• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권5호
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• pp.630-637
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• 2022

The objective of this study was to optimize industrial-grade media for improving the biomass production of Weissella cibaria JW15 (JW15) using a statistical approach. Eleven variables comprising three carbon sources (glucose, fructose, and sucrose), three nitrogen sources (protease peptone, yeast extract, and soy peptone), and five mineral sources (K₂HPO₄, potassium citrate, ⳑ-cysteine phosphate, MgSO₄, and MnSO₄) were screened by using the Plackett-Burman design. Consequently, glucose, sucrose, and soy peptone were used as significant variables in response surface methodology (RSM). The composition of the optimal medium (OM) was 22.35 g/l glucose, 15.57 g/l sucrose, and 10.05 g/l soy peptone, 2.0 g/l K₂HPO₄, 5.0 g/l sodium acetate, 0.1 g/l MgSO₄·7H₂O, 0.05 g/l MnSO₄·H₂O, and 1.0 g/l Tween 80. The OM significantly improved the biomass production of JW15 over an established commercial medium (MRS). After fermenting OM, the dry cell weight of JW15 was 4.89 g/l, which was comparable to the predicted value (4.77 g/l), and 1.67 times higher than that of the MRS medium (3.02 g/l). Correspondingly, JW15 showed a rapid and increased production of lactic and acetic acid in the OM. To perform a scale-up validation, batch fermentation was executed in a 5-l bioreactor at 37℃ with or without a pH control at 6.0 ± 0.1. The biomass production of JW15 significantly improved (1.98 times higher) under the pH control, and the cost of OM was reduced by two-thirds compared to that in the MRS medium. In conclusion, OM may be utilized for mass producing JW15 for industrial use.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제65권6호
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• pp.834-840
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• 2022

Objective : C-reactive protein (CRP) level, erythrocyte sedimentation rate (ESR), and white blood cell (WBC) count are inflammatory markers used to evaluate postoperative infections. Although these markers are non-specific, understanding their normal kinetics after surgery may be helpful in the early detection of postoperative infections. To compliment the recent trend of reducing the duration of antibiotic use, this retrospective study investigated the inflammatory markers of patients who had received antibiotics within 24 hours after surgery according to the Health Insurance Review & Assessment Service guidelines and compared them with those of patients who had received antibiotics for 5 days, which was proven to be non-infectious. Methods : We enrolled 74 patients, divided into two groups. Patients underwent posterior lumbar interbody fusion (PLIF) at a single institution between 2019 and 2020. Group A included 37 patients who received antibiotics within 24 hours after the PLIF procedure, and group B comprised 37 patients who had used antibiotics for 5 days. A 1 : 1 nearest-neighbor propensity-matched analysis was used. The clinical variables included age, sex, medical history, body mass index, estimated blood loss, and operation time. Laboratory data included CRP, ESR, and WBC, which were measured preoperatively and on postoperative days (POD) 1, 3, 5, and 7. Results : CRP dynamics tended to decrease after peaking on POD 3, with a similar trend in both groups. The average CRP level in group B was slightly higher than that in group A; however, the difference was not statistically significant. Multiple linear regression analysis revealed operation time, number of fused levels, and estimated blood loss as significant predictors of a greater CRP peak value (r²=0.473, p<0.001) in patients. No trend (a tendency to decrease from the peak value) could be determined for ESR and WBC count on POD 7. Conclusion : Although slight differences were observed in numerical values and kinetics, sequential changes in inflammatory markers according to the duration of antibiotic administration showed similar patterns. Knowledge of CRP kinetics allows the assessment of the degree of difference between the clinical and expected values.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제65권3호
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• pp.215-219
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• 2022

코스모스 꽃을 MeOH : H₂O = 4 : 1 용매로 추출하여, 얻어진 추출물을 EtOAc n-BuOH 및 water로 용매 분획 하였다. 이 중 n-BuOH 분획으로부터 silica gel (SiO₂)과 octadecyl silica gel(ODS) column chromatography로 정제하여 2종의 화합물을 분리하였다. NMR, MS 및 IR 등의 스텍트럼 데이터를 통해 화합물의 화학구조를 benzyl O-β-ᴅ-glucopyranoside (1)와 and 2-phenylethyl O-β-ᴅ-glucopyranoside (2)로 동정하였다. 분리한 두 화합물의 자외선(UVB)으로 광노화가 유도된 HaCaT 세포주를 이용한 항아토피 효능을 평가하기 위해 실험을 진행하였으며, 1-1,000 ㎍/mL의 농도범위에서 2종의 화합물에서 모두 독성을 나타내지 않았다. TARC생성억제활성을 통한 항아토피 활성결과에서는 2종의 화합물에서 모두 농도의존적인 TARC 억제활성이 나타났지만, 특히 화합물 1에서 낮은 농도범위인 10 ㎍/mL에서도 유의적인 활성이 나타났으며, 다른 농도범위에서도 타 화합물에 비해 억제활성이 높은 것으로 나타나, 항아토피 활성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 이 결과를 통해 기능성 화장품 원료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.167-174
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• 2022

현대사회에서 산화물질에 의한 스트레스가 증가함에 따라 항산화제에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 합성 항산화제는 다량 섭취 시 유해하다는 연구 등에 기인하여 수요가 감소하고 있으며, 합성 항산화제를 대체하기 위하여 천연물에서 유래된 항산화 물질에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 세계 10대 장수 식품의 하나로 알려진 블루베리는 진달래과(Ericaceae) 산앵도나무속(Vaccinium)의 식물로 항산화를 비롯한 다양한 약리활성에 대한 연구가 수행되었다. 정금나무(Vaccinium oldhamii)는 블루베리와 같은 속에 속한 낙엽활엽관목으로 본 논문에서는 정금나무의 추출물과 정제물의 효능 분석을 실시한 연구들을 정리하였다. 정금나무 열매의 페놀류 화합물의 함량은 항산화 활성 및 항인플루엔자 활성과 비례하였으며, 총 폴리페놀 및 안토시아닌의 함량은 블루베리에 비해 높았다. 정금나무 열매 추출물은 항염증 활성을 나타내었으며 정금나무 가지 추출물은 항염증 활성과 염증반응에 의한 파골세포의 분화 및 골흡수를 억제하는 활성을 나타내었다. 정금나무 열매 추출물은 인간 급성 백혈병에 대한 항암 활성을, 정금나무 가지 추출물은 여러 인간 암세포주에서의 항암활성을 나타내었다. 정금나무는 블루베리에 비하여 페놀성 화합물 함량과 항산화 활성이 높고 다양한 생리활성을 나타내며, 국내에 자생하여 대량 재배를 위한 연구가 용이하고, 상업화 시 해외 사용료를 부담할 필요가 없는 등 블루베리의 대체작물로서의 가치를 충분히 가지고 있다고 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제33권7호
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• pp.538-548
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• 2023

식물 천연추출물에서 항균력을 갖는 활성 물질을 분리하고 이를 구강 건강 관리 제품에 사용하려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 유기용매를 사용하여 독활과 우방자로부터 추출한 복합 화합물에 대한 구강 감염균인 Streptococcus mutans의 특정 유전자 발현 변화를 분석하여 항균 기작을 분석하고자 하였다. 전사체 분석 결과, 두 가지 천연추출물에 의해 다양한 대사 및 생리 작용과 연관된 유전자의 발현이 공통적으로 증가하거나 감소하는 것으로 나타났다. 세 가지 유전자(SMU_1584c, SMU_2133c, SMU_921)는 공통적으로 높은 수준으로 발현되었으며, 특히 이 중 SMU_921 (rcrR)은 두 가지 sugar phosphotransferase system (PTS)의 전사 활성자로써 당원의 수송과 생물막 형성에 기여하는 것으로 알려져 있다. 또한, 우방자 추출물에 비해 다수의 유전자 발현 변화에 영향을 미치는 것으로 나타난 독활 추출물의 성분 분석을 진행하였고, 활성 분획의 가스 크로마토그래피-질량분석법(GC-MS)을 통해 두 가지 활성 단일 물질을 동정하였다. 물질 분리 과정에서 여러 유기용매 분획 중 hexane층(ACEH)의 항균 활성이 가장 높게 관찰되었다. 다양종 미생물 군집을 사용한 실험결과, S. mutans에 대한 ACEH의 항균 특이성이 관찰되었으나, 상대적으로 S. sanguinis와 S. gordonii의 생균수도 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 독활 천연추출물의 광범위한 항균 활성을 시사하며, 동정한 단일 물질의 항균 기작을 분석하여 맞춤형 항균 소재 개발에 중요한 기초 자료를 제공할 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제33권7호
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• pp.574-585
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• 2023

노인들에서 근감소증은 의료-간호비용 증가의 주요 원인 중 하나가 되고 있다. 한국에서는 근감소증 예방 대책이 일반적으로 특정 질병이 없는 노인들을 대상으로 하지만, 요양원-요양병원에서 집단 거주하는 노인들의 근감소증 대책도 필요하다. 근감소증은 운동량 감소, 단백질 및 영양분(미네랄, 비타민 포함) 섭취 감소, 테스토스테론 및 성장호르몬 변화, 염증 등의 원인으로 발생한다. 분자 생물학적인 정확한 병태생리 기전의 이해가 요구된다. 근감소증은 골다공증, 낙상으로 인한 골절, 치매, 당뇨병, 심혈관 질환 등의 증상을 연결될 수 있다. 비타민 B 패밀리(B1-3, B5-7, B9 및 B12) 결핍을 근감소증 유발의 연구 대상으로 선택한 이유는 다음과 같다. 이는 비타민 B가 에너지 및 단백질 대사에 직접 관여하여 정상적인 신경 기능 유지에 필수적이다. 비타민 B 결핍은 신경-근육 질환, 신경성 질환으로 나타날 수 있으며, 노인성 근감소증과 병행하는 경우가 많다. 노인들은 적정치 이하의 비타민 B 패밀리 섭취, 흡수 장애 및 무식증 문제 등을 겪을 가능성이 높다. 초고령화 사회에서 elderly가 자립적으로 일상생활을 할 수 있는 'health lifetime'을 유지하는 것은 개인의 행복추구와 사회경제적 부담을 줄일수 있는 최고의 목표이다. 본 연구는 근감소증과 관련하여 노인들의 근육량 감소 및 근육 기능 저하를 조절하는 수용성 비타민 B 패밀리의 최신 정보를 제공한다. 또한, 비타민 B 패밀리를 통한 마이오카인에 의한 근감소증의 조절 가능성도 소개한다.

• Molecules and Cells
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• 제46권9호
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• pp.545-557
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• 2023

Sphingomyelinase (SMase) catalyzes ceramide production from sphingomyelin. Ceramides are critical in cellular responses such as apoptosis. They enhance mitochondrial outer membrane permeabilization (MOMP) through self-assembly in the mitochondrial outer membrane to form channels that release cytochrome c from intermembrane space (IMS) into the cytosol, triggering caspase-9 activation. However, the SMase involved in MOMP is yet to be identified. Here, we identified a mitochondrial Mg²⁺-independent SMase (mt-iSMase) from rat brain, which was purified 6,130-fold using a Percoll gradient, pulled down with biotinylated sphingomyelin, and subjected to Mono Q anion exchange. A single peak of mt-iSMase activity was eluted at a molecular mass of approximately 65 kDa using Superose 6 gel filtration. The purified enzyme showed optimal activity at pH of 6.5 and was inhibited by dithiothreitol and Mg²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺, and Fe³⁺ ions. It was also inhibited by GW4869, which is a non-competitive inhibitor of Mg²⁺-dependent neutral SMase 2 (encoded by SMPD3), that protects against cytochrome c release-mediated cell death. Subfractionation experiments showed that mt-iSMase localizes in the IMS of the mitochondria, implying that mt-iSMase may play a critical role in generating ceramides for MOMP, cytochrome c release, and apoptosis. These data suggest that the purified enzyme in this study is a novel SMase.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.123-133
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• 2023

상용 수소연료전지 차량은 기체 수소를 고압으로 압축하여 차량 내 저장 탱크로 저장하는 방식으로 충전이 진행된다. 이러한 압축 과정은 기체의 온도 상승을 유발하며, 저장 탱크의 안전성을 확보하기 위해 온도는 제한된다. 따라서 이러한 온도 상승을 설명하기 위한 열전달 모델이 필요하다. 열전달 모델은 대류 열전달 현상을 포함하며 정확한 대류 열전달 계수 추산이 요구된다. 본 연구에서는 수소 충전 과정에서의 대류 열전달 계수를 물리적 현상을 고려한 다양한 상관관계식을 이용하여 계산하고 비교 분석하였다. 수소 충전 과정은 디스펜서로부터 탱크 입구까지의 충전라인과 차량 내 저장 탱크로 분류하였고, 각각의 내부 및 외부에서의 대류 열전달 계수를 질량 유량, 직경, 온도와 압력 등 공정 변수에 따라 추산하였다. 그 결과, 충전라인 내부의 경우 저장 탱크 내부에서보다 대류 열전달 계수가 약 1000배 크게 나타났고, 충전라인 외부의 경우 저장 탱크 외부에서보다 대류 열전달 계수가 약 3배 크게 나타났다. 마지막으로 각 과정에서의 대류 열전달 계수를 종합 분석한 결과 전체 수소 충전 과정에서 저장 탱크 외부에서의 열전달 계수가 가장 낮아 열전달 현상을 지배하는 것으로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제34권7호
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• pp.493-499
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• 2024

항균 펩타이드는 동물과 식물이 가지고 있는 고유의 항균 물질로 적은 양으로도 강한 항균활성을 나타내며 이외에도 항바이러스, 항산화 등 다양한 기능을 가지고 있다. 식물은 물과 햇빛으로 키울 수 있어 적은 비용으로 대량 생산이 가능하다. 식물의 엽록체를 형질전환 시켜 항균 펩타이드를 생산하면 단백질 발현량이 증가하고 꽃가루에 의한 유전자 이동이 일어나지 않기 때문에 생태계가 오염될 가능성이 적다. 그러나 형질전환 된 엽록체를 이용하여 재조합 단백질을 생산하면 단백질이 분해되고 용해도가 감소한다. 이를 해결하기 위해 융합 단백질 종류 중 하나인 SUMO를 발현시킬 재조합 단백질과 융합하여 제작하였다. 항균 펩타이드 stomoxyn은 침파리(stable fly)에 있는 항균물질이다. Stomoxyn은 α-helix 구조이고 양친매성이어서 박테리아 세포막에 부착된 후 세포막을 용해시킨다. 본 연구에서는 stomoxyn을 식물 엽록체와 대장균에서 발현시키기 위한 형질전환 벡터를 제작하였고, 이 벡터를 이용하여 대장균에서 stomoxyn의 발현을 확인하였다. 대장균에서 발현된 stomoxyn을 nickel column과 SUMOase를 처리하여 정제한 후 agar diffusion assay를 이용하여 항균 활성을 확인하였다. 또한 식물 엽록체에서 벡터의 삽입을 확인하기 위해 EGFP 유전자를 사용하여 확인하였다.

• IMMUNE NETWORK
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• 제22권5호
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• pp.42.1-42.20
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• 2022

Vaccination with tumor peptide epitopes associated with MHC class I molecules is an attractive approach directed at inducing tumor-specific CTLs. However, challenges remain in improving the therapeutic efficacy of peptide epitope vaccines, including the low immunogenicity of peptide epitopes and insufficient stimulation of innate immune components in vivo. To overcome this, we aimed to develop and test an innovative strategy that elicits potent CTL responses against tumor epitopes. The essential feature of this strategy is vaccination using tumor epitope-loaded nanoparticles (NPs) in combination with polyinosinic-polycytidylic acid (poly-IC) and anti-PD1 mAb. Carboxylated NPs were prepared using poly(lactic-co-glycolic acid) and poly(ethylene/maleic anhydride), covalently conjugated with anti-H-2K^b mAbs, and then attached to H-2K^b molecules isolated from the tumor mass (H-2^b). Native peptides associated with the H-2K^b molecules of H-2K^b-attached NPs were exchanged with tumor peptide epitopes. Tumor peptide epitope-loaded NPs efficiently induced tumor-specific CTLs when used to immunize tumor-bearing mice as well as normal mice. This activity of the NPs significantly was increased when co-administered with poly-IC. Accordingly, the NPs exerted significant anti-tumor effects in mice implanted with EG7-OVA thymoma or B16-F10 melanoma, and the anti-tumor activity of the NPs was significantly increased when applied in combination with poly-IC. The most potent anti-tumor activity was observed when the NPs were co-administered with both poly-IC and anti-PD1 mAb. Immunization with tumor epitope-loaded NPs in combination with poly-IC and anti-PD1 mAb in tumor-bearing mice can be a powerful means to induce tumor-specific CTLs with therapeutic anti-tumor activity.