• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권2호
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• pp.373-378
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• 2004

The regulatory mechanism of methionine biosynthesis in Corynebacterium glutamicum was analyzed at the protein arid gene expression level. O-Acetylhomoserine sulfhydraylase (encoded by metY) was inhibited by 10 mM methionine to a residual activity of 10% level, whereas no such inhibition was found with cystathionine $\gamma$-synthase (encoded by metB) and cystathionine $\beta$-lyase (encoded by metC). The enzymatic activity of homoserine acetyltransferase (encoded by metX) was repressed to a residual activity of 25% level by 10 mM methionine which was added to the growth medium. Cystathionine $\gamma$-synthase and cystathionine $\beta$-lyase were also repressed by 10 mM methionine, but only to a residual activity of 50-70% level. O-Acetylhomoserine sulfhydrylase was very sensitive to repression by 10 mM methionine, showing residual activity of 13%. In addition, homoserine acetyltransferase was also repressed by 10 mM cysteine to 50% of its original activity. No repression of the enzymes by S-adenosyl methionine was observed. The pattern of repression by methionine indicated that the metB and aecD genes might be regulated by a common mechanism, while the metA and metY genes are differently regulated.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제35권3호
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• pp.196-202
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• 2007

본 연구에서는 최근 심혈관 순환계의 새로운 위험인자로 등장한 homocysteine을 생체 내에서 전환시키는 효소인 cystathionine ${\beta}$-synthase의 돌연변이에 관한 연구를 수행하였다. 인간의 cystathionine ${\beta}$-synthase에 돌연변이가 생기면 그 효소활성에 문제가 발생하여 homocysteine이 생체에 축적되어 부작용을 일으키는 homocystinuria라는 유전병이 생기게 되는데 여러 돌연변이 중 G3O7이 serine으로 치환된 돌연변이가 많은 비중을 차지한다. 한편 인간의 cystathionine ${\beta}$-synthase는 heme을 prosthetic group로 가지고 있어서 여러 스펙트럼 연구에 장애가 있으나, 같은 기능을 갖고 인간의 cystathionine ${\beta}$-synthase와 높은 상동성를 가지는 효모 유래의 cystathionine ${\beta}$-synthase는 heme을 포함하고 있지 않아 스펙트럼 연구에 용이한 점을 이용하여 인간의 G3O7에 해당하는 G247의 부위를 serine으로 치환, 정제하여 그 생화학적 특성을 살펴보았다. 효모의 G247S는 C 말단이 잘린 truncated form과 전체단백질이 모두 함유된 full length form의 두 가지를 이용하여 실험하였다. 두 돌연변이 단백질 모두에서 기질로써 L-homocysteine과 L-serine을 이용한 방사선 동위원소 $C^{14}$을 사용하여 활성을 측정한 바 활성이 전혀 검출되지 않았으며 ${\beta}$-mercaptoethanol과 L-cysteine을 기질로 이용한 방법에서도 황화수소를 검출할 수 없었다. 또한 UV-visible spectrum과 CD spectrum에서도 PLP의 특이적인 흡수지대인 410 nm에서의 흡수를 전혀 검출 할 수 없었다. 또한 PLP의 검출방법인 KCN과의 incubation실험에서도 PLP를 검출할 수 없었다. 보고된 인간 cystathionine ${\beta}$-synthase 결정3차 구조를 분석하여 본 바, G307은 조효소 PLP의 근방에 위치하여 bulky한 R group인 serine으로 치환될 경우 효소와 PLP의 결합을 극도로 저지하여 활성을 저지하는 것으로 생각된다 G247S를 고농도의 PLP와 incubation하여도 활성이 회복되지 않으며 단백질로의 PLP의 incorporation이 관찰되지 않았다. 이는 인간의 G307S환자가 PLP를 투여하여도 병세의 호전이 없는 이유를 설명하고 있다. 결론적으로 G307S 돌연변이에 기인한 homocystinuria 환자는 CBS의 활성이 전무하며 PLP의 투여에도 효과가 없음이 효모를 이용한 본 연구에서 확인되었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVII)
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• pp.619-619
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• 2005

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XIII)
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• pp.581-581
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• 2003

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.384-384
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• 2005

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제15권2호
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• pp.78-86
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• 2015

목적: 호모시스틴뇨증은 cystathionine ${\beta}$-synthase의 결핍으로 유발되는 질환이다. 본원에서 치료받고 있는 총 6명 환자들의 임상양상과 유전자 분석을 시행하였다. 방법: 1992년 1월부터 2015년 3월까지 본원에서 전형적 호모시스틴뇨증으로 진단되어 치료 중인 총 6명의 환자들을 대상으로 후향적으로 임상적, 생화학적, 유전자적 분석을 하였다. 결과: 총 6명의 환자가 본 연구에 포함되었으며 이 중 3명은 영아기에 발견되었고, 나머지 3명은 7세 이후에 진단되었다. 영아기에 진단되어 치료를 받은 환자들은 정상 인지기능을 보였고, 7세 이후에 진단된 환자들은 다양한 정도의 지적 장애가 있었다. 골감소증이 6명 중 2명의 환자에서 발견되었다. 혈전 색전증이나 경련, 수정체 탈구 같은 주요한 합병증은 7세 이후에 진단된 군에만 있었다. 유전자 검사에서 모두 cystathionine ${\beta}$-synthase 유전자의 돌연변이를 확인하였다. 본 연구에 포함된 6명은 현재 메티오닌 제한 식이를 하면서 엽산과 베타인, 비타민 B6, 메틸코발라민을 복용 중이다. 결론: 6명의 전형적 호모시스틴뇨증 환자들을 길게는 23년 동안 추적 관찰하였다. 신생아 대사 이상 검사에서 발견된 환자들은 합병증 없이 성장하고 있으나, 7세 이후에 진단된 환자들은 100% 수정체 탈구가 있었고 각종 합병증이 동반되었다. 따라서 전형적 호모시스틴뇨증의 예후에는 무엇보다 조기 진단이 중요하며 이는 현재 국내에서 시행되는 신생아 대사 이상 검사의 중요성을 설명하는 것이라 하겠다.

• 약학회지
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• 제51권6호
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• pp.383-388
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• 2007

It has been reported that sulfur-containing intermediates or products in the transsulfuration pathway including S-adenosylmethionine, 5'-methylthioadenosine, glutathione and taurine can prevent liver injury mediated by inflammation response induced by lipopolysaccharide (LPS) treatment. The present study examines the modulation of hepatic metabolism of sulfur amino acid in a model of acute sepsis induced by LPS treatment (5 mg/kg, iv). Serum TNF-alpha and hepatotoxic parameters were significantly increased in rats treated with LPS, indicating that LPS results in sepsis at the doses used in this study. LPS also induced oxidative stress determined by increases in malondialdehyde levels and decreases in total oxy-radical scavenging capacities. Hepatic methionine and glutathione concentrations were decreased, but S-adenosylho-mocysteine, cystathionine, cysteine, hypotaurine and taurine concentrations were increased. Hepatic protein expression of methionine adenosyltransferase, cystathionine beta-synthase and cysteine dioxygenase were induced, but gamma-glutamylcysteine ligase catalytic subunit levels were decreased. The results show that sepsis activates transsulfuration pathway from methionine to cysteine, suggesting an increased requirement for methionine during sepsis.

• KSBB Journal
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• 제23권5호
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• pp.425-430
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• 2008

생체에서의 황화수소는 의약 분야와 발효 산업에 있어서 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 Saccharomyces cerevisiae을 이용하여 기질인 L-cysteine과 $\beta$-mercaptoethanol로부터 $\beta$-replacement 반응에 인한 황화수소를 발생시킬 수 있는 효소를 간편하고 신속하게 동정하는 방법의 확립을 목적으로 하였다. 효소에 의해 발생된 황화수소와 Pb-acetate의 반응으로 생성된 Pb-S를 gel상에서 간편하게 확인한 후, 확인된 단백질들을 이온교환컬럼를 수행한 후 gel에서 추출하는 방법으로 MALDI-TOFMS의 시료를 간단히 얻을 수 있었다. PMF 방법과 MS/MS ion search 분석을 통해 간편하게 효모에서 황화수소를 형성할 가능성이 있는 세가지 단백질의 동정에 성공하였다. 이 세 가지 단백질은 CYS3, CYS4, MET17 유전자의 단백질로서 cystathionine $\gamma$-lyase, CBS, OASS 임이 밝혀졌다. 그리고 이 세 단백질들은 L-cysteine과 $\beta$-mercaptoethanol의 존재하에서 황화수소를 실제로 생성함을 확인하였다. 본 연구에서 표적의 물질을 생산하는 단백질들을 젤상에서의 활성측정과 MALDI-TOF MS를 이용하여 간단히 그리고 정확하게 동정하는 방법을 확립하였다.

• 약학회지
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• 제53권2호
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• pp.74-77
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• 2009

Food deprivation decreases hepatic glutathione (GSH) levels, which is ascribed to alterations in availability of hepatic cysteine, a rate limiting factor for the GSH synthesis. The present study examines the effects of food deprivation on hepatic metabolism of sulfur amino acid in male rats. In rats fasted for 24 or 48 hours, hepatic GSH levels were decreased from $6.70{\pm}0.16{\mu}mol/g$ liver to $4.02{\pm}0.20$ or $4.06{\pm}0.07{\mu}mol/g$ liver, respectively. Hepatic S-adenosylmethionine levels were also decreased in fasted rats, but S-adenosylhomocysteine levels were increased. Hepatic methionine levels were not changed by food deprivation for 48 hours. On the other hand, hepatic cysteine or taurine levels were increased from $106.2{\pm}4.1$ to $130.0{\pm}2.7$ nmol/g liver or from $2.45{\pm}0.43$ to $5.07{\pm}0.78{\mu}mol/g$ liver, respectively, in 48-hour fasted rats. Activity of cystathionine beta-synthase catalyzed homocysteine to cystathionine, was markedly decreased, but activity of betaine homocysteine methyltransferase was increased in fasted rats, indicating that methylation of homocysteine to methionine is activated. Also activity of cysteine dioxygenase, involved in taurine synthesis, was increased. These results suggested that hepatic methionine levels were maintained in rats fasted for 48 hours through increase in homocysteine methylation, and hepatic GSH may serve as a cysteine supplier reservoir in fasting state.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.119-126
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• 2011

질병과 밀접한 관계가 있는 hCGL 단백질의 경우 대량 배양 시 유도체를 사용하지 않아도 발현이 되는 점과 유전자 측면에서 조작이 쉬운 E.coli를 이용하여도 발현이 된다는 점에 있어서 중요한 이점을 가지고 있다. 본 연구에서는 배양되는 온도와 발현에 관련 있는 유도체의 농도, 600 nm에서의 균 성장 정도에 따른 유도체의 첨가 그리고 배지의 양을 조절하면서 유입되는 aeration의 조건으로 hCGL 단백질 발현의 최적의 조건 확립을 목적으로 하였다. 또 각 발생되는 inclusion body의 양을 측정하면서 보다 많은 가용성 단백질을 발현시키는 조건을 확립하고자 하였다. hCGL 단백질은 저온에서 보다 많은 양의 단백질이 발현되며 inhibitor의 억제를 담당하는 유도체의 농도와는 상관없이 발현이 되었다. 또한 균의 성장 정도에 따라 유도체의 첨가시기를 달리 하였을 때, 발현 비율에 차이는 있었으나 전체적인 단백질 양과 비교해 보면, 이는 hCGL 발현에 큰 영향을 미치지 않는다. 배지의 양을 달리하여 살펴본 aeration에 따른 hCGL 발현 정도는 배지의 부피가 15%일 때 높은 aeration으로 균의 양은 많았으나 목적 단백질인 hCGL의 발현은 aeration이 되지 않는 조건에서 더 잘되는 것을 확인하였다. 그리고 His-TEV-hCGL의 활성은 야생형 hCGL의 활성을 기준으로 하였을 때, L-cystathionine을 기질로 하였을 경우 76%, L-cysteine을 기질로 하였을 경우 88% 수준으로 유사한 활성을 나타내었고, 이는 손쉽게 정제 가능한 His-TEV-hCGL을 야생형을 대신하여 사용할 수 있음을 시사한다. 또한 His-TEV-hCGL이 야생형 hCGL과 같이, 427 nm에서 흡광을 가지는 것으로 보아 보효소PLP를 포함하고 있음을 알 수 있었다. 이로써 homocysteine 대사연구에 필수적인 hCGL 효소를 다량 얻는 방법을 확립하고, 관련 연구에 기여하리라 사료된다.