Jung, Hunsang;Oh, Sewook;Kim, Yejin;Kim, Minkeun;Lee, Hyun Ho
Applied Chemistry for Engineering
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v.23
no.6
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pp.515-520
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2012
In this review, the fabrication of silicon based memory capacitor and organic memory thin film transistors (TFTs) was discussed for their potential identification tag applications and biosensor applications. Metal or non-metal nanoparticles (NPs) could be capped with chemicals or biomolecules such as protein and oligo-DNA, and also be self-assembly monolayered on corresponding target biomolecules conjugated dielectric layers. The monolayered NPs were formed to be charging elements of a nano floating gate layer as forming organic memody deivces. In particular, the strong and selective binding events of the NPs through biomolecular interactions exhibited effective electrostatic phenomena in memory capacitors and TFTs formats. In addition, memory devices fabricated as organic thin film transistors (OTFTs) have been intensively introduced to facilitate organic electronics era on flexible substrates. The memory OTFTs could be applicable eventually to the development of new conceptual devices.
Brown blotch disease of oyster mushrooms is caused by tolaasin and its analog peptide toxins which are produced by Pseudomonas tolaasii. Tolaasin peptides form pores in the plasma membrane and destroy the fruiting body structure of mushroom. Lysis of red blood cells, hemolysis, can be occurred by cytotoxic activity of tolaasin. The hemolytic activity of tolaasin is inhibited by metal ions, such as Zn2+ and Ni2+. When Gadolinium ion was added, a biphasic effect was observed on tolaasin-induced hemolysis, an increase in hemolysis at submillimolar concentrations and an inhibition at millimolar concentrations. The mechanism of gadolinium ion-induced inhibition of tolaasin activity may not be similar to those of the inhibitions by other metal ions. Since gadolinium ion has been reported to change a lateral pressure of lipid membrane by binding to the negative charges of membrane lipids, it may not directly work on the tolaasin channel gating, but rather decrease the stability of tolaasin channel by increasing firmness of membrane.
Jin Yoo;Eun-Ji Oh;Ji-Su Park;Deok-Won Kim;Jin-Hyeok Moon;Deok-Hyun Kim;Daniel Obrist;Keun-Yook Chung
Applied Chemistry for Engineering
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v.34
no.6
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pp.640-648
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2023
The purpose of this study was to determine the inhibitory effect of heavy metals [Cd(II), Ni(II), and Zn(II)] on the growth of Rhodobacter species (Rhodobacter blasticus, Rhodobacter sphaeroides, and Rhodobacter capsulatus) and their potential use for Cd(II), Ni(II), and Zn(II) bioremoval from liquid media. The presence of toxic heavy metals prolonged the lag phase in growth and reduced biomass growth for all three Rhodobacter species at concentrations of Cd, Ni, and Zn above 10 mg/L. However, all three Rhodobacter species also had a relatively high specific growth rate against each toxic heavy metal stress test for concentrations below 20 mg/L and possessed a potential bioaccumulation ability. The removal efficiency by all strains was highest for Cd(II), followed by Ni(II), and lowest for Zn(II), with the removal efficiency of Cd(II) by Rhodobacter species being 66% or more. Among the three strains, R. blasticus showed a higher removal efficiency of Cd(II) and Ni(II) than R. capsulatus and R. sphaeroides. Results also suggest that the bio-removal processes of toxic heavy metal ions by Rhodobacter species involve both bioaccumulation (intracellular uptake) and biosorption (surface binding).
Objectives : Iron (Fe) is an essential element in biological processes; however excessive Fe is harmful to human health. Some air pollutants contain a high level of Fe, and the human lung could therefore be over-exposed to Fe through inhaled air pollutants. This study was performed to investigate the role of metal transporters (divalent metal transporter 1, DMT1, and metal transporter protein 1, MTP1) in the lung under the environments of Fe deficiency in the body and Fe over-exposure in the lung. Methods : Rats were fed Fe deficient (FeD, 2-6 mg Fe/kg) or Fe supplemented (FeS, 120 mg Fe/kg) diet for 4 weeks, followed by a single intratracheal instillation of ferrous sulfate at low (10 mg/kg) or high (20 mg/kg) dose. Fe concentration was analyzed in the serum, lung and liver, and histopathological findings were observed in the lung at 24 hours after Fe administration. The level of DMT1 and MTP1 expression in the lung was analyzed by RT-PCR. Also, the effect of Fe deficiency in the body was evaluated on the level of Fe concentration and metal transporters compared to FeS-diet fed rats at the end of 4-week FeD or FeS diet. Results : The 4-week FeD diet in rats induced an Fe deficiency anemia with decreased serum total Fe, increased unsaturated Fe binding capacity and hypochromic microcytic red blood cells. The concentration of Fe in the lung and liver was lower in the FeD-diet fed rats than in the FeS-diet fed rats. The level of metal transporters mRNA expression was higher in the FeD-diet fed rats than in the FeS-diet. The concentration of Fe in the lung was increased in a dose-dependent pattern after intratracheal instillation of Fe into the rats, while the level of Fe in the serum and liver was not increased in the low-dose Fe administered rats. Therefore, DMT1 and MTP1 mRNA was highly expressed in both FeD-diet and FeS-diet fed rats, after intratracheal instillation of Fe. Conclusions : DMT1 and MTP1 mRNA were more highly expressed in FeD-diet fed rats than in FeS-diet fed rats. The over-exposure of Fe intratracheally induced high expression of metal transporters and increased Fe deposition in the lung in both FeD-diet and FeS-diet fed rats, but did not increase the Fe level of the serum and liver in low-dose Fe administered rats. These results suggest that the role of metal transporters in the lung might be different in a part from the duodenum under the environment of over-exposure to Fe.
Adsorption experiments of heavy metal cations by Fe- and Al-hydroxides was conducted to obtain clear information on their adsorption mechanisms. The adsorption isothermal curves of heavy metal cations by Fe- and Al-hydroxides conformed to Langmuir's equation. Increasing the crystallinity degree of Fe- and Al-hydroxides tended to decrease the adsorption capacity and binding energy of heavy metal cations. At the same crystallinity degree, Al-hydroxide showed higher adsorption capacity and energy for the heavy metal cations than Fe-hydroxide. The adsorption capacity and energy of heavy metal cations were directly related to CEC, specific surface area and charge density of hydroxides, and the sequence was in the order of $Cu^{+{+}}$ > $Zn^{+{+}}$ > $Cd^{+{+}}$. The adsorption mechanism of $M^{+{+}}$ form of heavy metal could be presumed as the specific adsorption of $M^{+{+}}$ and the desorption of two $H^+$ from the surface aquo($OH_2$) and/or hydroxo(-OH) group for each mole of $M^{+{+}}$ adsorbed. A ring structure between $M^{+{+}}$ and two surface aquo and/or hydroxo groups was postulated. Nonspecific adsorption involved the adsorption of $MCl^+$ and the desorption of one H+ from the surface aquo and/or hydroxo groups for each mole of $M^{+{+}}$ adsorbed. A single bond structure in which $MCl^+$ replaced one $H^+$ from the surface aquo and/or hydroxo groups was postulated. The ratio of specific to nonspecific adsorption increased with increasing pH.
The fission yeast Schizosaccharomyces pombe contains two distinct superoxide dismutase (SOD) activities, one in the cytosol encoded by the $sod2^{+}$ gene and the other in mitochondria. The $sod2^{+}$ gene encoding putative mitochondrial manganese superoxide dismutase (MnSOD) was isolated from the S. pombe genomic library using a PCR fragment as the probe. The nucleotide sequence of the $sod2^{+}$ gene and its flanking region (4051 bp HindIII fragment) was determined. An intron of 123 nt in size was predicted and confirmed by sequencing the cDNA following reverse transcription PCR. The predicted Sod2p consists of 218 amino acid residues with a molecular mass of 24,346 Da. The deduced amino acid sequence showed a high degree of homology with other MnSODs, especially in the metal binding residues at the active site and their relative positions. The transcriptional start site was mapped by primer extension at 231 at upstream from the ATG codon. A putative TATA box(TATAAAA) was located 58 nt upstream from the transcriptional start site and putative polyadenylation sites were located at 1000, 1062, and 1074 nt downstream from the ATG start codon.
The manganese-containing superoxide dismutase (MnSOD) is a major component of the cellular defence mechanisms against the toxic effects of the superoxide radical. Within the framework of studies on oxidative stress=responsible enzymes in the Candida sp., the gene encoding the MnSOD was isolated and examined in this study. A specific primer was designed based on conserved regions of MnSOD sequences from other organisms, and was used to isolate the gene by PCR on reverse-transcribed Candida poly($A^{+}$) RNA. The PCR product was used to screen a Candida genomic lambda library and the nucleotide wequence of positive clone was determined. The deduced primary sequence encodes a 25kDa protein which has the conserved residues for enzyme activity and metal binding. The 28 N-terminal amino acids encoded by the Candida cDNA comprise a putatice mitochondrial transit peptide. Potential regulatory elements were identified in the 5' flanking sequences. Northern blot analysis showed that the transcription of the MnSOD gene is induced 5-to 10-fold in response to mercury, cadmium ions and hydrogen peroxide.
The cyclic amidohydrolase family enzymes, which include allantoinase, dihydroorotase, dihydropyrimidinase and (phenyl)hydantoinase, are metal-dependent hydrolases and play a crucial role in the metabolism of purine and pyrimidine in vivo. Each enzyme has been independently characterized, and thus well documented, but studies on the higher structural traits shared by members of this enzyme family are rare due to the lack of comparative study. Here, we report upon the expression in E. coli cells of maltose-binding protein (MBP)- and glutathione S-transferase (GST)-fused cyclic amidohydrolase family enzymes, facilitating also for both simple purification and high-level expression. Interestingly, the native quaternary structure of each enzyme was maintained even when fused with MBP and GST. We also found that in fusion proteins the favorable biochemical properties of family enzymes such as, their optimal pHs, specific activities and kinetic properties were conserved compared to the native enzymes. In addition, MBP-fused enzymes showed remarkable folding ability in-vitro. Our findings, therefore, suggest that a previously unrecognized trait of this family, namely the ability to functional fusion with some other protein but yet to retain innate properties, is conserved. We described here the structural and evolutionary implications of the properties in this family enzyme.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.15
no.5
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pp.262-264
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2014
Pristine ZnO, 3 wt.% Ga-doped (3GZO) and 3 wt.% Ag-doped (3SZO) ZnO nanowires (NWs) were grown using the hot-walled pulse laser deposition (HW-PLD) technique. The doping of Ga and Ag in ZnO NWs was observed by analyzing the optical and chemical properties. We optimized the synthesis conditions, including processing temperature, time, gas flow, and distance between target and substrate for the growth of pristine and doped ZnO NWs. The diameter and length of pristine and doped ZnO NWs were controlled under 200 nm and several ${\mu}m$, respectively. Low temperature photoluminescence (PL) was performed to observe the optical property of doped NWs. We clearly observed the shift of the near band edge (NBE) emission by using low temperature PL. In the case of 3GZO and 3SZO NWs, the center photon energy of the NBE emissions shifted to low energy direction using the Burstein Moss effect. A strong donor-bound exciton peak was found in 3 GZO NWs, while an acceptor-bound exciton peak was found in 3SZO NWs. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) also indicated that the shift of binding energy was mainly attributed to the interaction between the metal ion and ZnO NWs.
Mananghaya, Michael;Yu, Dennis;Santos, Gil Nonato;Rodulfo, Emmanuel
Korean Journal of Materials Research
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v.26
no.6
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pp.298-305
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2016
In this work, recent progress on graphene/metal oxide composites as advanced materials for $HgCl_2$ and $CO_2$ capture was investigated. Density Functional Theory calculations were used to understand the effects of temperature on the adsorption ability of $HgCl_2$ and water vapor on $CO_2$ adsorption on CaO (001) with reinforced carbon-based nanostructures using B3LYP functional. Understanding the mechanism by which mercury and $CO_2$ adsorb on graphene/CaO (g-CaO) is crucial to the design and fabrication of effective capture technologies. The results obtained from the optimized geometries and frequencies of the proposed cluster site structures predicted that with respect to molecular binding the system possesses unusually large $HgCl_2$ ($0.1-0.4HgCl_2g/g$ sorbent) and $CO_2$ ($0.2-0.6CO_2g/g$ sorbent) uptake capacities. The $HgCl_2$ and $CO_2$ were found to be stable on the surface as a result of the topology and a strong interaction with the g-CaO system; these results strongly suggest the potential of CaO-doped carbon materials for $HgCl_2$ and $CO_2$ capture applications, the functional gives reliable answers compared to available experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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