• 한국자기공명학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.1-5
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• 2024

IscU, the iron-sulfur (Fe-S) cluster scaffold protein, is an essential protein for biogenesis of Fe-S clusters. Previous studies showed that IscU manifests a metamorphic structural feature; at least two structural states, namely the structured state (S-state) and the disordered state (D-state), interconverting in a physiological condition, was observed. Moreover, subsequent studies demonstrated that the metamorphic flexibility of IscU is important for its Fe-S cluster assembly activity as well as for an efficient interaction with various partner proteins. Although solution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy has been a useful tool to investigate this protein, the detailed molecular mechanism that sustains the structural heterogeneity of IscU is still unclear. To tackle this issue, we applied a high-pressure NMR (HP-NMR) technique to the IscU variant, IscU(I8K), which shows an increased population of the S-state. We found that the equilibrium between the S- and D-state was significantly perturbed by pressure application, and the specific regions of IscU exhibited more sensitivity to pressure than the other regions. Our results provide novel insights to appreciate the dynamic behaviors of IscU and the related versatile functionality.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제7권5호
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• pp.367-371
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• 1986

Dynamic and equilibrium properties of n-alkane chains immersed in solvent molecules have been investigated by a molecular dynamics method. The n-alkane chain is assumed to be a chain of elements (CH$_2$) interconnected by bonds having a fixed bond length and bond angle, but each bond of the chain is allowed to execute hindered internal rotation. We studied the effect of the number of the chain elements (N$_c$ = 10, 15 and 20) on the equilibrium properties of the system, e.g., the pair correlation functions between a chain element and solvent molecules, g$_{cs}$(r), and between the chain elements, g$_{cc}$(r), and the configurational properties such as the mean-square end-to-end distance < R$^2$ >, the mean-square radius of gyration < S$^2$ >, and the eigenvalues of the moment-of-inertia tensor < S$_i^2$ > / < S$^2$ > (i = 1, 2 and 3). We also studied the dynamic properties of the system, e.g., the autocorrelation function C(A;t) where A = R$^2$(t), = S$^2$(t), or = ${\vec{V}}(t)({\vec{V}}$ = velocity of the center of mass), and the diffusion coefficient D. The g$_{cs}$(r)'s are almost equal irrespective of the change of Nc while g$_{cc}$(r) becomes larger as N$_c$ increases; The MD computed configurational properties < R$^2$2 > and < S$^2$ > were found to be a little different from the values calculated from the statistical equations of < R$^2$ > and < S$^2$ >, it may be due to the fact that our model for the MD simulations includes a long-range volume effect. From the < S$_i^2$ > / < S$^2$ >, it is found that the chain molecule has a nearly spherical shape irrespective of the variation of N$_c$. For the dynamic properties we found that the C(R$^2$;t) and C(S$^2$;t) of lower N$_c$ decay faster than those of higher N$_c$, while the C($\vec V$;t) of the center of mass in the chain is weakly dependent on the N$_c$. The center of mass diffusion coefficient D$_c$ decreases as N$_c$ increases while the end point diffusion coefficient D$_e$ is nearly equal irrespective of the change of N$_c$.

• Korean Journal of Radiology
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• 제21권6호
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• pp.707-716
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• 2020

Objective: To evaluate pharmacokinetic variables from contrast-enhancing lesions (CELs) and non-enhancing T2 high signal intensity lesions (NE-T2HSILs) on dynamic contrast-enhanced (DCE) magnetic resonance (MR) imaging for predicting progression-free survival (PFS) in glioblastoma (GBM) patients. Materials and Methods: Sixty-four GBM patients who had undergone preoperative DCE MR imaging and received standard treatment were retrospectively included. We analyzed the pharmacokinetic variables of the volume transfer constant (Ktrans) and volume fraction of extravascular extracellular space within the CEL and NE-T2HSIL of the entire tumor. Univariate and multivariate Cox regression analyses were performed using preoperative clinical characteristics, pharmacokinetic variables of DCE MR imaging, and postoperative molecular biomarkers to predict PFS. Results: The increased mean Ktrans of the CEL, increased 95th percentile Ktrans of the CELs, and absence of methylated O⁶-methylguanine-DNA methyltransferase promoter were relevant adverse variables for PFS in the univariate analysis (p = 0.041, p = 0.032, and p = 0.083, respectively). The Kaplan-Meier survival curves demonstrated that PFS was significantly shorter in patients with a mean Ktrans of the CEL > 0.068 and 95th percentile Ktrans of the CEL > 0.223 (log-rank p = 0.038 and p = 0.041, respectively). However, only mean Ktrans of the CEL was significantly associated with PFS (p = 0.024; hazard ratio, 553.08; 95% confidence interval, 2.27-134756.74) in the multivariate Cox proportional hazard analysis. None of the pharmacokinetic variables from NE-T2HSILs were significantly related to PFS. Conclusion: Among the pharmacokinetic variables extracted from CELs and NE-T2HSILs on preoperative DCE MR imaging, the mean Ktrans of CELs exhibits potential as a useful imaging predictor of PFS in GBM patients.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2006

도처에 분포하는 peroxiredoxins (Prxs)은 세포 내 방어신호전달 과정에서 다양한 기능을 하는 것으로 나타났다. Prxs는 크게 typical 2-Cys Prx, atypical 2-Cys Prx와 1-Cys Prx의 세 부류로 분류되는데, 이것들은 cysteine 잔기의 수와 촉매기전에 따라 구분된다. 세 종류의 단백질 중, N-말단에 peroxidatic cysteine 잔기를 포함하는 typical 2-Cys Prx는 $H_2O_2$ 분해과정 동안 과산화물-의존적인 sulfenic acid로의 산화와 thiol-의존적 환원과정이 순환되어 일어난다. Sulfenic acid는 고농도의 $H_2O_2$와 Trx, Trx reductase와 NADPH를 포함하는 촉매 요소의 존재하에 cysteine sulfenic acid로 과산화 될 수 있다 과산화된 2-Cys Prx는 ATP 의존성 효소인 sulfiredoxin의 작용에 의해 천천히 환원된다. 세포가 강력한 산화나 열 충격 스트레스에 노출되면, 2-Cys Prx는 LMW 단백질에서 HMW complex로 구조를 변화시켜 peroxidase에서 chaperone으로 기능의 전환을 일으킨다. 2-Cys Prx의 C-말단 부분 역시 이러한 구조적 전환에 중요한 역할을 한다. 따라서, C-말단이 잘려진 단백질은 과산화가 되지 않고 단백질의 구조와 기능이 조절될 수 없다. 이러한 반응들은 활성 자리인 peroxidatic cysteine 잔기에 의해 일차적으로 유도되며, 그것은 세포에서 '$H_2O_2$ sensor' 로서 작용하다. 2-Cys Prx의 가역적인 구조와 기능 변화는 세포가 외부자극에 적응하는 수단으로 작용하며, 아마도 세포내 방어신호체계를 활성화 시키는 것으로 생각된다. 특히, chloroplast에 존재하는 식물 2-Cys Prx는 촉매반응 동안 주된 구조적인 변화를 나타내는 역동적인 단백질 구조를 가지고 있어서, 산화-환원 의존적으로 super-complex를 형성하고 가역적으로 thylakoid membrane에 부착한다.

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.637-656
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• 2023

강 하구는 높은 생산성을 나타내는 생물다양성이 가장 높은 대표 수생태계이다. 환경 DNA (eDNA)를 이용한 수생태계 모니터링은 현장의 환경 시료를 확보하여 시료 내 존재하는 생물로부터 유래된 DNA를 추출하는 방법으로서 기존의 어구를 이용한 현장조사 모니터링에 비해 효율적이고 민감도가 높아 보완적인 방법으로 이용되고 있다. 본 연구는 낙동강 수계 하구 생태계를 대표하는 내륙 습지 하천인 태화강과 창원천을 대상으로 환경특성, 어류 군집구조와 종 다양성을 파악하였다. 태화강에서는 양측회유성, 소하성 및 강하성 어류인 은어, 황어 및 뱀장어의 서식이 대부분의 조사 시기 동안 확인되어 연안에서부터 중류 및 지류까지 비교적 원활한 서식처 종적 연결성을 나타내는 생태계임을 알 수 있었다. 또한, 창원천의 경우 특히 바다와 가까운 내륙 습지 하천으로 많은 다양한 해산어류 및 망둑어류의 서식이 확인되었으나, 회유성 어종인 은어는 환경 DNA에서만 검출되었고 현장조사에서는 관찰되지 않았다. 어구조사를 통한 종 다양성 평가 결과 태화강이 창원천에 비해 낮은 우점도지수, 높은 풍부도, 균등도, 다양도지수 수치를 나타내어 상대적으로 양호한 어류 군집 구조 상태를 나타냈다. 어구를 이용한 현장조사와 환경 DNA 메타바코딩 기법을 이용하여 태화강과 창원천 하구 생태계 어류 군집 구조 및 종 다양성을 비교 분석하였다. 어구를 이용한 3회 현장조사 결과 9~19종이 확인되었고 환경 DNA 1회 분석 결과 11~18종으로 환경 DNA 분석이 현장조사 결과와 유사한 수준의 종 수를 확인할 수 있었다. 어구를 이용한 5월 현장조사 결과는 6~11종이 확인된 점을 고려하면 환경 DNA가 종 탐지에서 민감도가 더 높음을 알 수 있었다. 환경 DNA를 이용한 수생태계 모니터링을 위한 어류 종 탐지의 잠재적인 효용성을 확인할 수 있었으나 우리나라 고유종 및 유전적으로 가까운 근연종들의 경우 명확한 종 동정에 어려움이 있었으며, 현장조사 시 관찰되었으나 환경 DNA에서 검출되지 않은 경우(위음성; false negative)와 현장조사 시 관찰되지 않은 종이 환경 DNA에서 검출(위양성; false positive)되는 자료의 한계점도 존재하였다. 향후 국내 고유종의 local DB 확보, 환경 DNA 조사 표준화 방법 구축, 국내 담수어류 대상 분자마커 개발 등이 확립된다면 수생태계 모니터링에 아주 효율적이며 실용적인 조사 방법으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제54권3호
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• pp.291-299
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• 2016

Human hydatid disease (cystic echinococcosis, CE) is a chronic parasitic infection caused by the larval stage of the cestode Echinococcus granulosus. As the disease mainly affects the liver, approximately 70% of all identified CE cases are detected in this organ. Optical molecular imaging (OMI), a noninvasive imaging technique, has never been used in vivo with the specific molecular markers of CE. Thus, we aimed to construct an in vivo fluorescent imaging mouse model of CE to locate and quantify the presence of the parasites within the liver noninvasively. Drug-treated protoscolices were monitored after marking by JC-1 dye in in vitro and in vivo studies. This work describes for the first time the successful construction of an in vivo model of E. granulosus in a small living experimental animal to achieve dynamic monitoring and observation of multiple time points of the infection course. Using this model, we quantified and analyzed labeled protoscolices based on the intensities of their red and green fluorescence. Interestingly, the ratio of red to green fluorescence intensity not only revealed the location of protoscolices but also determined the viability of the parasites in vivo and in vivo tests. The noninvasive imaging model proposed in this work will be further studied for long-term detection and observation and may potentially be widely utilized in susceptibility testing and therapeutic effect evaluation.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제28권4호
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• pp.512-519
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• 2007

The purpose of this study is to investigate the potential of a novel tissue engineering approach to regenerate intervertebral disc. In this study, thermosensitive scaffold (chitosan-Pluronic hydrogel) and nanofiber were used to replace the nucleus pulposus (NP) and annulus fibrosus of a degenerated intervertebral disc, leading to an eventual regeneration of the disc using the minimally invasive surgical procedure and organ culture. In preliminary study, disc cells were seeded into the scaffolds and cellular responses were assessed by MTT assay and scanning electron microscopy (SEM). Based on these results, we could know that tissue engineered scaffolds might provide favorable environments for the regeneration of tissues. Organ culture was performed in fresh porcine spinal motion segments with endplates on both sides. These spinal motion segments were classified into three groups: control (Intact), injured NP (Defect), and inserting tissue engineered scaffolds (Insert). The specimens were cultivated for 7 days, subsequently structural stability, cell proliferation and morphological changes were evaluated by the relaxation time, quantity of DNA, GAG and histological examination. In these results, inserting group showed higher relaxation time, reduced decrement of DNA contents, and accumulated GAG amount. Consequently, the tissue engineered scaffolds used in this study seen to be a promising base scaffolds for regenerative intervertebral disc due to its capacity to absorb external dynamic loading and the possible ideal environment provided for disc cell growing.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권2호
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• pp.231-237
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• 2014

최근 자원과 에너지를 절약하고 효과적으로 사용하여 환경 훼손을 줄이고 청정에너지를 이용할 수 있는 기술의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이와 관련 하여, 친환경적이고 경제적이며 독성이 거의 없는 초임계 유체가 물질의 합성과 프로세스에 많이 응용되고 있다. 이산화탄소는 낮은 임계온도와 압력, 가격 경쟁력 그리고 무독성 등의 장점을 가짐으로써 초임계 공정에 많이 사용되고 있는 용매중에 하나이다. 그러나 분자량이 높은 고분자들에게는 낮은 용해력이 단점으로 있어서 사용에 제한적이다. 따라서, 분자량이 높은 고분자를 용해하기 위해선 하이드로카본 계열의 용매를 사용하여야 한다. 본 연구에서는, 초임계 유체를 이용하여 Poly (methyl methacrylate)/클레이 나노 복합체 제조에 관한 연구를 진행 하였다. 또한, 초임계 유체 내에서 분산성을 극대화 할 수 있도록 $Na^+$-MMT 클레이 표면을 플로린 계열의 surfactant로 개질 시키어 복합체 제조에 응용 하였다. 개질된 클레이를 이용하여 제조 된 복합체는 neat Poly (methyl methacrylate)보다 향상된 기계적, 열적 특성을 보였으며, 제조 된 복합체는 X-ray 회절 방법, 열적 안정성 그리고 TEM 으로 나노 클레이의 분산성을 분석 하였다.

• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.431-437
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• 2005

1. 고온 CSTR은 비교적 짧은 start-up 기간과 높은 $H_2$ 수율을 나타내었다. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내이었으며, 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose이었다. 2. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 8일 이후부터는 pH를 1.0 이하로 유지하였더니 14일 이후로는 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 식종 미생물과 반응기로부터 취한 시료의 DGGE band 패튼이 다른 것으로 보아 고온 CSTR 조건에서 식종된 미생물 군집의 조성이 변화하였음을 알 수 있었다. 5. DGGE 분석결과 초기 43일간의 운전기간 동안에 관찰된 미생물 군집조성은 동적인 변화를 나타내었다. 약 14일부터는 biogas 조성이 거의 일정하였으나 미생물 군집은 동적 변화를 나타내었다. F. gondwanens와 T. Thermoanaerobacterium과 계통발생학적으로 가장 연관이 있는 개체군들이 운전 21일과 41일째에 각각 우점으로 나타났다. 6. 본 연구에서 식종 슬러지를 열처리하는데 사용한 조건은 메탄생성균을 완전히 제거하는데 불충분하다는 것은 운전 초기에 $CH_4$이 biogas에서 검출되었고, 식종 슬러지와 반응기로부터 취한 시료에서 메탄생성균이 가지는 mcrA 유전자가 PCR로 증폭되었으므로 알 수 있었다. 7. 메탄생성균의 주요 목에 특이적인 primers를 사용하여 PCR을 실시한 결과 식종슬러지에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanosarcinales와 Methanomicrobiales 목에 속하였으며, $CH_4$이 발생했던 때의 반응기에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanobacteriales 목에 해당되는 것으로 나타났다.

• Molecules and Cells
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• 제42권12호
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• pp.893-905
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• 2019

Mitochondria are highly dynamic organelles that constantly undergo fission and fusion processes that closely related to their function. Disruption of mitochondrial dynamics has been demonstrated in acute kidney injury (AKI), which could eventually result in cell injury and death. Previously, we reported that augmenter of liver regeneration (ALR) alleviates renal tubular epithelial cell injury. Here, we gained further insights into whether the renoprotective roles of ALR are associated with mitochondrial dynamics. Changes in mitochondrial dynamics were examined in experimental models of renal ischemia-reperfusion (IR). In a model of hypoxia-reoxygenation (HR) injury in vitro, dynamin-related protein 1 (Drp1) and mitochondrial fission process protein 1 (MTFP1), two key proteins of mitochondrial fission, were downregulated in the Lv-ALR + HR group. ALR overexpression additionally had an impact on phosphorylation of Drp1 Ser637 during AKI. The inner membrane fusion protein, Optic Atrophy 1 (OPA1), was significantly increased whereas levels of outer membrane fusion proteins Mitofusin-1 and -2 (Mfn1, Mfn2) were not affected in the Lv-ALR + HR group, compared with the control group. Furthermore, the mTOR/4E-BP1 signaling pathway was highly activated in the Lv-ALR + HR group. ALR overexpression led to suppression of HR-induced apoptosis. Our collective findings indicate that ALR gene transfection alleviates mitochondrial injury, possibly through inhibiting fission and promoting fusion of the mitochondrial inner membrane, both of which contribute to reduction of HK-2 cell apoptosis. Additionally, fission processes are potentially mediated by promoting tubular cell survival through activating the mTOR/4E-BP1 signaling pathway.