• 제목, 요약, 키워드: SOD

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섬오갈피나무에서 SOD Isoenzyme의 식별 및 특성규명 (Identification and Characterization of SOD Isoenzymes in Acanthopanax koreanum Plants)

  • 오순자;박영철;김응식;고석찬
    • 한국자원식물학회지
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    • v.12 no.3
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    • pp.234-239
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    • 1999
  • 두릅나무과 식물 6종의 잎으로부터 2개의 공통적인 superoxide dismutase(SOD) isoenzyme이 구분되었다. 이들 공통적인 isoenzyme(SOD 4와 SOD 6)의 패턴은 오갈피속 식물 중에서 민가시오갈피나무(A. senticosus for. inermis) 잎에서 가장 다양하였고, 그 활성은 섬오갈피나무(A. koreanum) 잎에서 가장 높았다. 그리고 SOD 4와 SOD 6은 $H_2O$$_2$와 KCN에 의한 선택적 저해로부터 각각 Fe-SOD와 CuZn-SOD인 것으로 밝혀졌다. 또한, SOD isoenzyme의 패턴은 섬오갈피나무의 성숙한 잎과 수피, 근피에서 차이가 없었으나 그 활성은 조직별로 차이가 나타났으며, Fe-SOD는 근피에서, CuZn-SOD은 잎에서 상대적으로 높게 나타났다. 그리고, CuZn-SOD나 Fe-SOD 모두 30-4$0^{\circ}C$에서 높은 활성 을 나타내었으나 그 이상의 온도에서는 활성이 저해되었다.

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Molecular Cloning and Expression of Sequence Variants of Manganese Superoxide Dismutase Genes from Wheat

  • Baek, Kwang-Hyun;Skinner, Daniel Z.
    • 한국환경농학회지
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    • v.29 no.1
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    • pp.77-85
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    • 2010
  • Reactive oxygen species (ROS) are very harmful to living organisms due to the potential oxidation of membrane lipids, DNA, proteins, and carbohydrates. transformed E.coli strain QC 871, superoxide dismutase (SOD) double-mutant, with three sequence variant MnSOD1, MnSOD2, and MnSOD3 manganese superoxide dismutase (MnSOD) gene isolated from wheat. Although all QC 871 transformants grown at $37^{\circ}C$ expressed mRNA of MnSOD variants, only MnSOD2 transformant had functional SOD activity. MnSOD3 expressed active protein when grown at $22^{\circ}C$, however, MnSOD1 did not express functional protein at any growing and induction conditions. The sequence comparison of the wheat MnSOD variants revealed that the only amino acid difference between the sequence MnSOD2 and sequences MnSOD1 and 3 is phenylalanine/serine at position 58 amino acid. We made MnSOD2S58F gene, which was made by altering the phenylalaine to serine at position 58 in MnSOD2. The expressed MnSOD2S58F protein had functional SOD activity, even at higher levels than the original MnSOD2 at all observed temperatures. These data suggest that amino acid variation can result in highly active forms of MnSOD and the MnSOD2S58F gene can be an ideal target used for transforming crops to increase tolerance to environmental stresses.

Isoform-Specific Responses of Superoxide Dismutase to Oxidative Stresses and Hormones in Parquat-Tolerant Rehmannia glutinosa

  • Jamal, Arshad;Yoo, Nam-Hee;Yun, Song-Joong
    • Journal of Crop Science and Biotechnology
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    • v.10 no.1
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    • pp.8-12
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    • 2007
  • All accessions of Rehmannia glutinosa show the unique characteristic of intrinsic tolerance to paraquat. The higher level of endogenous superoxide dismutase(SOD) activity and its increase upon paraquat treatment indicated the involvement of SOD in the tolerance mechanism to paraquat in R. glutinosa. In this study, we examined the isoform-specific response of SOD to oxidative stresses and hormones. Six SOD isoforms were found in the leaf, and they were identified as two MnSODs(named MnSOD I and MnSOD II, in order of increasing mobility), one FeSOD and three Cu/ZnSODs(named Cu/ZnSOD I, Cu/ZnSOD II, and Cu/ZnSOD III, in order of increasing mobility). MnSOD I, MnSOD II, FeSOD, Cu/ZnSOD I, Cu/ZnSOD II, and Cu/ZnSOD III, contributed to 4, 11, 7, 15, 30, and 32% of the total SOD activity, respectively. Total SOD activity levels in the leaf were increased by 4, 24, and 21% by paraquat, salicylic acid(SA), and yeast extract(YE), respectively, but little by ethephon. Six SOD isoforms responded differentially to these stresses and hormones. The activities of all the isoforms were increased by YE and SA except that of MnSOD I which was decreased by SA. The activities of MnSOD I, FeSOD, and CuZnSOD I were increased by paraquat. These results suggest that amelioration of oxidative stresses by SOD is fine-tuned by the differential expression of isoforms in R. glutinosa.

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The Virulence of Vibrio vulnificus is Affected by the Cellular Level of Superoxide Dismutase Activity

  • Kang, In-Hye;Kim, Ju-Sim;Lee, Jeong-K.
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • v.17 no.8
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    • pp.1399-1402
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    • 2007
  • The virulence of superoxide dismutase (SOD) mutants of Vibrio vulnificus, as tested by intraperitoneal injection into mice, decreases in the order of sodC mutant, sodA mutant, and sodB mutant lacking CuZnSOD, MnSOD, and FeSOD, respectively. The survival of SOD mutants under superoxide stress also decreases in the same order. The virulence of soxR mutant, which is unable to induce MnSOD in response to superoxide, is similar to that of the sodA mutant, as the survival of the soxR mutant under superoxide stress is similar to that of the sodA mutant. Consistently, the lowered survival of the soxR mutant is complemented not only with soxR but also with sodA. Thus, the virulence of V. vulnificus is significantly affected by the cellular level of SOD activity, and an increase in SOD level through MnSOD induction by SoxR under superoxide stress is essential for virulence.

폐포대식세포에서 내독소 자극에 의한 Superoxide Dismutase 유전자발현의 조절 기전 (Superoxide Dismutase Gene Expression Induced by Lipopolysaccharide in Alveolar Macrophage of Rat)

  • 박계영;유철규;김영환;한성구;심영수;현인규
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • v.42 no.4
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    • pp.522-534
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    • 1995
  • 연구배경: 내독소에 의한 급성 폐손상의 발병기전에서 산소기가 중요한 역할을 한다는 사실은 잘 알려져 있다. 세포내에는 이러한 산소기에 의한 세포의 손상을 방지하는 정상 방어기전으로 여러 항산화효소가 존재하는데, 이중 SOD는 세포대사과정이나 외부 자극에 의해 생성된 superoxide로부터 세포의 손상을 방지하는 역할을 한다. 세포내 SOD는 주로 이중체의 구조로 세포질에 존재하는 CuZnSOD와 사중체의 구조로 미토콘드리아에 존재하는 MnSOD의 두 종류가 알려져 있으나, 폐포대식세포에서의 SOD mRNA 발현 및 그 조절기전에 대해서는 확실히 규명되어 있지 않다. 본 연구의 목적은 백서의 폐포대식세포에서 내독소 자극에 의한 MnSOD와 CuZnSOD mRNA 발현양상을 관찰하고 내독소 자극시 니타나는 SOD mRNA 발현의 조절기전을 규명하는데 있다. 방법: 백서의 기관지폐포세척액에서 얻은 세포를 plastic plate에 부착시켜 폐포대식세포를 분리한 후 내독소를 자극하여 내독소 용량($0.01{\mu}g/ml{\sim}10{\mu}g/ml$)과 자극시간(0, 2, 4, 8, 24 hrs)에 따른 MnSOD와 CuZnSOD MnSOD 발현양상을 Northern blot analysis를 시행하여 관찰하였다. 다음 단계로 MsSOD와 CuZnSOD mRNA 발현의 조절기전을 밝히고자 폐포대식세포를 각각 AD($5{\mu}g/ml$) 또는 CHX($5{\mu}g/ml$)로 전처치한 후 내독소로 자극하여 MnSOD와 CuZnSOD mRNA의 발현양상을 관찰하였다. 한편 내독소 투여가 SOD mRNA의 안정성을 변화시키는지 여부를 평가하기 위해 폐포대식세포를 대조군과 투여군으로 나누어 SOD mRNA의 분해속도를 비교하였다. 총 세포내 RNA는 guanidinium thiocyanate/phenol/chloroform법을 이용하여 추출하였고, Northern blot analysis는 $^{32}P$로 표지된 백서의 MnSOD와 CuZnSOD cDNAs를 이용하여 시행하였다. 결과: 백서의 폐포대식세포에서 MnSOD mRNA의 발현은 내독소 투여량의 증가세 따라 증가되었고 내독소를 투여하고 8시간후에 정점을 이루었으나, CuZnSOD mRNA의 발현은 내독소의 용량 및 투여후 반응시간에 따라 변화하지 않았다. 내독소 투여후 MnSOD mRNA의 발현증가는 AD 또는 CHX 각각의 전처치에 의해 모두 억제되었다. MnSOD mRNA의 안정성은 내독소 투여에 의해 변화하지 않았다. 결론: 이상의 결과로 백서의 폐포대식세포는 내독소 자극에 반응하여 SOD를 생성하는 중요세포이고, 내독소에 의한 MnSOD mRNA의 발현은 전사단계에서 조정되며 mRNA의 안정성을 변화시키지 않고 새로운 단백의 합성이 필요한 것으로 사료된다.

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Characterization of Superoxide Dismutase in Lactococcus lactis

  • Chang, Woo-Suk;So, Jae-Seong
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • v.9 no.6
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    • pp.732-736
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    • 1999
  • The superoxide dismutase (SOD) in Lactococcus lactis was measured quantitatively and qualitatively under various culture conditions. The L. lactis SOD was induced by oxidative stress. As the concentration of paraquat to produce superoxide radicals increased, the growth of L. lactis decreased with concomitant increase of SOD activity. The SOD activity was found to be growth-phase dependent: when aerobically grown cells entered to the stationary phase, the activity increased gradually until the late stationary phase. From inhibition studies, L. lactis SOD was found to be insensitive to KCN and $H_2O_2$ which are known to inhibit Cu/ZnSOD and FeSOD, respectively. Moreover, as the concentration of manganese in the medium increased, the activity of SOD also increased. These data strongly suggested that L. lactis possessed a single manganese-containing SOD (MnSOD). Finally, a putative sod gene fragment of 510 bp was identified in L. lactis using a polymerase chain reaction (PCR) with degenerate primers designed from the deduced DNA sequences of known SOD genes.

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대장균에서의 human SOD1과 mutant SOD1 (G93A) 단백질의 발현과 HtrA2의 기질 여부 확인에 관한 연구 (Expression of Human SOD1 and Mutant SOD1 (G93A) in E. coli and Identification of SOD1 as a Substrate of HtrA2 Serine Protease)

  • 김구영;김상수;박효진;임향숙
    • 생명과학회지
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    • v.16 no.5
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    • pp.716-722
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    • 2006
  • Superoxide dismutase (SOD) is physiologically important in regulating cellular homeostasis and apoptotic cell death, and its mutations are the cause of familial amyotrophic lateral sclerosis (FALS). Mitochondrial serine protease HtrA2 has a pro-apoptotic function and has known to be associated with neurodegenerative disorders. To investigate the relationship between genes associated with apoptotic cell death, such as HtrA2 and SOD1, we utilized the pGEX expression system to develop a simple and rapid method for purifying wild-type and ALS-associated mutant SOD1 proteins in a suitable form for biochemical studies. We purified SOD1 and SOD1 (G93A) proteins to approximately 90% purity with relatively high yields (3 mg per liter of culture). Consistent with the result in mammalian cells, SOD1 (G93A) was more insoluble than wild-type SOD1 in E. coli, indicating that research on the aggregate formation of SOD1 may be possible using this pGEX expression system in E. coli. We investigated the HtrA2 serine protease activity on SOD1 to assess the relationship between two proteins. Not only wild-type SOD1 but also ALS-associated mutant SOD1 (G93A) were cleaved by HtrA2, resulting in the production of the 19 kDa and 21 kDa fragments that were specific for anti-SOD1 antibody. Using protein gel electrophoresis and immunoblot assay, we compared the relative molecular masses of thrombin-cleaved GST-SOD1 and HtrA2-cleaved SOD1 fragments and can predict that the HtrA2-cleavage sites within SOD1 are the peptide bonds between leucine 9-lysine 10 (L9-K10) and glutamine 23-lysine 24 (Q23-K24). Our study indicates that SOD1 is one of the substrate for HtrA2, suggesting that both HtrA2 and SOD1 may be important for modulating the HtrA2-SOD1-mediated apopotic cell death that is associated with the pathogenesis of neurodegenerative disorder.

Superoxide Dismutase Isoenzyme Activities in Plasma and Tissues of Iraqi Patients with Breast Cancer

  • Hasan, Hathama Razooki;Mathkor, Thikra Hasan;Al-Habal, Mohammed Hasan
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • v.13 no.6
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    • pp.2571-2576
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    • 2012
  • Breast cancer is the first of the most common ten cancers in Iraq. Its etiology is multifactorial, oxidative stress and lipid peroxidation being suggested to play important roles in carcinogenesis. The purpose of this study was to investigate the oxidant-antioxidant status in breast cancer patients, by measuring SOD isoenzyme activities (total SOD, CuZn-SOD, Mn-SOD and EC-SOD) in plasma and breast tumors, and by estimating thiobarbituric reactive substances (TBRS) in tissue homogenates. General increase in total SOD activity was observed in plasma and tissue samples of breast tumors, greater in the malignant when compared to benign group (p<0.05). Mn-SOD showed a significant decrease in tissue malignant samples (p<0.05), and insignificant decrease in plasma malignant samples compared with control and benign samples. Plasma EC-SOD activity in both patient benign and malignant breast tumors demonstrated 3.5% and 22.8% increase, respectively. However, there was a decrease in tissue EC-SOD activity in malignant breast tumors when compared with benign. A similar tendency was noted for TBRS. We suggest that elevated total SOD might reflect a response to oxidative stress, and then may predict a state of excess reactive oxygen species in the carcinogenesis process. If there is proteolytic removal of the heparin binding domain, EC-SOD will lose its affinity for the extracellular matrix and diffuse out of the tissue. This will result in a decreased EC-SOD activity, thus leading to an increase in the steady-state concentration of $O^{2-}$ in this domain, and increase in EC-SOD activity in the extracellular fluid. This might explain the results recorded here concerning the decrease in tissue EC-SOD activity and increase in plasma of breast cancer patients.

염 환경하에서 근대(Beta vulgaris var. cicla)의 생장과 항산화효소(SOD, APX, GR)의 활성변화 (Changes of Growth and Antioxidative Enzyme(SOD, APX, GR) Activities of Spinach Beet(Beta vulgaris var. cicla) Under Saline Condition)

  • 배정진;추연식;송승달
    • 생명과학회지
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    • v.13 no.5
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    • pp.658-667
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    • 2003
  • 환경 스트레스에 대해 내성을 가지는 것으로 알려진 명아주과에 속하는 근대(지상부길이 15 cm)를 이용하여, 다양한 염 농도에서의 건물함량 측정을 통한 생장반응과 항산화 효소(SOD, APX, GR)의 효과를 밝히기 위하여 다양한 농도(0, 50, 200, 1000 mM NaCl)의 염을 처리한 후 24시간 동안의 효소의 활성변화를 측정하였다. 근대는 처리 2시간째 200 mM NaCl처리구 에서 SOD, APX, GR의 최대활성을 보였으며, 50 mM NaCl처리구에서 가장 낮은 활성을 나타내었다. PAGE에 의한 isoforms의 확인결과, 근대는 3개의 SOD isoforms(Fe-SOD, CuZn-SOD, Mn-SOD)를 함유하고 있었으며, major isoform은 CuZn-SOD로 밝혀졌다. APX의 경우, 9개의 bands 중 특별히 저분자 isoforms (No. 7,8)의 강한 발현양상을 보였다. SOD의 경우 50 mM NaCl처리에서 Mn-SOD isoform의 불활성을 보여 활성의 증감에 있어 Mn-SOD가 직접적인 연관성을 가질 것으로 생각된다. 근대의 항산화 효소는 염 처리후 단시간내 효소 활성의 증가양상(특별히 처리후 2시간째 200 mM NaCl처리구)을 보여, 고농도 염 환경하에서 항산화시스템의 빠른 작동을 통해 염스트레스에 의해 생성된 활성산소를 제거함으로써 염에 의한 산화적 스트레스에 대해 효과적으로 대처해 나가는 것으로 생각된다. 검색어-근대, 염, 활성산소, SOD, APX, GR.

PAH를 분해할 수 있는 Pseudomonas rhodesiae KK1의 SOD 유전자의 동정 및 분자학적 특성 분석 (Identification and Molecular Characterization of Superoxide Dismutase Genes in Pseudomonas rhodesiae KK1 Capable of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Degradation)

  • 이동헌;오계헌;김승일;강형일
    • 생명과학회지
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    • v.26 no.1
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    • pp.75-82
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    • 2016
  • Pseudomonas rhodesiae KK1은 이미 주요한 환경오염물질인 anthracene, naphthalene, phenanthrene과 같은 다환성 방향족 화합물(PAHs)을 분해할 수 있음을 보고한 바 있다. 흥미롭게도, superoxide dismutase를 비롯한 항산화 유전자는 환경오염물질에 반응하여 다른 수준으로 발현됨이 알려져 있다. 본 연구는 균주 KK1에서 PAHs 분해에 간접적으로 관계될 것으로 여겨지는 superoxide dismutase 유전자의 존재를 동정하고 세 가지 PAHs를 기질로 하여 생장한 세포에서 superoxide dismutase 유전자의 발현 양상을 조사하고자 수행하였다. P. rhodesiae KK1에서 항산화 기작에 관여하는 두 가지지 형의 superoxide dismutase인 Mn-superoxide dismutase (sodA)와 Fe-superoxide dismutase (sodB) 유전자를 동정하고 그 특성을 규명하였다. 균주 KK1에서 발견된 sodA 유전자는 141개의 아미노산 유전자를 기준으로 P. fluorescens Pf-5의 Mn-sod와 95%, sodB 유전자는 135개 아미노산을 기준으로 P. fluorescens Pf-5의 Fe-sod와 99%의 가장 높은 상동성을 나타내었다. sod 유전자 단편을 탐침자로 사용한 Southern 혼성화 반응 결과 적어도 두 개 이상의 superoxide dismutase 유전자가 균주 KK1에 존재함을 규명하였다. RT-PCR 분석을 통해 sodA 및 sodB 유전자들은 anthracene보다 naphthalene과 phenanthrene에 반응하여 더 강하게 발현함을 보여주었다. 포도당과 PAHs를 기질로 사용하여 생장한 세포에서 sodA와 sodB 유전자는 활성 상태로 존재함이 밝혀졌다.