• 대한화장품학회지
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• 제43권4호
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• pp.373-379
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• 2017

재조합 대장균의 ${\beta}-galactosidase$ (${\beta}-gal$)을 이용하여 transgalactosylation 반응으로 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal) 합성을 수행하였다. 먼저, 합성 반응을 수행할 때의, ${\beta}-gal$의 양, 1, 2-hexanediol(HD)의 양, 반응 pH, 반응 온도 등 반응조건을 최적화하였다. ${\beta}-Gal$은 4.8 U/mL, HD는 75 mM, pH는 7.0, 온도는 $37^{\circ}C$의 조건이 최적 합성 조건이었으며, 이때, 약 96%의 HD가 HD-gal로 conversion 되었다. 그리고, 돼지 epidermis를 이용하여 HD와 HD-gal의 water holding capacity (WHC)를 비교 측정하여 보았는데, 이때, epidermis 표면에 HD와 HD-gal을 84.4, 126.6, 168.8, 211.0 mM을 처리하였으며, 84.4, 126.6, 168.8 mM의 HD와 HD-gal을 처리하였을 경우 HD-gal이 HD보다 더 큰 WHC 값을 보여 주었고, 168.8 mM의 경우에는 HD-gal이 HD와 비교하여 최대 약 20% 정도의 더 큰 WHC 값을 보여 주었다. 그러나, HD-gal의 MIC (minimal inhibitory concentration) 값을 측정해 본 결과, Enterococcus faecalis의 경우에는 HD의 MIC와 같았으나, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus의 경우에는 약 3배에서 10배까지 HD-gal의 MIC 값이 HD에 비하여 증가되는 현상이 관찰되었다. 결론적으로, HD의 transgalactosylation 반응으로 인하여 합성된 HD-gal의 보습력은 HD에 비하여 증가되고, HD-gal의 항균력은 HD와 비교하여 감소하는 현상을 관찰하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.572-580
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• 2019

최근에 화장품, 식품, 그리고 의약용품의 첨가제로 사용되어지는 benzyl alcohol (BzOH)에 대한 독성 문제와 피부 알러지 문제가 보고되고 있다. 그래서, 본 연구에서는 이러한 첨가제의 문제점을 해결하기 위하여 galactose 한 분자를 BzOH 분자에 결합시킨 benzyl alcohol galactoside (BzO-gal)를 합성하여 이러한 문제를 해결하려는 시도를 수행하였다. 이미 선행연구에서 대장균의 ${\beta}$-galactosidase (${\beta}-gal$)를 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal이 transgalactosylation 반응으로 합성된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 먼저 대장균의 ${\beta}-gal$을 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal의 합성을 반응액의 액체 크로마토그래피/질량 분석을 이용하여 BzO-gal-sodium adduct ion (m/z=293.1004)과 BzO-gal의 protonated ion (m/z=271.1180)의 검출로 확인할 수 있었다. 그리고, BzOH로부터 BzO-gal로의 합성반응을 실시 할 때, 최적의 ${\beta}-gal$ 양, BzOH 양, 반응 온도, 반응 pH, lactose 농도 등 반응의 최적 조건을 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과 0.75 U/ml ${\beta}-gal$, 185 mM BzOH, 온도 $40^{\circ}C$, pH 7.5, 350 g/l lactose의 조건이 가장 많은 양의 BzO-gal이 합성되는 최적의 조건을 확인하였다. 또한, BzO-gal의 최적 합성 조건에서 36시간 동안 ${\beta}-gal$에 의하여 185 mM BzOH로부터 약 131 mM BzO-gal이 합성되었고, 이 때, 전환 수율(conversion, %)은 약 72%로 확인되었다. 본 연구를 통하여 보다 안전한 식품, 화장품, 그리고 의약품용 첨가제의 개발을 기대하고 있으며, BzO-gal의 특성 분석 등 추가적인 연구를 계획하고 있다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-9
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• 2022

항균력과 보습력을 동시에 가지고 있는 화장품용 첨가제인 1, 2-octanediol (OD)의 피부 문제점을 개선하기 위하여 galactoside 유도체인 1, 2-octanediol galactoside (OD-gal)를 대장균 β-galactosidase (β-gal)을 이용하여 합성하였다. 이 때, β-gal은 4.5 U/ml, OD 농도는 150 mM, pH는 7.0, 그리고, 온도는 37℃가 OD로부터 OD-gal을 합성하는 최적 조건이었다. 이 조건에 24 시간 동안 150 mM의 OD로부터 약 55.9 mM의 OD-gal이 합성되었고, 이 때, conversion 수율(mole 기준)은 약 37.2% 였다. 또한, 9 ml의 반응액에서 67.4 mg의 순수한 OD-gal을 정제할 수 있었으며, 반응액에 들어 있는 OD에서부터 정제를 포함하는 전체 합성수율은 weight 기준으로는 약 34.1% 이고, mole 기준으로는 약 16.2% 정도였다. 이러한 연구결과는 보다 안전한 화장품용 첨가제로서 OD-gal의 산업화에 기초자료로서 도움을 줄 것으로 생각된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권1호
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• pp.99-106
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• 2021

Phenylethanol (PhE)에서 야기되는 피부 부작용 문제를 극복하기 위한 대안으로 phenylethanol galactoside (PhE-gal)에 대하여 연구하였다. 그 중에서도 대장균 효소 β-galalactosidase(β-gal)을 이용하여 PhE로부터 PhE-gal를 합성하는 반응의 최적 조건에 대하여 조사하였다. 그리고, 용매 분획연구를 수행하여 PhE-gal의 특성도 조사하였다. 반응조건 중에서 반응액의 β-gal 농도, PhE 농도, 반응액의 pH, 그리고 온도에 대하여 조사한 결과, 최적 β-gal의 농도는 0.45 U/ml, 최적 반응물 PhE의 농도는 1.0%, 최적 반응액의 pH는 8.0, 최적 반응온도는 40℃ 였다. 그리고, 최적 반응조건에서 48 시간까지의 반응을 관찰하였는데, 약 81.9 mM의 PhE로부터 약 47.4 mM의 PhE-gal이 합성되었고, PhE로부터 PhE-gal로의 전환수율은 약 57.9% 정도였다. 또한, PhE와 PhE-gal이 포함된 반응물을 용매 EA와 MC로 분획한 결과, 물 층으로 대부분의 PhE-gal이 분획 되었고, 용매 층으로는 PhE가 분획 되었다. 그러나, 물 층으로의 PhE-gal의 분획이 용매 MC를 사용할 때, 더 분명하고 명확하게 나타났으며, 용매 EA를 이용한 분획에서는 명확히 물 층으로 PhE-gal이 분획 되지 않았다. 앞으로, PhE-gal을 화장품에 사용할 수 있는 첨가물(방부제)로 개발하기 위한 후속연구를 계속 진행할 예정이다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제17권2호
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• pp.691-695
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• 2016

Protein glycosylation is the most common posttranslational modification in mammalian cells. Aberrant protein glycosylation has been reported in various diseases, including cancer. We identified and quantified the glycan structures of O-linked glycoprotein from cholangiocarcinoma (CCA) cell lines from different histological types and compared their profiles by nanospray ionization-linear ion trap mass spectrometry (NSI-$MS^n$). Five human CCA cell lines, K100, M055, M139, M213 and M214 were characterized. The results showed that the O-linked glycans of the CCA cell lines comprised tri- to hexa-saccharides with terminal galactose and sialic acids: NeuAc1Gal1GalNAc1, Gal2GlcNAc1GalNAc1, NeuAc2Gal1GalNAc1 NeuAc1Gal2GlcNAc1GalNAc1 and NeuAc2Gal2GlcNAc1GalNAc1 All five CCA cell lines showed a similar glycan pattern, but with differences in their quantities. NeuAc1Gal1GalNAc1 proved to be the most abundant structure in poorly differentiated adenocarcinoma (K100; 57.1%), moderately differentiated adenocarcinoma (M055; 42.6%) and squamous cell carcinoma (M139; 43.0%), while moderately to poorly differentiated adenocarcinoma (M214; 40.1%) and adenosquamous cell carcinoma (M213; 34.7%) appeared dominated by $NeuA_{c2}Gal_1GalNA_{c1}$. These results demonstrate differential expression of the O-linked glycans in the different histological types of CCA. All five CCA cell lines have abundant terminal sialic acid (NeuAc) O-linked glycans, suggesting an important role for sialic acid in cancer cells. Our structural analyses of glycans may provide important information regarding physiology of disease-related glycoproteins in CCA.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제10권6호
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• pp.840-843
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• 2000

The structure of gal/lac operon of Lactococcus lactis ssp. lactis ATCC7962 was partially characterized and the gene (galM) encoding galactose mutarotase was cloned together with the order; galA-galM-galK-galT. The galM was found to be 1,027 bp in length and encoded the protein of 37,609 Da calculated molecular mass. The deduced amino acid sequence showed a homology with GalM proteins from several other microorganisms. Thus, the galM gene was expressed in Escherichia coli and the product was identified as a 38 kDa protein which corresponded to the size estimated from DNA sequence. mutarotase activity of the IPTG inducedrecombinant was 2.7 times increased against that of the host strain.

• 대한화장품학회지
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• 제44권3호
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• pp.343-347
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• 2018

화장품에 방부제(살균/보존제)로 사용되는 1, 2-hexanediol (HD)로 인한 부작용을 극복하기 위하여, Escherichia coli (E. coli)의 ${\beta}-galactosidase$ (${\beta}-gal$)를 이용하여 transgalactosylation 반응으로 1, 2-hexanediol galactoside (HD-Gal)를 합성하였다. 본 연구에서는 합성된 HD-Gal의 인간 피부세포에 대한 독성이 어느 정도인지를 HD와 비교하여 관찰하였다. HD-Gal과 HD의 세포독성은 인간 피부각질형성세포(HaCaT cell line)에 HD와 HD-Gal을 처리한 후, cell proliferation assay를 이용하여 비교 분석하였다. 또한 이때, 위상차 현미경으로 HD-Gal과 HD로 처리한 세포의 상태를 비교 관찰하였다. 그 결과, HD-Gal은 42.2 mM에서 211 mM의 농도 범위에서 세포독성이 관찰되지 않았으며, 현미경 관찰에서도 큰 변화를 관찰할 수 없었다. 그러나, HD의 경우에는 저농도에서(42.2 mM and 84.4 mM)는 세포독성이 관찰되지 않았으나, 고농도(168.8 and 211 mM)에서 매우 높은 세포독성을 나타내었고, 현미경 관찰에서는 고농도에서는 물론이고, 세포독성이 관찰되지 않은 HD의 저농도에서도 세포모양과 세포 수에서의 변화가 관찰되었다. 앞으로 세포독성이 감소된 HD-Gal이 HD의 대체제로서 안전, 건강 및 웰빙 개념의 새로운 용도로 개발될 수 있을 것으로 생각된다.

• BMB Reports
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• 제30권2호
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• pp.95-100
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• 1997

Two kinds of cDNA encoding mouse $Gal{\beta}$1,3(4)GlcNAc ${\alpha}$2,3-sialyltransferase (mST3Gal III) and $Gal{\beta}$1,4(3)GlcNAc ${\alpha}$2,3-sialyltransferase (mST3Gal IV) were isolated from mouse brain cDNA library by means of a PCR-based approach. The cDNA sequences included an open reading frame coding for proteins of 374 and 333 amino acids, respectively, and the primary structure of these enzymes suggested a putative domain structure consisting of four regions, like that in other glycosyltransferases. The deduced amino acid sequences of mST3GaI III and IV showed a 98% and 89% identity with rat ST3GaI III and human ST3Gal IV, respectively. Northern analysis indicated that the expression of mST3Gal III mRNA was abundant in heart, liver and adult brain, while that of mST3GaI IV mRNA was detected in all tissues tested except for testis, but the level was the highest in liver. Soluble forms of mST3GaI III and IV transiently expressed in COS cells exhibited enzyme activity toward acceptor substrates containing the terminal either $Gal{\beta}$1,3GlcNAc or $Gal{\beta}$1,4GlcNAc sequences. The substrate preferences of both enzymes were stronger for tetrasaccharides than for disaccharides.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권3호
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• pp.629-637
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• 2021

안전성이 강화된 화장품용 방부제 소재를 개발하기 위하여, 대장균 β-gal을 이용하여 OD로부터 합성된 OD-gal의 성능을 기존의 OD와 비교하는 연구를 수행하였다. 먼저, mass spectrometry 분석을 통하여 OD-gal의 sodium adduct ion (m/z=331.1731)과 protonated ion (m/z=309.1926)으로 OD-gal 합성을 확인하였다. 새롭게 합성된 OD-gal과 OD의 항균력 비교를 위하여 E. coli, S. aureus, C. albicans, A. niger에 대한 MIC 값을 측정하였다. 그 결과, OD-gal과 OD의 MIC 값 사이에 그렇게 큰 차이를 관찰할 수 없었다. 또한, OD-gal과 OD의 세포독성을 비교하기 위하여, HaCaT 세포에 OD 또는 OD-gal을 처리한 후, 세포 생존율을 EZ-Cytox assay를 이용하여 정량 하였다. 1.5% OD의 경우에는 24 시간에서 세포생존율이 대조군과 비교하여 64%, 48 시간에서는 42%로 나타났고, 1.5% OD-gal을 처리한 세포의 세포생존율은 24 시간에서 유의적인 변화가 없었지만, 48 시간에서는 85%로 나타났다. 결국 OD-gal은 OD와 비교해서 약 40% 이상의 세포독성 감소효과가 있는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로부터 OD에 한 분자의 galactose를 결합시킴으로 인하여 항균력은 어느 정도 유지하면서 피부 세포에 대한 독성이 감소된 OD-gal의 특성을 확인할 수 있었다. 앞으로 후속 연구를 진행하여 보다 안전한 화장품용 방부제 소재로서 OD-gal의 실용화 기반을 구축할 예정이다.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제22권3호
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• pp.243-248
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• 1999

Sialic acids are key determinants for biological processes, such as cell-cell interaction and differentiation. Sialyltransferases contribute to the diversity in carbohydrate structure through their attachment of sialic acid in various terminal positions on glycolipid and glycoprotein (N-linked and O-linked) carbohydrate groups. Gal$\beta$ 1,3(4)GlcNAc $\alpha$2,3-sialyltransferase (ST3Gal III) is involved in the biosynthesis of $sLe^{X}$ and sLe^{a}$ known as selection ligands and tumor-associated carbohydrate structures. The appearance and differential distribution of ST3Gal III mRNA during mice embryogenesis [embryonic (E) days; E9, E11, E13, E15] were investigated by in situ hybridization with digoxigenin-labeled RNA probes coupled with alkaline phosphatase detection. On E9, all tissues were positive for ST3Gal III mRNA expression whereas ST3Gal III mRNA on E11 was not detected throughout all tissues. On E13, ST3GAl III mRNA was expressed in different manner in various tissues. In this stage, ST3Gal III mRNA was positive only in the liver, pancreas and bladder. On E15, specific signal for ST3GAl III was detected in the liver, lung and forebrain. These results indicate that ST3Gal III is differently expressed at developmental stages of mice embryo, and this may be importantly related with regulation of organogenesis in mice.