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식물 지방산 생산량의 증진을 위한 생명공학 연구현황 (Current biotechnology for the increase of vegetable oil yield in transgenic plants)

  • 이경렬;최윤정;김순희;노경희;김종범;김현욱
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제38권4호
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    • pp.241-250
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    • 2011
  • 식물유의 거의 대부분은 triacylglycerol (TAG) 형태로 종자에 축적되어있으며 이는 종자가 발아할 때에 필수적인 에너지공급원이자 동물과 인간들에게 필수지방산과 중요한 에너지원이다. 최근 식용유의 건강기능성으로 수요증가와 더불어 바이오디젤과 산업원료 등의 산업적 수요도 증가함에 따라 더욱 중요한 자원이 되고 있다. 그래서 생명공학기술로 종자유의 함량을 증진하고자 하면 지질 생합성에 탄소의 유입에 관여하는 조절 유전자를 과발현 또는 억제하는 것이 결정적으로 중요하다. 본 총설에서는 지질함량에 영향을 미치는 것으로 여겨지는 후보 유전자들에 대해 기술하고 이들의 지방 함량 증대 가능성을 조사하였다. 식물의 지방산의 생합성과 종자유의 축적에 관여하는 유전자들은 크게 구분하자면 첫째, TAG가 생합성되기 위해 필요한 전구체를 합성하는 유전자, 둘째, 지방산합성과 TAG 축적에 관여하는 유전자, 셋째, 종자 발달과 종자유 축적에 관여하는 전사인자 유전자가 있다. 종자유 함량을 결정하는 대사들은 앞에서 언급했듯이 매우 복잡하기 때문에 최근에 전사인자의 조절이 다수의 지방생산 대사 유전자를 동시 조작하여 형질전환 식물에서 종자유 함량이 증진하는 것보다 더 바람직한 접근법으로 여겨지고 있다. 그러나 전사조절유전자의 과발현에 의해 나쁜 농업형질의 유도 같은 문제점도 해결해야 한다.

단층대의 전기전도도 변동에 의한 UHF 전자기장 교란 (UHF Electromagnetic Perturbation due to the fluctuation of Conductivity in a Fault Zone)

  • 이춘기;이희순;권병두;오석훈;이덕기
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제6권2호
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    • pp.87-94
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    • 2003
  • 지진 발생을 전후로 ULF대역 지자기장의 진폭이 증가하는 현상이 관측 보고 되고 있으며, 그 원인으로서 단층대 전기전도도의 빠른 변동이 거론되고 있다. 즉 단층대 매질에 유도전류가 발생하면 전자기장의 변동이 발생할 수 있다고 하는 것이다. 본 연구에서는 2차원 단층구조 모델에 대한 수치 계산을 통해 전자기장 교란의 발생 가능성을 살펴보았다. 전기전도도가 ULF 대역의 주파수로 진동하면 낮은 주파수의 전자기장들이 ULF 대역의 주파수로 변조되어 좁은 주파수 대역에 중첩됨으로써 상대적으로 큰 전자기장의 교란을 일으킬 가능성이 있다. 단층대의 전기전도도와 형태, 전기전도도 변동의 크기와 주파수, 지각 및 맨틀의 전기비저항 구조, 관측 전자기장 주파수 대역의 폭 등에 의해 전자기장 교란의 관측가능성이 결정됨을 확인할 수 있었다. 지진과 관련된 전자기적 활동의 관측을 위해서는 단층대의 구조 뿐만 아니라 심부 지각의 전기비저항 구조의 연구가 이루어져야 하며, 관측 주파수 대역의 적절한 선택이 필요하다.

광 여기 루미네센스를 이용한 신기 퇴적층의 연대측정 (Optical dating of Quaternary sediment)

  • 홍덕균;최정헌;한정희;최만식;정창식
    • 암석학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.202-211
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    • 2001
  • 루미네센스(luminescence)는 석영이나 장석 등과 같은 무기결정이 외부에서 에너지를 받아 흡수된 에너지를 빛으로 바꿔 외부에 방출하는 물리적인 현상이다. 가전자대(valence band)에 존재하는 하전입자들은 전리성 방사선에 의해 전자와 정공(hole)으로 이온화 되고, 이온화된 전자와 정공들은 결정 내에서 자유로이 움직이다가 결정 내에 존재하는 격자결함에 포획된다. 이러한 결정을 빛으로 여기하면 격자결함에 포획된 전자들이 결함에서 빠져 나와 발광중심(recombination center)에서 정공과 재결합하면서 빛을 동반하게 되는데, 이를 광 여기 루미네센스(optically stimulated luminescence; OSL)라 한다. 열 루미네센스(thermoluminescence; TL) 연대 측정법의 원리와 같이, 광 여기 루미네센스를 적당한 조건에서 관측하면 퇴적층의 연대 계산에 응용할 수 있다. 광 여기 루미네센스를 연대측정에 이용하면 빛에 민감한 전자들만 여기시킬 수 있는 장점이 있다. 이 연구에서는 신기 퇴적층으로부터 분리된 석영을 청색 파장의 빛으로 여기하여 그로부터 검출된 광 여기 루미네센스를 신기 퇴적층의 연대 산출에 응용하였다. 논문에서는 광 여기 루미네센스 연대측정법과 관련된 일련의 실험방법 및 최근에 소개된 연구성과, 그리고 앞으로 보다 신뢰도 높은 연대측정 결과를 얻기 위해 연구되어야 할 내용을 이 연구에서 수행한 신기 퇴적층의 연대측정 결과와 함께 기술하였다.

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$C_{60}$(buckminsterfullurene) 홀주입층을 적용한 유기박막트랜지스터의 성능향상 (Performance enhancement of Organic Thin Film Transistor using $C_{60}$ hole injection layer)

  • 이문석
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제45권5호
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    • pp.19-25
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    • 2008
  • 본 연구에서는 유기반도체인 펜타센과 소스-드레인 금속전극사이에 $C_{60}$을 홀주입층으로 적용한 유기박막트랜지스터를 제작하여 $C_{60}$을 삽입하지 않은 소자와의 전기적특성을 비교하였다. $C_{60}/Au$ 이중전극을 사용한 소자의 경우 Au단일전극을 사용한 소자와 비교하였을 때 전하이동도는 0.298 $cm^2/V{\cdot}s$에서 0.452 $cm^2/V{\cdot}s$ 문턱전압의 경우 -13.3V에서 -10.8V로 향상되었으며, contact resistance를 추출하여 비교하였을 경우 감소함을 확인할 수 있었다. 이러한 성능의 향상은 $C_{60}$을 Au와 pentacene 사이에 삽입하였을 경우 Au-pentacene 간의 원하지 않는 화학적 반응을 막아줌으로써 홀 주입장벽를 감소시켜 홀 주입이 향상되었기 때문이다. 또한 Al을 전극으로 적용한 OTFT도 제작하였다. 기존에 Al은 OTFT에 단일전극으로 사용하였을 경우 둘간의 높은 홀 주입장벽으로 인해 채널이 거의 형성되지 않았으나, $C_{60}/Al$ 이중전극을 사용한 소자의 경우 전하이동도와 전류점멸비은 0.165 $cm^2/V{\cdot}s$, $1.4{\times}10^4$ 으로써 Al를 단일전극으로 사용하는 소자의 전기적 특성에 비해 크게 향상되어진 소자를 제작할 수 있었다. 이는 $C_{60}$과 Al이 접합시에 interface dipole의 형성으로 Al의 vacuum energy level이 변화로 인한 Al의 work function이 증가되어 pentacene과 Al간의 hole injection barrier가 감소되었기 때문이다.

다층 유전체 위의 조기적인 도체 스트립 구조에 의한 전자파산란 해석 (Analysis of Electromagnetic Scattering by a Perfectly Conducting Strip Grating on Dielectric Multilayers)

  • 윤의중;양승인
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제8권2호
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    • pp.161-172
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    • 1997
  • 본 논문에서는 다충 유전체 위의 주기적인 도체 스트립 구조에 의한 전자파산란 문제를 Fourier-Galerkin 모멘트법으로 수치해석하여 정규화된 반사 및 투과전력을 계산하였다. 도체띠에 유도되는 전류밀도는 적절한 모서리 경계조건을 만족하는 함수와 l종 Chebyshev 다항식의 곱의 급수로 전개하였으며, 각유전체층의 경계 면에 서는 전자계 연속조건을 적용하였다. 산란 전자파는 Floquet 모드 함수를 이용하여 무한개의 급수로 전개하였다. 본 논문에서 제안된 방법의 타당성을 입증하기 위하여 각 유전체층의 비유전율과 두께를 변화시켜 얻어진 정규화된 반사 및 투과전력은 기존의 수치방법 및 논문의 결과와 평가 및 비교하였으며, 이 때 본 논문의 수치결과들은 기존의 수치방볍 및 논문의 결과와 매우 잘 일치하였다. 기하광학적 정규화된 반사 및 투과전력의 급변점 의 위치는 입사각 및 격자 주기 그리고 유전체충의 비유전율 및 두께에 따라 주된 영향을 받음을 알수 있었고, Wood의 변칙이라고 불리우는 이러한 급변점은 고차 모드의 반사전력이 전파모드와 감쇠모드 사이에서 모드 전환이 주된 요인으로 관측되었으며, 국부적인 최소 위치들은 유전체층의 비 유전율이 증가함에 따라 격자주기가 작아지는 좌측방향으로 약간 이동함을 알 수 있었다.

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기후변화 시나리오를 활용한 한반도 미래 풍력에너지의 시공간적 변동성 전망 (Spatio-temporal variability of future wind energy over the Korean Peninsular using Climate Change Scenarios)

  • 김유미;임윤진;이현경;최병철
    • 대한지리학회지
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    • 제49권6호
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    • pp.833-848
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    • 2014
  • 풍력발전단지의 신규 개발과 안정적인 운영 계획 수립을 위해 기후변화에 따른 미래 풍력에너지의 변동성 정보를 파악하는 것이 필요하다. 본 연구는 IPCC 5차 보고서에서 새롭게 도입된 대표농도경로(Representative Concentration Pathway)를 적용한 기후변화 시나리오 자료를 활용하여 2006년부터 2040년까지의 가까운 미래에 대한 풍력에너지(풍력에너지밀도와 잠재전력생산량)의 시 공간적 변동성을 분석하고자 한다. 사용된 기후변화 시나리오는 지역기후모델 HadGEM3-RA를 이용해 생산된 RCP2.6과 8.5자료이다. 시나리오 생산의 기반이 된 지역기후모델을 과거기간에 대하여 ECMWF의 ERA-interim 재분석자료와 비교분석한 결과, 지역 기후모델은 풍력에너지를 육지에서는 과소, 바다에서는 과대 모의하였다. 그리고 변동성 역시 육지에서 과소, 바다에서는 과대 모의하였다. 미래 풍력에너지는 RCP 시나리오별로 다소 차이가 나타나지만 육지에서 증가, 바다에서는 감소할 것으로 예측되었으며 고도가 높은 산지 및 해안지역에서 미래 풍력에너지의 변동성이 증가할 것으로 분석되었다. 지역별 풍력에너지밀도 분석결과 제주에서 크게 증가할 것으로 예상되었으며 변동성도 크게 증가하였다. 미래 풍력에너지의 변동은 주변 기상장의 변화와 연관 지어 해석이 가능하였으나 큰 변동성으로 인한 불확실성이 증가할 것으로 판단할 수 있다. 본 연구를 통해서 분석된 결과는 미래 에너지 수급 및 활용계획 수립에 있어 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단한다.

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Feeding Effect of an Anabolic Steroid, Nandrolone, on the Male Rat Testis

  • Lee, Dong-Mok;Min, Tae-Sun;Choi, In-Ho;Cheon, Yong-Pil;Chun, Tae-Hoon;Park, Chang-Sik;Lee, Ki-Ho
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제23권12호
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    • pp.1566-1577
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    • 2010
  • Nandrolone, 19-nortestosterone, is a synthetic androgenic-anabolic steroid promoting muscle growth. Nandrolone is also present in pig meat and sera at non-negligible levels. A number of scientific reports have suggested a positive relationship between incidence of infertility and increased meat consumption in humans. The present study was designed to determine out the effect of feeding nandrolone on the testis of the male reproductive tract. Mixtures of food and nandrolone at different concentrations (0.005 ppm and 0.5 ppm) were supplied to pubertal male rats for 6 weeks. Body weight was recorded every week during the entire experimental period. At the end of the treatment, the testis, epididymis, and epididymal fat were collected and weighted. Sperm numbers in the caudal epididymis were counted. Differential gene or protein expression of steroidogenic enzymes in the testes among experimental groups was determined by semi-quantitative real-time PCR or western blotting analysis, respectively. Histological changes of the testis induced by nandrolone treatment were examined by hematoxylin and eosin staining. Immunohistochemical analysis was employed to detect changes in the localization of steroidogenic enzymes in the testes among experimental animals. There were no significant changes on body, testis, epididymis, and epididymal fat weights among experimental groups. A significant increase of caudal sperm number was found in the 0.5 ppm nandrolone-treated group. Histological examination of the testes noted a high frequency of germ cell sloughing in seminiferous tubules of 0.5 ppm nandrolone-treated rats. Even though transcript levels of $3{\beta}$-hydroxysteroid dehydrogenase (HSD) I, $17{\beta}$-HSD4, and $17{\alpha}$-hydroxylase were influenced by nandrolone treatments, protein levels of all molecules examined in the present study were not significantly affected. Immunohistochemical analysis showed no visible changes in the localization of steroidogenic enzymes in the testes among experimental groups. The current study showed that oral intake of nandrolone in male rats for 6 weeks did not cause significant damage to the testis. It is considered that a feeding effect of nandrolone on male fertility would not be remarkable.

혈관내피세포에서 TNF-α로 유도되는 혈관염증에 대한 쏙(Upogebia major) 효소가수분해물의 억제 효과 (Inhibition Effect of Enzymatic Hydrolysate from Japanese Mud Shrimp Upogebia major on TNF-α-induced Vascular Inflammation in Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs))

  • 김소연;양지은;송재희;맹상현;이지현;윤나영
    • 한국수산과학회지
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    • 제51권2호
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    • pp.127-134
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    • 2018
  • Arteriosclerosis is the major cause of coronary artery and cerebrovascular disease, which are leading causes of death. Pro-inflammatory cytokines induce injury to vascular endothelial cells by increasing cell adhesion molecules, leading to vascular inflammation, a major risk factor for the development of arteriosclerosis. In the current study, we investigated the inhibitory effect of enzymatic hydrolysate from Japanese mud shrimp Upogebia major on the inflammation of tumor necrosis $factor-{\alpha}$ ($TNF-{\alpha}$)-stimulated human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). We first evaluated the antioxidant and angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory activities of eight U. major enzymatic hydrolysates: alcalase, papain, ${\alpha}$-chymotrypsin (${\alpha}-Chy$), trypsin, pepsin, neutrase, protamex and flavourzyme. Of these, ${\alpha}-Chy$ exhibited potent antioxidant and ACE inhibitory activities. The ${\alpha}-Chy$ hydrolysate was fractionated by two ultrafiltration membranes of 3 and 10 kDa. The ${\alpha}-Chy$ hydrolysate of U. major and its molecular weight cut-off fractions resulted in a significant reduction in NO production and a decrease in cell adhesion molecules [vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1), intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) and endothelial-selectin (E-selectin)] and pro-inflammatory cytokines [interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (IL-8) and monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1)] in $TNF-{\alpha}$-stimulated HUVECs. These results suggest that enzymatic hydrolysate from U. major can be used in the control and prevention of vascular inflammation and arteriosclerosis.

랫드에서 김치가 당뇨병 및 알코올성 간 손상 예방에 미치는 효과 (Protective effects of Jijang-kimchi extracts on diabetes mellitus and alcoholic liver injury in laboratory rats)

  • 김창현;박병성;엄경환
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.1078-1087
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    • 2020
  • 본 연구는 스트렙토조토신에 의해 유도한 당뇨병, 알코올성 간 손상 실험용 랫드에서 혈액 지질 감소, 당뇨병 및 알코올성 간 손상 예방에 미치는 지장김치 추출물의 경구투여 효과를 조사하였다. 당뇨병 모델동물에서, 혈액 지질 프로파일, ALT, AST 수준은 DC (당뇨병 대조군)와 비교할 때 김치추출물 투여군에서 낮아졌으며 혈당은 DCJK (DC+지장김치 추출물 경구투여군)가 DCCK (DC+일반김치 추출물 경구투여군)에 비해 낮았다. 인슐린 수준은 NC (정상대조군), DCJK > DCCK > DC 순서로 높게 나타났다. 알코올성 간 손상 모델동물에서, 혈액 ALT, AST, 빌리루빈 농도는 AC (알코올 대조군, 일일 소주 1병 섭취군) > ACCK (AC+일반김치 추출물 경구투여군) > ACJK (AC+지장김치 추출물 경구투여군) > NC 순서로 낮았다. 간 조직의 임상병리학적 소견은 AC에서 가장 심각한 손상을 보였으나 소주1병과 김치 추출물 특히, 지장김치 추출물 경구투여군은 일반김치 추출물 경구투여군에 비해서 회복되는 속도가 개선되었다. 결과는 당뇨병 및 알코올성 간 손상 모델동물에서 지장김치의 섭취가 혈액 지질 프로파일, 혈당, ALT, AST 수준을 낮추고 인슐린 분비능력을 개선하여 줌으로써 항당뇨 및 알코올성 간 손상 보호효과를 갖는다는 사실을 보여준다.

Novel glutathione-containing dry-yeast extracts inhibit eosinophilia and mucus overproduction in a murine model of asthma

  • Kim, Yun-Ho;Choi1, Yean-Jung;Lee, Eun-Jung;Kang, Min-Kyung;Park, Sin-Hye;Kim, Dong Yeon;Oh, Hyeongjoo;Park, Sang-Jae;Kang, Young-Hee
    • Nutrition Research and Practice
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    • 제11권6호
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    • pp.461-469
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    • 2017
  • BACKGROUND/OBSECTIVE: Airway inflammation by eosinophils, neutrophils and alveolar macrophages is a characteristic feature of asthma that leads to pathological subepithelial thickening and remodeling. Our previous study showed that oxidative stress in airways resulted in eosinophilia and epithelial apoptosis. The current study investigated whether glutathione-containing dry yeast extract (dry-YE) ameliorated eosinophilia, goblet cell hyperplasia and mucus overproduction. MATERIALS/METHOD: This study employed $2{\mu}g$/mL lipopolysaccharide (LPS)- or 20 ng/mL eotaxin-1-exposed human bronchial epithelial cells and ovalbumin (OVA)-challenged mice. Dry-YE employed in this study contained a significant amount of glutathione (140 mg in 100 g dry yeast). RESULTS: Human bronchial epithelial cell eotaxin-1 and mucin 5AC (MUC5AC) were markedly induced by the endotoxin LPS, which was dose-dependently attenuated by nontoxic dry-YE at 10-50 ${\mu}g$/mL. Moreover, dry-YE inhibited the MUC5AC induction enhanced by eotaxin-1, indicating that eotaxin-1-mediated eosinophilia may prompt the MUC5AC induction. Oral supplementation with 10-100 mg/kg dry-YE inhibited inflammatory cell accumulation in airway subepithelial regions with a reduction of lung tissue level of intracellular adhesion molecule-1. In addition, ${\geq}50$ mg/kg dry-YE diminished the lung tissue levels of eotaxin-1, eosinophil major basic protein and MUC5AC in OVA-exposed mice. Alcian blue/periodic acid schiff staining revealed that the dry-YE supplementation inhibited goblet cell hyperplasia and mucus overproduction in the trachea and bronchiolar airways of OVA-challenged mice. CONCLUSIONS: Oxidative stress may be involved in the induction of eotaxin-1 and MUC5AC by endotoxin episode and OVA challenge. Dry-YE effectively ameliorated oxidative stress-responsive epithelial eosinophilia and mucus-secreting goblet cell hyperplasia in cellular and murine models of asthma.