2DE는 조직 내의 단백질을 규명하는 단백질 분리 기술이다. 그러나 2DE 이미지는 실험 조건, 스캐닝 상태와 같은 환경에 민감하게 영향을 받는다. 이러한 이미지간의 변화를 극복하기 위해서 사용자는 각각의 서로 다른 이미지에 수동으로 기준점을 입력해주어야 한다. 그러나 이 과정은 에러를 발생시키며 긴 시간을 요구하는 작업으로, 빠른 분석에 장애 요인이 된다. 따라서 본 논문에서는 기준점 프로파일에 기반 하여 기준점을 자동으로 추출하는 방법을 개발하였다. 기준점 프로파일은 이미 확인된 이미지들의 기준점들에 대한 클러스터링 방법을 통하여 생성하며, 각 클러스터의 다양한 속성을 정의한다. 새로운 이미지가 입력되면 기준점의 후보 스팟들을 대상으로 프로파일과 비교하석 기준점을 추출한다. 그리고 $A^*$알고리즘을 이용하여 기준점 선정 과정을 최적화한다. 본 논문에서는 실제 사람의 간 조직 이미지를 이용하여 기준점 추출 방법의 성능을 분석하였다
Proteome research in the medical field is expected to accelerate the understanding of disease mechanism, and to create new diagnostic concept. For protein profiling, this paper proposes a new methodology named CPDIB (Crude Protein Direct Blotting). In the CPDIB procedure, crude protein sample is directly immobilized on a membrane and the expression of protein molecules in the sample are analyzed quantitatively by using a special device called ImmobiChip, where the membrane is used as a field of the immune reaction. The over-all structure of the ImmobiChip is based on the conventional Slot blot device. Mechanical improvement in the air-tightness of the case holding the membrane realizes the direct blotting and results in high performance of stability in the immune reaction. In the measurement of multiple proteins, a dispensing robot is used for increasing the efficiency of handling of liquid. Cooperation of the dispensing robot with the ImmobiChip for immobilizing proteins realizes automated and stable performance of the CPDIB procedure. This paper shows the evaluation of the air-tightness of the ImmobiChip, the ability of analyzing proteins using the CPDIB procedure and the performance of the automated equipment.
The insect midgut epithelium is generally lined with a unique chitin and protein structure, the peritrophic membrane (PM), which facilitates food digestion and protects the gut epithelium. We used gel electrophoresis and mass spectrometry to identify the extracted proteins from the silkworm PM to obtain an in-depth understanding of the biological function of the silkworm PM components. A total of 305 proteins, with molecular weights ranging from 8.02 kDa to 788.52 kDa and the isoelectric points ranging from 3.39 to 12.91, were successfully identified. We also found several major classes of PM proteins, i.e. PM chitin-binding protein, invertebrate intestinal mucin, and chitin deacetylase. The protein profile provides a basis for further study of the physiological events in the PM of Bombyx mori.
In the post-genome era, analysis of the cellular transcriptome using microarray or the cellular proteome using a 2-D gel electrophoresis and MALDI-TOF mass spectrometry are most widely used. Stroke is one of the most important causes of death along with cancer and cardiac disease. When pathological change of cells in developed from cerebral ischemia accompanied by stroke administration of neuroprotective drugs before stroke can decreases the degeneration of neuronal cells. The purpose of the present study was to assess the neuroprotective effect and protein expression after administration of P004, middle cerebral artery model of cerebral ischemia in rats. SD rats were subjected to middle cerebral artery occlusion. P004 (1,000 mg/kg) was administered 2 times at 0, 90 minutes after middle cerebral artery occlusion (MCAo). Rats were killed at 48 hours, and infarct area and volume were determined by histology and computerized image analysis. We investigated the protein expression profile on the global ischemia induced by MCAo. This proteomic analysis enable us to identify several proteins differently expressed in infarct brain tissue. The aims of this study were to do investigation comparing the neuroprotection activities of P004 and to understand the mechanism of acted as neuroprotective drug.
There are many different surface technologies currently applied for preparation of protein chips. However, it requires innovative surface chemistry for capture proteins to be immobilized on chip surface keeping their conformation and activity intact and their orientation right, while they bind tightly and densely in a given array spot. Proteogen has developed 'ProteoChip BP' coated with novel proprietary linker molecules $(ProLinker^{TM})$ for efficient and robust immobilizations of capture proteins by improving surface properties of molecular captures. It was demonstrated that $ProLinker^{TM}$ gave the best surface performance in preparation of protein microarray chip base plates among others currently available on the market. In particular, the $ProLinker^{TM}-based$ surface chemistry has demonstrated to provide excellent performance in preparation of 'Antibody Chip' for analysis of biomarkers as well as proteome expression profiles. The linker molecule has also shown to be well applicable for development of biosensors and micro-beads as well as protein microarray and nano-array. ProteoChip BP can be used either for preparation of high-density array by using a microarrayer or for preparation of 'Well-on-a-Chip' with low density array, which is better applicable for quantitative analysis of biomarkers or protein-protein interactions. The biomarker assay can be performed either by direct or sandwich methods of fluorescence immunoassay. Application of ProteoChip BP has been well demonstrated by the extensive studies of 1) tumor-marker assays, 2) new drug screening by using 'Integrin Chip' and 3) protein expression profile analysis. Some of experimental results will be presented.
Proteomic analyses of synaptic vesicle fraction from rat brain have been performed for the better understanding of vesicle regulation and signal transmission. Two different approaches were applied to identify proteins in synaptic vesicle fraction. First, the isolated synaptic vesicle proteins were treated with trypsin, and the resulting peptides were analyzed using a high-pressure capillary reversed phase liquid chromatography/tandem mass spectrometry (cRPLC/MS/MS). Alternatively, proteins were separated by two-dimensional gel electrophoresis (2DE) and identified by matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry (MALDI-TOF/MS). Total 18 and 52 proteins were identified from cRPLC/MS-MS and 2DE-MALDI-TOF-MS analysis, respectively. Among them only 2 proteins were identified by both methods. Of the proteins identified, 70% were soluble proteins and 30% were membrane proteins. They were categorized by their functions in vesicle trafficking and biogenesis, energy metabolism, signal transduction, transport and unknown functions. Among them, 27 proteins were not previously reported as synaptic proteins. The cellular functions of unknown proteins were estimated from the analysis of domain structure, expression profile and predicted interaction partners.
휴면성이 다른 백중밀, 금강밀, 우리밀 후숙종자의 ABA 농도에 따른 발아 및 배아에서의 단백질체 발현 특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 백중밀, 금강밀, 우리밀 등 3품종의 0, 10, 30 및 $50{\mu}M$ ABA에서의 평균 발아지수와 발아율은 각각 0.95와 98% 이상으로 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 유아와 유근의 생장은 $0{\mu}M$ ABA보다 10, 30 및 $50{\mu}M$ ABA에서 생장이 크게 억제되었는데, ABA 농도가 높을수록 생장이 더 억제되었다. 2. 3품종 배아의 평균 ABA 함량은 $0{\mu}M$ ABA와 $50{\mu}M$ ABA에서 각각 0.78 ng/mg과 269.04 ng/mg으로서 농도에 따른 ABA 함량의 차이가 컸다. 3. $0{\mu}M$ ABA 처리구에 비하여 $50{\mu}M$ ABA 처리구에서 발현양이 증가한 단백질 spot (S1, S3, S4, S6, S15, S16, S17)은 7개였으며, 감소한 단백질 spot (S2, S5, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S18)은 8개였고, 증가와 감소가 동시에 이루어진 단백질 spot (S2)은 1개였다. $50{\mu}M$ ABA에서만 검출된 단백질 spot (S7, S8)은 2개였다. 4. 각 단백질 spot의 $0{\mu}M$ ABA 처리구 양에 대한 $50{\mu}M$ ABA 처리구 양의 평균 배수 값(fold 값)이 1.5배 이상으로 증가한 단백질 spot은 S1 (globulin-3A), S6 (globulin-1 S allele), S16 (globulin-1 S allele), S17 (globulin-1 S allele) 등으로 모두 globulin류 단백질이었다. 또한 $50{\mu}M$ ABA에서만 확인된 단백질 spot인 S7 (globulin 3)과 S8 (globulin-1 S allele)도 globulin 단백질이었다. 5. 각 단백질 spot의 $0{\mu}M$ ABA 처리구 양에 대한 $50{\mu}M$ ABA 처리구 양의 평균 배수 값(fold 값)이 0.7 이하로 감소한 단백질 spot은 S10 (glutamine sysnthetase cytosolic isozyme), S12 (S-adenosylmethionine synthetase 2), S14 (isocitrate dehydrogenase NADP)이었다. 이상의 결과는 ABA에 의한 밀 유묘의 유아와 유근의 생장억제는 배아에서의 ABA 농도 증가, 그리고 이에 따른 배아의 glutamine 합성에 관여하는 다양한 효소의 발현 감소 및 메틸기공여물질의 감소와 이에 따른 메틸기 전이활성의 감소 등이 관여하고 있음을 의미한다. 한편 배아에서의 ABA에 의한 globulin 단백질의 증가는 배아 특이적 globulin의 일시적 합성 증가와 globulin 분해 효소의 활성 억제 등이 복합적으로 관여한 결과로 생각된다.
Steroidogenesis requires coordination of the anabolic and catabolic pathways of lipid metabolism, but the profile of proteins associated with progesterone synthesis in cyclic and pregnant corpus luteum (CL) is not well-known in cattle. In Experiment 1, plasma progesterone level was monitored in cyclic cows (n = 5) and pregnant cows (n = 6; until d-90). A significant decline in the plasma progesterone level occurred at d-19 of cyclic cows. Progesterone level in abbatoir-derived luteal tissues was also determined at d 1 to 5, 6 to 13 and 14 to 20 of cyclic cows, and d-60 and -90 of pregnant cows (n = 5 each). Progesterone level in d-60 CL was not different from those in d 6 to 13 CL and d-90 CL, although the difference between d 6 to 13 and d-90 was significant. In Experiment 2, protein expression pattern in CL at d-90 (n = 4) was compared with that in CL of cyclic cows at d 6 to 13 (n = 5). Significant changes in the level of protein expression were detected in 32 protein spots by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2-DE), and 23 of them were identified by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). Six proteins were found only in pregnant CL, while the other 17 proteins were found only in cyclic CL. Among the above 6 proteins, vimentin which is involved in the regulation of post-implantation development was included. Thus, the protein expression pattern in CL was disorientated from cyclic luteal phase to mid pregnancy, and alterations in specific CL protein expression may contribute to the maintenance of pregnancy in Korean native cows.
콩 발효식품인 청국장은 어느 정도는 그 기능성 때문에 많은 사람들이 선호하고 있다. 청국장의 발효 과정은 발효미생물이 분비하는 단백질 분해 효소를 포함하는 여러 효소들에 의해 이루어지기 때문에 발효기간 동안 청국장의 단백질체 분석은 발효의 최적화를 이루기 위해서 그리고 청국장에 생성되는 기능성물질 생성 과정을 이해하는 데 도움이 된다. 청국장의 수용성 단백질을 phenol/chloroform 추출 방법으로 분리하여 2-D gel 분석에 방해되는 물질들을 제거하였다. 각 발효 단계에서 단백질 분석을 하였을 때 20시간 안에 대부분의 단백질들이 작은 분자로 분해되었고 수용성 단백질에는 미생물 유래 단백질들이 점차 증가하였다. 청국장의 단백질 프로파일은 natto의 것과는 매우 다른 양상을 2-D gel 상에서 보였다. 각 gel에서 50개의 단백질을 임의로 선발하여 MALDI-TOF MS 분석을 하고 PMF로 단백질을 동정하였다. 결과는 콩이나 발효 미생물들의 유전체 정보가 부족하여 청국장에서 9종 natto에서 15종의 단백질만을 동정할 수 있었다. MS/MS 분석을 통한 아미노산 서열 분석을 통해 얻은 정보를 가지고 BLASTP 검색엔진으로 database를 검색한 결과 제한된 수의 단백질이 낮은 신뢰도 범위에서 동정되었다. 그렇지만 청국장과 같이 복잡한 단백질체를 분석하기에는 본 연구에서 고안한 전체 단백질 분리 기술과 2-D gel 분석적 접근은 단백질을 전체적으로 분석함에 있어 훌륭한 방법이다. 앞으로 청국장의 단백질 변화에 대한 연구는 의미 있는 변화를 보이는 소수의 단백질을 선발하고 이들에 대해 집중적으로 질량분석 하여 단백질을 동정하는 것이 필요하다.
탄저 치사독소는 생쥐 대식세포 (RAW 264.7)의 유전자 발현에 많은 변화를 초래한다. 이들 변화를 초래하는 치사독소의 역할은 아직 확실하게 밝혀지지 ???았다. 본 연구에서는, 치사독소가 처리된 생쥐 대식세포의 단백질 프로파일을 이차원 전기영동으로 분석하였고, MALDI-TOF 질량분석기를 사용하여 해당 단백질의 질량을 측정하였다. 펩타이드 질량 분석 데이터는 ProFound 데이터베이스를 이용하여 동정하였다. 차별화되어 발현된 단백질 중에서 절단된 mitogen-activated protein kinase kinase (Mek1)와 glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD)가 치사독소 처리된 대식세포에서 각각 증가하였다. 치사독소를 처리하였을 경우, Mek1의 절단은 신호전달과정을 방해하고, 증가된 G6PD는 생성된 활성산소로부터 세포를 보호하는 역할을 하는 것으로 보인다. 단백질체 분석기술은 치사독소처리에 의한 생쥐 대식세포의 세포사멸 관련 단백질을 동정하는데 도움을 주어, 치사독소의 잠정적인 기질을 찾는데 유용할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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