• Biomolecules & Therapeutics
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• 제31권1호
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• pp.82-88
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• 2023

Genomic analysis indicated that the genome of Drosophila melanogaster contains more than 80 cytochrome P450 genes. To date, the enzymatic activity of these P450s has not been extensively studied. Here, the biochemical properties of CYP6A8 were characterized. CYP6A8 was cloned into the pCW vector, and its recombinant enzyme was expressed in Escherichia coli and purified using Ni²⁺-nitrilotriacetate affinity chromatography. Its expression level was approximately 130 nmol per liter of culture. Purified CYP6A8 exhibited a low-spin state in the absolute spectra of the ferric forms. Binding titration analysis indicated that lauric acid and capric acid produced type I spectral changes, with K_d values 28 ± 4 and 144 ± 20 µM, respectively. Ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry analysis showed that the oxidation reaction of lauric acid produced (ω-1)-hydroxylated lauric acid as a major product and ω-hydroxy-lauric acid as a minor product. Steady-state kinetic analysis of lauric acid hydroxylation yielded a k_cat value of 0.038 ± 0.002 min^-1 and a K_m value of 10 ± 2 µM. In addition, capric acid hydroxylation of CYP6A8 yielded kinetic parameters with a k_cat value of 0.135 ± 0.007 min^-1 and a K_m value of 21 ± 4 µM. Because of the importance of various lipids as carbon sources, the metabolic analysis of fatty acids using CYP6A8 in this study can provide an understanding of the biochemical roles of P450 enzymes in many insects, including Drosophila melanogaster.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권11호
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• pp.1403-1411
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• 2023

Carbon dioxide (CO₂) is the most abundant component of greenhouse gases (GHGs) and directly creates environmental issues such as global warming and climate change. Carbon capture and storage have been proposed mainly to solve the problem of increasing CO₂ concentration in the atmosphere; however, more emphasis has recently been placed on its use. Among the many methods of using CO₂, one of the key environmentally friendly technologies involves biologically converting CO₂ into other organic substances such as biofuels, chemicals, and biomass via various metabolic pathways. Although an efficient biocatalyst for industrial applications has not yet been developed, biological CO₂ conversion is the needed direction. To this end, this review briefly summarizes seven known natural CO₂ fixation pathways according to carbon number and describes recent studies in which natural CO₂ assimilation systems have been applied to heterogeneous in vivo and in vitro systems. In addition, studies on the production of methanol through the reduction of CO₂ are introduced. The importance of redox cofactors, which are often overlooked in the CO₂ assimilation reaction by enzymes, is presented; methods for their recycling are proposed. Although more research is needed, biological CO₂ conversion will play an important role in reducing GHG emissions and producing useful substances in terms of resource cycling.

• 생명과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1179-1191
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• 2019

암세포는 epithelial mesenchymal transition (EMT)를 통해 tumor invasion과 metastasis가 일어나며, 또한 정상세포와 다른 oncogenic metabolic phenotypes 획득 즉, glycolytic switch 등이 암 발생과 진행에 깊이 연관되어 있음이 잘 알려져 있다. High-mobility group box 1 (HMGB1)은 chromatin-associated nuclear protein으로 알려져 있으나, dying cells 또는 immune cells로부터 방출되기도 한다. 방출된 HMGB1은 damage-associated molecular pattern (DAMP)로서 작용하여 EMT 및 invasion, metastasis를 유도함으로서 tumor progression에 기여한다고 알려졌다. 본 연구에서 HMGB1에 의해 EMT와 glycolytic switch 유도되며, 이 과정은 Snail 의존적임을 확인하였다. 또한 HMGB1/Snail cascade는 COX subunits인 COXVIIa와 COXVIIc의 발현 억제를 통해 mitochondrial repression과 cytochrome c oxidase (COX) inhibition을 유도하였다. HMGB1은 Snail를 통해 glycolytic switch의 주요 효소인 hexokinase 2 (HK2), phosphofructokinase-2/fructose-2,6-bisphosphatase 2 (PFKFB2), phosphoglycerate mutase 1 (PGAM1)의 발현을 증가시켰다. 이들 효소는 glycolytic switch에 중요하게 관여하는 것으로 알려져 있다. 이들 해당과정의 효소들을 knockdown한 결과 HMGB1에 의한 EMT를 억제함으로써 glycolysis와 HMGB1-induced EMT가 밀접하게 연관되어 있을 제시하였다. 이상의 연구 결과들은 HMGB1/Snail cascade가 EMT 및 glycolytic switch, mitochondrial repression에 중요하게 작용할 것임을 시사한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.19-30
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• 2008

수정란이 포배로 분화하는 것은 착상을 통하여 개체 발생이 성립되는 포유동물의 발생에 있어서 핵심적인 현상이다.. 초기 배아 발생 시기동안 배아는 생존을 위한 에너지원을 공급받아야 한다. 포유동물의 난자는 보통의 경우 난자 형성 동안 많은 양의 에니지원을 세포질에 비축하지 않기 때문에 발생 동안 수란관과 자궁으로부터 물질대사와 관련돼 여러 물질, 특히 에너지원을 획득해야 한다. 탄수화물은 착상전 배아의 주 에너지원으로 알려져 있다. 포도당, 젖산염, 피르브산염은 착상 전배아 배양액에서 없어서는 않될 성분으로, 초기 배아는 그 발생 단계에 따라 이들 물질에 대한 선호도를 각기 다르게 갖고 있다. 포도당수송체(glucose transporter)와 수소이온-단당류 동향수송체($H^+$-monocarboxylate cotransporter)는 탄수화물을 수송하는 주된 매개자로 이들의 발현 수준은 일차적으로 내인성 또는 인슐린이나 포도당과 같은 외인성 요인에 동시적으로 조절을 받는다. 비록 1960년대 이후 화학적으로 규명된 BWW와 같은 배양액을 이용하여 수정란이 성공적으로 포배로 발생되고 이식 후 정상적인 새끼가 태어났어도, 발생조절에 있어서 이들 탄수화물 물질대사 산물의 역할은 잘 알려져 있지 않다. 포도당은 밀착이 진행되는 상실배에서 물질대사 관련 효소와 수송체의 발현을 조절하고, 포배강 형성에 필요로 하는 에너지를 생산하는데 관련된 것으로 인식되고 있다. 다른 한편으로 cytokine은 배아에서 탄수화물의 대사율, 그리고 물질대사율 조절을 통하여 배아 발생을 조절할 수 있는 것으로 제안되어 왔다. 또한, 근래 들어 본인 등은 젖산염이 착상 전 배아의 발생을 조절할 수 있는 물질임을 밝히고 있다. 이러한 결과들은 탄수화물의 물질대사물이 초기 배아 시기에 에너지원으로서 뿐만이 아니라 생합성 경로 및 다른 조절경로에 참여하고 있음을 의미한다. 따라서 초기 배아 발생 동안 탄수화물 대사와 대사물질은 에너지원으로서 뿐만이 아니라 수정란이 착상할 수 있는 능력을 갖춘 포배로 발생하는 것을 조절하는 조절물질로 그 중요성이 있다.

• 한국가금학회지
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• 제34권2호
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• pp.91-97
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• 2007

산란계에서 일령에 따른 생리적인 변화를 구명하기 위하여 혈액의 성상이 분석되었다. 13개의 산란계 농장에서 수집된 48계군에서 1, 11, 21, 50, 80, 120, 180, 240, 300, 400, 500일령에 채혈하였으며, 포도당, 지질, 단백질, 효소, 전해질 등 17종의 혈액을 구성하는 물질이 혈액 자동분석기에 의하여 분석되었다. 혈청 내 포도당의 함량은 사료 내 탄수화물의 함량이나 에너지가와 상관없이 부화시에 가장 높고 서서히 감소되는 경향을 보였지만, 총 단백질, 알부민, 그리고 글로불린의 함량은 사료 내 단백질 함량이 감소되었을지라도 일령이 경과함에 따라 증가하였다. 혈청 내 지방 함량은 사료에 포함된 지방의 함량에 관계없이 지방의 종류에 따라 변화가 상이하였다. 콜레스테롤은 부화 시 가장 높고 120일령까지는 낮은 상태를 유지하다가 180일령 이후에 증가하였으나, HDL-콜레스테롤은 부화 시 가장 높고 이후에 서서히 감소하다가 180 일령 이후에는 급격히 감소하였다. 트리글리세라이드는 부화시에 가장 낮고 120일령까지는 부화시보다 약간 높은 수준을 유지하다가 180일령 이후에 10배 이상 급격히 증가하는 경향을 보였다. 효소의 수치는 AST, ALT, 그리고 GGT는 비교적 일정하게 유지되었으나, 아밀라제는 부화 후 일령이 경과함에 따라 서서히 감소되었다. 또한 인, 나트륨, 칼륨, 그리고 염소의 함량은 대체로 일정하게 유지되었으나, 칼슘의 함량은 180일령을 전후로 2배 이상 상승하여 유지되었다. 혈청내 노폐물인 요소와 요산은 부화시 가장 높고 급격히 감소한 후에 요소는 일정하게 유지되었으나, 요산은 120일령부터 증가하여 180일령 이후에는 일정한 상태를 유지하였다. 이 실험의 결과로 혈청 내 칼슘 함량의 변화와 사료 내 칼슘 함량의 변화 간의 상관 관계에 대한 구명이 추후에 필요하지만 혈청 내 존재하는 여러 종류의 혈청 성분은 대부분이 사료의 성상과 관계없이 일령이 경과함에 따라서 대사 변화에 의해 함량이 변화되는 경향을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제16권3호
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• pp.409-414
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• 2006

소포체는 세포막의 합성뿐만 아니라 세포막에 존재하거나 세포외로 분비되어져야 할 단백질을 합성하는 세포내 소기관이다. 소포체에서 단백질이 합성되어질 경우 이황화결합이 형성되고 glycosylation 등의 수식이 일어나며, 이와 동시에 folding과 assembly과정을 거쳐 삼차원적 구조로 성숙이 되는데 이 과정은 folding enzyme과 molecular chaperone의 도움을 받아 이루어진다. 소포체 내에 존재하는 molecular chaperone 중 가장 잘 알려진 것으로 BiP이 있다. BiP의 기능은 N-terminus의 ATPase domain에 의해 조절되고 ATPase domain은 이것과 선택적으로 결합하는 조절인자에 의해 ATPase의 활성이 영향을 받는다. BiP의 핵산치환조절인자로서 발견된 BAP은 ATPase domain에 결합된 ADP를 ATP로 치환하는 것으로 기능이 알려져 있다. 이 BAP의 핵산치환기능이 BiP의 샤페론 작용에 어떤 영향을 미치는지를 in vitro에서 항체 heavy chain을 이용하여 알아보았다. BAP은 ATP보다 ADP가 결합되어 있는 BiP과 더 잘 결합을 하며, in vitro에서 BiP과 결합하고 있는 unfolded 단백질을 BAP은 BiP으로부터 해리하였다. 또한 소포체내에 존재하는 Hsp70 homologue chaperone인 BiP과 Grp170에 대한 BAP의 결합특이성을 anti-Grp170과 anti-BAP 항체로 co-immunoprecipitation을 하여 확인한 결과 BAP은 Grp170과 결합을 하지 않았다. 따라서 BAP은 ER내에 존재하는 동일한 family group에 속하는 Grp170과 BiP에 대하여 BiP에만 특이성을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국식품과학회지
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• 제3권1호
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• pp.29-36
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• 1971

감미종(甘味種) 소형(小型)고추인 Zairasisi를 저온저장(低溫貯藏)하니 종자(種子)의 갈변(褐變)이 급속(急速)히 일어났기에 여기에 주목(注目)하여 갈변기질(褐變基質)인 polyphenol 성분(成分)을 검색(檢索) 정량(定量)하고 이들 기질(基質)에 이르는 중간(中間) 대사(代謝) 성분(成分)의 변화(變化)를 측정(測定) 고찰(考察)하였다. (1) 종자(種子)의 polyphenol 성분(成分)으로서 chlorogenic acids가 검출(檢出)되었고 flavanol type polyphenols는 검출(檢出)되지 않았다. (2) Chlorogenic acid와 total polyphenol 함량(含量)은 저온처리(低溫處理)에 의하여 급증(急增)하고 갈변후(褐變後)는 감소하여 상온구(常溫區)보다 오히려 함량(含量)이 낮아졌다. (3) 중간대사(中間代謝) 성분(成分)인 phenylalanine, tyrosine, shikimic acid 함량(含量)은 저온처리(低溫處理)에 의하여 크게 증가(增加)하고 있으니 shikimate 계로(系路)가 활발(活潑)해지는 것으로 짐작된다. (4) 효소(酵素)에 대(對)한 특이적(特異的)인 조해제(阻害劑)와 호흡기질(呼吸基質)의 조직(組織) 호흡(呼吸)에 미치는 조해(阻害) 및 첨가(添加) 효과(效果)를 측정(測定)한 결과(結果) 저온처리(低溫處理)에 의하여 고추종자(種子)의 당(糖)은 EMP 계로(系路)를 활발히 움직이다가 이에 연결(連結)되는 TCA cycle에 jaming이 일어남에 따라 phosphoenolpyruvate와 erythrose-4-phosphate가 활발히 결합(結合)하고 shikimate 계로(系路)가 활발해져서 polyphenol 물질(物質)이 활발히 생합성(生合成)된다는 것을 추정(推定)할 수 있었다. (5) 저온처리(低溫處理)에 의하여 고추종자(種子)의 K ion 유출량(流出量)이 증가(增加)하였기에 갈변(褐變)에 따라 원형질막(原形質膜) 이상(異常)이 생긴 것을 짐작 할 수 있었다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제23권2호
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• pp.189-194
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• 2015

P450 1A2 is responsible for the metabolism of clinically important drugs and the metabolic activation of environmental chemicals. Genetic variations of P450 1A2 can influence its ability to perform these functions, and thus, this study aimed to characterize the functional significance of three P450 1A2 allelic variants containing nonsynonymous single nucleotide polymorphisms (P450 $1A2^*8$, R456H; $^*15$, P42R; $^*16$, R377Q). Variants containing these SNPs were constructed and the recombinant enzymes were expressed and purified in Escherichia coli. Only the P42R variant displayed the typical CO-binding spectrum indicating a P450 holoenzyme with an expression level of ~ 170 nmol per liter culture, but no P450 spectra were observed for the two other variants. Western blot analysis revealed that the level of expression for the P42R variant was lower than that of the wild type, however the expression of variants R456H and R377Q was not detected. Enzyme kinetic analyses indicated that the P42R mutation in P450 1A2 resulted in significant changes in catalytic activities. The P42R variant displayed an increased catalytic turnover numbers ($k_{cat}$) in both of methoxyresorufin O-demethylation and phenacetin O-deethylation. In the case of phenacetin O-deethylation analysis, the overall catalytic efficiency ($k_{cat}/K_m$) increased up to 2.5 fold with a slight increase of its $K_m$ value. This study indicated that the substitution P42R in the N-terminal proline-rich region of P450 contributed to the improvement of catalytic activity albeit the reduction of P450 structural stability or the decrease of substrate affinity. Characterization of these polymorphisms should be carefully examined in terms of the metabolism of many clinical drugs and environmental chemicals.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권3호
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• pp.473-481
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• 2018

Owing to its high protein secretion capacity, simple nutritional requirements, and GRAS (generally regarded as safe) status, Bacillus licheniformis is widely used as a host for the industrial production of enzymes, antibiotics, and peptides. However, as compared with its close relative Bacillus subtilis, little is known about the physiology and stress responses of B. licheniformis. To explore its temperature-stress metabolome, B. licheniformis strains ATCC 14580 and B186, with respective optimal growth temperatures of $42^{\circ}C$ and $50^{\circ}C$, were cultured at $42^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$ and their corresponding metabolic profiles were determined by gas chromatography/mass spectrometry and multivariate statistical analyses. It was found that with increased growth temperatures, the two B. licheniformis strains displayed elevated cellular levels of proline, glutamate, lysine, pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, and octadecanoic acid, and decreased levels of glutamine and octadecenoic acid. Regulation of amino acid and fatty acid metabolism is likely to be associated with the evolution of protective biochemical mechanisms of B. licheniformis. Our results will help to optimize the industrial use of B. licheniformis and other important Bacillus species.

• 농약과학회지
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• 제2권2호
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• pp.75-82
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• 1998

벼멸구의 카보후란에 대한 저항성 기작을 구명하기 위해 실내에서 카보후란으로 30세대 도태하여 얻은 저항성계통($LD_{50};\;20.3{\mu}g/g$)과 약제를 12년 동안 처리하지 않은 벼멸구 감수성 계통($LD_{50};\;0.3{\mu}g/g$)에 $^{14}C$-카보후란을 처리하여 계통 간 대사물 량의 차이를 조사한 바 카보후란의 대사물인 benzofuran과 TLC의 의해 전개되지 않은 원점 부분은 감수성 계통에서 많았으며, 대사되지 않은 카보후란은 저항성 계통에서 많았다. 이러한 경향은 처리 후 1, 3시간 대사에서도 같은 경향이었다. 이상의 결과로부터 저항성 벼멸구에서 가수 분해 효소의 일종인 에스테라제가 저항성이 발달함에 따라 에스터 결합을 끊는 역할에서 카보후란과의 결합체 역할로 그 기능이 전환되는 것으로 생각되며 이것이 저항성 기작 중 주요한 하나의 요인으로 사료된다. 산화효소와 전이효소는 저항성과 감수성 계통에서 대사물의 양에 차이가 없어 저항성과는 무관한 것으로 생각된다.