• 생명과학회지
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• 제33권6호
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• pp.523-529
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• 2023

유비퀴틴-프로테아좀 시스템은 E1-E2-E3 효소의 작용으로 단백질 안정성을 조절하며 이를 통해 진핵 세포 내 광범위한 과정을 조절한다. 특히 DNA 수리, 세포 주기, 전이, 혈관형성 및 사멸과 같은 종양의 생장 과정에서 주요한 역할을 하는데 이 과정에서 유비퀴틴 접합 효소인 UBE2는 활성화된 유비퀴틴을 타깃 단백질에 이동시켜주는 중간 매개체 역할을 한다. UBE2는 인간에게서 40개가 존재하며 이는 촉매 도메인의 확장 유무에 따라 4개의 그룹으로 분류된다. 최근 UBE2의 타깃 단백질의 특정 위치를 인식하는 기질 특이성에 대한 연구가 증가하는 추세이다. 특히 암에서 발현이 높은 UBE2는 암 환자의 나쁜 예후와 상관관계가 있어 종양 형성에서 UBE2의 중요성이 강조되고 있다. 본 총설에서는 암에서 UBE2의 역할에 대한 최신 연구 결과 및 동향에 대해 기술하였다. 또한 UBE2에 관한 기초 지식 및 분자적 메커니즘을 제공함으로써 궁극적으로는 UBE2가 종양 치료의 새로운 타깃이 될 수 있음을 시사한다.

• 대한화학회지
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• 제60권1호
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• pp.82-87
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• 2016

• 미생물학회지
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• 제51권4호
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• pp.319-328
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• 2015

Schizosaccharomyces pombe $sdu1^+$ 유전자는 PPPDE superfamily member에 속하는 탈유비퀴틴화 효소인 Sdu1을 엔코딩한다. 이전 연구에서, $sdu1^+$ 유전자 포함 재조합 플라스미드 pYSTP를 사용하여 Sdu1이 카르복시 말단 유비퀴틴 가수분해 활성을 보유한다는 사실이 입증된 바 있다. 본 연구에서는, 높은 배양 온도에 대한 Sdu1의 열내성적 역할이 검토되었다. 온도 천이 실험에서, pYSTP 포함 S. pombe 세포들이 37도나 42도로 천이한 후에 벡터 대조 세포들보다 훨씬 더 잘 성장하였다. 37도나 42도로 천이 한 후 6시간 배양한 pYSTP 포함 S. pombe 세포들이 벡터 대조 세포들보다 낮은 활성산소종 수준을 나타내었다. pYSTP 포함 S. pombe 세포들이 온도 천이와 관계없이 벡터 대조 세포들보다 다소 낮은 일산화질소 수준을 나타내었다. pYSTP 포함 S. pombe 세포들이 벡터 대조 세포들보다 훨씬 높은 총 글루타치온 수준을 나타내었다. 온도천이 후의 총 수퍼옥시드 디스무타아제 및 글루타치온 과산화효소 활성들이 pYSTP 포함 S. pombe 세포들에서 더 높은 것으로 측정되었다. 요약하면, S. pombe Sdu1은 활성산소종과 일산화질소 수준은 낮추고, 총 글루타치온, 총 수퍼옥시드 디스무타아제 및 글루타치온 과산화효소 수준들은 증가시킴으로써 높은 배양 온도에 대한 열내성적 역할을 나타낸다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.711-717
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• 2018

상피세포 성장인자(Epidermal Growth Factor, EGF)는 세포 분열을 자극하고 의약적 용도가 다양하다. EGF는 3개의 이황화 결합을 갖고 불용성으로, 대장균에서 고효율 발현에 대한 연구가 잘 이루어지지 않았다. EGF 유전자를 작은 유비퀴틴 관련 유전자(small ubiquitin-related modifier gene, SUMO)와 결합하고 DE3 대장균에서 발현시켰다. IPTG (Isopropyl-${\beta}$-D-Thiogalactopyranoside)로 유도하여 대장균 세포 단백질의 38.9%로 융합단백질이 발현되었고, Ni-NTA 친화성 크로마토그래피로 분리하였다. 그 후 유비퀴틴 분해효소반응으로 융합단백질에서 EGF를 얻은 후 다시 Ni-NTA 크로마토그래피로 분리 하였다. 최종적으로 정제된 EGF의 순도는 HPLC로 분석하였으며, 98%이상의 순도를 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.369-378
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• 2017

혈관 내피세포 성장인자(Vascular endotherial growth factor, VEGF)는 혈관 투과율 조절이나 혈관 생성에 관련된 단백질로 임상용으로 쓰일 가능성이 높다. 이 단백질은 고순도와 고효율로 상업적으로 대량생산이 필요하다. 유비퀴틴 융합 단백질로 온화한 조건에서 용해시키기 위해 다양한 조건을 연구하였고, pH와 변성제 변화를 시도하였다. BL21 (DE3) 대장균 숙주세포에서 pET28-a 벡터를 사용하여 재조합 대장균을 제조하여, 20 L의 회분식 배양으로 14 g/L농도의 세포배양을 하였다. 발효 후UBP1 효소 분해와 재접힘 단계를 포함한 4단계의 크로마토그래피 공정으로 구성된 정제공정으로 VEGF를 정제하였다. 유비퀴틴 융합단백질로 2 M 요소와 pH10 온화한 조건에서 VEGF의 정제가 가능하였다. 2번의 Ni-affinity 크로마토그래피컬럼을 이용하여 고효율의 재접힘과 이합체화 공정을 수행하였다. DEAE (Diethyl Amino Ethyl) 음이온 교환 컬럼을 통하여 변형체(multimeric, misfolded)단백질과 endotoxin을 제거 할 수 있었다. 젤 여과 크로마토그래피를 이용하여 dimer와 monomer를 분리 하여 이합체화 VEGF를 제조하였다. 최종 VEGF의 특성분석을 SDS-PAGE (Soidum Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis) 전기영동, RP-HPLC (Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography)으로 하여 순도 97% (RP-HPLC기준)를 얻었다.

• 대한화학회지
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• 제63권6호
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• pp.427-434
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• 2019

단백질 폴딩 연구에 유용하도록 유비퀴틴 단백질의 페닐알라닌 45를 트립토판으로, 발린 26을 알라닌으로 변이시킨 HubWA 단백질을 모델로 삼아 소수성 상호작용이 단백질 폴딩 반응에 끼치는 영향을 탐구하였다. HubWA의 소수성 아미노산 중 14 개를 알라닌으로 치환한 변이 단백질을 제조하였고 이들 중 폴딩 연구에 적절한 4 개의 변이 단백질(V5A, I13A, V17A, I36A)을 얻어서 폴딩 반응의 진행 과정을 stopped-flow 장치로 측정하였다. 변이 단백질 V17A의 폴딩 반응은 HubWA와 마찬가지로 three-state 메커니즘을 따르며, V5A, I13A, I36A의 반응은 two-state 폴딩 메커니즘을 따르는 것으로 관찰되었다. 이는 HubWA 단백질의 폴딩 반응은 지엽적으로 구조적인 안정성을 지닌 부분이 존재하는 중간 단계가 먼저 형성된 다음 이들이 서로 퍼즐을 맞추는 것과 같은 방식으로 폴딩이 일어나는 collision-diffusion 메커니즘을 따르다가 소수성이 약한 아미노산으로 치환하였을 때 구조적인 안정성을 지닌 중간 단계가 관찰되지 않지만 폴딩 핵의 형성과 핵 주위로 native 구조가 형성되는 반응이 짝지어서 일어나는 nucleation-condensation 메커니즘으로 전환되는 것으로 해석되었다. 이러한 관찰은 단백질의 폴딩 경로는 지엽적인 구조의 안정성에 따라 서로 다른 메커니즘을 띨 수 있음을 시사한다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권1호
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• pp.33-40
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• 2004

Ubiquitin 폴딩 반응의 초기에 나타나는 transient 폴딩 intermediate 상태의 열역학적인 특성을 연구하였다. 온도와 화학변성제의 농도를 바꾸어주면서 측정한 폴딩 kinetics의 결과로부터 unfolded 상태와 intermediate 상태의 평형상수 및 자유에너지를 quantitative kinetic modeling을 통하여서 구하였으며 또한 온도에 따른 자유에너지의 변화로부터 unfolded 상태에서 intermediate 상태로 전환될 때의 열역학적 함수인 ${\Delta}H,\;{\Delta}S,\;{\Delta}C_p$를 구하였다. Ubiquitin이 unfolded 상태에서 intermediate 상태가 될 때의 ${\Delta}C_p$는 unfolded 상태에서 native 상태로 되는 과정의 ${\Delta}C_p$의 약 80% 정도 되었다. 이것은 intermediate가 native 상태에 가까운 매우 조밀한 구조를 이루고 있는 ensemble state임을 나타낸다. 상온에서의 ${\Delta}H$는 양의 값을 보였다. 이는 ubiquitin의 unfolded 상태에서 소수성 잔기 주위에 위치한 물 분자의 규칙적인 구조가 intermediate 상태가 될 때 와해되기 때문이라고 여겨진다. 이러한 양의 enthalpy는 자유로워진 물 분자에 의한 전체 계의 entropy의 증가에 의하여서 보상되어 unfolded 상태에서intermediate 상태로의 전환은 음의 자유에너지를 갖게 되며 폴딩 반응의 초기에 관찰되는 것으로 여겨진다.

• 생명과학회지
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• 제24권8호
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• pp.820-826
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• 2014

세포표면 수용체와 통로가 적절히 기능하려면 특정 세포 내 위치로 배치되고 조절되어야 한다. PSD95/Dlg/Zo-1 (PDZ) 도메인은 이러한 배치와 조절을 매개하는 다양한 단백질들을 인식하고 이 단백질들이 서로 결합하는데 관여한다. MUPP1은 13개의 PDZ domain을 가지는 단백질로서 여러 구조 단백질 및 신호전달 단백질과 상호 결합하지만, MUPP1이 어떻게 안정화되며, 어떻게 신호전달과정에 관여하는지에 대해 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서 MUPP1의 PDZ 도메인과 상호 작용하는 단백질을 규명하기 위하여 효모 two-hybrid 방법을 이용하였고, Parkin이 MUPP1과 결합하는 것을 확인하였다. Parkin은 E3 ubiquitin ligase로서, Parkin 유전자의 기능상실 돌연변이는 autosomal recessive juvenile parkinsonism을 일으키는 것으로 알려져 있다. Parkin은 MUPP1의 12번째 PDZ domain과 결합하지만, 다른 PDZ 도메인과는 결합하지 않았다. Parkin의 C-말단부위는 II 형 PDZ-결합모티프를 가지고 있는데, 이 모티프가 MUPP1과의 결합에 필수적임을 확인하였다. HEK-293T 세포에 MUPP1과 Parkin을 동시에 발현하여 발현위치를 확인한 결과 세포내의 같은 위치에서 발현하였다. 또한 Parkin은 MUPP1을 강하게 유비퀴틴화 하였다. 이러한 결과들은 MUPP1이 Parkin의 기질이며, Parkin에 의한 유비퀴틴화에 의해 MUPP1의 기능 혹은 안정성이 조절될 수 있음을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제28권3호
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• pp.376-387
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• 2018

식물이 접하는 다양한 환경 스트레스(고온, 저온, 냉해, 고염, 가뭄 등) 중에서 물부족(가뭄) 스트레스는 식물의 생장 및 생산성을 저해하는 가장 주요한 요인으로 보고되어 왔다. 그러므로, 물부족 스트레스에 대한 식물의 반응 기작을 명확히 이해하는 것은 물부족 스트레스 저항성이 증가된 유용 작물 개발에 적용될 수 있을 것으로 기대되며, 그 결과 작물 재배 가능 지역의 확대에 기여할 수 있을 것으로 생각된다. 식물의 물부족 스트레스 신호 과정은 크게 식물 호르몬인 앱시스산 의존적인 과정과 비의존적인 과정으로 분류되며, 각각 AREB/ABF, DREB2 전사 조절 인자가 주요한 전사 조절 인자로 참여하여 하위 단계 반응 유전자의 발현 조절에 참여한다. 이러한 AREB/ABF, DREB2 의존적인 regulon에 대한 연구를 통해 물부족 스트레스 신호 과정 중 전사 수준의 조절에 대한 규명이 활발히 이루어지고 있다. 해당 신호 과정에는 전사 수준의 조절뿐만 아니라 인산화, 유비퀴틴화와 같은 번역 후 변형 과정 및 염색질 변형에 의해 매개되는 후성유전학적 조절도 연관되어 있다. 본 총설에서는 현재까지 보고된 물부족 스트레스 신호 전달 과정을, 이와 관련되어 보고된 다양한 신호 전달 단백질들의 기능과 연계시켜 알아보고자 한다. 이러한 물부족 스트레스 신호 전달 과정에 대한 명확한 이해는 향후 유용 내건성 작물 개발을 위한 이론적 기반 구축에 도움이 될 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제2권2호
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• pp.165-171
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• 1998

p62는 임파구에 특이적으로 발현하는 단백질 티로신 키나제인 p56$^{lck}$의 SH2 doamin과 결합하는 세포질 단백질로서 두 단백질의 결합에는 지금까지 알려진 바와 다르게 인산화된 티로신이 필요없다. p62는 기능이 다른 여러 조직에서 공통적으로 발현되며 유비퀴틴, 단백질 키나제 C 이성질체 둥 다양한 단백질과 결합하는 것이 알려져 있다. 이와 같은 현상으로 p62가 다양한 생물학적 기능을 수행할 수 있음을 예측할 수 있으나 그 자세한 기작은 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 p62가 T-세포에 특이적으로 발현하는 14-3-3 $ au$ 이성질체와 결합하는 것을 확인하였으며, p62를 인위적으로 T-세포에 다량으로 발현시키면 세포예정사 (apoptosis)의 시작이 지연되는 현상을 조사하였다. 이때 세포사멸과정에서 전형적으로 나타나는 DNA 절단현상 (DNA fragmentaion)과 poly (ADP-ribose) polymerase의 분해가 지연됨을 알 수 있었다. 최근 14-3-3 단백질이 임파구에서 세포예정사를 촉진시키는 기능을 가진 Bad와 결합함으로써 세포의 생존 신호 전달에 중요한 역할을 한다는 것이 보고된 바 있다. 따라서 본 연구의 결과는 T-세포의 활성으로 일어나는 사멸예정사 과정 중에 p62와 14-3-3 단백질에 의해 수행되는 조절 기작이 있음을 시사하고 있다.다.