• Applied Biological Chemistry
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• 제47권4호
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• pp.390-395
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• 2004

토마토 뿌리에 존재하는 이온채널의 특성을 조사하기 위하여, 마이크로솜을 분리하고 전기생리용 분석장치가 연결된 인공지질 이중막에 유입하였다. 그 결과 다섯 종류의 이온채널을 확인하였고, 이들 중 450 pS의 전기전도도를 갖는 비선택성 양이온채널을 가장 자주 관측하였다. 이 채널은 세 가지의 subconductance 상태를 보였으며, 이들의 전기전도도는 450, 257, 105 pS으로 측정되었다. 모든 subconductance 상태는 막전위 변화에 따른 전류변화가 직선적으로 나타났다. 채널의 활성은 양의 막전위에서 열림과 닫힘이 반복되는 전이상태를 보였지만, 음의 막전위에서는 평균 열림시간과 함께 열림확률도 증가하였다. 막전위 -40mV에서 측정한 채널의 열림확률은 0.83이었다. 이온선택성을 측정하기 위하여 지질막의 한쪽에만 50mM의 $K^+$ 또는 $Na^+$을 가하여 비대칭 이온조건을 만들었을 때, 두 경우 모두에서 전류역전전위는 동일하게 약 -l0mV 이동하였다. 이것은 450 pS채널이 $K^+$과 $Na^+$을 구별없이 통과시킴을 나타낸다. 중금속 이온들 중, $100\;{\mu}M$ 농도의 $La^{3+}$과 $Ba^{2+},\;Zn^{2+}$는 채널의 활성을 크게 저해하여 열림확률을 0.2 이하로 감소시켰다. 그러나, $Al^{3+}$과 $Cd^{2+}$은 활성을 약 20% 저해하였다. 흥미롭게도, 각각의 중금속 이온은 서로 다른 형태로 채널활성을 저해하였다. $La^{3+}$은 $500\;{\mu}M$ 농도에서 모든 subconductance 상태를 저해하였으나, $Zn^{2+}$는 1 mM의 농도에서도 105 pS의 subconductance 상태는 저해하지 않았다. 또한 $Cd^{2+}$은 음의 막전위에서도 채널의 열림을 long-opening상태에서 전이상태 열림으로 전환시켰다. 이러한 결과는 중금속 이온들이 채널단백질에 각각의 결합부위를 가질 수 있을 가능성을 의미하여, 식물 뿌리의 생리현상에서 450 pS 채널의 기능적 역할 뿐 만아니라 구조적 특징을 탐색할 수 있는 유용한 조절자나 탐색자로 이용될수 있음을 시사한다.

• Molecules and Cells
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• 제22권3호
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• pp.328-335
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• 2006

Imperatoxin A ($IpTx_a$), a 3.7 kDa peptide from the African scorpion Pandinus imperator, is an agonist of the skeletal muscle ryanodine receptor (RyR1). In order to study the structure of the toxin and its effect on RyR1, $IpTx_a$ cDNA was PCR-amplified using 3 pairs of primers, and the toxin was expressed in E. coli. The toxin was further purified by chromatography, and various point mutants in which basic amino acids were substituted by alanine were prepared by site-directed mutagenesis. Studies of single channel properties by the planar lipid bilayer method showed that the recombinant $IpTx_a$ was identical to the synthetic $IpTx_a$ with respect to high-performance liquid chromatography mobility, amino acid composition and specific effects on RyR1. Mutations of certain basic amino acids ($Lys^{19}$, $Arg^{23}$, and $Arg^{33}$) dramatically reduced the capacity of the peptide to activate RyRs. A subconductance state predominated when $Lys^8$ was substituted with alanine. These results suggest that some basic amino acid residues in $IpTx_a$ are important for activation of RyR1, and that $Lys^8$ plays an important role in regulating the gating mode of RyR1.

• 한국수정란이식학회지
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• 제19권2호
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• pp.101-112
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• 2004

본 연구는 포유류인 $Cl^-$통로의 존재 여부를 확인하기 위하여 수행되었다. $Cl^-$통로는 비흥분성 세포에서 용적변화와 pH 조절, 이온운반계 등에 중요한 역할을 수행하므로 활발한 세포분화가 이루어지는 난자의 생존과 기능에 필수적 $Cl^-$통로 존재 여부를 확인하고자 하였다. 단일통로 전류를 기록하는 patch clamp 기법을 이용하였다. 세포외(pipette) 용액을 140 mM NaCl로 하고 세포내(bath) 용액을 70 mM, 140 mM, 280 mM NaCl로 바꾸어 주었을 때, 역전압($E_{rev}$) 은 $Cl^-$평형전압을 반영하는 -9.8${\pm}$0.5mV, 0mV, 11.5${\pm}$0.2mV로 변화하였다(n=4). 이런 결과는 이론치와 약간의 편차를 보이고 있으므로 이를 보정하기 위항 Goldman-Hodgkin-Katz(GHK) 식을 이용한 결과 $Cl^-$에 대한 $Na^+$의 투과성 ($P_{Na}$/$P_{Cl}$/)은 0.25로 추측할 수 있었다. Inside out patch mode에서 Pipette 용액과 bath 용액에 imperment인 NMDG-Cl로 구성하였을 경우 단일 통로가 기록되었다.(n=22). 막전압이 증가함에 따라 전도도(conductance)가 같이 증가하였으며 전류-전압 관계는 outward rectification을 보였다. 이런 특성을 나타내는 단일통로로 전류는 선택적 $Cl^-$통로 차단제인 IAA-94(indanyloxyacetic acid 94)에 의해 농도 의존적으로 차단되었으며 가역적으로 회복되었다. IAA의 $IC_{50}$은 32.6$\mu\textrm{M}$이었다. DIDS(4,4'-diisothiocyan ostillben-2-2'disulfonic acid)에 의해서는 전류크기가 감소 되는 빠른 억제기전을 나타내는 차단효과를 보였으며 시간경과에 따라 seblevel로 감소되는 subconductance block 이 나타났다. 이상의 결과는 햄스터 난자에서 chloride 통로가 존재하여, 물질이동과 pH 조절기능을 나타내는 외향성 전류-전압관계를 보이는 $Cl^-$ 통로의 성상으로 미루어 볼 때 난자의 pH 조절과 용적조절과 같은 생리적 환경 조성에 관여할 것으로 추정된다.