• KSBB Journal
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• 제14권5호
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• pp.593-599
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• 1999

본 연구는 제대혈과 골수로부터 얻은 조혈모세포를 재조합 retrovirus로 감염시킬 때의 최적조건을 human growth hormone (hGH)과 $\beta$-galactosidase를 발현하는 두 가지의 다른 retroviral vector를 이용하여 찾았다. Retrovirus는 자라는 세포에만 감염하는 것으로 알려져 있어 이에 대한 최적조건을 구하기 위해 세포 배양을 통해 조혈모세포의 성장곡선을 얻었으며, 또한 감염된 세포를 환자에게 다시 넣는 유전자요법에서는 이 세포가 체내에서 가능하면 조혈모세포의 기능을 가지는 것이 요구되어 이 때 얻어진 세포의 분열능을 나타내는 집락형성 세포분율을 구하였다. 우선, 세포성장에 대해 조사한 결과 초기에 넣은 세포농도가 5$\times$$10^4$세포/mL일 때 세포성장속도가 가장 빠른 것으로 나타났다. 그러나, 배양시간이 지남에 따라 집락을 형성할 수 있는 능력은 급격하게 감소하여 유전자요법을 위한 최적조건을 구하기 위해서는 이를 고려한 최적화가 필요하였다. 이를 위한 예비실험으로 감염이 잘 된다고 알려진 NIH3T3 세포에 retrovirus 상층액으로 감염시킨 결과 성공적으로 유전자가 전달된 것을 배지에 분비되는 hGH을 측정하여 확인하였다. 이러한 결과로부터 hGH을 발현하는 재조합 retrovirus는 정상적으로 작동하는 것을 확인하였다. 그러나, 조혈모세포와 retrovirus를 분비하는 packaging cell을 동시 배양하는 방법을 채택하였다. 제대혈로부터 얻은 조혈모세포와 대장균 lacZ 유전자로부터 $\beta$-galactosidase를 분비하는 packaging cell을 이용한 경우 동시배양의 경우 조혈모세포를 3일 동안 세포배양을 한 후 이 증식된 세포를 48시간 동안 동시배양하면서 감염시켰을 때 최대의 감염율을 나타내었다. 한편, 골수로부터 얻은 조혈모세포와 hGH을 분비하는 packaging cell과 동시배양시켰을 때 세포농도가 다름에도 불구하고 제대혈에서와 마찬가지로 조혈모세포를 3일 동안 세포배양한 후 48시간 동안 동시배양하는 경우에 hGH이 최대로 분비되었다. 이러한 결과로부터 세포의 source나 세포농도와 관계없이 유전자전달을 통한 단백질의 발현에 있어서 최적조건이 존재하였다. 그러나, 이러한 경우에 유전자전달이 완료되는 시점이 배양을 시작한지 5일이 되므로 집락을 형성할 수 있는 세포의 분율이 약 1/3로 감소하였다. 따라서, 이러한 결과를 유전자요법에 적용하는 경우에는 그 목적에 따라 적절한 실험조건을 선정하는 것이 필요하리라 사료된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.498-506
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• 2016

선행연구에서 화장품 소재로서 보습력과 방부력을 가지고 있는 1, 2-hexanediol (HD)의 transgalactosylation 반응을 통하여 galactose한 분자가 HD에 결합한 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal)의 합성을 확인하였다. 본 연구에서 재조합 ${\beta}$-galactosidase (${\beta}$-gal)가 발현된 Escherichia coli (E. coli) 세포를 이용하여 약 94%의 수율로 HD-gal가 합성되는 것을 관찰하였고, HD-gal을 합성한 후, 보다 효과적인 HD-gal의 정제 방법에 대하여서도 연구하였다. 먼저 고농도의 lactose (300 g/l) 존재 하에서 ${\beta}$-gal을 함유한 E. coli 세포를 이용하여, 48 시간 동안 75 mM의 HD로 부터 HD-gal이 합성되는 것을 TLC 분석으로 확인하였고, 반응액에서 E. coli ${\beta}$-gal의 존재를 Western blotting으로 확인할 수 있었다. HD-gal을 효과적으로 순수 정제하기 위하여, 용매를 사용하여 transgalactosylation 반응이 끝난 후 잔여 HD를 우선 제거하고, 이어서 silica gel chromatography를 수행하는 방법을 실시하였다. 물에 녹지 않는 용매로는 methylene chloride와 ethyl acetate를 선택하여 비교 실험하였는데, ethyl acetate를 사용하여 4회 물층을 분획하여, 잔여 HD를 효과적으로 제거할 수 있었다. 그 후, 이어서 silica gel chromatography 수행하여, 순수한 HD-gal을 효과적으로 정제하였다. 반응에 첨가된 75 mM의 HD를 기준으로 최종 정제된 HD-gal의 생산 수율은 mole 기준으로는 약 $8.9{\pm}0.6%$ (n=3), weight 기준으로 약 $21.1{\pm}1.4%$ (n=3) 정도였다. 앞으로 이러한 정제 방법을 이용하여 얻은 HD-gal의 항균력 변화를 HD와 비교하여 평가할 예정이고, 피부세포에 대한 독성 변화를 역시 HD와 비교하여 분석할 예정이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.286-292
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• 2016

화장품용 방부제로 사용하고 있는 1, 2-hexanediol (HD)에 높은 농도의 lactose (300 g/l)를 넣고, 재조합 대장균 ${\beta}$-galactosidase (${\beta}$-gal)를 이용하여 galactose 한 분자를 결합시키는 transgalactosylation 반응을 시켜서, 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal)을 합성하였다. 그리고, 합성된 HD-gal 분자를 확인하기 위하여, HD-gal에 대한 NMR ($^1H$- and $^{13}C$-) 스펙트럼 분석과 mass 스펙트럼 분석을 실시하였다. HD-gal의 $^1H$ NMR 스펙트럼에서 HD에 갈락토실화가 되었음을 보여주는 다양한 피크를 확인하였다. $^1H$ NMR 스펙트럼의 다운필드인 ${\delta}_H$ 4.44 ppm과 ${\delta}_H$ 3.96~3.58 ppm에서 나타나는 다양한 피크들은 HD에 갈락토실화가 되었다는 것을 잘 암시하고 있으며, 또한 $^1H$ NMR 스펙트럼의 업필드에서 나타나는 ${\delta}_H$ 1.60~1.35 ppm과 0.92 ppm의 피크는 HD의 $CH_2$와 $CH_3$ 작용기로부터 나타나는 피크로써 HD가 본 물질에 존재한다는 것을 나타내고 있다. $^{13}C$ NMR 스펙트럼에서는 HD-gal의 알파-아노머와 베타-아노머의 구조에서 기인하는 총 21의 카본피크가 나타났고, 각 아노머마다 12개의 카본이 존재하는데 이중 ${\delta}_C$ 68.6, 60.9 and 13.2 ppm에 보이는 3개의 카본은 겹쳐서 나타나 총 24개의 피크 중 21개가 나타났다. 또한, 질량스펙트럼 분석에서는 protonated HD-gal인 281.1601 (m/z)의 peak를 확인할 수 있었다. 이를 종합하면, NMR ($^1H$- and $^{13}C$-) 스펙트럼 분석 결과와 질량분석 결과들은 우리가 기대했던 HD-gal의 구조와 매우 잘 일치하고 있다는 것을 알 수 있었다. 앞으로 추가적으로, 세균에 대한 minimum inhibitory concentrations (MICs) 조사와 human skin cell에 대한 독성연구를 추가적으로 진행할 예정이며, 이러한 결과를 근거로 항균력을 유지하면서 피부세포에 대한 독성이 감소된 화장품용 방부제의 연구/개발이 계속되기를 기대하고 있다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.954-961
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• 2017

재조합 ${\beta}$-galactosidase (${\beta}$-gal)을 이용하여 transgalactosylation 반응으로 합성된 2-phenoxyethanol galactoside (PE-gal)과 chlorphenesin galactoside (CPN-gal)의 정제를 실시하였다. 먼저 PE와 PE-gal이 포함된 반응물에 ethyl acetate (EA)를 넣고, EA/water 이상계 시스템에서 PE와 PE-gal을 분획하였다. 이 시스템에서 PE는 EA층으로 PE-gal은 water층으로 분획되었다. 그리고, 물층을 모아서 silica gel chromatography를 실시하였다. 최종적으로, silica gel chromatography만 실시하여 PE-gal을 정제한 경우와, EA 처리 후 silica gel chromatography를 실시하여 PE-gal을 정제한 경우의 정제 PE-gal에 대하여 HPLC (High performance liquid chromatography)와 TLC (thin-layer chromatography) 분석을 수행하였다. 그 결과 EA를 처리하여 분획한 후, silica gel chromatography를 수행한 시료에서 잔여 PE가 완전히 제거되는 것을 관찰하였고, silica gel chromatography만 실시하여 PE-gal을 정제한 경우에는 상당량의 잔여 PE가 관찰되었다. 이 때, mole 기준으로 약 21%의 정제 수율을 확인할 수 있었다. 마찬가지로 CPN-gal의 정제에서도 EA 분획 처리 후, silica gel chromatography를 수행하였더니, 잔여 CPN이 거의 없는 순수한 CPN-gal을 얻을 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권5호
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• pp.495-501
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• 2009

A new spore display method is presented that enables recombinant proteins to be displayed on the surface of Bacillus spores via fusion with InhA, an exosporium component of Bacillus thuringiensis. The green fluorescent protein and $\beta$-galactosidase as model proteins were fused to the C-terminal region of InhA, respectively. The surface expression of the proteins on the spores was confirmed by flow cytometry, confocal laser scanning microscopy, measurement of the enzyme activity, and an immunogold electron microscopy analysis. InhA-mediated anchoring of foreign proteins in the exosporium of Bacillus spores can provide a new method of microbial display, thereby broadening the potential for novel applications of microbial display.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제10권1호
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• pp.63-68
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• 2000

GroEL is well known as a molecular chaperone. In order to determine the dynamic stress response of the Escherichia coli groE promoter, a groE-lacZ operon fusion in the chromosome was constructed. Stress leading to ${\sigma}^{32}$ synthesis induces transcription from E. coli groE promoter, since the promoter is ${\sigma}^{32}-regulated$. When the strain was stressed with ethanol, phenol, and sodium chloride, clear inductions of ${\beta}-galactosidase$ were observed. Two types of simultaneous stresses of sodium chloride and phenol induced the enze much more than either of the two alone, suggesting that stress was an additive. The combined stress resulted in the highest induction of the enzyme in this system. The groE-lacZ fusion strain developed in this study can conveniently be used to detect other harmful pollutants in the environment. Stress treatment of cells containing recombinant proteins, which need GroEl, by ethanol, phenol, or sodium chloride, might have a tendency to increase their biological activities.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권2호
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• pp.144-149
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• 2001

For the production and purification of a single chain human insulin precursor, four types of fusion peptides $\beta$-galactosidase (LacZ), maltose binding protein (MBP), glutathione-S-transferase (GST), and (His)(sub)6-tagged sequence (HTS) were investigated. Recombinant E. coli harboring hybrid genes was cultivated at 37$\^{C}$ for 1h, and gene induction occurred when 0.2mM of isopropyl-D-thiogalactoside (IPTG) was added to the culture broth, except for E. coli BL21 (DE3) pLysS harboring a pET-BA cultivation with 1.0mM IPTG, followed by a longer than 4h batch fermentation respectively. DEAE-Sphacel and Sephadex G-200 gel filtration chromatography, amylose affinity chromatography, glutathione-sepharose 4B affinity chromatography, and a nickel chelating affinity chromatography system as a kind of immobilized metal ion affinity chromatography (IMAC) were all employed for the purification of a single chain human insulin precursor. The recovery yields of the HTS-fused, GST-fused, MBP-fused, and LacZ-fused single chain human insulin precursors resulted in 47%, 20%, 20%, and 18% as the total protein amounts respectively. These results show that a higher recovery yield of the finally purified recombinant peptides was achieved when affinity column chromatography was employed and when the fused peptide had a smaller molecular weight. In addition the pET expression system gave the highest productivity of a fused insulin precursor due to a two-step regulation of the gene expression, and the HTS-fused system provided the highest recovery of a fused insulin precursor based on a simple and specific separation using the IMAC technique.

• BMB Reports
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• 제40권1호
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• pp.119-124
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• 2007

Adenoviral vectors are among the most promising vectors available for human gene therapy. However, the use of recombinant adenoviral vectors, including replicationcompetent adenovirus (RCA), raises a variety of safety concerns in relation to the development of new therapies based on gene therapy. To examine how organic compounds change in rat plasma following the injection of adenovirus, $\beta$-galactosidase expressing recombinant adenovirus (designated rAdLacZ) or RCA, we investigated the content of fatty acids (FAs), which are important biochemical indicators in pathological conditions. Pattern recognition analysis on the level of FAs in rat plasma is described for the visual discrimination of adenovirus infection groups from normal controls. Plasma FAs from four control rats (normal group), and from four rats with rAdLacZ infection and six rats with RCA infection (the two abnormal groups), were examined by gas chromatography-mass spectrometry in selected ion monitoring modes as their tert-butyldimethylsilyl derivatives. In total, 20 FAs were positively detected and quantified. The results of the Student's t-test on the normal mean of two abnormal groups, the levels of three FAs (p<0.05) from rAdLacZ group and eleven FAs (p<0.05) from RCA group were significantly different. When star symbol plotting was applied to the group mean values of 20 FAs after normalization to the corresponding normal mean values, the resulting eicosagonal star patterns of the two infected groups were distorted into similar shapes, but were distinguishable from each other. Thus, these approaches will be useful for screening and monitoring of diagnostic markers for the effects of infection following the use of adenoviral vectors in gene therapy.

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제14권1호
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• pp.37-41
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• 2014

Fabry disease is an X-linked disease caused by deficiency of the lysosomal enzyme alpha-galactosidase A. Affected males present anhydrosis, acroparesthesia and angiokeratoma, and subsequently cardiac, cerebral and renal complications are followed. Females and atypical variants show heterogeneous clinical symptoms. In 2001, two recombinant enzymes were approved for Fabry disease: agalsidase alpha and agalsidase beta. Since the introduction of enzyme replacement therapy (ERT), the number of long-term follow-up studies has been reported. Long-term ERT showed effectiveness on renal function in patients with chronic kidney disease, decrease or stabilization of left ventricular mass, and improvement of pain and quality of life. However, there were limited effects on cerebrovascular events and their mortality. Current literatures on the clinical effect of ERT have reported limited datain adult patients who have already advanced disease. Therefore, further study for pre-symptomatic patients and atypical variants is needed to verify the impact of ERT. This review summarized recent progresses in ERT and limitations of long-term effect of ERT in patients with Fabry disease.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권4호
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• pp.389-398
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• 2009

본 연구실에서 개발한, 김치에서 분리한 Leu. mesenteroides SY2 유래 pFMBL1 을 바탕으로 구축한 셔틀벡터인, pSJE[7]를 외래유전자 발현에 적합하게 개량한 발현벡터를 구축하였다. Lactococcus lactis LM0230에서 분리한 프로모터 P6C를 pSJE에 도입하였다. P6C 염기서열을 지닌 oligonucleotide 쌍을 따로 제조한 후 annealing을 통해 짧은 DNA 단편을 얻어서 제한효소 처리후 pSJE에 도입하여 pSJE6c를 구축하였다. PSJE6c 효능 검증을 위해서 외래 유전자인 aga와 lacZ를 각각 pSJE6c에 도입하였다. P6C 프로모터와 비교를 위해 고유 프로모터를 지닌 유전자들도 각각 pSJE에 도입하였다. 재조합 plasmid들을 electroporation 방법으로 Lactobacillus brevis 2.14 균주에 도입하고 재조합균주들의 생육곡선과 효소역가 그리고 slot blot으로 전사체 농도를 측정하였다. 결과를 보면 PSJE6c에 클로닝 된 유전자들이 pSJE상의 유전자보다 효소역가들이 약 1.5배에서 2배 정도로 높았다. 전사체 농도 측정 결과도 pSJE6c 들에서 더 많은 전사체가 생성됨을 보여주었다. 이상 결과들은 효율적인 발현벡터들의 사용을 통해서 김치유산균에서 외래유전자 발현 효율을 높일 수 있음을 보여준다.