• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권3호
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• pp.151-159
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• 2005

Injury caused by reactive oxygen species (ROS), known as oxidative stress, is one of the major damaging factors in plants exposed to environmental stress. Chloroplasts are specially sensitive to damage by ROS because electrons that escape from the photosynthetic electron transfer system are able to react with relatively high concentration of $O_2$ in chloroplasts. To cope with oxidative stress, plants have evolved an efficient ROS-scavenging enzymes such as superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX), and low molecular weight antioxidants including ascorbate, glutathione and phenolic compounds. To maintain the productivity of plants under the stress condition, it is possible to fortify the antioxidative mechanisms in the chloroplasts by manipulating the antioxidation genes. A powerful gene expression system with an appropriate promoter is key requisite for excellent stress-tolerant plants. We developed a strong oxidative stress-inducible peroxidase (SWPA2) promoter from cultured cells of sweetpotato (Ipomoea batatas) as an industrial platform technology to develop transgenic plants with enhanced tolerance to environmental stress. Recently, in order to develop transgenic sweetpotato (tv. Yulmi) and potato (Solanum tuberosum L. cv. Atlantic and Superior) plants with enhanced tolerance to multiple stress, the genes of both CuZnSOD and APX were expressed in chloroplasts under the control of an SWPA2 promoter (referred to SSA plants). As expected, SSA sweetpotato and potato plants showed enhanced tolerance to methyl viologen-mediated oxidative stress. In addition, SSA plants showed enhanced tolerance to multiple stresses such as temperature stress, drought and sulphur dioxide. Our results strongly suggested that the rational manipulation of antioxidative mechanism in chloroplasts will be applicable to the development of all plant species with enhanced tolerance to multiple environmental stresses to contribute in solving the global food and environmental problems in the 21st century.

• 생명과학회지
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• 제25권1호
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• pp.93-100
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• 2015

Pachymic acid는 복령에서 분리된 lanostane-type인 triterpenoid의 일종이다. 최근 pachymic acid가 항암 및 항염증 효능과 산화적 스트레스에 대한 항산화 효능 등과 같은 약리적인 효능이 있는 것으로 밝혀지고 있으나, 그에 대한 구체적인 분자생물학적 기전 연구는 매우 미비한 실정이다. 본 연구에서는 pachymic acid의 항암활성 및 관련 기전 조사의 일환으로 T24 인체 방광암세포 모델을 이용하여 pachymic acid에 의한 apoptosis 유발 여부를 검증하였다. 본 연구의 결과에 의하면 pachymic acid는 T24 세포의 증식을 유의적으로 억제시켰으며, 이는 apoptosis 유발과 연관성이 있음을 다양한 방법으로 확인하였다. Pachymic acid에 의한 apoptosis 유도에는 pro-apoptotic 인자들의 발현 증가와 anti-apoptotic 유전자 산물들의 발현 감소가 동반되었으며, MMP의 소실과 tBid의 발현 증가가 관찰되었다. 아울러 pachymic acid는 extrinsic 및 intrinsic apoptosis 경로의 개시에 관여하는 caspase-8 및 -9의 활성뿐 만 아니라, caspase-3의 활성도 증가시킴으로서 PARP와 같은 기질 단백질의 단편화를 초래하였다. 따라서 pachymic acid는 항암활성을 지니는 천연생리활성 물질로서의 잠재력이 매우 높음을 알 수 있었다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제26권2호
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• pp.146-156
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• 2018

Spermidine is a naturally occurring polyamine compound that has recently emerged with anti-aging properties and suppresses inflammation and oxidation. However, its mechanisms of action on anti-inflammatory and antioxidant effects have not been fully elucidated. In this study, the potential of spermidine for reducing pro-inflammatory and oxidative effects in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated macrophages and zebrafish was explored. Our data indicate that spermidine significantly inhibited the production of pro-inflammatory mediators such as nitric oxide (NO) and prostaglandin $E_2$ ($PGE_2$), and cytokines including tumor necrosis $factor-{\alpha}$ and $interleukin-1{\beta}$ in RAW 264.7 macrophages without any significant cytotoxicity. The protective effects of spermidine accompanied by a marked suppression in their regulatory gene expression at the transcription levels. Spermidine also attenuated the nuclear translocation of $NF-{\kappa}B$ p65 subunit and reduced LPS-induced intracellular accumulation of reactive oxygen species (ROS) in RAW 264.7 macrophages. Moreover, spermidine prevented the LPS-induced NO production and ROS accumulation in zebrafish larvae and was found to be associated with a diminished recruitment of neutrophils and macrophages. Although more work is needed to fully understand the critical role of spermidine on the inhibition of inflammation-associated migration of immune cells, our findings clearly demonstrate that spermidine may be a potential therapeutic intervention for the treatment of inflammatory and oxidative disorders.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제26권2호
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• pp.121-129
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• 2018

Oxidized low-density lipoprotein (ox-LDL)-induced macrophage foam cell formation and apoptosis play critical roles in the pathogenesis of atherosclerosis. Thioredoxin-1 (Trx) is an antioxidant that potently protects various cells from oxidative stress-induced cell death. However, the protective effect of Trx on ox-LDL-induced macrophage foam cell formation and apoptosis has not been studied. This study aims to investigate the effect of recombinant human Trx (rhTrx) on ox-LDL-stimulated RAW264.7 macrophages and elucidate the possible mechanisms. RhTrx significantly inhibited ox-LDL-induced cholesterol accumulation and apoptosis in RAW264.7 macrophages. RhTrx also suppressed the ox-LDL-induced overproduction of lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1), Bax and activated caspase-3, but it increased the expression of Bcl-2. In addition, rhTrx markedly inhibited the ox-LDL-induced production of intracellular reactive oxygen species (ROS) and phosphorylation of p38 mitogen-activated protein kinases (MAPK). Furthermore, anisomycin (a p38 MAPK activator) abolished the protective effect of rhTrx on ox-LDL-stimulated RAW264.7 cells, and SB203580 (a p38 MAPK inhibitor) exerted a similar effect as rhTrx. Collectively, these findings indicate that rhTrx suppresses ox-LDL-stimulated foam cell formation and macrophage apoptosis by inhibiting ROS generation, p38 MAPK activation and LOX-1 expression. Therefore, we propose that rhTrx has therapeutic potential in the prevention and treatment of atherosclerosis.

• Molecular & Cellular Toxicology
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• 제3권2호
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• pp.90-97
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• 2007

8-Hydroxyquinoline is used as antibacterial agent and antioxidant based on its function inducing the chelation of ferrous ion present in host resulting in production of chelated complex. This complex being transported to cell membrane of bacteria and fungi exerts antibacterial and antifungal action. In this study, we have carried out in vitro genetic toxicity tests and microarray analysis to understand the underlying mechanisms and the mode of action of toxicity of 8-hydroxyquinoline. TA1535 and TA98 cells were treated with 8-hydroxyquinoline to test its toxicity by basic genetic toxicity test, Ames and two new in vitro micronucleus and COMET assays were applied using CHO cells and L5178Y cells, respectively. In addition, microarray analysis of differentially expressed genes in L5178Y cells in response to 8-hydroxyquinoline were analyzed using Affymatrix genechip. The result of Ames test was that 8-hydroxyquinoline treatment increased the mutations in base substitution strain TA1535 and likewise, 8-hydroxyquinoline also increased mutations in frame shift TA98. 8-Hydroxyquinoline increased micronuclei in CHO cells and DNA damage in L5178Y. 8-Hdroxyquinoline resulted in positive response in all three tests showing its ability to induce not only mutation but also DNA damage. 783 Genes were initially selected as differentially expressed genes in response to 8-hydroxyquinoline by microarray analysis and 34 genes among them were over 4 times of log fold changed. These 34 genes could be candidate biomarkers of genetic toxic action of 8-hydroxyquinoline related to induction of mutation and/or induction of micronuclei and DNA damage. Further confirmation of these candidate markers related to their biological function will be useful to understand the detailed mode of action of 8-hydroxyquinoline.

• 한국식품과학회지
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• 제44권2호
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• pp.257-262
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• 2012

본 연구에서는 경구용과 경피용 육모 조성물의 병용 사용에 따른 육모 상승효과를 평가하기 위하여 C57BL/6 model을 이용하여 검은콩을 포함한 경구용 생약 복합 조성물과 탈모 방지 의약외품의 주요 효능 조성물로 구성된 경피용 육모 조성물의 복합사용에 따른 육모 상승 효과를 평가하였다. 그 결과 경구용 생약복합물을 섭취하거나 경피용 외용제외 도포하였을 때 성장기 모낭을 유도하여 모발의 성장을 촉진시키는 효과가 유사하게 나타나는 것을 확인하였고, 이 두 가지 방법을 병용하였을 때 그 효과가 더욱 상승하는 것을 관찰 할 수 있었다. 이러한 상승 효과는 외용제에서 나타나지 않은 경구제의 혈액 지표 개선 효과가 두 방법을 복합 사용할 경우 더해지기 때문인 것으로 추정된다. 경구제와 외용제의 병용에 따른 상승 효과를 확신하고 그 작용기전을 규명하기 위해서는 $5{\alpha}$-reductase를 비롯하여 탈모의 원인이 되는 다른 지표들의 변화를 평가하고, 이러한 효과가 인체를 대상으로 하였을 때도 나타나는지 확인하는 연구가 후속되어야 할 것이다. 또한 본 연구에서 사용된 조성물의 특이적인 효과가 아님을 확인하기 위하여 다양한 물질을 이용한 평가가 검증 연구가 필요할 것이다. 그러나 본 연구는 그간 막연하게 사용하였던 경구제와 외용제의 복합적인 사용이 기전적으로 구분되어 상승 효과를 가지는 것을 실험적으로 확인하였다는 것에 의의가 있으며 본 연구 결과를 바탕으로 탈모 치료법의 적절한 병용을 통하여 보다 나은 탈모 치료 효과를 기대할 수 있을 것이다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제46권6호
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• pp.493-502
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• 2013

In this study, we designed to confirm the dietary effect of anti-obesity of fermented soybean curd residue (FSCR; SCR-Meju; Biji-meju) by A. oryzae, which is well known as a Korean traditional meju microbe. We observed that body weight gain, serum and hepatic lipid profile, as well as the activity of ROS generating enzyme and ROS scavenging enzyme in high-fat diet induced obese mice fed experimental diet (SCR and SCR-meju). Body weight gain and epididymal fat weight of HC (high-fat diet control) was markedly higher than that of NC (Normal control). Conversely, body weight gain and epididymal fat weight of the SCR (Biji) and SCR-meju (Biji-meju) group was significantly lower than that of HC; these of the SCR-meju group was lower than that of the SCR group. Furthermore, serum TG and total-cholesterol and LDL-cholesterol contents of SCR and SCR-meju groups were lower than that of HC, and HDL-cholesterol level of the SCR-meju group was significantly higher than that of HC. In conclusion, although precise mechanisms of the antiobese effects of SCR-meju in this study are unknown, the present study provides an experimental evidence that SCR-meju may prevent obesity and obesity related metabolic syndromes, such as hyperlipidemia, hypertension and diabetes, and liver disease by high-fat diet. Nevertheless, further study in this filed will be needed.

• 한국식품과학회지
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• 제43권6호
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• pp.760-765
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• 2011

본 연구에서는 PQ의 독성으로 유발된 산화적 스트레스에 대한 흑마늘 추출물의 항산화 활성 효과를 검정하여 건강기능식품으로써의 흑마늘 추출물 기능성을 알아보기 위해 흑마늘 추출물의 전자공여능을 측정하였으며 마우스를 이용하여 PQ 투여 전 5일, 투여 후 5일간 흑마늘 추출물을 경구투여한 후, PQ 독성에 의한 체중 변화 관찰과 혈중 간 기능 지표인 AST와 ALT값을 측정 하였다. 또한 간 조직에서 SOD, catalase의 활성과 GSH, MDA 함량 등을 측정하여 비교함으로써 흑마늘 추출물의 황산화 활성 성분이 PQ의 독성에 대한 회복 작용 그리고 지질과산화와의 상호 관련성을 검토하였다. 흑마늘 추출물의 투여는 간조직에서 항산화 효소인 SOD, catalase 활성을 유의적으로 증가 시켰다. 또한, 흑마늘 추출물은 자유라디컬에 의해 생성된 지질과 산화의 최종 산물인 MDA의 함량을 혈액과 간 조직에서 유의적으로 감소 시키는 효과를 보였으며, 산화적 스트레스에 의한 방어 작용을 하는 GSH 농도를 유의적으로 증가 시켰다. 이와 같이 흑마늘 추출물은 항산화 관련 효소의 활성도를 증가시키고 생체 내에서 내인성 항산화 물질의 합성능력을 강화 시킴으로써 산화적 스트레스로 인한 생체 손상에 대한 회복 작용을 향상 시킨다고 결론 내릴 수 있으며, 항산화 건강기능식품으로써의 기능성이 기대된다.

• 한국식품과학회지
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• 제43권4호
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• pp.483-489
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• 2011

본 연구에서는 다양한 생리활성이 보고된 폴리페놀 화합물인 EGCG의 화학안정성, H2O2 생성능 및 세포독성에 대하여 다양한 항산화제와의 조합에 의한 변화를 분석하였다. EGCG는 생리적 조건에서 갈색화합물로 산화되면서 불안정화되는데, catalase를 제외한 각종 항산화제제 SOD, ascorbic acid, NAC 및 GSH는 EGCG 갈색산화물의 생성을 유의적으로 저해하였다. EGCG에 의해 생성되는 $H_2O_2$는 catalase에 의해 거의 완벽하게 제거되었으며, SOD와 NAC에 의해서도 유의적으로 감소하였다. 하지만 GSH 및 고농도의 ascorbic acid의 존재 시 오히려 $H_2O_2$ 수준이 증가하는 현상을 나타내었다. EGCG의 HeLa 및 HT-29 세포에 대한 독성은 catalase, SOD 및 NAC 등과 같은 항산화제 존재 하에 유의적으로 감소하였고 NAC에 의한 EGCG 세포독성의 감소는 첨가된 NAC의 농도 증가에 따라 더욱 두드러졌다. 그러나 GSH 존재하에 EGCG의 독성은 GSH와 EGCG농도에 따라 다른 조절 양상을 나타내었으며, ascorbic acid에 의해서 EGCG의 세포독성이 약간 증가하는 현상을 나타내었다. 본 결과는 EGCG와 함께 처리된 다양한 항산화제들이 ROS의 소거 뿐만 아니라 EGCG 화학안정성 등 다른 요인에 영향을 미칠 수 있으며, 항산화제의 존재 하에 변형된 EGCG활성에 대해 ROS관련 기작 외에 다양한 요인들에 대한 고려가 함께 이루어져야 함을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제17권2호통권82호
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• pp.230-234
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• 2007

생체는 산소를 소비하는 대사 과정 중에 초산화물(superoxide, $O_{2}$), 과산화수소($H_2O_2$), 수산 라디칼(OH)과 같은 다양한 활성산소(reactive oxygen)들을 생성하게 되며, 그 중에서도 hydrogen peroxide ($H_2O_2$)는 biological membrane을 자유롭게 통과하며, 세포내에서 hydroxyl radical 등의 반응성이 큰 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)을 발생시키는 작용을 하는 강력한 산화제이다. 세포를 계대 배양 (5, 15, 25, 35 passage)하여 $H_2O_2$를 농도별(100 ${\mu}M$, 500 ${\mu}M$, 1 mM, 5 mM)로 처리하고, 또한 $H_2O_2$의 처리 시간(30 분, 1 시간)을 변화시킴으로써, Hepatoma 세포주에서 $H_2O_2$ 처리에 의한 Cu/Zn SOD의 발현을 Northern blot을 통하여 다음과 같이 분석하였다. 1)Hepatoma 세포주에서 시간별, 농도별로 산화제를 처리 했을 때 각각의 경우에서 발현양의 차이는 적었지만, 오랜 시간동안 고농도의 산화제에 노출시켰을 때 항산화 능력이 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. 2)계대배양을 증가시키는 것은 노화가 진행된다는 것을 의미하므로, 산화제를 처리했을 때 25 passage에서 35 passage 단계에서 항산화 효소의 발현 정도가 급격히 감소되는 것으로 미루어 보아 이 단계에서 노화가 진행되었음을 추측할 수 있었다. 3)동일한 시간과 농도로 처리했을 때 각각의 passage의 발현 level에서 보이는 양상과는 다르게 35 passage에서는 500${\mu}M$이상의 농도를 1 시간동안 노출시켰을 경우에 Cu/Zn SOD가 거의 발현되지 않았으며, 30 분 동안 노출시켰을 때에는 500 ${\mu}M$의 농도까지 방어할 수 있는 능력을 가진 것으로 보인다.