescence microscopy and FACS, the cellular uptake of ${\gamma}$-PGA nanogels into breast cancer cells (MCF-7) was analyzed. The cytotoxic effect was evaluated using the MTT assay and was determined to be dependent on both the concentration and treatment time of ${\gamma}$-PGA nanogels. The bio-derived ${\gamma}$-PGA nanogels are expected to be a well-designed delivery carrier for controlled drug delivery applications.

Biotinoyl Domain of Human Acetyl-CoA Carboxylase;Structural Insights into the Carboxyl Transfer Mechanism

  • Lee, Chung-Kyung;Cheong, Hae-Kap;Ryu, Kyoung-Seok;Lee, Jae-Il;Jeon, Young-Ho;Cheong, Chae-Joon
    • 한국자기공명학회논문지
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    • 제12권1호
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    • pp.1-13
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    • 2008
  • Acetyl-CoA carboxylase (ACC) catalyzes the first step in fatty acid biosynthesis: the synthesis of malonyl-CoA from acetyl-CoA. As essential regulators of fatty acid biosynthesis and metabolism, ACCs are regarded as therapeutic targets for the treatment of metabolic diseases such as obesity, In ACC, the biotinoyl domain performs a critical function by transferring an activated carboxyl group from the biotin carboxylase domain to the carboxyl transferase domain, followed by carboxyl transfer to malonyl-CoA. Despite the intensive research on this enzyme, only the bacterial and yeast ACC structures are currently available, To explore the mechanism of ACC holoenzyme function, we determined the structure of the biotinoyl domain of human ACC2 and analyze its characteristics using NMR spectroscopy. The 3D structure of the hACC2 biotinoyl domain has a similar folding topology to the previously determined domains from E. coli and P. Shermanii, however, the 'thumb' structure is absent in the hACC2 biotinoyl domain. Observations of the NMR signals upon the biotinylation indicate that the biotin group of hACC2 does not affect the structure of the biotinoyl domain, while the biotin group for E. coli ACC interacts directly with the thumb residues that are not present in the hACC2 structure. These results imply that, in the E. coli ACC reaction, the biotin moiety carrying the carboxyl group from BC to CT can pause at the thumb of the BCCP domain. The human biotinoyl domain, however, lacks the thumb structure and does not have additional non-covalent interactions with the biotin moiety; thus, the flexible motion of the biotinylated lysine residue must underlie the "swinging arm" motion. This study provides insight into the mechanism of ACC holoenzyme function and supports the "swinging arm" model in human ACCs.