• 제목/요약/키워드: control genes

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잎의 발달단계의 leaf index를 조절하는 애기장대 MACROPHYLLA/ROTUNDIFOLIA3 유전자 (MACROPHYLLA/ROTUNDIFOLIA3 gene of Arabidopsis controls leaf index during leaf development)

  • 전상은;투말라 찬드라쉐이커;조규형;이영병;형남인;남재성;김경태
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제38권4호
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    • pp.285-292
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    • 2011
  • 식물 잎의 발달과정에서 heteroblasty는 외부 환경에 대한 식물의 형태적 적응 방법을 매우 잘 반영하며 이에 따른 변화는 기관의 최종 형태와 크기에 영향을 미친다. Heteroblasty를 나타내는 인자 중에서 leaf index는 단엽식물의 잎의 최종 모양과 크기를 나타내는 대표적인 인자이다. Leaf index는 결국 잎몸에서의 세포 증식과 세포 신장의 두 요인에 의해 결정된다. 비록 세포의 증식과 신장을 조절하는 유전자와 조절 기작들이 연구되고 있으나 큰 청사진을 제시하기에는 아직 미흡하다. 본 연구에서는 발달과정 중 잎의 leaf index 조절에 관여하는 유전자를 밝히고 그 조절 기작을 알아내기 위하여 애기장대 돌연변이체를 이용한 분자유전학적, 생리학적인 실험을 수행하였다. 잎과 잎 세포가 커지는 돌연변이체인 macrophylla (mac)를 선발하여 잎의 확장과정과 leaf index의 이상으로 인해 잎 기관의 모양뿐 만 아니라 heteroblasty에 변화가 발생했다는 사실을 밝혀냈다. 또한 이 돌연변이체는 기존에 알려진 ROTUNDIFOLIA3 (ROT3) 유전자의 점 돌연변이에 의해 일어났다고 판명되었고 mac/rot3-5로 명명되었다. 브라시노스테로이드 처리로 인해 ROT3 유전자의 발현이 음성 되먹임 저해를 받는 것으로 보아 ROT3 유전자가 브라시노스테로이드 생합성에 관여함을 제시하였다. 또한 암상태에서 ROT3 유전자의 발현이 증가하며, mac/rot3-5 돌연변이체가 야생형보다 암반응이 약하게 나타났다. 이러한 분석 결과를 토대로 본 논문은 ROT3 유전자가 잎의 확장과정에서 잎의 leaf index 조절과 고유한 heteroblasty의 정립에 중요한 역할을 수행하며, 브라시노스테로이드 호르몬의 조절을 통하여 음지회피성과 같은 환경조절반응을 수행하고 있다는 새로운 사실을 제시하였다.

Bacteriophage의 Salmonella enterica serovar Enteritidis에 대한 in vitro 및 in vivo 효능 평가 (Evaluation of in vitro and in vivo bacteriophage efficacy against Salmonella enterica serovar Enteritidis infection)

  • 차승빈;;이원정;신민경;노유미;정명환;명길선;안영태;허철성;유한상
    • 대한수의학회지
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    • 제50권3호
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    • pp.213-220
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    • 2010
  • Salmonella (S.) Enterica infection ranks among the most common food borne bacterial infections worldwide. Although there are six subspecies of S. Enterica, the vast majority of human and animal infections are caused by strains belonging to subspecies 1 serovar Typhimurium and Enteritidis. Recent reports on antibiotic resistance of Salmonella spp. are rising steadily. The increasing problem of antibiotic resistance has rekindled interest in bacteriophage to therapy. Therefore, we investigated the efficacy of bacteriophage in S. enterica serovar Enteritidis infected mice and pigs by measuring of body condition, body weight, bacterial colonization and weight of organs based on the in vitro analysis. In vitro experiment, phage cultured with S. Enteritidis showed clear lysis pattern, the plaque forming unit (PFU) of our phage culture was $1.5{\times}10^{11}PFU/mL$, and phage showed its maximum activity at 4 h post inoculation. In mouse experiment, there was no significant difference among experimental groups in the general body conditions and body weight of mice. However, there was difference in weight of liver and spleen depending on the experimental group (p < 0.05). The weight of liver and spleen were reduced by the phage treatment. Also bacterial colonization in spleen and liver were significantly reduced by the phage treatment. In pig experiment, the general body conditions and body temperature exhibited not much difference among the pigs except few pigs in group 3 which showed poor body conditions. From the feces in each group, we could isolate the S. Enteritidis only from group 3. Bacterial enrichment culture was necessary for isolating the bacteria from 5 dpi and 10 dpi, however direct isolation was possible from 15 dpi feces. In phage treated group, postmortem lesion was better than non-phage treated group. Recently, antibiotic resistance concerns on the food-borne bacterial pathogens have been increasing because of the wide spread of the antibiotics resistance genes. This concern is widely transmitted to the human related public health. As one of the alternative treatments on the bacterial pathogens, attempt using phages have been made to control the bacterial diseases. The positive possibility of the trail using phage was observed to control the S. enterica serovar Enteritidis in this study even though the further analysis has been remained.

짚신나물 열수 추출물의 α-Glucosidase 저해 효과 및 근육세포에서 포도당 이용에 미치는 영향 (Effects of Agrimonia pilosa Ledeb. Water Extract on α-Glucosidase Inhibition and Glucose Uptake in C2C12 Skeletal Muscle Cells)

  • 김상미;이영민;김미주;남송이;김성희;장환희
    • 한국식품영양학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.806-813
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    • 2013
  • 본 연구는 짚신나물 열수 추출물의 ${\alpha}$-glucosidase 저해 활성을 측정하고, 분화된 근육세포에서 glucose 이용과 인슐린 신호전달에 미치는 영향을 분석하였다. 짚신나물 열수 추출물($10mg/m{\ell}$)은 ${\alpha}$-glucosidase 활성을 67% 저해하였으며, 같은 농도의 양성대조구인 acarbose(63%)와 유사한 저해 효과를 보였다. 짚신나물 열수 추출물이 ${\alpha}$-glucosidase에 의한 단당류 생성을 저해함으로 식사 후 혈당이 급격히 상승하는 것을 억제하는데 효과적인 소재로 이용 가능성을 확인하였다. 또한 근육세포에서 인슐린 저항성을 유발하기 위해 지방산(1 mM, palmitic acid)를 처리하였고, glucose의 세포내 유입이 감소되는 것을 확인하였다. 지방산 처리 세포 모델에서 짚신나물 열수 추출물($10{\mu}g/m{\ell}$)은 glucose 이용을 유의적으로 회복시켜 주었다. Normal 상태의 배양조건에서 근육세포의 포도당 이용능은 짚신나물 열수 추출물($100{\mu}g/m{\ell}$) 처리에 의해 유의적으로 증가하였다. 근육세포 내로 glucose 유입은 운반 단백질인 Glut4를 통해 이루어지며, 이것은 인슐린이 신호전달을 통해 조절한다. 짚신나물 열수 추출물의 세포 내 glucose 이용 증가 효과는 인슐린 신호전달 관련 분자인 Akt 유전자와 단백질 발현을 증가시킨 것과 관련되는 것으로 추정된다. 결론적으로, 짚신나물 열수 추출물은 소화기관에서의 탄수화물 흡수 저해와 근육세포 내 glucose 이용 증가를 통해 혈당 조절 및 당 대사 개선에 긍정적인 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

Interleukin-4 and -8 Gene Polymorphisms and Risk of Gastric Cancer in a Population in Southwestern China

  • Pan, Xiong-Fei;Wen, Ying;Loh, Marie;Wen, Yuan-Yuan;Yang, Shu-Juan;Zhao, Zhi-Mei;Tian, Zhi;Huang, He;Lan, Hui;Chen, Feng;Soong, Richie;Yang, Chun-Xia
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제15권7호
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    • pp.2951-2957
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    • 2014
  • Background: Gastric carcinogenesis is a complicated process that involves environmental and genetic factors like interleukin-4 (IL-4) and IL-8. Single nucleotide polymorphisms in their genes are associated with changed levels of gene expression. Here, we investigated the association between IL4-590 C>T and IL8-251T>A and gastric cancer (GC) risk in Sichuan of Southwestern China. Materials and Methods: We surveyed the research subjects using a self-designed questionnaire with questions on demographic factors and putative risk factors. Approximately 2-5ml of whole blood was collected after field survey to analyze IL4-590 C>T and IL8-251T>A genotypes using MALDI-TOF MS. Results: Our study recruited 308 pairs of GC patients and controls, including 224 (72.7%) men and 84 (27.3%) women in each group. There were 99 cardia and 176 noncardia GC patients in the case group. The case and control groups had an average age of $57.7{\pm}10.6$ ($mean{\pm}SD$) and $57.6{\pm}11.1$ years. GC patients reported a significantly greater proportion of family history of cancer (29.9% vs 10.7%, p<0.01) and drinking (54.6% vs 43.2%, p<0.01) than did controls. Variant genotypes of IL-4-590 C>T and IL-8-251 T>A were not associated with overall GC risk (adjusted OR, 0.89; 95%CI, 0.61-1.28 for CT or CC vs TT; adjusted OR, 1.14; 95%CI, 0.86-1.79 for TA or AA vs TT). Stratification analysis of two SNPs for risk by subsites only found that variant IL-8-251 TA or AA genotype was associated with increased noncardia GC risk (adjusted OR, 2.58; 95%CI, 1.19-5.57). We did not observe interactions between the IL-8-251 T>A genotype and smoking (adjusted OR, 0.38; 95%CI, 0.08-1.79) or drinking (adjusted OR, 0.36; 95%CI, 0.08-1.65) for risk of noncardia GC. Conclusions: Our data indicate no association between the two SNPs of IL-4-590 and IL-8-251 with overall GC risk, while the IL-8-251 TA or AA genotype conferred risk of cardia GC. Our findings contribute to the evidence body for risk of SNPs associated with the development of gastric cancer in this region.

리소좀 교통 이상을 초래하는 뮤코지방증 2형과 3형 환자의 섬유아세포를 이용한 신규 유전자 탐색 및 돌연변이에 대한 연구 (A Study on the Screening of the Novel Genes Associated with Lysosomal Trafficking and Mutation Detection in Fibroblasts of the Patients with Mucolipidosis type II and III)

  • 송승미;장수희;백경훈;진동규
    • 대한유전성대사질환학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.65-75
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    • 2005
  • 목적: 뮤코지방증 유형 II와 III은 리소좀 효소인N-acetylglucosaminyl-1-phosphotransferase (UDP-N-acetylglucosamine, GlcNAc-phospho-transferase)의 결손에 의해 초래되며, 상염색체 열성으로 유전되는 질환이다. ${\alpha}/{\beta}/{\gamma}$ subunit로 구성되는 이 효소의 결핍으로 인해 리소좀으로 운반되는 수십 종류의 효소들에 mannose-6-phosphate(M6P)를 부착하는 과정에 장애가 생겨 분해되지 않은 물질이 축적되어 질병이 초래된다. 이 질환에 있어서 산전 진단과 유전 상담을 위해서는 상기 효소의 해당 유전자가 밝혀져 있어야 하나, 현재 이 효소의 ${\gamma}$ subunit를 암호화하는 유전자가 GNPTAG에 해당된다고 밝혀져 있을 뿐 ${\alpha}/{\beta}$ subunit을 암호화하는 GNPTA에 해당하는 유전자는 밝혀져 있지 않고 돌연변이 역시 보고된 적이 없다. 본 연구는 리소좀 효소의 인산화에 관여하는 N-acetylglucosamine-1-phospho-transferase의 결함이 있는 환자의 섬유아세포를 이용하여 리소좀 연관 신규 유전자를 찾아내고, 그 유전자를 대상으로 돌연변이를 규명하고자 하였다. 방법: 이를 위해 5명의 환자와5명의 연령, 성별이 일치하는 정상아의 섬유아세포를 계대 배양하여 이 세포를 이용하여 수행한 subtractive hybridization을 통해 신규 유전자를 탐색하고, 신규 유전자를 대상으로 돌연변이 분석을 수행하였다. 결과: 연구 결과 환자에서 발현이 증가된 유전자 73개와 발현이 감소된 유전자 50개를 밝혀냈다. 분석된 유전자 중에서 MGC4170이환자에서는 발현되지 않으나 정상인에서는 발현됨을 발견하였고, 이 유전자가 아직 밝혀지지 않은 GNPTA로 확인되어 환자를 대상으로 돌연변이 분석을 시행하였다.분석 결과 기존에 돌연변이가 보고되었던 GNPTAG에는 돌연변이가 없었으나, MGC4170에는 7개의 돌연변이가 발견되었다. 본 연구는 GlcNAc-phosphotransferase의 ${\alpha}/{\beta}$ subunit에 해당되는 MGC4170의 최초 돌연변이 보고이다. 결론: 본 연구를 통해 뮤코지방증 II형과 III형에서 발현되는 유전자 군을 파악할 수 있었으며, 동시에 MGC4170 돌연변이를 규명함으로써 이 질환의 병리 기전 연구와 산전 진단에 기여하고자 한다.

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비만에 의해 유도된 근형질세망 스트레스에서 유산소 운동에 의한 감소효과 (Aerobic Exercise Ameliorated High Fat Diet-induced Endoplasmic Reticulum Stress More Than Polyphenol Supplementation in Skeletal Muscle of Obese Mice)

  • 박종구;김용안;박희근;이왕록
    • 생명과학회지
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    • 제28권10호
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    • pp.1186-1192
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    • 2018
  • 비만에 의한 근형질세망 스트레스(Endoplasmic stress, ER stress) 발생은 비접힙 단백질의 축적으로 근육내 대사와 근기능 저하를 초래한다. 유산소 운동과 폴리페놀은 비만에 유도된 염증성 사이토카인과 ER stress를 감소시키는 것으로 잘 알려졌다. 그러나 신체활동과 약물에 의한 염증성 사이토카인과 ER stress 변인들의 변화에 선택적인 반응이 있는지에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 따라서, 이 연구의 목적은 유산소 운동과 폴리페놀섭취에 따른 골격근내 ER stress 관련 변인에 우선적인 효과가 있는지 비교분석하고자 하였다. 이 연구의 목적을 위해 (1) 정상식이 그룹, (2) 60% 고지방식이 그룹, (3) 고지방식와 레스베라트롤 25 mg/kg 그룹, (4) 고지방식이와 크리신 50 mg/kg 투여 그룹, (5) 고지방식이와 운동 그룹으로 나누어 실시하였다. 레스베라트롤과 크리신 그룹은 16주간 경구 투여 하였고, 운동 그룹은 1일 40-60분간 10-14 m/min의 속도로 주 4일, 총 16주간 트레드밀 운동을 수행하였다. 운동그룹에서 $IRE1{\alpha}$, BIP/GRP78는 고지방 식이 그룹과 비교하여 유의하게 낮아졌다(p<0.05). 고지방식이와 레스베라트롤 투여 그룹에서 ATF6, $IRE1{\alpha}$, BIP/GRP78는 고지방식이 그룹과 비교하여 유의하게 낮아졌다(p<0.05). 고지방식이와 크리신 투여 그룹은 고지방식이 그룹과 비교하여 ATF6가 유의하게 낮아졌다(p<0.05). 이러한 결과는 유산소 운동과 레스베라트롤, 크리신 섭취에 의해 ER stress 관련 변인을 조절할 수 있다. 그러나 유산소 운동은 고지방 식이에 의해 유도되는 ER stress 개선이 더욱 효과적인 것으로 나타났다.

Anti-diabetic effect and mechanism of Korean red ginseng extract in C57BL/KsJ db/db mice

  • ;;정성현
    • 고려인삼학회:학술대회논문집
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    • 고려인삼학회 2007년도 추계 학술대회
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    • pp.57-58
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    • 2007
  • Purpose: Ginseng is a well-known medical plant used in traditional Oriental medicine. Korean red ginseng (KRG) has been known to have potent biological activities such as radical scavenging, vasodilating, anti-tumor and anti-diabetic activities. However, the mechanism of the beneficial effects of KRG on diabetes is yet to be elucidated. The present study was designed to investigate the anti-diabetic effect and mechanism of KRG extract in C57BL/KsJ db/db mice. Methods: The db/db mice were randomly divided into six groups: diabetic control group (DC), red ginseng extract low dose group (RGL, 100 mg/kg), red ginseng extract high dose group (RGH, 200 mg/kg), metformin group (MET, 300 mg/kg), glipizide group (GPZ, 15 mg/kg) and pioglitazone group (PIO, 30 mg/kg), and treated with drugs once per day for 10 weeks. During the experiment, body weight and blood glucose levels were measured once every week. At the end of treatment, we measured Hemoglobin A1c (HbA1c), blood glucose, insulin, triglyceride (TG), adiponectin, leptin, non-esterified fatty acid (NEFA). Morphological analyses of liver, pancreas and white adipose tissue were done by histological observation through hematoxylin-eosin staining. Pancreatic islet insulin and glucagon levels were detected by double-immunofluorescence staining. To elucidate an action of mechanism of KRG, DNA microarray analyses were performed, and western blot and RT-PCR were conducted for validation. Results: Compared to the DC group mice, body weight gain of PIO treated group mice showed 15.2% increase, but the other group mice did not showed significant differences. Compared to the DC group, fasting blood glucose levels were decreased by 19.8% in RGL, 18.3% in RGH, 67.7% in MET, 52.3% in GPZ, 56.9% in PIO-treated group. With decreased plasma glucose levels, the insulin resistance index of the RGL-treated group was reduced by 27.7% compared to the DC group. Insulin resistance values for positive drugs were all markedly decreased by 80.8%, 41.1% and 68.9%, compared to that of DC group. HbA1c levels in RGL, RGH, MET, GPZ and PIO-treated groups were also decreased by 11.0%, 6.4%, 18.9%, 16.1% and 27.9% compared to that of DC group, and these figure revealed a similar trend shown in plasma glucose levels. Plasma TG and NEFA levels were decreased by 18.8% and 16.8%, respectively, and plasma adiponectin and leptin levels were increased by 20.6% and 12.1%, respectively, in the RGL-treated group compared to those in DC group. Histological analysis of the liver of mice treated with KRG revealed a significantly decreased number of lipid droplets compared to the DC group. The control mice exhibited definitive loss and degeneration of islet, whereas mice treated with KRG preserved islet architecture. Compared to the DC group mice, KRG resulted in significant reduction of adipocytes. From the pancreatic islet double-immunofluorescence staining, we observed KRG has increased insulin production, but decreased glucagon production. KRG treatment resulted in stimulation of AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation in the db/db mice liver. To elucidate mechanism of action of KRG extract, microarray analysis was conducted in the liver tissue of mice treated with KRG extract, and results suggest that red ginseng affects on hepatic expression of genes responsible for glycolysis, gluconeogenesis and fatty acid oxidation. In summary, multiple administration of KRG showed the hypoglycemic activity and improved glucose tolerance. In addition, KRG increased glucose utilization and improved insulin sensitivity through inhibition of lipogenesis and activation of fatty acid $\beta$-oxidation in the liver tissue. In view of our present data, we may suggest that KRG could provide a solid basis for the development of new anti-diabetic drug.

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양배추즙 및 양배추 혼합즙의 인체위암세포(AGS) 성장 억제효과와 HCl-Ethanol로 유발된 흰쥐의 항위염 효과 (Inhibitory Effects of Cabbage Juice and Cabbage-Mixed Juice on the Growth of AGS Human Gastric Cancer Cells and on HCl-Ethanol Induced Gastritis in Rats)

  • 홍예지;김성윤;한재갑;임양이;박건영
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제42권5호
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    • pp.682-689
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    • 2013
  • 본 연구에서는 양배추즙과 양배추 혼합즙의 항위염 효과를 검토하고자 in vitro에서 AGS 인체위암세포의 성장 억제율, 염증인자 발현, 항산화력, 제산력 결과를 바탕으로 SD-rat에 HCl-ethanol로 급성위염을 유도하여 이에 대한 위 손상 억제효과를 평가하였다. 인체위암세포(AGS) 성장 억제율을 조사한 결과 클로렐라(Ch)가 20%, 케일(K)이 21%, 양배추(C) 42% 순으로 성장 억제율이 상승하였고, 양배추에 클로렐라나 케일을 7:3 비율로 혼합하였을 때 양배추-클로렐라(CCh) 57%, 양배추-케일(CK) 65%로 성장 억제율이 상승하는 경향을 나타내었다. 염증인자 발현 또한 양배추(C) 단일로 처리했을 때보다 양배추-클로렐라 혼합(CCh), 양배추-케일 혼합(CK)에서 염증인자 발현이 유의적으로 감소되는 경향을 나타냈다(p<0.05). DPPH radical 소거능에서도 2 mg 농도에서 양배추(C) 61.7%, 양배추-클로렐라(CCh) 87.3%, 양배추-케일(CK) 88.1%로 높은 항산화력을 나타냈으며, 제산력 실험에서도 양배추 고농도(CH) 34.8%, 양배추-클로렐라 고농도(CChH) 40.1%, 양배추-케일 고농도(CKH) 44.9%로 양성대조약물인 cimetidine 41.8%와 비슷하거나 더 높은 제산력을 나타냈다. 이를 바탕으로 HCl-ethanol 위염모델에서 위 손상에 대한 영향을 평가한 결과, 양배추를 기본으로 한 모든 저농도(CL, CChL, CKL), 고농도(CH, CChH, CKH) 투여군에서 보호 효과가 나타났으며 양배추 단일 고농도(CH) 46%보다 클로렐라와 케일을 혼합한 양배추-클로렐라 고농도(CChH) 71%, 양배추-케일 고농도(CKH) 74%에서 그 보호 효과가 유의적으로 높아져 양성 대조약물과 비슷한 보호 효과를 나타내었다(p<0.05). 위액분비량과 위액 pH 또한 모든 투여군에서 보호 효과가 유의적으로 나타났으며(p<0.05), 특히 양배추-케일 혼합즙(CKH)이 대조약물보다 더 높은 보호 효과를 나타내었다. 이상의 결과에서 양배추즙에 클로렐라나 케일을 7:3 비율로 혼합하였을 때 위염예방효과가 시판 대조약물만큼 크게 상승하여 장기간 섭취 시 뛰어난 항위염 효과를 기대할 수 있겠다.

인간간엽줄기세포의 연골세포 분화 유도 성장인자 및 주사침 크기 차이에 따른 세포반응에 대한 in vitro 연구 (A study of growth factors, chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells and cell response by needle size differences in vitro)

  • 박정윤;황유정;최조셉준석;전진영;이석원
    • 구강회복응용과학지
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    • 제40권1호
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    • pp.13-23
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    • 2024
  • 목적: 인간간엽줄기세포를 연골세포로 분화유도하는 성장인자 규명 및 주사침 크기 차이에 따른 세포증식 증진 비교이다. 연구 재료 및 방법: 인간간엽줄기세포를 연골세포유도배지에서 14, 21, 28일 배양하여 BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7, BMP-13, FGF-2, FGF-18, IGF-1, TGF-β1. TGF-β2, TGF-β3를 투여한 군들과 대조군에서 SOX-5, SOX-6, SOX-9 및 FOXO1A의 발현량을 분석하였다. 18, 21, 26 게이지(G) 주사침을 사용하여 배양접시에 인간간엽줄기세포를 접종하고 24, 48, 72시간 후 각각 세포증식을 측정하였다. 결과: 기존에 알려진 FGF, IGF-1, TGFβ1와 함께, BMP-2, BMP-4, BMP-6, BMP-7 등 BMP family 성장인자들에 의하여 연골세포분화 전사인자 유전자들인 SOX-5, SOX-6, SOX-9, FOXO1A의 유전자발현이 증가하였다. 48시간에서는 가장 작은 주사침인 26G군이 대조군 및 18G군에 비하여 유의한 세포증식 증진을 보였으며, 72시간에서도 가장 작은 주사침인 26G군이 대조군에 비하여 유의한 세포증식 증진을 보였다. 결론: 인간간엽줄기세포의 연골세포분화 유도능을 가진 성장인자들을 고찰할 수 있었고 주사침 크기에 따른 세포증식 변화를 규명할 수 있었다.

Sesquiterpenoids Bioconversion Analysis by Wood Rot Fungi

  • Lee, Su-Yeon;Ryu, Sun-Hwa;Choi, In-Gyu;Kim, Myungkil
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2016년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.19-20
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    • 2016
  • Sesquiterpenoids are defined as $C_{15}$ compounds derived from farnesyl pyrophosphate (FPP), and their complex structures are found in the tissue of many diverse plants (Degenhardt et al. 2009). FPP's long chain length and additional double bond enables its conversion to a huge range of mono-, di-, and tri-cyclic structures. A number of cyclic sesquiterpenes with alcohol, aldehyde, and ketone derivatives have key biological and medicinal properties (Fraga 1999). Fungi, such as the wood-rotting Polyporus brumalis, are excellent sources of pharmaceutically interesting natural products such as sesquiterpenoids. In this study, we investigated the biosynthesis of P. brumalis sesquiterpenoids on modified medium. Fungal suspensions of 11 white rot species were inoculated in modified medium containing $C_6H_{12}O_6$, $C_4H_{12}N_2O_6$, $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, and $CaCl_2$ for 20 days. Cultivation was stopped by solvent extraction via separation of the mycelium. The metabolites were identified as follows: propionic acid (1), mevalonic acid lactone (2), ${\beta}$-eudesmane (3), and ${\beta}$-eudesmol (4), respectively (Figure 1). The main peaks of ${\beta}$-eudesmane and ${\beta}$-eudesmol, which were indicative of sesquiterpene structures, were consistently detected for 5, 7, 12, and 15 days These results demonstrated the existence of terpene metabolism in the mycelium of P. brumalis. Polyporus spp. are known to generate flavor components such as methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethyl benzoate; 2-hydroxy-4-methoxy-6-methyl benzoic acid; 3-hydroxy-5-methyl phenol; and 3-methoxy-2,5-dimethyl phenol in submerged cultures (Hoffmann and Esser 1978). Drimanes of sesquiterpenes were reported as metabolites from P. arcularius and shown to exhibit antimicrobial activity against Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus (Fleck et al. 1996). The main metabolites of P. brumalis, ${\beta}$-Eudesmol and ${\beta}$-eudesmane, were categorized as eudesmane-type sesquiterpene structures. The eudesmane skeleton could be biosynthesized from FPP-derived IPP, and approximately 1,000 structures have been identified in plants as essential oils. The biosynthesis of eudesmol from P. brumalis may thus be an important tool for the production of useful natural compounds as presumed from its identified potent bioactivity in plants. Essential oils comprising eudesmane-type sesquiterpenoids have been previously and extensively researched (Wu et al. 2006). ${\beta}$-Eudesmol is a well-known and important eudesmane alcohol with an anticholinergic effect in the vascular endothelium (Tsuneki et al. 2005). Additionally, recent studies demonstrated that ${\beta}$-eudesmol acts as a channel blocker for nicotinic acetylcholine receptors at the neuromuscular junction, and it can inhibit angiogenesis in vitro and in vivo by blocking the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway (Seo et al. 2011). Variation of nutrients was conducted to determine an optimum condition for the biosynthesis of sesquiterpenes by P. brumalis. Genes encoding terpene synthases, which are crucial to the terpene synthesis pathway, generally respond to environmental factors such as pH, temperature, and available nutrients (Hoffmeister and Keller 2007, Yu and Keller 2005). Calvo et al. described the effect of major nutrients, carbon and nitrogen, on the synthesis of secondary metabolites (Calvo et al. 2002). P. brumalis did not prefer to synthesize sesquiterpenes under all growth conditions. Results of differences in metabolites observed in P. brumalis grown in PDB and modified medium highlighted the potential effect inorganic sources such as $C_4H_{12}N_2O_6$, $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, and $CaCl_2$ on sesquiterpene synthesis. ${\beta}$-eudesmol was apparent during cultivation except for when P. brumalis was grown on $MgSO_4$-free medium. These results demonstrated that $MgSO_4$ can specifically control the biosynthesis of ${\beta}$-eudesmol. Magnesium has been reported as a cofactor that binds to sesquiterpene synthase (Agger et al. 2008). Specifically, the $Mg^{2+}$ ions bind to two conserved metal-binding motifs. These metal ions complex to the substrate pyrophosphate, thereby promoting the ionization of the leaving groups of FPP and resulting in the generation of a highly reactive allylic cation. Effect of magnesium source on the sesquiterpene biosynthesis was also identified via analysis of the concentration of total carbohydrates. Our current study offered further insight that fungal sesquiterpene biosynthesis can be controlled by nutrients. To profile the metabolites of P. brumalis, the cultures were extracted based on the growth curve. Despite metabolites produced during mycelia growth, there was difficulty in detecting significant changes in metabolite production, especially those at low concentrations. These compounds may be of interest in understanding their synthetic mechanisms in P. brumalis. The synthesis of terpene compounds began during the growth phase at day 9. Sesquiterpene synthesis occurred after growth was complete. At day 9, drimenol, farnesol, and mevalonic lactone (or mevalonic acid lactone) were identified. Mevalonic acid lactone is the precursor of the mevalonic pathway, and particularly, it is a precursor for a number of biologically important lipids, including cholesterol hormones (Buckley et al. 2002). Farnesol is the precursor of sesquiterpenoids. Drimenol compounds, bi-cyclic-sesquiterpene alcohols, can be synthesized from trans-trans farnesol via cyclization and rearrangement (Polovinka et al. 1994). They have also been identified in the basidiomycota Lentinus lepideus as secondary metabolites. After 12 days in the growth phase, ${\beta}$-elemene caryophyllene, ${\delta}$-cadiene, and eudesmane were detected with ${\beta}$-eudesmol. The data showed the synthesis of sesquiterpene hydrocarbons with bi-cyclic structures. These compounds can be synthesized from FPP by cyclization. Cyclic terpenoids are synthesized through the formation of a carbon skeleton from linear precursors by terpene cyclase, which is followed by chemical modification by oxidation, reduction, methylation, etc. Sesquiterpene cyclase is a key branch-point enzyme that catalyzes the complex intermolecular cyclization of the linear prenyl diphosphate into cyclic hydrocarbons (Toyomasu et al. 2007). After 20 days in stationary phase, the oxygenated structures eudesmol, elemol, and caryophyllene oxide were detected. Thus, after growth, sesquiterpenes were identified. Per these results, we showed that terpene metabolism in wood-rotting fungi occurs in the stationary phase. We also showed that such metabolism can be controlled by magnesium supplementation in the growth medium. In conclusion, we identified P. brumalis as a wood-rotting fungus that can produce sesquiterpenes. To mechanistically understand eudesmane-type sesquiterpene biosynthesis in P. brumalis, further research into the genes regulating the dynamics of such biosynthesis is warranted.

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