C57BL/6 마우스에서 자외선 B(UV-B) 조사에 의한 표피 멜라닌세포의 변화에 대한 헤모힘의 효과를 관찰하였다. 마우스에 UV-B를 매일 $80\;mJ{\cdot}cm^{-2}$ ($0.5\;mW{\cdot}sec^{-1}$)씩 7일간 조사하고 헤모힘을 UV 조사 전 또는 조사 후에 복강내주사, 경구투여 또는 피부에 도포하여 멜라닌세포 형성 억제효과 및 형성된 멜라닌세포에 대한 미백효과를 dihydroxyphenylalanine (DOPA) 염색으로 관찰하였다. 마우스의 귀등쪽 표피를 분리하여 관찰한바, 정상대조군에서는 $mm^2$당 13~15개의 멜라닌세포가 관찰되었다. 멜라닌세포 형성 억제 실험에서는 평균치를 기준으로 복강내주사군에서 44.9%, 경구투여군에서는 35.6%의 억제효과를 보였고, 피부도포군에서는 30% 이상의 유의성 있는 억제 효과가 관찰되었다. 형성된 멜라닌세포의 감소 효과 실험에서는 평균치를 기준으로 복강내주사군의 경우 3주 및 6주에 각각 18.3%, 12.5%의 감소 효과가 관찰되었고, 경구투여군에서는 3주 및 6주에 각각 16.9%, 20.4%의 감소 효과가 관찰되었으며, 피부도포군의 경우 3주에 32.0%, 6주에 31.2%의 감소 효과를 보였다. 이상의 결과는 헤모힘이 UV에 의한 멜라닌세포 형성 억제제 및 미백제로서의 적용 가능성을 제시하였다. 구성 단미생약, 유효성분, 멜라닌세포 형성 억제 및 형성된 세포의 감소 촉진에 관여하는 작용 기전에 대한 추가 연구가 필요하다.
고추 유묘기에 탄수화물 합성, 페놀화합물 및 폴리아민에 대한 자외선의 영향을 알아보기 위하여 수행하였다. 고추 유묘는 $1.2W\;m^{-2}$ 강도의 자외선 하에서 0부터 9시간까지 조사되었다. 수용성 당과 전분은 자외선 처리에 의해 크게 영향을 받았다. 수용성 당은 처리 전 ($6.7mg\;g^{-1}\;fw$)에서 자외선 9시간 처리 후에 $5.2mg\;g^{-1}\;fw$으로 약 22% 감소하였다. 전분은 자외선 처리 후 3시간 만에 30%까지 급격히 감소한 후 처리기간에 상관없이 변화가 없었다. 자외선 흡수물질에 대한 흡광도 분석을 한 결과, 처리 3시간 이후에 최고 흡광도를 나타내었으며 이를 토대로 하여 페놀화합물과 안토시아닌을 조사하였다. 흡광도 분석결과와는 다르게 안토시아닌 함량은 자외선 처리가 증가함에 따라 감소하였으며, 총 페놀화합물 함량은 자외선에 영향을 받지 않았다. 그러나 주요 단순 페놀산 함량은 크게 영향을 받았는데, cinnamic acid, ferulic acid, sinapic acid 및 syringic acid는 자외선 처리 후 2~8배 증가하였다. 식물체내 주요 항산화물질의 하나인 폴리아민도 자외선에 의해 70~15% 증가하였다. 위의 결과로 볼 때, 자외선은 식물체의 탄수화물의 합성을 억제하며, 식물체는 스트레스에 저항하기 위하여 방어물질인 페놀화합물 및 폴리아민의 합성을 촉진하였다.
Arabidopsis thaliana columbia의 종자에 EMS를 처리하여 돌연변이체들을 만들었고 이중 UV-B에 감수성이 높은 돌연변이체를 골랐다. 이 UV-B 감수성 돌연변이체의 원인 유전자를 밝히기 위하여 교배 실험을 한 결과 이는 Mendel 유전법칙을 따르고 단일 유전자의 돌연변이에 의하여 나타나며 열성 유전을 하는 것으로 밝혀져 이 유전자를 uvs라 하였다. 염색체상의 uvs의 위치를 밝히기 위하여 CAPS maker를 이용한 연관분석을 하고자 하였고 이를 위하여 각각 maker의 primer 10종류를 제작하였다. 이를 이용, 각 PCR 산물에 대하여 uvs mutant와는 다른 제한효소 pattern를 갖는 Lansberg와 uvs mutant를 교배시켜서 얻은 것들로부터 DNA를 추출하여 PCR을 수행하였다. 이들과 자외선과의 감수성을 연관시켜 교차율을 계산한 결과 5번 염색체의 LFY3과 가장 가까웁게 연관되어 있었다.
Ultraviolet-B radiation (UV-B) in sunlight causes biological damages such as erythema and blister on skin. Microalgae have been in the limelight as an attractive feedstock for manufacturing functional materials. This study focused on screening microalga with protection ability against UV-B. The microalgae were isolated from local areas on April to June 2013 as well as June 2014. The cells were grown under continuous illumination from fluorescent lamps at $136.3{\pm}2.2{\mu}E/m^2/s$ in BG-11 medium at $15^{\circ}C$ for 12-14 days. The selected cells were spread on BG-11 agar and were exposed to UV-B (312 nm) for 20 and 25 minutes. The 13 strains among selected algae were classified. Among these, 9 strains were Scenedesmus sp. and the remains were Chlorella sp. Based on this study, it seems that Scenedesmus sp. and Chlorella sp. have resistibility against ultraviolet. These results will help to study on UV protection using microalgae.
Zhang, Chen;Zhou, Zhengfu;Zhang, Wei;Chen, Zhen;Song, Yuan;Lu, Wei;Lin, Min;Chen, Ming
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제25권12호
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pp.2125-2134
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2015
IrrE is a highly conserved global regulator in the Deinococcus genus and contributes to survival from high doses of UV radiation, ionizing radiation, and desiccation. Drad-IrrE and Dgob-IrrE from Deinococcus radiodurans and Deinococcus gobiensis I-0 each share 66% sequence identity. However, Dgob-IrrE showed a stronger protection phenotype against UV radiation than Drad-IrrE in the D. radiodurans irrE-deletion mutant (ΔirrE), which may be due to amino acid residues differences around the DNA-binding HTH domain. Site-directed mutagenesis was used to generate a Drad-IrrE A184S single mutant, which has been characterized and compared with the ΔirrE mutant complemented strain with Drad-irrE, designated ΔirrE-E. The effects of the A184S mutation following UV radiation and mitomycin C (MMC) shock were determined. The A184S mutant displayed significantly increased resistance to UV radiation and MMC shock. The corresponding A184 site in Dgob-IrrE was inversely mutated, generating the S131A mutant, which exhibited a loss of resistance against UV radiation, MMC shock, and desiccation. qPCR analysis revealed that critical genes in the DNA repair system, such as recA, pprA, uvrA, and ddrB, were remarkably induced after UV radiation and MMC shock in the ΔirrE-IE and A184S mutants. These data suggested that A184S improves the ability against UV radiation and MMC shock, providing new insights into the modification of IrrE. We speculated that the serine residue may determine the efficiency of DNA binding, leading to the increased expression of IrrE-dependent genes important for protection against DNA damage.
딸기에 발생하는 흰가루병과 점박이응애는 수확기 문제되는 주요 병해충이다. 딸기 수확기 병해충방제를 위해 적용 약제를 처리하지만 최근에는 소비자의 요구에 따라 친환경적 병해충 방제 방법이 요구되고 있다. 딸기 정식 후 자외선 램프(ultraviolet B, UV-B)를 이용한 친환경 병해충 방제효과를 조사하기 위해 수확기 토경과 수경재배로 2년 동안 시험을 수행하였다. 설향, 킹스베리, 두리향 품종을 정식하였으며 UV-B 램프+멀칭 종류(흑색, 녹색, 빛반사시트[light reflection sheet, LRS])별 4처리로 시험을 수행하였다. 처리는 UV-B+흑색 또는 녹색 멀칭, UV-B+흑색 또는 녹색+LRS, 무처리로 하였다. UV-B 램프 처리에 의한 흰가루병은 모든 품종에서 65% 이상의 방제효과를 보였다. 점박이응애 성충밀도는 UV-B+흑색 또는 녹색+LRS 멀칭 처리가 다른 처리보다 가장 낮았다. 따라서 딸기 수확기에 UV-B 램프 처리는 식물체에 미치는 영향도 적으며 흰가루병과 점박이응애 밀도를 낮추는 데 효과적인방제방법이될수있다.
UV-B radiation gives harmful effects on plants, such as production of several types of DNA lesions, and growth inhibition. On the other hand, plants have some protective mechanisms, including filtering effect due to accumulation of phenolic compounds in epidermal cells and reactivation of DNA lesions, which are enhanced by UV-B irradiation. We have investigated the mechanism of UV-B effects on plants using cucumber seedlings as plant materials. Cucumber plants were cultivated in an artificially lit growth chamber. Supplemental UV-B irradiation, of which intensity was almost equal to the level of natural sunlight, retarded the growth of first leaves. The growth retardation must result trom the inhibition of cell division and/or cell growth. Microscopical observation of leaf epidermis suggested that the growth retardation might be mainly caused by cell growth inhibition. The retardation was, however, restored within 2 or 3 days after the termination of UV-B irradiation. It is known that UV-B irradiation lowers the activity of photo system II (PS II). In the present experimental conditions, however, UV-B irradiation has little effect on PS II activity as estimated by chlorophyll fluorescence. The stomatal conductance, a major factor determining photosynthetic rate, of first leaves increased during the growth. The increase of stomatal conductance was suppressed by UV-B irradiation and restored by termination of the irradiation. It has not been clear, however, what mechanisms are involved in the suppression of increase of stomatal conductance.
남극에 생육하는 5종의 홍조류(Curdiea racouitzae, Gigartina skottsbergii, Mazzaella obovata, Myriogramme manginii, Palmaria decipiens)를 대상으로 인공 중파 자외선과 태양광선에 대한 종별 생리적 반응을 광합성이라는 파라미터를 사용하여 조사 연구하였다. 실험실연구 결과, 종간에 중파 자외선에 대한 내성 차이가 확인되었으며 이러한 차이는 각 종들이 채집되기 전에 서식하고 있었던 수심과 매우 밀접한 관계가 있어서 20-30m의 수심에서 채집된 M. manginii와 P. decipiens의 자외선 내성이 다른 종들에 비하여 작게 나왔다. 본 연구 결과는 서식지 주변의 광환경이 해조류의 자외선 내성을 결정해 주는 한 요인이라는 가설을 입증해주었을 뿐 아니라 형광 변화를 이용한 광합성 측정법은 자외선 내성을 타진하는데 있어서 매우 신속하고 비파괴적인 방법으로 이용될 수 있음을 입증하였다. 두 종의 흥조류(M. manginii, P. decipiens)를 대상으로 태양광선 하에서의 광합성 효율을 관찰한 결과, 정오에 최저 광합성을 보인 반면 저녁에는 광합성 능력이 회복되는 현상을 나타내었다. 이같은 동적인 광저해 현상(dynamic photoinhibition)은 일종의 광적응 능력으로서 식물이 비교적 강한 태양광선에 노출된 지역에 성공적으로 서식하는데 크게 기여하는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 또한 태양광선내 중파자외선 포함 유무에 따라 광합성 회복 속도에 차이가 나는 것을 볼 수 있었는데 중파자외선이 포함된 태양 광선 하에서는 광합성의 회복이 느린 반면, 중파 자외선이 제거된 조건에서는 광합성이 비교적 빨리 회복되는 것을 관찰할 수 있었고 이는 중파 자외선이 광합성 회복 기작을 지연시키는 작용을 한 것으로 해석될 수 있다. 야외에서 자외선 민감성을 비교한 결과, P. decipiens가 M. manginii에 비하여 자외선 내성이 큰 것으로 나타났는데, 두 종 공히 조간대로부터 조하대 상부까지 서식하는 종임에도 불구하고 이러한 내성차이를 보인 이유는 자외선 흡수물질의 정량적인 차이에 기인한다고 할 수 있다. M. manginii와 P decipiens에서 발견된 자외선 흡수물질의 양은 약 1:2 정도의 비율을 보였는데 이러한 정량적 차이가 자외선 민감성에 기여한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 또한 계절별 그리고 채집 수심별로 자외선 흡수물질의 정량적 차이를 발견할 수 있었는데 태양광선이 풍부한 여름철에 그리고 고광량이 도달되는 수심 얕은 곳에 서식하는 개체가 더욱 많은 양의 자외선 흡수물질을 함유한 것으로 나타났다.
C57BL/6 마우스에서 자외선(Ultraviolet, UV) B 조사에 의한 표피 멜라닌세포의 변화에 대한 보중익기탕(Bu-Zhong-Yi-Qi-Tang, BZYQT)의 효과를 관찰하였다. 마우스에 UVB를 매일 $80\;mJ/cm^2$ (0.5 mW/sec)씩 7일간 조사하고, BZYQT를 UV 조사전 또는 조사 후에 복강내주사 또는 피부에 도포하여, 멜라닌세포 형성 억제효과 및 형성된 멜라닌세포에 대한 미백 효과를 dihydroxyphenylalanine (DOPA) 염색으로 관찰하였다. 마우스의 귀등쪽 표피를 분리하여 관찰한바, 정상대조군에서는 $mm^2$ 당 11-16개의 멜라닌세포가 관찰되었으며, UV 조사 일주일 후 발달된 가지를 가진 DOPA양성 멜라닌세포는 급격히 증가하였다. 멜라닌세포 형성 억제 실험에서는 평균치를 기준으로 복강 내 주사군에서 16.3%, 피부도포군에서 26.6%(p<0.01)의 효과가 관찰되었으며, 형성된 멜라닌세포의 감소 효과 실험에서는 평균치를 기준으로 복강 내 주사군의 경우 3주에 24.0%(p<0.01), 6주에 26.0%(p<0.01)의 효과가 관찰되었고, 피부도포군의 경우 3주에 5.2%, 6주에 12.5%(p<0.05)의 효과를 보였다. 이상의 결과는 BZYQT가 UV에 의한 멜라닌세포 형성 억제제 및 미백제로서의 적용 가능성을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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