본 연구에서는 대장균 트립토판 중합효소(tryptophan synthase) $\alpha$ 소단위체의 폴딩에 있어 24번 잔기의 역할을 보고자 하였다. 24번 잔기인 트레오닌이 메티오닌, 알라닌, 세린, 류신 또는 리신으로 치환된 단백질를 대장균내에서 과량 발현시켜 수용성 구조의 양과 비수용성인 inclusion body양을 조사하였다. 그 결과 메티오닌이나 류신으로 치환된 $\alpha$ 소단위체는 트레오닌이 있는 소단위체와 마찬가지로 수용성 구조가 대부분을 차지하였다. 반면, 세린이나 알라닌 또는 리신으로 치환된 단백질들은 많은 양이 inclusion body로 발현되었다. 이 결과는 트립토판 중합효소 $\alpha$ 소단위체의 폴딩에 있어서 24번 잔기가 관여하고 있음을 제시하고 있다.
The Unfolded Protein Response (UPR) serves as a critical cellular mechanism dedicated to maintaining protein homeostasis, primarily within the endoplasmic reticulum (ER). This pathway diligently responds to a variety of intracellular indicators of ER stress with the objective of reinstating balance by diminishing the accumulation of unfolded proteins, amplifying the ER's folding capacity, and eliminating slow-folding proteins. Prolonged ER stress and UPR irregularities have been linked to a range of neuropsychiatric disorders, including major depressive disorder, bipolar disorder, and schizophrenia. This review offers a comprehensive overview of the UPR pathway, delineating its activation mechanisms and its role in the pathophysiology of neuropsychiatric disorders. It highlights the intricate interplay within the UPR and its profound influence on brain function, synaptic perturbations, and neural developmental processes. Additionally, it explores evolving therapeutic strategies targeting the UPR within the context of these disorders, underscoring the necessity for precision and further research to effective treatments. The research findings presented in this work underscore the promising potential of UPR-focused therapeutic approaches to address the complex landscape of neuropsychiatric disorders, giving rise to optimism for improving outcomes for individuals facing these complex conditions.
Molecular chaperone의 발견은 생명과학자들에게 살아있는 세포 내에서 어떻게 생체활성단백질이 만들어지고 유지되는지에 대한 자극과 함께 그것을 증명하기 위한 실험동기를 부여하였다. 초기에는 Molecular chaperone이 nucleosomes의 assembly에 관여하는 단백질을 설명하기 위하여 사용되었으나, 지금은 기본적인 세포생리기능의 하나인 단백질의 folding과 assembly를 돕는 assistant protein으로 주로 사용된다. 단백질합성 뿐만 아니라 단백질수송, oligomeric structure의 assembly와 disassembly, heat shock을 포함한 각종 내, 외부스트래스에 의해서 변성된 단백질의 세로내분화와 회복에도 Molecular chaperone이 관여하고 있다. 그러나 아직까지는 Molecular chaperone들의 3차구조와 그들간의 상호작용에 관한 정보가 부족하여 크게 진전되지 못하고 있지만, 많은 연구자에 의한 정보축적으로 인하여 빠른 시일 내에 Molecular chaperone에 세포내역할이 분명하게밝혀질 것이다.
Chun, Jungmin;Cho, Yeondong;Park, Ki Hoon;Choi, Hanul;Cho, Hansam;Lee, Hee-Jung;Jang, Hyun;Kim, Kyung Hyun;Oh, Yu-Kyoung;Kim, Young Bong
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제29권5호
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pp.813-819
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2019
Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) induces severe respiratory impairment with a reported mortality rate of ~36% in humans. The absence of clinically available MERS-CoV vaccines and treatments to date has resulted in uncontrolled incidence and propagation of the virus. In vaccine design, fusion with the IgG Fc domain is reported to increase the immunogenicity of various vaccine antigens. However, limited reports have documented the potential negative effects of Fc fusion on vaccine antigens. To determine whether Fc fusion affects the immunogenicity of MERS-CoV antigen, we constructed a Fcassociated MERS-CoV spike protein (eS770-Fc, 110 kDa), whereby human IgG4 Fc domain was fused to MERS-CoV spike protein (eS770) via a Gly/Pro linker using baculovirus as the expression system. For comparative analyses, two eS770 proteins lacking the IgG4 Fc domain were generated using the IdeS protease ($eS770-{\Delta}Fc$) or His tag attachment (eS770-His) and the immunogenicity of the above constructs were examined following intramuscular immunization in mice. Contrary to expectations, non-Fc spike proteins ($eS770-{\Delta}Fc$, eS770-His; 90 kDa) showed higher immunogenicity than the Fc fusion protein (eS770-Fc). Moreover, unlike non-Fc spike proteins, eS770-Fc immunization did not elicit neutralizing antibodies against MERS-CoV. The lower immunogenicity of Fc-fused eS770 was related to alterations in the structural conformation of the spike protein. Taken together, our results indicate that IgG Fc fusion reduces the immunogenicity of eS770 by interfering with the proper folding structure.
Recently, the general contour Monte Carlo has been proposed by Liang (2004) as a space annealing version(ACMC) for optimization problems. The algorithm can be applied successfully to determine the ground configurations for the prediction of protein folding. In this approach, we use the distances between the consecutive $C_{\alpha}$ atoms along the peptide chain and the mapping sequences between the 20-letter amino acids and a coarse-grained three-letter code. The algorithm was tested on the real proteins. The comparison showed that the algorithm made a significant improvement over the simulated annealing(SA) and the Metropolis Monte Carlo method in determining the ground configurations.
경제성분석 기능을 가진 생물공정 flowsheeting 소프트웨어인 BioPro Designer를 이용하여 외부단 백질 생산 시스템의 최적 공정설계가 수행되었다. BioPro Designer를 이용하여 Salmonella phage P P22의 tailspike protein의 생산시스템에 적용되었 는데 최적공정을 선택하는 과정에서 투입되는 시간 과 노력에 획기척인 개선이 있었다. 숙주의 내부에 서 생산되는 외부 단백질의 folding 특성이 가장좋 은 생산시스템을 선택하는데 영향을 미 친다는 것을 보여주기위하여 wild type의 tailspike와 두개의 다른 변종 tailspike들, 즉 tsf G244→R과 Su A334 -V을 비교 검토되었다. 회수된 tailspike 단백질의 단위질량 대비 자본투자비를 비교 척도로 하여 최척 의 tailspike 생산 시스템이 선택되었다.
Ubiquitin 폴딩 반응의 초기에 나타나는 transient 폴딩 intermediate 상태의 열역학적인 특성을 연구하였다. 온도와 화학변성제의 농도를 바꾸어주면서 측정한 폴딩 kinetics의 결과로부터 unfolded 상태와 intermediate 상태의 평형상수 및 자유에너지를 quantitative kinetic modeling을 통하여서 구하였으며 또한 온도에 따른 자유에너지의 변화로부터 unfolded 상태에서 intermediate 상태로 전환될 때의 열역학적 함수인 ${\Delta}H,\;{\Delta}S,\;{\Delta}C_p$를 구하였다. Ubiquitin이 unfolded 상태에서 intermediate 상태가 될 때의 ${\Delta}C_p$는 unfolded 상태에서 native 상태로 되는 과정의 ${\Delta}C_p$의 약 80% 정도 되었다. 이것은 intermediate가 native 상태에 가까운 매우 조밀한 구조를 이루고 있는 ensemble state임을 나타낸다. 상온에서의 ${\Delta}H$는 양의 값을 보였다. 이는 ubiquitin의 unfolded 상태에서 소수성 잔기 주위에 위치한 물 분자의 규칙적인 구조가 intermediate 상태가 될 때 와해되기 때문이라고 여겨진다. 이러한 양의 enthalpy는 자유로워진 물 분자에 의한 전체 계의 entropy의 증가에 의하여서 보상되어 unfolded 상태에서intermediate 상태로의 전환은 음의 자유에너지를 갖게 되며 폴딩 반응의 초기에 관찰되는 것으로 여겨진다.
소포체는 세포막의 합성뿐만 아니라 세포막에 존재하거나 세포외로 분비되어져야 할 단백질을 합성하는 세포내 소기관이다. 소포체에서 단백질이 합성되어질 경우 이황화결합이 형성되고 glycosylation 등의 수식이 일어나며, 이와 동시에 folding과 assembly과정을 거쳐 삼차원적 구조로 성숙이 되는데 이 과정은 folding enzyme과 molecular chaperone의 도움을 받아 이루어진다. 소포체 내에 존재하는 molecular chaperone 중 가장 잘 알려진 것으로 BiP이 있다. BiP의 기능은 N-terminus의 ATPase domain에 의해 조절되고 ATPase domain은 이것과 선택적으로 결합하는 조절인자에 의해 ATPase의 활성이 영향을 받는다. BiP의 핵산치환조절인자로서 발견된 BAP은 ATPase domain에 결합된 ADP를 ATP로 치환하는 것으로 기능이 알려져 있다. 이 BAP의 핵산치환기능이 BiP의 샤페론 작용에 어떤 영향을 미치는지를 in vitro에서 항체 heavy chain을 이용하여 알아보았다. BAP은 ATP보다 ADP가 결합되어 있는 BiP과 더 잘 결합을 하며, in vitro에서 BiP과 결합하고 있는 unfolded 단백질을 BAP은 BiP으로부터 해리하였다. 또한 소포체내에 존재하는 Hsp70 homologue chaperone인 BiP과 Grp170에 대한 BAP의 결합특이성을 anti-Grp170과 anti-BAP 항체로 co-immunoprecipitation을 하여 확인한 결과 BAP은 Grp170과 결합을 하지 않았다. 따라서 BAP은 ER내에 존재하는 동일한 family group에 속하는 Grp170과 BiP에 대하여 BiP에만 특이성을 갖는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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