• 한국자기공명학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.21-23
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• 2022

High-pressure (HP) NMR is a powerful method to elucidate various structural features of amyloidogenic proteins. Following the previous mini-review recapitulating the HP-NMR application for amyloid-β peptides of the last issue [J. H. Kim, J. Kor. Mag. Reson. Soc. 26, 17 (2022)], the recent advancements in the HP NMR application for α-synuclein (α-Syn) are briefly summarized and discussed here. Although α-Syn is a well-known intrinsically disordered protein (IDP), several studies have shown that it can also exhibit heterogeneous yet partially folded conformations, which may correlate with its amyloid-forming propensity. HP NMR has been a valuable tool for investigating the dynamic and transient structural features of α-Syn and has provided unique insights to appreciate its aggregation-prone characters.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.17-20
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• 2022

High-pressure (HP) NMR is a versatile tool to investigate diverse features of proteins. This technique has been particularly powerful to elucidate structural dynamics that only populates sufficiently in a pressurized condition. Amyloidogenic proteins, which are prone to aggregate and form amyloid fibrils, often maintains highly dynamic states in its native or aggregation-prone states, and HP NMR contributed much to advance our understandings of the dynamic behaviors of amyloidogenic proteins and the molecular mechanisms of their aggregation. In this mini review, we therefore summarize recent HP NMR studies on amyloid-beta (Aβ), the representative amyloidogenic intrinsically disordered protein (IDP).

• 한국자기공명학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.1-5
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• 2024

IscU, the iron-sulfur (Fe-S) cluster scaffold protein, is an essential protein for biogenesis of Fe-S clusters. Previous studies showed that IscU manifests a metamorphic structural feature; at least two structural states, namely the structured state (S-state) and the disordered state (D-state), interconverting in a physiological condition, was observed. Moreover, subsequent studies demonstrated that the metamorphic flexibility of IscU is important for its Fe-S cluster assembly activity as well as for an efficient interaction with various partner proteins. Although solution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy has been a useful tool to investigate this protein, the detailed molecular mechanism that sustains the structural heterogeneity of IscU is still unclear. To tackle this issue, we applied a high-pressure NMR (HP-NMR) technique to the IscU variant, IscU(I8K), which shows an increased population of the S-state. We found that the equilibrium between the S- and D-state was significantly perturbed by pressure application, and the specific regions of IscU exhibited more sensitivity to pressure than the other regions. Our results provide novel insights to appreciate the dynamic behaviors of IscU and the related versatile functionality.

• 한국광물학회지
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• 제18권1호
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• pp.45-52
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• 2005

2차원 고상 핵자기 공명기(2-dimensional solid-state NMR, 이하 2차원 고상NMR)와 관련된 기술과 이론의 발전과 더불어 획기적으로 증가한 스펙트럼의 분해능으로 기존의 일차원 NMR 로는 얻을 수 없었던, 비정질 규산염(유리질, 용융체, silicate glasses and melts)의 다양한 원자-분자 단위의 구조를 규명할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 2차원 고상 NMR 방법론의 하나인 3QMAS NMR을 이용하여 이전까지 알려지지 않았던 고압환경에서의 비정질 지구물질의 원자/분자 구조에 대한 최근의 연구결과를 간략히 소개한다.

• 광물과 암석
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• 제35권1호
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• pp.65-73
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• 2022

지구/행성 내부의 다양한 지질학적 과정을 이해하기 위해서는 고온-고압 환경에서 지구 내부 구성물질의 특성을 이해하는 것이 필수적이다. 이러한 고압환경을 생성하기 위하여 사용되는 멀티 앤빌 프레스(multi-anvil press)는 주로 상부맨틀조건의 극한 상황을 재현하는데 사용된다. 멀티 엔빌프레스의 지질학적 사용을 위한 필수 보정 과정 중 하나는 압력을 생성하기 위한 프레스의 유압과 실제로 시료에 가해지는 압력 사이의 관계인 압력-부하 보정(pressure-load calibration)이다. 압력-부하 보정은 일반적으로 고온-고압 조건에서는 결정질 물질의 상전이를 이용해서 이루어지는데, 고온에서의 경우와 달리 저온(상온)의 경우 상전이 과정이 상대적으로 비효율적이므로 압력-부하 보정의 다른 방법론이 요구된다. 본 연구에서는 파이로프 조성(Mg₃Al₂Si₃O₁₂)의 비정질(비정질 파이로프)의 상온에서의 압축(cold compression)에 따라 발생하는 영구적인 고밀도화 현상(permanent densification)과 그 기원이 되는 알루미늄 배위 환경의 변화를 고해상도의 ²⁷Al MAS 및 3QMAS NMR 분광분석을 통해 정량화하고, 이로부터 압력에 따른 알루미늄의 배위수 변화를 이용해 14/8 HT 조립세트(assembly set)와 1,100톤 멀티 앤빌 프레스에 대한 상온에서의 압력-부하 보정을 수행하였다. 본 연구는 NMR분광분석을 이용하여 압력보정을 수행한 최초의 연구결과이며, 비정질 파이로프의 압축-감압에 따른 원자 단위에서의 비가역적 구조 변화는 섭입대 환경과 같은 저온 고압 환경에서 비정질 물질이 겪는 변화와 그에 따른 지질학적 현상의 이해고양에 실마리를 제공한다.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.1-4
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• 2023

Transthyretin (TTR) is an indispensable transporter protein of thyroxine and a retinol molecule in humans. TTR has a stable homo-tetrameric structure in its native state, while upon dissociation into monomers, it becomes aggregation-prone and can form an amyloid fibril. Although the amyloidogenic propensity of TTR has been known and investigated since the late 1990s, the structural information regarding TTR's amyloidogenic species is still elusive. Here, we employed high-pressure nuclear magnetic resonance (HP-NMR) approaches on the monomeric variant of TTR (TTR[F87M/L110M]; M-TTR) and observed that it experiences a two-step transition in response to the pressurized condition. Our study demonstrated that M-TTR in an ambient condition has heterogeneous structural features, which is likely related to the amyloidogenic propensity of TTR.

• 한국광물학회지
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• 제21권4호
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• pp.435-442
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• 2008

천연, 합성, 그리고 처리된 보석용 다이아몬에 대한 NMR과 EPR 실험을 수행하였다. 동일한 실험조건에서 비교적 짧은 100 분의 실험시간 동안에 얻어진 $^{13}C$ NMR 스펙트럼을 통해 천연과 합성다이아몬드, 처리된 다이아몬드와 처리되지 않은 다이아몬드, 그리고 고온고압 처리된 다이아몬드와 전자빔 처리된 다이아몬드가 각각 서로 구별될 수 있는 가능성을 확인하였다. 보석용 합성 다이아몬드는 촉매제로 흔히 사용되는 전이금속의 상자기성 영향으로 $^{13}C$ NMR의 선폭이 1.6 ppm 이상으로 얻어졌고, 보석용 천연 다이아몬드는 처리방법에 무관하게 그 선폭이 0.5 ppm 이하로 얻어졌다. 고온고압 처리된 보석용 천연 다이아몬드의 선폭(0.5 ppm)은 전자빔 처리된 다이아몬드의 선폭(0.2 ppm) 보다 두 배 이상 넓은 것으로 나타났다. 처리된 보석용 천연 다이아몬드의 $^{13}C$ NMR 신호 세기는 처리되지 않은 보석용 천연 다이아몬드의 신호 세기에 비해 10배 이상 높게 얻어졌다. EPR 스펙트럼을 이용해 얻은 각 다이아몬드의 상자기성 결함(전자)의 농도와의 상관성을 검토해 본 결과, $^{13}C$ NMR 신호의 상대적 세기는 각 시료들에 함유되어 있는 상자기성 전파의 농도에 비례하여 증가하지만 전자빔 처리된 다이아몬드의 경우는 예외임이 밝혀졌다. 이를 통해 전자빔 처리된 다이아몬드의 경우 NMR 신호의 세기를 정하는 인자로 상자기성 불순물 성분 이외에 격자 성분도 고려해야 됨을 알 수 있었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제18권6호
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• pp.736-742
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• 2015

The effect of pressure on 1,3-dipolar cycloaddtion has been studied by means of FT-IR and NMR spectroscopy. Pressure accelerates 1,3-dipolar cycloaddition without solvent or catalyst. This simple and inexpensive method eliminates the need for work-up or purification. The method is expected to be applied to the synthesis of binders for solid rocket propellants.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제19권9호
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• pp.942-947
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• 1998

The >$^13C$ NMR spectrum of >$^13CO$ adsorbed on Pd particles varies dramatically depending on dispersion. The spectrum of highly dispersed Pd particles supported on silica is a powder pattern ∼800 ppm wide with a first moment of 410 ppm. A low dispersion sample has a motionally narrowed line centered at 750±30 ppm and only ∼85 ppm full width at half height (FWHH). Over several years, high dispersion samples show an increase in the intensity near 750 ppm. These observations are interpreted as an increase of mobile bridging CO on high dispersion Pd surfaces of particles which resulted from smoothing of the metal particle surfaces in the presence of CO.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권12호
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• pp.3521-3524
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• 2010

MTH1880 is a hypothetical protein derived from Methanobacterium thermoautotrophicum, thermophilic methanogen. The solution structure determined by NMR spectroscopy showed that it has a novel $\alpha+\beta$-fold with a highly acidic ligand binding pocket. Since MTH1880 maintains its ultra-stable structural characteristics at both high temperature and pressure, it has been considered as an excellent model for studying protein folding. To initiate the structural and folding study of MTH1880 in proving its unusual stability, we performed the site directed mutagenesis and biochemical analysis of MTH1880 mutants. Data from circular dichroism and NMR spectroscopy suggest that the point mutations perturbed the structural stability of protein even though the secondary structure is retained. This study will provide the useful information in understanding the role of participating residues during folding-unfolding process and our result will be used in designing further folding experiments for hyper-thermopile proteins like MTH1880.