• 제목/요약/키워드: 분자진화

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Kocuria gwangalliensis strain SJ2에서 유래된 D-xylulose kinase 유전자의 클로닝과 특성 연구 (Cloning and Characterization of D-xylulose Kinase from Kocuria gwangalliensis Strain SJ2)

  • 정태혁;황태경;서용배;김영태
    • 생명과학회지
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    • 제25권5호
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    • pp.507-514
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    • 2015
  • D-Xylulose는 nonoxidative pentose phosphate 경로를 통해 glycolysis 과정으로 들어가기 전에 D-xylulose kinase에 의해서 D-xylulose-5-phosphate로 인산화 된다. K. gwangalliensis strain SJ2로부터 D-xylulose kinase (XK)를 암호화하는 유전자는 E. coli를 이용하여 서열분석 및 발현 하였으며, XK 유전자의 염기서열 1,419 bp로 구성되어 있으며 463개의 아미노산 잔기를 암호화하고 있다. 분석결과를 통해 XK 유전자가 진화과정 동안 잘 보존되었음을 보여 주었다. XK 유전자의 발현을 위해 pCold-II 발현 벡터에 클로닝 하였으며 클로닝 된 플라스미드는 E. coli strain BL21 (DE3)에 형질전환 하여 IPTG를 이용해 발현을 유도하였다. 재조합 된 XK 단백질의 크기는 약 48 kDa이었다. 이 발현된 단백질은 affinity chromatography를 이용하여 정제하였으며 D-xylulose kinase에 따른 enzymatic activity를 분석하였다. D-xylulose와 ATP로 실행한 XK enzyme kinetic 연구는 각각 250±20 μM과 1,300±50 μM의 Km value를 보였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 분자적 수준에서 D-xylulose kinase의 특성연구의 보다 넓은 지식적 기초를 제공할 것으로 사료된다.

ITS 염기서열에 의한 한국산 쥐손이풀속(Geranium)의 계통학적 연구 (Phylogenetic study of Korean Geranium(Geraniaceae) based on nrDNA ITS squences)

  • 우정현;박선주
    • 식물분류학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.91-108
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    • 2006
  • 한국산 Geranium(쥐손이풀속) 16분류군과 3개의 군외군을 대상으로 진화와 유연관계를 평가하기 위하여 nuclear ribosomal DNA 중 internal transcribed spacer (ITS) 구간에 대한 계통 분류학적 분석을 수행하였다. 계통 분류학적 연구들은 bootstrapping, jackknifing을 포함한 parsimony 방법과 neighbor-joining 방법을 사용하였다. 그 결과 한국산 쥐손이풀속은 단계통군을 형성하였다. Parsimony tree에서 한라이질풀은 가장 기부에 위치하였으며 Erianthum group은 높은 지지도에 의해 하나의 분계조를 형성하였다(100% bootstrap과 jackknife values). Krameri group인 산쥐손이는 Palustre group인 섬쥐손이와 가까이 위치하였으나 그 지지도는 매우 낮았고(37% bootstrap과 44% jackknife values) strict tree에서는 clade가 붕괴되었다. Wilfordii group에 분류되었던 큰세잎쥐손이는 Koreanum group과 가까이 위치하였고, Sibiricum group인 쥐손이풀은 Krameri group인 삼쥐손이와 가까이 위치하였으며 또한 이 두 종은 역시 Krameri group인 선이질풀과 자매군을 이루었다. Wilfordii group인 좀쥐손이와 세잎쥐손이는 Sibiricum group인 삼이질풀, 이질풀과 가까이 위치하였다. 이와 같은 결과는 많은 학자들에 의해 논란이 된 분류군들의 문제를 해결하는데 유용한 접근방법이라 생각되며, 전체 쥐손이풀속 수준에서의 계통분석에 유용한 도구로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

'O-GlcNAc-P'om'의 존재 가능성 (The Potential 'O-GlcNAc-P'om')

  • 문일수;이현숙;이형종
    • 생명과학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.324-331
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    • 2013
  • O-GlcNAc 화(O-GlcNAcylation)는 단백질의 serine이나 threonine에 N-acetylglucosamine (GlcNAc) 분자가 결합하는 것으로, 기존의 당단백질과 달리 세포질 및 핵단백질 모두에 일어난다. 또한 수정의 속도가 빠르고 가역적으로 일어남이 인산화 수식과 유사하다. 그러나 수많은 인산화효소와 탈인산화효소가 관여하는 것과 달리 O-GlcNAc 수식은 O-GlcNAc transferase (OGT)와 O-GlcNAcase (OGA) 단 두 개의 효소에 의하여 이루어진다. 이러한 단순한 조절기전은 세포가 내외환경에 즉시 적응할 수 있도록 진화한 것으로 해석된다. 즉, O-GlcNAc 수식은 특정한 단백질 하나 하나의 활성을 켜거나 끄는 것이 아니라, 세포의 신호전달과정의 효율을 전반적으로 조절하는 '가변저항기(rheostat)' 역할을 한다. O-GlcNAc 수식은 흔히 같은 아미노산 혹은 그 주변의 아미노산이 인산화되는 것을 수반하는데, 이는 인산화와 함께 서로 조화를 이루어 세포활성을 조절하는 것으로 해석된다. 최근 O-GlcNAc이 더 나아가 O-GlcNAc-P로 인산화될 가능성이 제시되고 있는 바, 본 총설에서는 이의 가능성을 이론적으로 설명하고, 실제 실험결과를 소개한다.

42번째 alanine 잔기의 proline 치환에 의한 보리 $\alpha$-amylase isozyme 2의 대장균 내 발현 증가 및 기질특이성 변화 (Enhanced Expression and Substrate Specificity Changes of Barley $\alpha$-Amylase Isozyme 2 in E. coli by Substitution of the $42^{nd}$ Alanine Residue with Proline)

  • 최승호;장명운;이홍균;;김태집
    • 한국식품과학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.198-203
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    • 2010
  • 보리 맥아에는 2종의 $\alpha$-amylase isozyme(AMY1, AMY2)이 존재하며, 이들 효소는 80% 이상의 높은 아미노산 서열 상동성을 보이지만, calcium 의존성 등 효소의 작용특성은 서로 매우 다르다. 따라서 본 연구에서는 AMY2의 활성부위 중 2번째 $\beta\rightarrow\alpha$ loop에 존재하는 42번째 alanine 잔기를 saturation mutagenesis를 이용하여 다양한 아미노산으로 치환하고, 전분 분해활성이 증가한 돌연변이를 선발하였다. 결과적으로 alanine이 proline으로 치환된 AMY2-A42P의 경우에서만 발현도가 2배 증가하는 것을 확인하였으며, 특히 정제 과정에서의 회수율 또한 4배 증가하므로 향후 효소의 생산 및 활용에 유리할 것으로 판단하였다. 이 돌연변이 효소의 calcium 의존성 및 pH 안정성 등은 AMY2와 유사한 것으로 나타났으나, 각종 전분에 대한 기질특이성은 AMY1과 AMY2의 중간적인 특성으로 변화되었다. 결국 42번째 아미노산 잔기의 proline 치환에 의해 상대적으로 발현율이 높고 기질특이성이 변화된 AMY2 유사효소의 생산이 가능하였으며, 향후 이를 이용하여 분자진화기술 등 최신 효소공학적 방법론을 적용한 다양한 연구가 가능할 것으로 기대한다.

국내에서 분리한 딸기누른오갈바이러스의 유전적 다양성 (Genetic Diversity of Two Isolates in Strawberry mild yellow edge virus from Korea)

  • 권선정;조인숙;윤주연;최국선
    • 식물병연구
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    • 제24권4호
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    • pp.285-291
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    • 2018
  • 국내육성딸기 품종인 설향과 감홍에서 딸기누른오갈바이러스의 국내 분리주 2종을 분리하고 외피단백질 전체 염기서열을 결정하고 분석하였다. 국내 분리주 SH와 KH의 외피단백질 염기와 아미노산 상동성은 각각 90.4%와 95.5% 였다. 기존에 국내에서 보고된 KNS1분리주와 GenBank에 등록된 45개의 다른나라 분리주 외피단백질 염기서열을 모두 수집하여 총 48개 SMYEV 외피단백질에 대한 계통학적 유연관계를 분석할 결과 총 5개의 subgroup (I-V)으로 분류가 되었다. 이 중 subgroup IV과 V과 새로운 변이집단으로 국내분리주도 KH와 KNS1은 subgroup I에 포함된 반면, SH는 새로운 subgroup인 IV에 포함되어 국내분리주간에도 계통이 다른 것을 추측할 수 있었다. 유전적 다양성 분석결과 SMYEV의 새로운 subgroup의 다양성이 더욱 높은 것으로 나타나 SMYEV가 유전적으로 진화를 하고 있음을 알 수 있었다. 이 논문은 국내 SMYEV 분리주에 대한 분자적 특성에 대한 첫 보고이다.

Molecular Characterization and Expression Analysis of Nucleoporin 210 (Nup210) in Chicken

  • Ndimukaga, Marc;Bigirwa, Godfrey;Lee, Seokhyun;Lee, Raham;Oh, Jae-Don
    • 한국가금학회지
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    • 제46권3호
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    • pp.185-191
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    • 2019
  • Nucleoporin 210(Nup210)는 근육 및 신경세포의 분화, 자기 면역 질환, 말초 T세포 항상성 등 여러 생리작용에 관여한다. 닭의 Nup210 유전자는 닭 신장조직에서 칼슘 의존성 차별 발현 유전자로 발굴되었으며, 닭의 대사 이상 질환과 Nup210의 관련 연구를 위해 Nup210 유전자의 분자유전학적 특성을 구명하고, 톨-유사수용체 3(Toll-like receptor 3(TLR3)) 자극에 의한 전사 조절을 연구하였다. 닭의 여러 조직과 배아 섬유아세포주인 DF-1 세포에서 Nup210 유전자의 전사 수준을 조사한 결과, 폐와 비장 조직에서 가장 높게 발현되었으며, Nup210의 발현은 TLR3 신호자극에 의해 증가함을 확인하였다. 또한 닭 Nup210 유전자가 코딩하는 단백질의 구조는 조류, 어류, 포유류를 포함한 여러 종과 매우 보존적이나 진화적으로 다른 포유류보다는 오리와 가장 가깝다고 추정되었다. 본 연구의 결과를 통해 닭 Nup210이 TLR3 신호시스템에 관여함을 확인하였고, 추가연구를 통해 바이러스 침입에 대한 닭 면역 메커니즘을 구명할 필요가 있다고 사료된다.

골수 미세환경에서 조혈줄기세포의 기능조절에 대한 고찰- 현재 및 새로운 개념 (Hematopoietic Stem Cells and Bone Marrow Microenvironment: Current and Emerging Concepts)

  • 이원종;박성현;박준희;오성환;이동준
    • 생명과학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.468-475
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    • 2022
  • 줄기세포와 전구세포 사이의 기능 분석은 여러 조직 특히 혈액에서 잘 확립되어 있다. 특히 조혈줄기세포는 골수 니쉬에서 자가재생능 및 재구성능을 가지고 있으며, 골수 내 기질세포는 조직 기능 조절에 큰 영향을 미친다. 최근 연구에서는 포유동물 줄기세포의 기능은 니쉬 세포 내에서 실험적으로 처음 증명되었고, 특히 미세환경에 의해 종양발생이 가능하다는 증거를 나타내고 있다. 고대에서부터 뼈와 피의 관계는 생체 내 필수불가결인 관계로 진화 과정을 거쳐 포유류의 줄기세포에 대해 최초로 제안되었고, 실험적으로 증명된 니쉬세포를 포함한 미세환경과의 복잡한 상호 관계를 규명하였다. 여러 골수 기질세포는 조혈줄기세포의 기능 조절을 하며, 일부의 기능장애는 골수 이형성 및 백혈병을 유발할 수 있다. 현재까지 여러 기질세포에 대한 맵핑이 되지 않아 현재 많은 연구자들이 단일 분자 수준에서 개개의 기질세포 유형을 파악하는 데이터가 필요하다고 주장하고 있으며 이를 바탕으로 골수 내 조혈줄기세포의 특정 기능을 파악할 수 있다고 볼 수 있다. 따라서 본 총설을 통해 조혈줄기세포 및 미세환경에 대한 이전 연구들의 흥미로운 문제를 논의하고, 조혈줄기세포와 골수 니쉬에 대한 현재 및 새로운 개념을 요약하고자 한다.

풀망둑(Acanthogobius hasta) 젖산탈수소효소의 특성 (Characterization of Lactate Dehydrogenase in Acanthogobius hasta)

  • 염정주
    • 생명과학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.264-272
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    • 2008
  • 풀망둑(Acanthogobius hasta) 조직의 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27 Lactate dehydrogenase, LDH) 동위 효소의 특성을 생화학적, 면역화학적 및 역학적 방법에 의해 연구하였다. 풀망둑 골격근과 눈 조직의 젖산탈수소효소 활성이 65.30과 53.25 units였고, 심장과 간 조직에서는 낮게 나타났다. 골격근 조직의 LDH/CS는 22.29로 가장 높고, LDH 특이활성도는 뇌 56.45, 눈 38.04 및 골격근 11.04 units/mg였다. 각 조직에 대해 $A_4,\;B_4$, eye-specific $C_4$, 및 liver-specific $C_4$에 대한 항혈청으로 면역 침강 반응시킨 후 Polyacrylamide gel 전기영동 하였다. 골격근, 뇌 및 눈 조직에서 $A_4$ 동위효소가 우세하게 확인되었고, 심장에서는 $A_4$ 동위효소가 확인되었다. 또한 양극의 eye-specific t와 음극의 liver-specific $C_4$가 한 종에서 함께 발현되었으며, 눈 조직의 eye-specific $C_4$는 활성이 크고 간 조직의 liver-Specific $C_4$의 활성은 낮게 나타났다. 결과 $A_4$$C_4,\;A_4$$B_4$ 및 eye-specific $C_4$와 liver-specific $C_4$의 분자구조의 일부가 서로 유사하지만 $B_4$$C_4$의 구조는 서로 다른 것으로 나타났으므로 하부단위체 A는 보존적이고 하부단위체 B는 하부단위체 A보다 빠르게 진화된 것으로 사료된다. 골격근 조직의 LDH $A_4$ 동위효소는 affinity chromatography에서 $NAD^+$를 함유한 buffer를 유입한 후 용출된 분획에서 정제되었고, eye-specific $C_4$ 동위효소는 $A_4$ 분획에 이어 용출되었으므로 eye-specific $C_4$$A_4$의 분자 구조와 유사한 것으로 보인다. 그리고 LDH에 대한 피루브산의 저해 실험 결과 35.22-43.47% 의 활성이 남았고, $Km_{pyr}$은 0.080-0.098 mM이고 골격근과 눈조직의 Vmax은 153.85와 35.09 units였다. 또한 $B_4$ 동위효소가 열에 대해 가장 안정하였고 $C_4$$A_4$보다 안정하였으며, 최적 pH는 6.5로 나타났다. 본 실험 결과 풀망둑은 저 산소 환경조건에 적응되어져 조직들의 동위효소들이 $A_4$$B_4$ 동위효소 사이의 특성을 나타냈고, 골격근과 눈 조직에서 피루브산에 대한 LDH의 친화력이 상당히 크므로 LDH가 혐기적 조건에서 효율적으로 기능을 하는 것으로 사료된다.

고구마 유전체 연구현황 및 전망 (Current status of sweetpotato genomics research)

  • 윤웅한;정재철;곽상수;양정욱;김태호;이형운;남상식;한장호
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제42권3호
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    • pp.161-167
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    • 2015
  • 고구마는 척박한 환경에서도 생육이 가능한 세계 7대 농작물로 식량뿐만 아니라 사료용, 전분 등의 산업용으로도 중요하다. 최근 고구마는 항산화물질, 식이섬유질 등을 고함유하는 건강식품으로 각광을 받고 있다. 그러나 고구마 유전체 해독에 관한 연구는 고구마의 중요도에 비해 많이 이루어지지 않고 있다. 본 총설의 목적은 고구마 유전체 연구 동향분석을 통하여 유전체 해독 연구의 효율성 증대 및 유용형질 유전자의 실용화 연구를 위한 기반구축을 모색하는데 있다. 최근 NGS 분석을 통한 동식물 유전체해독이 급진적으로 많이 이루어지고 있다. 고구마 유전체 해독의 경우는 다배수성 문제와 이질유전체 문제로 유전체 완전해독 연구가 이루어지지 않고 있으며 반면 전사체 분석 연구는 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 최근 2015년 일본 연구자들에 의해 2배체 고구마의 유전체 해독 초안이 보고되었다. 한중일 고구마 연구협의회(Trilateral Research Association of Sweetpotato, TRAS)에 의해 6배체 고구마 Xushu 18의 유전자지도 작성 및 유전체 해독 연구가 2014년부터 이루어지고 있다. 빌게이츠재단(Bill & Melinda Gates Foundation)은 사하라사막 남쪽 아프리카지역의 기근과 영양문제를 해결하기 위해 고구마 유전체 기반 분자육종을 위한 분자도구 개발에 관한 프로젝트를 미국을 중심으로 한 컨소시엄을 구성하여 출범하였다. 고구마 유전체 해독과정 중에 분석된 고구마 엽록체 유전체 분석을 통하여 진화학적 해석연구가 이루어지고 있다. 본 총설을 통하여 고구마 유전체 해독 연구동향을 살펴보았다. 이러한 연구 동향 분석은 고구마의 생산성 및 기능성 향상 등의 실용화 연구를 수행하는 연구자들에게 최근의 연구현황을 제공할 수 있을 것이며 세계적인 식량, 에너지, 환경문제의 해결에 크게 기여 할 것으로 생각된다.

복상어와 고등어의 Trypsin에 관한 비교 효소학적 연구 -1. Trypsin의 정제와 반응조건- (Comparative Studies on the Enzymatic Properties of Trypsins from Cat-shark and Mackerel -1. Purifications and Reaction Conditions of the Trypsins-)

  • 변재형;조득문;허민수
    • 한국수산과학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.273-288
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    • 1991
  • 연골어류와 경골어류의 진화에 관한 생리생화학적 차이를 특정한 소화효소의 성질과 구조면에서 밝혀 보고자 본 연구를 시도하였다. 양 어종을 대표하는 종류로서 복상어와 고등어를 시료로 선정하고, 소화효소 중 trypsin을 대상으로 하여, 우선 그 정제방법의 확립, 분자량의 측정, 반응 및 안정성에 미치는 pH 및 온도의 영향, 그리고 금속이온과 화학약제가 반응에 미치는 영향 등을 분석 검토하였으며, 그 내용을 요약하면 다음과 같다. 1. 정제방법에 관하여, 민저 복상어 trypsin은 4 염화탄소로서 탈지 추출한 조효소에 대하여 $50-70\%$ 포화 황산암모늄 염석, DEAE-Sephadex A-50칼럼 크로마토그래피, benzamidine-Sepharose 6B, 친화성 크로마토그래피, Sephadex G-75-120 겔 여과법을 거쳐 disc- 전기영동법, SDS-PAG 전기영동법 및 겔 여과법상 균질상태로 얻었다. 또, 고등어의 trypsin은 역시 4염화탄소로서 탈지 추출한 조효소에 대하여 $30-70\%$포화 황산암모늄 염석, benzamidine-Sepharose 6B 친화성 크로마토 그래피, DEAE-Sephadex A-50 크로마토그래피 등의 재크로마토그래피, benzamidine-Sepharose 6B에 의한 재크로마토그래피 등의 정제과정을 거쳐 disc- 전기영동법, SDS-PAG 전기영동법 및 겔 여과법으로 균질의 가칭 trypsin-A와 B를 달리하였다. 2. 이들 유래를 달리하는 각 trypsin의 분자량은 SDS-PAG 전기영동법으로 측정했을 때, 복상어 trypsin 31,700, 고등어 trypsin-A 30,000, 고등어 trypsin-B 29,000, 그리고 겔 여과법으로 측정했을 때, 복상어 21,500, 고등어 trypsin-A 23,700, 고등어 trypsin-B 21,500이었다. 3. 이들 효소들의 알맞은 반응조건은 복상어 trypsin pH 9.0, $45-50^{\circ}C$, 고등어 trypsin-A와 B pH 8.0, $50^{\circ}C$였다. pH와 온도조건에 따른 안정성을 각각 pH와 온도조건별로 30분간 전처리한 후에 그 활성에 미치는 영향으로 비교해 본 결과, pH의 변화에 대하여는 복상어 trypsin은 pH 10.0에서, 그리고 고등어 trypsin-A는 pH 7.0-9.0에서, 고등어 trypsin-B는 pH 8.0에서 안정하였고, 온도조건에 대하여는 복상어 trypsin은 $25^{\circ}C$까지, 그리고 고등어는 trypsin-A가 $10^{\circ}C$까지, 고등어 trypsin-B는 $35^{\circ}C$까지는 안정하였으나, 그 이후부터는 불안정하였다. 4. 이들 효소들은 공통적으로 금속이온 Ag^{2+},\;Cu^{2+}$$Hg^{2+}$에 의하여 저해를 받았으며, 그 저해의 정도는 고등어 trypsin-A와 B가 보다 심하게 받았다. 또 이들 효소들은 antipain, leupeptin, TLCK(to-syllysine chloromethyl ketone) 및 SBTI(soybean trypsin inhibitor)에 의하여 현저한 저해를 받았고, PMSF(phenylmethane sulfonylfluoride), DFP(diisopropyl fluorophosphate) 및 benzamidine에 의하여 어느정도 저해를 보여 모두 serine-계의 trypsin임을 뒷받침하였다

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