• Genomics & Informatics
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• 제6권3호
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• pp.142-146
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• 2008

In order to understand the protein functions that are related to disease, it is important to detect the correlation between amino acid mutations and disease. Many mutation studies about disease-related proteins have been carried out through molecular biology techniques, such as vector design, protein engineering, and protein crystallization. However, experimental protein mutation studies are time-consuming, be it in vivo or in vitro. We therefore performed a bioinformatic analysis of known disease-related mutations and their protein structure changes in order to analyze the correlation between mutation and disease. For this study, we selected 111 diseases that were related to 175 proteins from the PDB database and 710 mutations that were found in the protein structures. The mutations were acquired from the Human Gene Mutation Database (HGMD). We selected point mutations, excluding only insertions or deletions, for detecting structural changes. To detect a structural change by mutation, we analyzed not only the structural properties (distance of pocket and mutation, pocket size, surface size, and stability), but also the physico-chemical properties (weight, instability, isoelectric point (IEP), and GRAVY score) for the 710 mutations. We detected that the distance between the pocket and disease-related mutation lay within $20\;{\AA}$ (98.5%, 700 proteins). We found that there was no significant correlation between structural stability and disease-causing mutations or between hydrophobicity changes and critical mutations. For large-scale mutational analysis of disease-causing mutations, our bioinformatics approach, using 710 structural mutations, called "Structural Mutatomics," can help researchers to detect disease-specific mutations and to understand the biological functions of disease-related proteins.

• BMB Reports
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• 제57권2호
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• pp.98-103
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• 2024

The mammalian sirtuin family (SIRT1-SIRT7) has shown diverse biological roles in the regulation and maintenance of genome stability under genotoxic stress. SIRT7, one of the least studied sirtuin, has been demonstrated to be a key factor for DNA damage response (DDR). However, conflicting results have proposed that Sirt7 is an oncogenic factor to promote transformation in cancer cells. To address this inconsistency, we investigated properties of SIRT7 in hepatocellular carcinoma (HCC) regulation under DNA damage and found that loss of hepatic Sirt7 accelerated HCC progression. Specifically, the number, size, and volume of hepatic tumor colonies in diethylnitrosamine (DEN) injected Sirt7-deficient liver were markedly enhanced. Further, levels of HCC progression markers and pro-inflammatory cytokines were significantly elevated in the absence of hepatic Sirt7, unlike those in the control. In chromatin, SIRT7 was stabilized and colocalized to damage site by inhibiting the induction of γH2AX under DNA damage. Together, our findings suggest that SIRT7 is a crucial factor for DNA damage repair and that hepatic loss-of-Sirt7 can promote genomic instability and accelerate HCC development, unlike early studies describing that Sirt7 is an oncogenic factor.

• BMB Reports
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• 제57권2호
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• pp.110-115
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• 2024

Alterations in DNA methylation play an important pathophysiological role in the development and progression of colorectal cancer. We comprehensively profiled DNA methylation alterations in 165 Korean patients with colorectal cancer (CRC), and conducted an in-depth investigation of cancer-specific methylation patterns. Our analysis of the tumor samples revealed a significant presence of hypomethylated probes, primarily within the gene body regions; few hypermethylated sites were observed, which were mostly enriched in promoter-like and CpG island regions. The CpG Island Methylator Phenotype-High (CIMP-H) exhibited notable enrichment of microsatellite instability-high (MSI-H). Additionally, our findings indicated a significant correlation between methylation of the MLH1 gene and MSI-H status. Furthermore, we found that the CIMP-H had a higher tendency to affect the right-side of the colon tissues and was slightly more prevalent among older patients. Through our methylome profile analysis, we successfully verified the methylation patterns and clinical characteristics of Korean patients with CRC. This valuable dataset lays a strong foundation for exploring novel molecular insights and potential therapeutic targets for the treatment of CRC.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제34권5호
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• pp.509-517
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• 2008

DNA 손상 치유 유전자 연구를 기초로 한 임상적 접근이 새로운 치료방법으로 떠오르고 있다. 많은 연구들이 중요한 DNA 수복유전자의 다형성을 찾아내어 각각의 단백질의 활동성에 대한 영향을 알아내고 특정한 치료법을 찾아내고 임상적 적용을 시도하고 결과를 평가하였다. 그 결과 암 치료에서 정상 세포와 암세포에서 DNA 수복 유전자의 발현 분석은 화학요법이나 방사선 치료에서 개인맞춤형 치료법을 가능하게 하고 있다. 예를 들어, NER이 결핍된 종양은 cisplatin 치료에 민감성을 나타내고, MMR 결핍세포는 알킬화 화학요법 약제에 높은 내성을 나타낸다. 선천성 비폴립성 결장암과 같은 MMR 결손종양 또한 알킬화 화학요법 약제에 의한 치료에 내성을 가진다. 신경교종(glioma)에서 MGMT 유전자 프로모터가 흔히 메틸화되는데 이것은 유전자 발현이 억제되고 알킬화 화학요법제에 대한 반응성을 증가시킨다. 향후 구강악안면외과 영역에서도 구강암의 발생의 위험성을 증가시킬 수 있는 더 많은 DNA 수복 유전자의 다형성을 발굴하고 임상적으로 개인맞춤형 치료법을 개발하고 적용할 수 있는 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제30권4호
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• pp.394-401
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• 2020

배아줄기세포는 만능세포이기 때문에 동물에게 주입되면 종양으로 발달할 수도 있다. 따라서 연구자들은 종양 형성으로부터 비교적 자유로운 성체세포로부터 세포 특이적 줄기세포(성체줄기세포)를 확보하는데 관심을 두고 있다. 성체줄기세포는 제한적으로 세포분열을 할 수 있고 지정된 특정 세포로만 발달할 수 있다. 포유동물에서 각 조직의 세포들은 자연적 생리조건하에서는 역분화 혹은 교차분화에 의해 성체줄기세포로 전환되지 않는다. 따라서 일본 연구자들에 의하여 2006년 성체세포의 리프로그램에 의한 유도만능줄기세포(iPSCs) 기술이 소개되어 성체줄기세포 연구의 새로운 장을 열었다. 비록 연구현장에서 iPSCs 기술이 폭 넓게 이용되지만, 리프로그램의 안정성뿐만 아니라 유전체에 외래유전자의 도입 등의 문제점도 있다. Reversine은 iPSCs 보다 2년 앞서 발견된 작은 화학적 합성 분자인 퓨린 유사체이다. Reversine은 분화된 세포를 리프로그램에 의한 역분화를 유도하여 다능성 줄기세포로 전환시킬 수 있으며, 적절한 분화조건하에서 다른 세포로 교차분화를 유도할 수도 있다. 따라서 reversine은 iPSCs가 가지고 있는 문제점을 극복하고 화학적인 방법을 이용하여 성체세포를 다능성 줄기세포로 전환시킬 수 있는 물질로 활용될 수 있다. Reversine이 백색지방세포를 갈색지방형세포(beige cell)로 전변시켜 열발산에 의한 에너지소비를 촉진함을 제시하여 항비만인자로서 그 가능성을 열어 놓았다. Reversine은 세포 역분화의 기능적 역할 이외에 항암 인자로서 또 다른 기능들이 보고되고 있어 앞으로 여러 분야에서 그 이용성이 기대되는 물질이다.

• 생명과학회지
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• 제23권2호
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• pp.273-281
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• 2013

본 연구는 부산 인근의 해수욕장에서 얻은 해수에서 protease를 생산하는 균주를 분리하여 동정하고 균주의 배양학적인 특성과 protease의 효소학적 특성을 확인하였다. 해수에서 분리한 protease를 생산하는 미생물은 16S rDNA sequencing을 통해 Micrococcus sp. PS-1으로 동정하였다. Protease 생산의 최적조건은 2% skim milk와 1% NaCl이 포함된 pH 7.0의 LB배지에 48시간 배양이었다. 효소의 부분정제를 위해 ultrafiltration과 acetone 침전법을 사용하였고, zymography를 통해 분자량이 35.0 kDa과 37.5 kDa인 protease를 확인하였다. 또한 효소의 최적 활성은 pH 9.0와 $37^{\circ}C$에서 나타났고, 효소는 pH 8.0에서 11.0까지, $25^{\circ}C$에서 $37^{\circ}C$까지 80% 이상의 효소활성이 유지되어 안정한 것으로 확인되었으며 PMSF, EDTA 처리시 protease가 저해되는 것을 통해 alkaline metallo-serine protease로 확인되었다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1215-1224
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• 2017

현재까지 다양한 암의 발병 원인이 밝혀졌는데, 그 중 하나로써 DNA에 돌연변이가 축적되어 유전체가 불안정 해짐에 따라 암이 발생될 수 있는 기작들이 주목받고 있다. 생물정보학과 유전체학의 발달에 따라 질병 연구에 있어서 보다 더 정확하고 신뢰성 있는 바이오마커를 찾는 것이 가능해졌다. 따라서, 생물정보학과 유전체학의 연구 기반을 바탕으로 한 암의 바이오마커는 암의 조기진단뿐만 아니라, 더 나아가 암 발생 예측과 암환자의 예후 진단에 적용될 수 있다. 최근 들어 인간 유전체에서 약 45%를 차지하는 이동성 유전인자(transposable elements, TEs)가 유전자의 발현 조절과 DNA의 돌연변이를 유도함으로써 다양한 질병에 영향을 미친다는 사실이 밝혀짐에 따라, 이러한 이동성 유전인자들이 암의 발생과 어떤 연관이 있는지에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 따라서 우리는 이동성 유전인자가 대장암과 어떤 연관성이 있는지에 대해 조사를 하였으며, 이를 어떻게 바이오마커로 활용할 수 있는지 알아보았다. 우선, 이동성 유전인자 중 인간 유전체에 많이 존재하면서 유전체에 많은 영향을 미치는 LINE-1 (long interspersed nuclear element-1, L1)과 Alu, LTR (long terminal repeat) 위주로 확인하였다. 흥미롭게도, 대장암 세포에서 LINE-1의 저메틸화, APC 유전자 내에 LINE-1 삽입, Alu의 저메틸화와 과메틸화, LTR 삽입에 따른 isoform 발생 등이 특징적으로 나타나는 것을 알 수 있었다. 또한 원발암유전자에서의 L1 저메틸화가 대장암 전이의 바이오마커로 쓰일 수 있다는 것과 Alu에 의한 MLH1 돌연변이가 가족성 및 유전성 대장암에서 흔히 발견된다는 것을 알 수 있었다. 이 때 이동성 유전인자에 의하여 영향 받는 유전자들의 발현을 in silico 발현 분석을 통하여 분석하였으며, 조직별, 성별 특이적 발현 양상을 제시하였다. 이들을 토대로 대장암 바이오마커를 개발하여 유전성 대장암의 예측 및 대장암 진단 또는 대장암 예후 예측을 통한 개인 맞춤형 치료에 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제58권4호
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• pp.352-358
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• 2005

폐암의 조기 진단을 위한 방법으로써 MA의 의의를 알아보고자 전남대학교 병원 내과에 내원한 폐암 환자 9례(squamous cell carcinoma 6례, adenocarcinoma 2례, non-small cell lung cancer: 1례), 연령이 비슷한 비폐암 대조군 9례(AMC, 결핵: 3례, 비특이적 염증성 폐질환: 6례)와 40세 이하 정상인 12례(NC)를 대상으로, 이들의 말초혈액의 백혈구와 혈장으로부터 DNA를 추출하여 D21S1245, D3S1300, D3S1234 유전자좌의 MA를 분석하였다. 세가지 유전자좌 중 어느 한 유전자좌에서라도 MA가 관찰되면 MA가 있는 것으로 인정하였다. MA는 NC에서는 관찰되지 않았으나 0%(0/12), AMC에서는 88.9%(8/9)에서 관찰되었다. AMC와 NC 총 21례 중 흡연자에서 70%(7/10) 비흡연자에서 9.1%(1/11) MA가 관찰되었다(p<0.05). 폐암군과 AMC 총 18례 중 AMC에서 88.9%(8/9), 폐암군에서 66.7%(6/9)를 보여 양군간에 서로 차이 없이 모두 높은 빈도로 관찰되었다(p>0.05). 결과적으로 혈장 DNA의 MA는 40세 이하의 정상인들에서는 발견되지 않으며 폐암 환자들에서 높은 빈도로 발견되었다. 그러나 고령의 흡연자들인 비폐암 대조 군에서도 높은 빈도로 MA가 관찰되므로 폐암 조기진단의 지표로써는 적합하지 않을 것으로 예상된다. 그러나 본 연구는 소수의 한정된 대상을 이용한 결과로써 다양한 연령층과 흡연력 그리고 조직형에 따라 세분화된 더 큰 대상 군을 이용한 연구가 추구되어야 할 것이다.