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저산소 상태로 인한 조골세포 고사사기전에서 p-38 MAP kinase의 역할에 관한 연구 (Role of p-38 MAP Kinase in apoptosis of hypoxia-induced osteoblasts)

  • 윤정현;정애진;강경화;김상철
    • 대한치과교정학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.169-183
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    • 2003
  • 교정력에 의한 치아 이동은 기계적인 힘에 의하여 압박측에는 다양한 구조를 가진 치주 조직에 혈류의 변화가 생기며 국소적으로 산소 장력에도 변화가 생겨 저산소 상태 가 유발됨은 이미 확인한 바 있다. 본 연구는 치아 주위 골격을 형성하는 조골세포를 대상으로 교정적 치아 이동과 유사한 시험관내 조건을 설정하여 저산소 상태 시 유발되는 조골세포 고사조절 기전을 규명하고자 시행하였다. 생리적인 저산소증의 실험조건으로 $2\%$ 산소상태를 설정하여 저산소 하에서 세포가 고사(apoptosis) 됨을 확인하였고, stress유발 시 많은 관련을 가진 것으로 알려진 p-38 MAPK의 활성을 관찰하였다. 또한 p-38 MAPK의 억제제인 SB203580의 전처치로 인하여 세포의 죽음이 억제됨을 확인하였고, 저산소 상태 시 활성형태로 분절되는 caspase-3, -6및 9등의 세포고사관련 효소들의 활성 형태로의 분절이 억제됨을 확인하였으며 이러한 caspase의 기질인 Lamin-A등의 분절 또한 억제됨을 밝혔다. 또한 마이토콘드리아 내의 cytochrome c의 세포질내로의 이동 또한 조절됨을 확인함으로써 p-38 MAPK의 조절단계를 시사하여 주고 있다. 본 연구로 치아 이동 시 유발되는 저산소 상태 하에서 발생하는 조골세포의 고사 조절에 p-38 MAPK가 관여함을 확인하였다.

국내 분리 렙토스피라균의 단클론 항체 및 Genomic DNA의 Pulsed-Field Gel Electrophoresis 분석 (Pulsed-Field Gel Electrophoresis and Monoclonal Antibody Analysis of Leptospira interrogans Isolated in Korea)

  • 조민기;기선호;김형준;김윤원;장우현;오희복
    • 미생물학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.197-204
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    • 1999
  • 1996년 경기도, 강원도 충청북도, 전라남도, 전라북도 등 일부지역에서 채집된 들쥐들로부터 분리된 22주의 렙토스피라균의 단클론 항체에 대한 반응양상 및 genomic DNA 의 pulsed-field gel electrophoresis pattern을 분석하였다. 혈청군 Icterohemorrhagiae 내의 균주로 면역하여 제조한 7가지 단클론 항체에 대한 분리균주들의 반응은 모두 혈청형 lai 와 같은 pattern을 보였다. Not I 제한효소 절단 DNA 의 PFGE에서 JR34, JR57, JR77, JT82, JR86, JR109, NR4, NR6, NR13, CR3, KR48, NR2, NR8, NR9, NR10, NR11, NR12, JR58, 및 JR62 주 들은 모두 혈청형 lai 와 유사한 profile을 보였으며 940 kb와 63kb 사이에 13개의 절편 band를 보였다. JR89주는 혈청형 lai 및 다른 분리균주에서 관찰되지 않은 1000 kb band 와 460 kb band 가 관찰되었다.표준균주 혈청형 lai, birkini, gem, mwogolo, canicola 등은 각기 완전히 다른 pattern을 보였으며 혈청형 yeonchon 은 lai 와 같은 pattern을 보였다. UPGMA방법에 의한 dendrogram 분석결과 분리주는 lai 및 yeonchon 혈청형과 81~85%, 기타 혈청형과는 62% 이하의 유사도를 나타내어 항원분석법에 의한 혈청형 동정결과와 일치하였다. Asc I 제한요소 절단 DNA 의 PFGE에서는 JR34, JR77, JR82, JR109, NR6, NR13, CR3, KR48, 및 JR57, JR58, JR62, JR86, NR2, NR3, NR4, NR8, NR9, NR10, NR11, NR12 주들은 모두 1900 kb 에서부터 380kb 사이에 3개의 절편 band를 보였으며 이는 표준균주 lai 와 같은 pattern 이었다. JR89주는 다른 분리균주와는 달리 1640 kb 대신 650kb 의 band를 보였다. Fse I 제한효소 절단 PFGE 에서는 JR57, JR77, JR82, JR86, JR109, NR4, NR6, NR13, CR3, KR48주 및 JR34, NR2, NR3, NR9, NR10 주들은 모두 1900 kb 와 280kb 사이에 5개의 절편 band를 보였으며 이는 표준균주 lai 및 yeonchon 과 같은 pattern 이었다. 그러나 JR89주에서는 280kb 가 나타나지 않아 다른 분리균주와 구분되었다.

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한국 남해 완도 정도리 자갈 해빈의 퇴적작용 (Sorting and Abrasion Processes on Gravel Beach of Jeongdo-ri, Wando, Korea)

  • 고영이;박용안;최강원
    • 한국제4기학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.27-39
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    • 1993
  • 전라남도 완도의 남단에 동-서 방향으로 발달되어 있는 정도리 자갈해빈 (shingle beach)은 전형적인 만입형 해빈 (pocket beach)에 속한다. 1992년 5월부터 1993년 3월까지 야외조사를 실시하여 폭풍이후의 해빈단면 변화를 관찰하고 자갈의 조직변수들 (textural parameters)을 계산하였다. 또한 해안선에 수직 및 수평한 방향으로의 자갈의 입도와 형태분포를 조사하여 해빈 전반에 걸친 퇴적물의 운반과정과 퇴적과정을 고찰하였다. 정도리 자갈해빈의 단면 (beach profile)은 크게 평상시에 조석과 파랑의 영향을 받는 보통대 (Fair-weather zone)와 폭풍 기상조건하에서 형성되는 폭풍대 (Storm-weather zone)로 구분된다. 각 부분 (zone)은 파랑의 swash, overwash 및 backwash의 연속적 퇴적시스템에 의한 일련의 해빈면 (beach face)과 범 (berm)으로 구성된다. 폭풍대는 다시 해빈면과 범을 하나의 단위로 하여 A-, B-, C-group으로 세분하였다. 해안선과 수직한 방향으로의 입도변화는 보통대의 경우 범의 자갈입도 (45.5 mm ~ 123.6 mm)가 해빈면의 것 (36.8 mm ~ 78.3 mm)보다 더 조립하여 모래해빈(sand beach)에서 나타나는 입도분포와 유사하게 나타났다. 그러나 폭풍대에서는 범의 자갈입도 (33.1 mm ~ 82.5 mm)가 해빈면의 자갈입도 (46.2 mm ~ 105.2 mm) 보다 더 세립한 양상을 보였다. 수직한 방향으로의 자갈형태 분포의 변화는 폭풍대의 C-group을 제외한 각 부분의 disc형태의 비율이 해빈면 (45.9 % ~ 51.3 %)보다 범(50.0 % ~ 58.5 %)에서 더 높게 나타났으며, equant형태의 비율은 전체적으로 바다쪽으로 가면서 10 % 정도 증가하는 양상을 보였다. 이와 같은 결과로 해안선에 수직한 방향으로 강한 파랑에너지에 의한 입자의 크기와 형태에 따른 분급작용이 이루어지고 있음을 알 수 있었다. 해안선에 평행한 방향으로의 자갈입도는 해빈의 동쪽 끝부분이 조립하게 나타나는것을 제외하고는 동-서 방향으로의 입도분포가 별다른 변화를 보이지 않았다. 그러나 동-서 방향으로의 자갈형태 분포는 뚜렷한 변화를 보여 해빈의 동쪽에서 서쪽으로 갈수록 disc와 blade형태가 각각 20 %와 13 %로 감소하고, equant형태는 34 % 정도 증가하는 경향을 보였다. 이로써 해안선에 평행한 방향으로는 자갈의 형태에 따른 분급작용이 우세하게 일어남을 알 수 있었다. 자갈의 형태를 입도별로 삼각도표에 나타낸 결과 입도가 작을수록 둥글거나 편장된 (elongate) 형태로의 방향성을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 사실로 미루어 볼 때, 자갈의 형태는 일차적으로 모암의 암석성분에 의해 결정되나 운반된 이후에는 파랑의 작용을 끊임없이 받으면서 분급작용과 자갈의 크기에 따른 형태적 진화과정을 겪는 것으로 사료된다.

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지구성 운동이 NSE/APPsw 알츠하이머 질환 생쥐의 인지능력, Aβ-42, BDNF, GLUT-1과 HSP-70 단백질 발현에 미치는 영향 (The Effect of Exercise Training on Aβ-42, BDNF, GLUT-1 and HSP-70 Proteins in a NSE/ APPsw-transgenic Model for Alzheimer's Disease.)

  • 엄현섭;강은범;임예현;이종록;조인호;김영수;채갑룡;황대연;곽이섭;오유성;조준용
    • 생명과학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.796-803
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    • 2008
  • 알츠하이머 질환은 신경퇴행성질환으로 노령인구에서 뿐만 아니라 $30{\sim}60$세 사이에서도 상염색체성우성형으로 발생하여 사회문제로 대두되고 있으며 발병기전도 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 따라서 이 연구에서는 hAPP695sw 돌연변이를 neuron-specific enolase (NSE) 유전자의 프로모터 조절 하에 연결시킨 융합 유전자(pNSE/APP695sw fusion gene)를 과 발현시킨 알츠하이머 질환 모델생쥐를 대상으로 16주간 지구성 운동에 따른 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력의 변화와 주병변인 $A{\beta}-42$ 단백질과 함께 GLUT-1, BDNF, HSP-70 단백질의 발현량을 분석하였다. 그 결과 지구성 운동은 APPsw 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력을 개선시키는데 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났으며 이러한 인지능력의 개선은 알츠하이머 질환의 주 병변인 뇌의 $A{\beta}-42$ 감소뿐만 아니라 BDNF, GLUT-1과 HSP-70 단백질의 발현 증가와 관련이 있음을 확인하였다. 따라서 지구성 운동은 약물 처치 이외에 알츠하이머 질환을 예방하거나 지연시킬 수 있는 전략적인 방법으로 활용할 수 있음을 알 수 있다.

활성화 처리에 따른 소 단위발생란의 발달 (Development of Parthenotes Produced by Various Treatments in Bovine)

  • 이성림;강태영;유재규;여현진;김세나
    • 한국수정란이식학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.107-115
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    • 2001
  • 본 연구는 최근 형질전환동물의 생산 및 복제동물 생산에 이용되고 있는 핵이식 기법을 시행할 때 재조합된 핵이식란의 활성화를 위해 널리 적용되고 있는 6-dimethylaminopurine (DMAP)의 활성화 효율과 근래에 제기되고 있는 단위발생란의 비정상적인 염색체 및 핵형에 대해 알아보고 적합한 활성화 유도물질을 찾고자 시행되어졌다. 도축장 유래의 난소에서 채란한 난자를 10% 거세한 수소혈청이 포함된 TCM-199배양에서 22시간동안 체외 성숙을 시킨 후 제 2감수분열 중기의 난자만을 선별해서 5$\mu$M ionomycin에서 5분간 처리하고 1.9 mM 6-dimethylaminopurine (DMAP)와 10$\mu\textrm{g}$/mL cycloheximide (CHX)에서 각 3시간동안 처리하여 활성화를 유도하였다. 활성화가 유도된 난자를 18시간 동안 체외 배양시 전핵 형성, 제 2 세포기까지 분할속도, 배 반포까지의 발달을 및 활성화 및 체외수정 후 108시간에 평균 세포수와 염색체를 분석하여 활성화 물질의 효율뿐만 아니라 문제점을 알아보고자 하였다. 1. 활성화 자극에 따른 난자의 전핵 형성은 ionomycin 처리 후 DMAP을 처리한 난자에서는 1PN 형성율이 9.1%로 ionomycin를 단독 처리하거나 ionomycin 처리 후 CHX를 처리한 난자에서의 1PN 형성율인 77.8와 79.0%보다 유의적 (P<0.05)으로 낮게 나타났으나, 3PN 형성율은 45.5%로 유의적 (P<0.05)으로 높게 나타났다. 따라서 ionomycin 처리 후 DMAP으로 활성화를 유도한 난자는 비정상적인 핵형을 가지지만 CHX로 활성화를 유도하였을 때는 정상적인 전핵 형성이 이루어지는 것으로 보인다. 2. 활성화 자극을 가한 난자의 체외 발달율은 ionomycin을 처리하고 DMAP으로 활성화 자극을 가하였을 때 분할율이 85.5%로 체외 수정한 대조군의 72.5%와 유사하였다. 그러나 ionomycin을 단독 처리하거나 ionomycin 처리 후 CHX로 활성화 자극을 가한 실험군의 분할율인 30.3와 57.9%에 비해 유의적 (P<0.05)으로 높게 나타났다. DMAP 처리군의 분할율은 대조군과 유사하였지만 배반포까지의 발달율은 12.3%로 대조군의 27.8%와는 유의적인 차이는 없으나 발달율이 낮은 경향으로 나타났다. 3. Ionomycin으로 처리 후 DMAP로 활성화 자극을 가한 실험군에서 난자의 발달속도는 활성화 자극 후 18시간 경과하였을 때 28%의 배분열율을 보여 분열속도가 가장 빨랐으며 활성화 자극 후 24~48시간동안 체외 배양을 하였을 때에도 ionomycin 단독 처리하거나 ionomycin 처리 후 CHX로 활성화 자극을 준 실험군에 비해 DMAP으로 활성화 자극을 가한 실험군이 유의적 (P<0.05)으로 빠른 발달속도를 보였다.

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재래산양의 비번식기에 과배란 처리에 의한 난자 회수와 단위발생란의 체외발달 (Effect of Non Breeding Season on Oocyte Recovery from Superovulated Korean Native Goats)

  • 윤윤진;박희성
    • 한국수정란이식학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.19-24
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    • 2013
  • 본 연구는 연중 비번식기에도 효율적인 재래산양 난포란의 확보가능성을 검토하고자 비번식기에 과배란 처리를 실시하여 체내 성숙난자 및 난포란을 회수하였으며, 회수란의 활성화를 유도하여 체외발달율을 조사하였다. 비번식기에 과배란 처리에 의한 배란점은 각각 $13.9{\pm}6.5$개로서, 번식의 $13.0{\pm}3.8$개와 차이가 없었다. 난관에서 외과적 관류방법으로 체내성숙난자를 회수하였을 회수율은 43.9%로서 번식기의 67.1%보다 낮았다(p<0.05). 공란 산양 두당 회수 난자수는 비번식기가 $5.9{\pm}5.2$개로서, 번식기의 $8.8{\pm}3.2$개보다 적었다. 공란 산양으로부터 체내 성숙난자 회수 후 난소의 난포로부터 주사기로 흡입하여 채란 시에 공란 산양 두당 난포수는 비번식기가 $5.8{\pm}4.6$개로서 번식기의 $7.5{\pm}3.9$개보다 적었으며(p<0.05), 회수율은 각각 68.7 및 54.7%로서 차이가 없었다. 공란 산양 두당 회수난자 수도 $3.9{\pm}3.2$$4.1{\pm}3.4$개로서 차이가 없었다. 회수한 난포란의 등급도 비번식기와 번식기간에 차이가 없었다. 비번식기에 회수한 체내성숙 난자를 단위발생을 유도하였을 때 분할율은 76.4%로서 번식기의 83.6%와 차이가 없었으며, 배반포기로의 발달율은 비번식기가 23.8%로서 번식기의 43.5%보다 유의적(p<0.05)으로 낮았다.

중합효소 연쇄반응에 의한 수포액, 혈액과 관절액에서 단순포진 바이러스 1, 2와 대상포진 바이러스의 검출과 감별 (Detection and Differentiation of Herpes Simplex Virus 1 and 2, and Varicella-Zoster Virus in Vesicle Fluid, Joint Fluid and Serum using PCR Method)

  • 박혜경;우소연;김현진;이정화
    • 대한미생물학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.191-201
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    • 2000
  • The viruses of Herpes Simplex Virus 1 (HSV-1), Herpes Simplex Virus 2 (HSV-2) and Varicella-Zoster virus (VZV) which belong to the alpha herpes subfamily are important human pathogens. When eruptions were not fully developed from these viral infections, clinical diagnosis was not always easy and required virological confirmation test. The above viruses were reactivated in individuals who were compromised in immune competence for one reason or another. Polymerase chain reaction (PCR) enables rapid and sensitive detection of HSV and VZV DNAs. Its sensitivity was largely influenced by choice of primers. Authors conducted a study to detect of those three viruses in human specimens including vesicle fluid and joint fluid and serum using PCR methods. Primers used for this study were the general primer pair GPHV-RU which was known to amplify within the genes enjoying the highest degree of homology between UL15 of HSV and UL42 of VZV. PCR with primers hybridized pair GPHV-RU amplifies a 396 bp with THP-1 and HSV-2 standard strain DNA and 405 bp with VZV standard strain DNA. Restriction enzyme cleavage with HpaII and DdeI were used to detect and distinguish DNAs of THP-1 and HSV-2 and VZV. The purpose of this study was a rapid and easy detection of VZV and THP-1 or HSV-2 from various clinical specimens (vesicle fluid, serum and joint fluid) by PCR method. Used methods were: HSV PCR with primer 1, 2 and HpaII RE digestion; VZV nested PCR; HSV PCR with primer A, Band BssHII RE digestion. 1) In 33 cases (33/42, 78.6%) VZV was detected single or mixed infection from 42 clinical specimens which included vesicle fluid (5), serum form respiratory infected children (10), serum from immune suppressed adult cancer patients (7) and joint fluid from arthritis patients (20). 2) In 20 cases (20/42, 47.6%) HSV was detected singly or mixed infection and 19 of those cases were HSV-2 and 1 case was THP-1. 3) In 19 cases (19/42, 45.2%) VZV was singly detected which included serum from respiratory infected children (6 cases), joint fluid from arthritis patients (9 cases), vesicle fluid (2 cases) and serum form immunosuppressed cancer patients (2 cases). 4) HSV was singly detected in 6 cases (6/42, 14.3%) which included joint fluid from arthritis patients (5 cases) and serum form respiratory infected children (1 cases). 5) 14 cases of VZV and HSV mixed infection (14/42, 33.3%) were detected. They included vesicle fluid (3 cases), serum form immunosuppressed cancer patients (4 cases), serum from respiratory infected children (2 cases) and joint fluid from arthritis patients (5 cases). 6) HSV-1 and HSV-2 detection and typing by HSV PCR with primer A, Band BssHII RE digestion method was more sensitive and the results were easier to detect than on other method.

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제초제(除草劑) TOK의 토양중(土壤中) 분해(分解) (Degradation of the Herbicide, TOK(2,4-dichloro-4'-nitro diphenyl ether) in Soil)

  • 이재구;김기철;김장한
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제23권2호
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    • pp.131-139
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    • 1980
  • 물리화학적(物理化學的) 특성을 달리하는 청주토와 충주토에 제초제(除草劑) TOK를 일정(一定) 농도로 처리하여 담수상태로 일정기간(一定期間) 배양한 후 생성(生成)된 분해산물(分解産物)과 분해(分解)에 관여한 토양미생들에 관하며 연구(硏究)를 행(行)한바 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. TOK를 500ppm으로 청주토와 충주토에 처리하고 2, 4, 6개월간(個月間) $30^{\circ}C$에서 배양시 주(主)된 분해산물(分解産物)로 4-Chloro-4'-amino diphenyl ether, 2, 4-dichloro -4'amino diphenyl ether(amino-TOK), N-[4'-(4-chlorophenoxy)] phenyl acetamide, 및 N-[4'-(4-Chlorophenoxy)] phenyl formamide의 순(順)으 생성(生成)되었다. 2. 상기(上記) 토양중에 상기와 같은 농도로 TOK를 처리하면 nitro기(基)의 amino기(基)로의 환원, 탈염소화, acetylation 및 formylation이 주(主)로 일어나고 ether결합(結合)의 붕괴는 일어나지 않았다. 3. pH가 보다 높고 토성이 Clay loam이고 C.E.C가 높은 충주토에서 TOK의분해(分解)는 더 용이 하게일어 났다. 4. 상기(上記)와 같은 변화가 생기면 TOK의 독성(毒性)은 현저히 감소되어 환경의 오염원으로서의 기능은 약화된다. 5. TOK를 처리한 토양으로부터 12균주의 세균(細菌)을 분리(分離)하였다. 6. 분리한 토양미생물의 순수배양액중에서 TOK를 배양시킨 결과 청주토에서 분리한 T-1-1균주는 거의 분해력(分解力)이 없고 T-2-3 균주가 가장분해력(分解力)이 우수한 것으로 보인다. 7. 분리한 균주에 의한 TOK의 분해(分解)는 주로(主) nitro기(基)의 amino기(基)로의 환원이었다. 8. 충주토의 citrate buffer추출액은 청주토의 citrate buffer추출액보다 TOK를 amino-TOK으로 환원시키는 능력이 컸다.

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동남광산에서 발견된 신종광물 Zn­란시아이트(치무석) (Chimooite, a New Mineral from Dongnam Mine, Korea)

  • 최헌수;김수진
    • 한국광물학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.333-339
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    • 2003
  • 강원도 정선군의 동남광산에서 란시아이트(rancieite)의 Zn­단종인 신종광물이 발견되어 이 광물에 대하여 '치무석'(Chimooite)으로 명명하고 그 광물학적 특성을 보고하고자 한다. 치무석은 캄브리아기의 풍촌석회암층을 남북 내지는 북동 방향으로 관입한 능망간석과 황화광물로 형성된 열수광맥의 표층산화대의 산화망간 광물 중에서 발견되었다. 주로 미립의 판상 또는 침상 결정의 집합체로 산출되며, 큰 것은 약 0.2 mm까지 달하나 대부분 0.05 mm이하의 미세 결정체로 산출된다. 한 입자 내에서 중심부의 치무석에서 외각부의 란시아이트로 화학조성이 점이적으로 변한다. 치무석은 푸른빛을 띠는 흑색의 구상 또는 괴상의 집합체로 무광이며 흑갈색의 조흔색을 보인다. 한 방향의 뚜렷한 벽개를 가지며, 경도는 2.5∼4이다. 반사현미경 하에서 치무석은 이방성이며 복굴절을 보여 적갈색의 내부반사색을 보인다. 치무석의 전자현미분석 시 분석위치에 따라 다양한 CaO와 ZnO의 분석값을 보이는데 이로 미루어 치무석과 란시아이트는 양이온 치환에 의한 완전고용체임을 알 수 있다. 치무석의 실험식은 7 $\AA$ 층상구조형 산화망간광물의 일반식인 $R_2_{x}$ $_Mn^{4+}$ $_{9­x}$ $O_{18}$ $.$n$H_2O$(x=0.81∼1.28, 평균 1.0)에 따라 계산하면(Z $n_{0.78}$$Na_{0.15}$C $a_{0.08}$M $g_{0.01}$ $K_{0.01}$)($Mn^{4+}$ $_{3.98}$F $e^{3+}$ $_{0.02}$)$_{4.00}$ $O_{9}$ $.$3.85$H_2O$가 되며, 이상적으로는(Zn,Ca)$Mn^{4+}$ $_4$ $O_{9}$ $.$3.85$H_2O$로 나타낼 수 있다. 이는 통상적인 스토이키오메트리 조성식인 $_Mn_4^{4+}$ $O_{9}$ $.$4$H_2O$와 잘 일치함을 알 수 있다. 치무석은 육방정계이고 단위포는 a=2.840 $\AA$, c=7.486 $\AA$이며 a:c = 1:2.636이다. 시차열분석에 의하면 65, 180, 690 and 102$0^{\circ}C$에서 흡열반응을 보인다. 적외선 흡수분광분석에 의하면 445, 500, 1630 and 3400 $cm^{1}$의 파장에서 흡수대가 나타난다.다.서 흡수대가 나타난다.다.다.

Role of Citrate Synthase in Acetate Utilization and Protection from Stress-Induced Apoptosis

  • Lee, Yong-Joo;Kang, Hong-Yong;Maeng, Pil Jae
    • 한국미생물학회:학술대회논문집
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    • 한국미생물학회 2008년도 International Meeting of the Microbiological Society of Korea
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    • pp.39-41
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    • 2008
  • The yeast Saccharomyces cerevisiae has been shown to contain three isoforms of citrate synthase (CS). The mitochondrial CS, Cit1, catalyzes the first reaction of the TCA cycle, i.e., condensation of acetyl-CoA and oxaloacetate to form citrate [1]. The peroxisomal CS, Cit2, participates in the glyoxylate cycle [2]. The third CS is a minor mitochondrial isofunctional enzyme, Cit3, and related to glycerol metabolism. However, the level of its intracellular activity is low and insufficient for metabolic needs of cells [3]. It has been reported that ${\Delta}cit1$ strain is not able to grow with acetate as a sole carbon source on either rich or minimal medium and that it shows a lag in attaining parental growth rates on nonfermentable carbon sources [2, 4, 5]. Cells of ${\Delta}cit2$, on the other hand, have similar growth phenotype as wild-type on various carbon sources. Thus, the biochemical basis of carbon metabolism in the yeast cells with deletion of CIT1 or CIT2 gene has not been clearly addressed yet. In the present study, we focused our efforts on understanding the function of Cit2 in utilizing $C_2$ carbon sources and then found that ${\Delta}cit1$ cells can grow on minimal medium containing $C_2$ carbon sources, such as acetate. We also analyzed that the characteristics of mutant strains defective in each of the genes encoding the enzymes involved in TCA and glyoxylate cycles and membrane carriers for metabolite transport. Our results suggest that citrate produced by peroxisomal CS can be utilized via glyoxylate cycle, and moreover that the glyoxylate cycle by itself functions as a fully competent metabolic pathway for acetate utilization in S. cerevisiae. We also studied the relationship between Cit1 and apoptosis in S. cerevisiae [6]. In multicellular organisms, apoptosis is a highly regulated process of cell death that allows a cell to self-degrade in order for the body to eliminate potentially threatening or undesired cells, and thus is a crucial event for common defense mechanisms and in development [7]. The process of cellular suicide is also present in unicellular organisms such as yeast Saccharomyces cerevisiae [8]. When unicellular organisms are exposed to harsh conditions, apoptosis may serve as a defense mechanism for the preservation of cell populations through the sacrifice of some members of a population to promote the survival of others [9]. Apoptosis in S. cerevisiae shows some typical features of mammalian apoptosis such as flipping of phosphatidylserine, membrane blebbing, chromatin condensation and margination, and DNA cleavage [10]. Yeast cells with ${\Delta}cit1$ deletion showed a temperature-sensitive growth phenotype, and displayed a rapid loss in viability associated with typical apoptotic hallmarks, i.e., ROS accumulation, nuclear fragmentation, DNA breakage, and phosphatidylserine translocation, when exposed to heat stress. Upon long-term cultivation, ${\Delta}cit1$ cells showed increased potentials for both aging-induced apoptosis and adaptive regrowth. Activation of the metacaspase Yca1 was detected during heat- or aging-induced apoptosis in ${\Delta}cit1$ cells, and accordingly, deletion of YCA1 suppressed the apoptotic phenotype caused by ${\Delta}cit1$ mutation. Cells with ${\Delta}cit1$ deletion showed higher tendency toward glutathione (GSH) depletion and subsequent ROS accumulation than the wild-type, which was rescued by exogenous GSH, glutamate, or glutathione disulfide (GSSG). Beside Cit1, other enzymes of TCA cycle and glutamate dehydrogenases (GDHs) were found to be involved in stress-induced apoptosis. Deletion of the genes encoding the TCA cycle enzymes and one of the three GDHs, Gdh3, caused increased sensitivity to heat stress. These results lead us to conclude that GSH deficiency in ${\Delta}cit1$ cells is caused by an insufficient supply of glutamate necessary for biosynthesis of GSH rather than the depletion of reducing power required for reduction of GSSG to GSH.

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