• The Zoological Society Korea : Newsletter
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• v.16 no.1
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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.

• Journal of Life Science
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• v.25 no.10
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• pp.1103-1109
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• 2015

Cholinergic innervation of the hippocampus is known to be correlated with learning and memory. The cholinergic agonist carbachol (CCh) modulate synaptic plasticity and produced long-term synaptic depression (LTD) in the hippocampus. However, the exact mechanisms by which the cholinergic system modifies synaptic functions in the hippocampus have yet to be determined. This study introduces an acetylcholine receptor-mediated LTD that requires internalization of alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) receptors on the postsynaptic surface and their intracellular mechanism in the hippocampus. In the present study, we showed that the application of the cholinergic agonist CCh reduced the surface expression of GluA2 on synapses and that this reduction was prevented by the M1 muscarinic acetylcholine receptor antagonist pirenzepine in primary hippocampal neurons. The interaction between GluA2 and the glutamate receptor-interacting protein 1 (GRIP1) was disrupted in a hippocampal slice from a rat upon CCh simulation. Under the same conditions, the binding of GluA2 to adaptin-α, a protein involved in clathrin-mediated endocytosis, was enhanced. The current data suggest that the activation of LTD, mediated by the acetylcholine receptor, requires the internalization of the GluA2 subunits of AMPA receptors and that this may be controlled by the disruption of GRIP1 in the PDZ ligand domain of GluA2. Therefore, we can hypothesize that one mechanism underlying the LTD mediated by the M1 mAChR is the internalization of the GluA2 AMPAR subunits from the plasma membrane in the hippocampal cholinergic system.

• KSBB Journal
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• v.20 no.5 s.94
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• pp.363-370
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• 2005

Neural stem cells (NSCs) of the central nervous system (CNS) have raised a great interest not only for their importance in basic neural development but also for their therapeutic potentials in neurologically degenerative diseases such as Parkinson's, Alzheimer and stroke. During the CNS development, two molecular cascades determine specification of midbrain dopamine system. In one pathway, FGF-8, sonic hedgehog and transcription factor Nurr1 specify dopamine neurotransmitter phenotype. In the other, transcription factors $Lm{\times}lb\;and\;Pt{\times}3$ are required for induction of dopaminergic neurons. In Nurr1 knockout mouse, tyrosine hydroxylase (TH) positive cells fail to appear in substantia nigra, indicating that Nurr1 is essential in specification of dopaminergic cell phenotype. In this study, we used the immortalized human NSCs retrovirally transduced with Nurr1 gene to probe the Nurr1 mediated mechanism to induce dopamine phenotype. While Nurr1 over-expression alone did not generate dopamine phenotype in NSCs, applications of retinoid and forskolin induced expression of TH and AADC mRNAs. In addition, co-cultures of Nurr1 expressing NSCs with human astrocytes induced a marked increase of TH expression. In this co-culture system, the addition of retinoid and forskolin dramatically increased expression of TH. These results indicate that the immortalized human NSCs with Nurr1 gene could have a clinical utility for cell replacement for the Parkinson patients.

• Journal of Sericultural and Entomological Science
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• v.38 no.2
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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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.

• The Microorganisms and Industry
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• v.16 no.1
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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.

• Korean journal of applied entomology
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• v.61 no.1
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• pp.15-28
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• 2022

Neuropeptides produced in neurosecretory cells are the largest group of insect hormones. They regulate various physiological functions, such as fat body homeostasis, feeding, digestion, excretion, circulation, reproduction, metamorphosis, and behavior throughout all life stages. The PRXamide peptide family (X, a variable amino acid) is a well-characterized neuropeptide component with a common amino acid sequence, PRXamide (NH₂), at the C-terminal end conserved across Insecta. The PRXamide peptides are classified into three subfamilies, each having diverse biological roles in insects: (1) pyrokinin (PK) includes the pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) and the diapause hormone (DH), (2) the capability (CAPA) peptides, and (3) the ecdysis-triggering hormone (ETH). PBAN as a member of PK subfamily was first identified to stimulate pheromone biosynthesis in moths three decades ago. Since then, PBAN peptides have been extensively studied by various research groups from a broad spectrum of arthropods. In this paper, we briefly review insect PBAN molecules with emphasis on gene structure and expression, signal transduction, physiological mechanism in sex pheromone biosynthesis, and application for pest management.

• Journal of Marine Bioscience and Biotechnology
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• v.2 no.2
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• pp.102-107
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• 2007

Environmental contamination becomes a great public concern as our society gets industrialized rapidly. The present study examine the role of chitosan in a effort to intervene the environmental pollutant-induced toxicity. PCB-induced neurotoxicity with respect to the PKC signaling was examined. Since the developing neuron is particularly sensitive to PCB-induced neurotoxicity, we isolated cerebellar granule cells derived from 7-day old SD rats and grew cells in culture for additional 7 days to mimic PND-14 conditions. PCB showed the alteration of PKC signaling pathway. The alteration was structure-dependent. Mono-ortho-substituted congeners at a high dose showed a significant increase of total PKC activity at [$^3H$]PDBu binding assay, indicating that mono-ortho-substituted congeners are more neuroactive than non-ortho-substituted congeners in neuronal cells. PKC isoforms were immunoblotted with respective monoclonal antibodies. PKC-beta II and -epsilon were activated with mono-ortho-substituted congeners exposure. The result suggests that the position with ortho has a higher potential of altering the signaling pathway. Alteration of PKC was blocked with treatment of high molecular weight of chitosan. The study demonstrated that the ortho position in PCBs are important in assessing the structure-activity relationship. The results suggest a potential use of marine bioactive materials as a means of nutritional intervention to prevent the harmful effects of pollutant-derived toxicity.

• Journal of Life Science
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• v.32 no.10
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• pp.771-777
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• 2022

Dopaminergic (DA) cell death in Parkinson's disease (PD) has been attributed to multiple, distinct genetic and environmental factors. In rare familial PD loss of parkin function mutations play a key role in nigral DA neuron-specific pathogenesis primarily via endoplasmic reticulum (ER) stress. In more prevalent sporadic PD, environmental exposure to pesticides has a significant epidemiological role. However, it is largely unknown how environmental exposure to xenobiotics is etiologically linked with the known etiology in familial PD. In the present study biochemical evidence for a common pathogenic mechanism between sporadic and familial PD has been identified employing the recently characterized mesencephalic DA cell line, N27-A. Dieldrin, an organochlorine pesticide epidemiologically implicated in sporadic PD, induced the markers of ER stress response such as a chaperone BiP/Grp78, heme oxygenase-1 and especially, parkin. Accordingly, dieldrin activated the ER resident Caspase-12, a mediator of ER stress-specific apoptosis, during cell death of N27-A cells. Of great interest the dieldrin-induced DA neuronal cell death was synergistically rescued by the overexpression of ER resident neuroprotective proteins, parkin and Bcl-2. The present findings implicate that accumulation of ER stress could be one of common pathogenic mechanisms in idiopathic and familial PD, and some ER proteins, such as parkin and Bcl-2 may effectively attenuate ER stress-mediated N27-A DA cell death.

• Korean Journal of Animal Reproduction
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• v.20 no.4
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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.