• Molecules and Cells
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• 제21권3호
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• pp.418-427
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• 2006

Ionotropic glutamate receptors (iGluRs) are ligand-gated nonselective cation channels that mediate fast excitatory neurotransmission. Although homologues of the iGluRs have been identified in higher plants, their roles are largely unknown. In this work we isolated a full-length cDNA clone (RsGluR) encoding a putative glutamate receptor from small radish. An RsGluR:mGFP fusion protein was localized to the plasma membrane. In Arabidopsis thaliana overexpressing the fulllength cDNA, glutamate treatment triggered greater $Ca^{2+}$ influx in the root cells of transgenic seedlings than in those of the wild type. Transgenic plants exhibited multiple morphological changes such as necrosis at their tips and the margins of developing leaves, dwarf stature with multiple secondary inflorescences, and retarded growth, as previously observed in transgenic Arabidopsis overexpressing AtGluR3.2 [Kim et al. (2001)]. Microarray analysis showed that jasmonic acid (JA)-responsive genes including defensins and JA-biosynthetic genes were up-regulated. RsGluR overexpression also inhibited growth of a necrotic fungal pathogen Botrytis cinerea possibly due to up-regulation of the defensins. Based on these results, we suggest that RsGluR is a glutamate-gated $Ca^{2+}$ channel located in the plasma membrane of higher plants and plays a direct or indirect role in defense against pathogen infection by triggering JA biosynthesis.

• Molecules and Cells
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• 제28권4호
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• pp.331-339
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• 2009

Capsaicin is a very important secondary metabolite that is unique to Capsicum. Capsaicin biosynthesis is regulated developmentally and environmentally in the placenta of hot pepper. To investigate regulation of capsaicin biosynthesis, the promoter (1,537 bp) of pepper capsaicin synthase (CS) was fused to GUS and introduced into Arabidopsis thaliana (Col-0) via Agrobacterium tumefaciens to produce CSPRO::GUS transgenic plants. The CS was specifically expressed in the placenta tissue of immature green fruit. However, the transgenic Arabidopsis showed ectopic GUS expressions in the leaves, flowers and roots, but not in the stems. The CSPRO activity was relatively high under light conditions and was induced by both heat shock and wounding, as CS transcripts were increased by wounding. Exogenous capsaicin caused strong suppression of the CSPRO activity in transgenic Arabidopsis, as demonstrated by suppression of CS expression in the placenta after capsaicin treatment. Furthermore, the differential expression levels of Kas, Pal and pAmt, which are associated with the capsaicinoid biosynthetic pathway, were also suppressed in the placenta by capsaicin treatment. These results support that capsaicin, a feedback inhibitor, plays a pivotal role in regulating gene expression which is involved in the biosynthesis of capsaicinoids.

• 미생물학회지
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• 제45권3호
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• pp.263-267
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• 2009

세포정지기 및 스트레스에서 유도되는 RpoS 인자는 다양한 세포반응에 관여하는 유전자의 전사발현에 관여하는 전자조절인자이다. 대장균에서 proline의 생합성에 관여하는 유전자인 proBA와 proC 발현을 세포생장 주기별로 조사해 본 결과, 세포지수기에서는 proBA와 proC 유전자의 발현이 유도되는데 비해, 세포정지기에서는 이 세유전자의 전사발현이 극적으로 저해되었다. 그러나 rpoS 돌연변이를 야생형 대장균에 도입한 결과 proline 생합성에 관여하는 유전자인 proBA와 proC 유전자의 발현이 세포정지기에서 저해되지 않았다. 이러한 결과는 RpoS가 proline 생합성에 관여하는 proBA와 proC 유전자의 전사발현에 음성효과를 미치고 있음을 의미한다. 한편 rpoS 돌연변이 균주에서는 proline 외에도 threonine, methionine, lysine, arginine 등의 아미노산이 야생형 대비 2배 이상 생합성이 증가되었는데, 이는 rpoS 대장균 돌연변이 균주가 아미노산의 대량생산에 이용될 수 있음을 의미한다.

• Molecules and Cells
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• 제37권11호
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• pp.795-803
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• 2014

To withstand ever-changing environmental stresses, plants are equipped with phytohormone-mediated stress resistance mechanisms. Salt stress triggers abscisic acid (ABA) signaling, which enhances stress tolerance at the expense of growth. ABA is thought to inhibit the action of growth-promoting hormones, including brassinosteroids (BRs). However, the regulatory mechanisms that coordinate ABA and BR activity remain to be discovered. We noticed that ABA-treated seedlings exhibited small, round leaves and short roots, a phenotype that is characteristic of the BR signaling mutant, brassinosteroid insensitive1-9 (bri1-9). To identify genes that are antagonistically regulated by ABA and BRs, we examined published Arabidopsis microarray data sets. Of the list of genes identified, those upregulated by ABA but downregulated by BRs were enriched with a BRRE motif in their promoter sequences. After validating the microarray data using quantitative RT-PCR, we focused on RD26, which is induced by salt stress. Histochemical analysis of transgenic Arabidopsis plants expressing RD26pro:GUS revealed that the induction of GUS expression after NaCl treatment was suppressed by co-treatment with BRs, but enhanced by co-treatment with propiconazole, a BR biosynthetic inhibitor. Similarly, treatment with bikinin, an inhibitor of BIN2 kinase, not only inhibited RD26 expression, but also reduced the survival rate of the plant following exposure to salt stress. Our results suggest that ABA and BRs act antagonistically on their target genes at or after the BIN2 step in BR signaling pathways, and suggest a mechanism by which plants fine-tune their growth, particularly when stress responses and growth compete for resources.

• 미생물학회지
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• 제32권2호
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• pp.109-114
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• 1994

대장균에서 두 가지 다른 아미노산의 생합성에 관여하는 serC 유전자와 araA유전자는 혼합 operon을 이루고 있다. SerC-aroA 혼합 operon의 발현 조절 현상을 serC-aroA-lacZ fusion plasmid pWH2를 이용하여 측정하였다. serC-aroA 혼합 operon의 발현은 L-tyrosine, L=phenulalanine 및 L-tryptophan 등 방향족 아미노산들에 의하여 억제되었다. 방향족 아미노산에 의한 억제 효과는 $tyrR^-$ 균주 혹은 $trpT^-$ 균주에서는 감소하였다. 또한, 방향족 아미노산은 cyclic AMP에 의한 이 operon의 발현 상승 효과를 감소시키기도 하였다. 이들 결과로부터 대장균 serC-aroA 혼합 operon의 발현은 방향종 아미노산들에 의해 억제된다고 추정하였다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제48권1호
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• pp.103-111
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• 2024

Background: Ginseng (Panax ginseng Mayer) is an important natural medicine. However, a long culture period and challenging quality control requirements limit its further use. Although artificial cultivation can yield a sustainable medicinal supply, research on the association between the transplantation and chaining of metabolic networks, especially the regulation of ginsenoside biosynthetic pathways, is limited. Methods: Herein, we performed Liquid chromatography tandem mass spectrometry based metabolomic measurements to evaluate ginsenoside accumulation and categorise differentially abundant metabolites (DAMs). Transcriptome measurements using an Illumina Platform were then conducted to probe the landscape of genetic alterations in ginseng at various ages in transplantation mode. Using pathway data and crosstalk DAMs obtained by MapMan, we constructed a metabolic profile of transplantation Ginseng. Results: Accumulation of active ingredients was not obvious during the first 4 years (in the field), but following transplantation, the ginsenoside content increased significantly from 6-8 years (in the wild). Glycerolipid metabolism and Glycerophospholipid metabolism were the most significant metabolic pathways, as Lipids and lipid-like molecule affected the yield of ginsenosides. Starch and sucrose were the most active metabolic pathways during transplantation Ginseng growth. Conclusion: This study expands our understanding of metabolic network features and the accumulation of specific compounds during different growth stages of this perennial herbaceous plant when growing in transplantation mode. The findings provide a basis for selecting the optimal transplanting time.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제21권5호
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• pp.531-546
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• 2017

Activation of Toll-like receptor-4 (TLR-4) in articular chondrocytes increases the catabolic compartment and leads to matrix degradation during the development of osteoarthritis. In this study, we determined the proteomic and genomic alterations in human chondrocytes during lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation to elucidate the underlying mechanisms and consequences of TLR-4 activation. Human chondrocytes were cultured with LPS for 12, 24, and 36 h to induce TLR-4 activation. The TLR-4-induced inflammatory response was confirmed by real-time PCR analysis of increased interleukin-1 beta ($IL-1{\beta}$), interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor alpha ($TNF-{\alpha}$) expression levels. In TLR-4-activated chondrocytes, proteomic changes were determined by two-dimensional electrophoresis and matrix-assisted laser desorption/ionization-mass spectroscopy analysis, and genomic changes were determined by microarray and gene ontology analyses. Proteomics analysis identified 26 proteins with significantly altered expression levels; these proteins were related to the cytoskeleton and oxidative stress responses. Gene ontology analysis indicated that LPS treatment altered specific functional pathways including 'chemotaxis', 'hematopoietic organ development', 'positive regulation of cell proliferation', and 'regulation of cytokine biosynthetic process'. Nine of the 26 identified proteins displayed the same increased expression patterns in both proteomics and genomics analyses. Western blot analysis confirmed the LPS-induced increases in expression levels of lamin A/C and annexins 4/5/6. In conclusion, this study identified the time-dependent genomic, proteomic, and functional pathway alterations that occur in chondrocytes during LPS-induced TLR-4 activation. These results provide valuable new insights into the underlying mechanisms that control the development and progression of osteoarthritis.

• 한국육종학회지
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• 제50권4호
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• pp.351-363
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• 2018

관상용 화훼작물에 있어서 꽃의 색깔과 형태는 중요한 형질 중 하나이다. 일반적으로 꽃색은 카로티노이드, 플라보노이드, 베타라인에 의해 결정된다. 그 중 플라보노이드는 보다 넓은 영역의 색을 나타낸다. 국화는 세계적으로 인기가 많은 관상용 화훼작물이며 꽃색을 바꾸기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 국화의 경우, 시아니딘 계열 안토시아닌의 축적으로 분홍색 혹은 빨간색의 꽃색을 나타내며, 카로티노이드 계열 색소물질의 축적으로 노란색 또는 초록색의 꽃색을 나타낸다. 그러나 자연계에는 파란 꽃색의 국화는 존재하지 않는다. 지금까지 플라보노이드계 물질 생합성을 조절함으로써 파란색 꽃을 개발하기 위한 여러 연구가 시도되었다. 반면 그 외의 플라보노이드계 물질을 기반으로 한 새로운 꽃색 국화 개발연구는 거의 수행되지 않았다. 플라보노이드 생합성 조절에는 다양한 전사인자들이 관여하고 플라보노이드계 물질 기반 꽃색 변경을 위해서는 구조 유전자 및 전사인자들을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 화훼작물의 플라보노이드 생합성 및 조절에 대하여 전반적으로 서술하였고, 그 동안 보고된 플라보노이드계 물질의 꽃색 변경 연구들을 검토하였다. 이러한 결과들은 생명공학기술을 기반으로한 국화 꽃색 변경 달성을 위한 중요한 길잡이가 될 수 있을 것이다.

• 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.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.65-73
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• 2006

옥수수 유식물 줄기에서 중요 BRs의 함량조절 기작을 옥수수 유식물 줄기로부터 얻어진 효소원을 이용하여 조사하였다. 먼저 활성형 BR인 CS의 대사를 [$^2H_0$]-와[$^2H_6$]-CS를 기질로 사용하여 실험한 결과 [$^2H_0$]- 와 [$^2H_6$]-CS는 각각 [$^2H_0$]-26-norCS와 [$^2H_3$]-28-norCS로 전환됨을 GC-MS 분석을 통해 확인하였으며, 이러한 두 가지의 대사과정 중 C-26 탈메틸 반응에 의한 CS에서 26-norCS로의 전환만이 생체 내에서 일어나는 반응임을 확인하였다. 이와 함께 주요 생합성 전구물질인 6-deoxoTE와 6-deoxoTY에 대해서도 같은 효소원을 이용하여 C-26 탈메틸 반응에 의한 대사를 조사한 결과 6-deoxoTE는 6-deoxo-3-dehydroTE와 6-deoxoTY로, 6-deoxoTY는 6-deoxo-3-dehydroTE와 6-deoxoTE로 전환됨을 확인함과 동시에, 6-deoxoTE는 6-deoxo-26-norTE 로, 6-deoxo-3-DHT는 3-dehydro-6-deoxo-26-norTE, 6-deoxoTY는 6-deoxo-26-norTY로 전환됨을 확인하였다. 이러한 결과들은 옥수수 유식물 줄기에서 중요 BRs가 모두 C-26 탈메틸 반응이 일어날 수 있음을 나타내는 결과로서 BRs의 C-26 탈메틸 반응이 활성형 BR뿐만 아니라 그 생합성 전구물질에도 중요한 함량조절 기작임을 확인 할 수 있었다.