• 한국동물학회:뉴스레터
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• 제16권1호
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• pp.17-50
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• 1999

시상하부에 극히 적은 수로 존재하는 신경분비세포인 성선자극호르몬-방출호르몬(gonadotropin-releasing hormone; GnRH) 뉴런은인간을 포함한 포유동물의 생식과 발생 과정에 있어 중요한 역할을 담당하고 있다. GnRH 뉴런은 배아 발생과정 중에 후판에서 유래하여 시상하부의 여러 영역으로 이동하며, 생후와 사춘기를 거치면서 분화를 계속한다. GnRH 뉴런에서 합성, 분비되는 10개의 아미노산으로 이루어진 작은 신경호르몬인 GnRH는 맥동적으로 분비되어 뇌하수체 성선자극 세포막에 존재하는 GnRH 수용체와 결합한 후 일련의 신호전달과정을 거쳐 성선자극호르몬의 합성과 분비를 제어하게 된다. GnRH의 합성과 분비는 글루탐산, 노르에피네프린, GABA와 같은 각종 신경입력과 스테로이드 호르몬에 의한 액성 피드백 신호에 의해 조절되나 이들의 GnRH 유전자 발현에 미치는 영향은 최근에 연구되고 있는 실정이다. GnRH 뉴런의 분화와 발생에는 다양한 신경영양인자들이 영향을 미치나 그 분자생물학적 기작은 아직 밝혀져 있지 않다. 본 논단에서는 신경호르몬인 GnRH와 그 수용체에 관하여 최근 연구성과를 중심으로 살펴보고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제25권10호
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• pp.1103-1109
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• 2015

뇌 해마의 콜린성 신경분포는 학습과 기역에 연관성이 있는 것으로 알려져 있으며 이의 작용제인 carbachol 투여 시 장기기억 저하가 유도됨이 알려져 왔다. 그러나 이러한 콜린성 자극에 의한 해마 신경세포의 시냅스 내 변화기작은 완전히 알려지지 않고 있다. 본 연구에서는 아세틸콜린 수용체의 활성에 의하여 유도되는 장기기억 저하 현상에 있어 alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) 수용체가 후시냅스 표면으로부터 사라지는 현상과 이의 조절기작에 대하여 알아보고자 한다. 이를 위하여 쥐 해마의 일차세포를 추출하고 체외에서 배양한 성숙 신경세포에 carbachol 을 투여하여 장기기억 저하를 유도 하였으며, 후시냅스의 표면으로부 터 AMPA 수용체의 아단위체인 GluA2가 M1 무스카린 수용체의 길항제에 의하여 저해 되었다. 또한 콜린성 자극 에 의한 GluA2의 내재화 현상의 작용기작 연구를 위하여 쥐 해마 절편에 carbachol 투여 후 GluA2와 직접적인 상호작용을 하는 Glutam내재화 되었음을 확인하였다. 이러한 현상은 ate receptor-interacting protein 1 (GRIP1) 과 clathrine 단백질이 매개하는 세포내이입 작용을 하는 adaptin-α 단백질의 결합 변화를 관찰하였다. GluA2는 carbachol 자극에 의해 세포내이입 과정에서 adaptin-α 와의 결합이 증가하였으며 반대로 GRIP1과는 해리되었다. 이는 아세틸콜린의 수용체의 자극에 의하여 GluA2의 내제화 작용이 수반되며, 이의 작용기작으로 GluA2의 후시 냅스 표면 발현시에 결합하고 있는 GRIP1과 해리 되면서 장기기억 저하 현상이 유도됨을 의미한다.

• KSBB Journal
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• 제20권5호
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• pp.363-370
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• 2005

중추신경계의 신경간세포가 파킨슨병과 뇌졸중과 같은 퇴행성 뇌 질환의 치료뿐만이 아니라 신경세포 발생과정에서의 중요성 때문에 최근에 커다란 관심의 대상이 되고 있다. 중추신경계의 발생과정 동안에, 중뇌의 도파민 신경세포의 형성은 두 가지의 분자생물학적인 기작에 의해서 결정된다. 첫째로, FGF-8, sonic hedgehog 그리고 전사조절인자 인 Nurr1이 도파민 신경세포의 형질을 결정짓는다. 또 다른 기작으로는, 전사조절인자 인 $Lm{\times}lb$와 $Pt{\times}3$가 중요하게 관련되어있다. 특히 Nurr1이 결핍된 생쥐에서, 타이로신수산화효소 (Tyrosine bydroxylase, TH) 면역양성 세포들이 중뇌흑색질에서 발견되지 않으므로 Nurr1이 도파민 신경세포의 발생에 필수적임을 알 수 있다. 본 연구에서는 도파민 신경세포의 형질을 유도하는데 있어서 Nurr1이 매개하는 기작을 연구하기 위해서 레트로 바이러스를 이용하여 Nurr1을 도입한 무한증식 신경간세포를 사용하였다. Nurr1 유전자의 과발현 만으로는 신경간세포에서 도파민 신경세포의 형질을 유도하지는 못하지만, 레티노이드 (retinoid, RA)와 폴스콜린 (forskolin, FK)을 처리하여 TH와 방향성 L-아미노산 탈카르복시화효소 (aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC) mRNA의 발현을 유도하였다. 또한, Nurr1 과발현 신경간세포를 사람 별아교세포와 공동배양 하여 TH 발현량을 많이 증가시켰다. 이러한 공동배양실험에서, RA와 FK를 처리하면 TH의 발현수준이 더욱 더 증가함을 발견하였다. 이러한 결과들은 Nurr1 유전자를 도입한 사람 신경간세포가 파킨슨병 환자들에게 세포이식을 통한 유전자 치료의 유용성을 시사하고 있다.

• 한국잠사곤충학회지
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• 제38권2호
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• pp.186-188
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• 1996

곤충애 있어서 호르몬의 작용기작과 그 이용에 관하여 요야하면 다음과 같다. 곤충호르몬에는중추신경계의 신경분비세포에서 합성, 분비되는 peptide의 neuropeptide hormone (PTTH, bombyxin, diapause hormone등)이 있고, 상피계의 내분비선에서 합성, 분비되는 sesquiterpene의 유약호르몬 ( juvenile hormone)과 steroid의 탈피호르몬 (ecdysone)이 있다. 곤충호르몬은 특정한 표족세포에 있는 수용체와 높은 특이성과 높은 친화성을 가지고 결합해서 세포의 작용을 조절한다. 일반적으로 peptide hormone은 표적세포의의 세포막을 통과할 수 없으므로 표적세포의 막표면에 있는 수용체와 결합하는 것에 의해 세포내 대사제를 활성화시킴으로서 peptide hormone의 특이적인 발현이되는 것으로 알려지고 있다. 한편, ecdysone과 같은 steriod hormone이나 juvenlie hormone은 표적세포의 세포막을 용이하게 통과할수 있으므로 세포내의 세포막을 용이하게 통과할 수 있으므로 세포내로 들어가 수용체와 결합해서 hormone-receptor comlpex는 핵내로 들어가 DNA의 특이적인 영역에 결합하므로서 이들 호르몬 특이적인 기능이 발현되는 것으로 알려져 있다. Ecodysone의 활성이 있는 ecdysteroid가 여러 식물에서 발견되고 있어, 금후 양잠의 상족에 이용이 기대되고 있다. 또한, 향유약호르몬(AJH) 활성물지인 imidazole계 화합물은 양잠에 있어서 세섬도고치 생산에 그 이용이 기대되고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.150-150
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• 2023

기작기반의 역학적 모델과 자료기반의 딥러닝 모델은 수질예측에 다양하게 적용되고 있으나, 각각의 모델은 고유한 구조와 가정으로 인해 장·단점을 가지고 있다. 특히, 딥러닝 모델은 우수한 예측 성능에도 불구하고 훈련자료가 부족한 경우 오차와 과적합에 따른 분산(variance) 문제를 야기하며, 기작기반 모델과 달리 물리법칙이 결여된 예측 결과를 생산할 수 있다. 본 연구의 목적은 주요 상수원인 댐 저수지를 대상으로 수심별 수온과 탁도를 예측하기 위해 기작기반과 자료기반 모델의 장점을 융합한 PGDL(Process-Guided Deep Learninig) 모델을 개발하고, 물리적 법칙 만족도와 예측 성능을 평가하는데 있다. PGDL 모델 개발에 사용된 기작기반 및 자료기반 모델은 각각 CE-QUAL-W2와 순환 신경망 딥러닝 모델인 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델이다. 각 모델은 2020년 1월부터 12월까지 소양강댐 댐 앞의 K-water 자동측정망 지점에서 실측한 수온과 탁도 자료를 이용하여 각각 보정하고 훈련하였다. 수온 및 탁도 예측을 위한 PGDL 모델의 주요 알고리즘은 LSTM 모델의 목적함수(또는 손실함수)에 실측값과 예측값의 오차항 이외에 역학적 모델의 에너지 및 질량 수지 항을 제약 조건에 추가하여 예측결과가 물리적 보존법칙을 만족하지 않는 경우 penalty를 부가하여 매개변수를 최적화시켰다. 또한, 자료 부족에 따른 LSTM 모델의 예측성능 저하 문제를 극복하기 위해 보정되지 않은 역학적 모델의 모의 결과를 모델의 훈련자료로 사용하는 pre-training 기법을 활용하여 실측자료 비율에 따른 모델의 예측성능을 평가하였다. 연구결과, PGDL 모델은 저수지 수온과 탁도 예측에 있어서 경계조건을 통한 에너지와 질량 변화와 저수지 내 수온 및 탁도 증감에 따른 공간적 에너지와 질량 변화의 일치도에 있어서 LSTM보다 우수하였다. 또한 역학적 모델 결과를 LSTM 모델의 훈련자료의 일부로 사용한 PGDL 모델은 적은 양의 실측자료를 사용하여도 CE-QUAL-W2와 LSTM 보다 우수한 예측 성능을 보였다. 연구결과는 다차원의 역학적 수리수질 모델과 자료기반 딥러닝 모델의 장점을 결합한 새로운 모델링 기술의 적용 가능성을 보여주며, 자료기반 모델의 훈련자료 부족에 따른 예측 성능 저하 문제를 극복하기 위해 역학적 모델이 유용하게 활용될 수 있음을 시사한다.

• 미생물과산업
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• 제16권1호
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• pp.21-26
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• 1990

동물체의 신경전달물질은 acetylcholine을 비롯한 9종 이상의 물질이 알려져 있으며 이들 물질의 생체내에서의 기작과 생합성 과정에 관해서는 많이 알려져 있고 또한 이 방면의 연구도 활발하다. 그중에도 Joh와 Baetge등에 의하여 DBH와 PNMT 효소의 생산에 관여하는 mRNA가 면역침전법에 의하여 순수 분리되고 이를 주형으로 하여 DBH와 PNMT 효소 생산에 근본이 되는 유전자의 염기서열 및 유전자의 구조를 규명하는 작업이 진행되고 있으나 아직도 그 전체가 규명된 바는 없다 (Baetge등, 1981;1983;Joh등, 1983;1984). 그리하여 본인들은 상기의 연구자들로부터 PNMT 유전자인 cDNA를 M13mp18과 19의 vector phage에 재조합시키고 이 cDNA를 JM107rhk 109의 host bacteria에 도입하여 형질발현 실험을 통하여 확인하고자 하였다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제61권1호
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• pp.15-28
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• 2022

신경펩타이드(Neuropeptide)는 신경세포에서 분비되는 단백질성 물질로, 곤충 호르몬에서 가장 큰 그룹으로 차지한다. 이들은 곤충의 전 생육단계에 걸쳐 지방체의 항상성, 섭식, 소화, 배설, 순환, 번식, 탈피/변태 등 다양한 생리적 기능과 행동을 조절하는데 관여하고 있다. 신경호르몬 일종인 PRXamide (NH₂) 펩타이드 계열 호르몬은 카르복실기 끝에 PRX (X, 다양한 아미노산)라는 공통의 아미노산 서열이 특징적으로 존재하고 있으며, 곤충 전반에 걸쳐 발견된다. 곤충에서PRX 신경호르몬은 다양한 생물학적 기능에 관련하고 있는데 호르몬구조와 기능에 따라 크게 3가지로 분류한다. Pyrokinin (PK)계열의 호르몬은 페로몬 생합성 활성화 신경펩타이드(pheromone biosynthesis activating neuropeptide, PBAN) 및 휴면 호르몬(diapause hormone, DH)이 속하며, 카파(CAPA) 펩타이드 호르몬, 그리고 탈피촉진 호르몬(ecdysis trigging hormone, ETH)이 여기에 속한다. PK 계열의 PBAN 호르몬은 지금으로부터 약 30년전 나방에서 처음 밝혀졌으며, 성페로몬 생합성을 자극하는 신경호르몬으로 확인되었다. 그 이후, PBAN의 연구는 절지동물 전반에 걸쳐 다양한 연구자들에 의하여 광범위하게 이루어졌다. 본 종설은 PBAN의 유전자 구조와 발현, PBAN에 의한 세포신호 전달과 성페로몬 생합성에 관련된 생리적 기작, 그리고 신경호르몬과 PBAN을 이용한 새로운 해충 방제법 개발의 가능성과 예를 소개한다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제2권2호
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• pp.102-107
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• 2007

산업의 발달과 함께 환경오염에 대한 국민적인 관심도는 날로 증가하고 있다. PCB는 우리 주변에 널리 퍼져 있고 먹이사슬을 통해 체내에도 축적되어 인체의 위해성이 우려되는 대표적인 환경오염물질이다. PCB의 노출은 성장기의 두뇌에서 가장 큰 신경독성을 나타내며 영아 및 유아는 상대적으로 높게 노출되어 위험집단으로 분류된다. 본 연구는 PCB의 신경독성에 구조-활성관계가 미치는 영향을 분석하고 PCB에 의한 독성을 최소화 할 수 있는 방안으로서 해양활성물질의 사용가능성을 이해하고자 하였다. PCB노출에 따른 신경세포의 신호전달 체계변화를 분석하기 위하여 Protein Kinase C (PKC)의 변화를 측정하였다. PKC의 전체적인 활성을 [$^3H$]PDBu로 분석한 결과 ortho-position(PCB-105, -123)을 가지고 있는 PCB가 non-ortho (pCB-77, -81) 구조보다 신경에 미치는 영향은 더 높았다. Westem blot 결과 PKC isofonn 중에는 PKC-beta II 및 epsilon의 경우 ortho-position PCB에서 더 높은 활성을 보였다. 이러한 PKC의 변화는 성장기 신경세포에서 신호전달기작의 변화에 많은 영향을 미치므로 이를 예방하거나 차단 할 수 있는 물질을 발견하고자 다양한 키토산을 처리하였다. 그 결과 1백만 달톤 이상의 고분자 키토산의 경우 PCB에 의한 신호전달 기작 변화를 억제할 수 있음을 보였다. 본 연구는 환경오염 등에 의한 독성예방에 키토산의 활용가능성을 제시하였다.

• 생명과학회지
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• 제32권10호
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• pp.771-777
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• 2022

파킨슨병에서의 도파민 신경세포의 사멸 원인은 다양하며 별개의 유전적 요소와 환경적 요소들이 관여한다. 드물게 발생하는 유전성 파킨슨병에서 parkin의 돌연변이와 기능 상실은 주로 소포체 스트레스를 통해 중뇌 흑질의 도파민 신경세포를 특이적으로 손상시킨다. 상대적으로 일반적인 특발성 파킨슨병에서는 살충제 노출이 역학적으로 중요하다. 그러나 환경독성물질에의 노출과 유전성 파킨슨병의 연관성에 대해서는 잘 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 잘 확립된 중뇌 유래의 도파민 신경세포주인 N27-A를 사용하여 특발성 파킨슨병과 유전성 파킨슨병 사이의 공통된 발병 기작의 증거를 확인하였다. 특발성 파킨슨병을 유발하는 유기염소계 살충제인 디엘드린은 BiP/Grp78, 헴산화효소-1과 같은 소포체 스트레스 반응 표지자를 발현 유도하였고, 특히 parkin 단백질의 발현을 증가시켰다. 디엘드린이 N27-A 세포를 사멸시키는 과정에서 소포체 스트레스 특이적 세포사를 매개하는 Caspase-12의 활성화가 유의미하게 증가하였다. 흥미롭게도 디엘드린에 의한 N27-A 세포의 사멸이 소포체 단백질인 parkin과 Bcl-2의 과발현시 유의미하게 억제되었다. 본 연구 결과, 소포체 스트레스의 누적이 특발성, 유전성 파킨슨병의 공통의 발병 기작일 가능성이 있으며, 몇 가지 소포체 관련 단백질들이 디엘드린에 의한 도파민 신경세포 손상으로부터 보호 효과를 가지는 것으로 보인다.

• 한국가축번식학회지
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• 제20권4호
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• pp.385-393
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• 1997

다세포 생물에서 몸의 효율적 생존을 위한 각 기관의 homeostasis는 세포 증식과 사망에 의해 조절된다. 따라서, apoptosis라 명명된 세포사망은 정교한 기전에 의한 능동적이고 자발적인 사망기전으로써 몸의 정상적 유지를 위한 필수적인 현상이다. 발생기 세포나 신경세포 또는 흉선세포 분화 동안 과다한 세포의 제거가 apoptosis의 대표적인 예이며, 각종 호르몬에 의해 그 기능이 조절되는 난소세포에서도 apoptosis가 활발히 일어난다. Rat난소에는 태어날 때 수십 만개의 난포를 지니고 있는데, 이 중 단지 1%만이 배란에 사용되어질 뿐이고 나머지는 모두 사망하게 된다. 이러한 난포사망은 난소의 적절한 세포 수를 유지하기 위한 필수적 과정이며, 인위적으로 apoptosis를 억제하는 유전자인 bcl-2를 과다 발현시키면 난소암이 발생하는 연구결과가 이를 입증해주고 있다. 이처럼 중요한 난포 사망기전은 apoptosis라는 개념이 정립되면서 최근 들어 점차 그 연구가 활발해지고 있다. Apoptosis의 특징 중 뚜렷한 점은 DNA가 일정한 간격으로(180∼200 bp)잘려지는 DNA fragmentation현상으로, 이를 이용하여 DNA3'-end 부위에 방사선동위원소를 label한 후 이를 전기영동으로 분리하면 apoptosis를 손쉽게 측정할 수 있다. 난소의 기능은 시상하부호르몬인 LH와 FSH 뿐만 아니라 난소에서 분비되는 각종 난소국부호르몬들에 의해 조절된다. 특정한 발육단계의 난포는 특정한 호르몬에 의해 그 기능을 조절 받는데, 이러한 난소기능 조절기작은 매우 복잡한 경로를 지니고 있다. 이러한 복잡한 기작으로 인해 초기 연구에서첨 생체 내에서 밝히려는 연구 시도는 어려움에 부딪치게 되었다. 생체내 실험은 난소가 다양한 발육단계의 난포를 동시에 지니고 있어 특정한 발육단계의 난포 사망기전을 연구하기 어렵다. 또한 난포는 생체 내에서 다양한 호르몬을 동시에 분비하기 때문에 특정한 난소국부호르몬이 사망기전에 미치는 영향을 조사하기 힘든 점이 있다. 최근 들어 난포체외배양이 다양하게 개발되면서, 이러한 어려운 점을 극복할 수 있게 되었다. 본 논문은 각 발육단계의 난포를 절단해 체외배양하면서, apoptosis DNA 절단 현상을 이용하여 각종 난소국부 호르몬들이 난포발육단계별로 사망기전에 미치는 영향을 요약해 보였다. 난포는 발육하면서 점차 복잡한 호르몬 경로를 생존을 위해 필요로 한다. Prevulatory난포생존에 필요한 난소국부호르몬들은 early antral 단계의 난포에서는 그 미치는 영향이 감소되다가 preantral단계의 난포에서는 영향을 전혀 미치지 못했다. 단지 예외는 cGMP처리로써, 세포내 cGMP수준을 일정하게 유지시켜주는 것이 난포발육단계에 무관하게 생존에 중요한 인자로, 장래 연구는 난포 세포내의 cGMP수준을 조절하는 기작을 규명하는데 있을 것이다.