• Applied Microscopy
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• 제30권4호
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• pp.347-355
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• 2000

Zinc는 인체 내에 철$(Fe^{2+})$다음으로 많은 trace element로서 200여개 효소의 기능에 필수적일 뿐만 아니라 신경계통내에서는 신경조절물질로 작용한다. 뿐만 아니라 허혈, 간질 및 퇴행성 뇌질환의 주요 병리기전에도 관여되어 있다. 그러나 대부분의 Zinc는 단백질에 결합되어 (bound form)신경세포의 세포질 및 핵질내에 존재하고, 10% 이하의 Zinc는 이온상태(free form, $Zn^{2+}$)로 신경종말 (Zinc enriched terminal)에 있는데 , 후자만이 조직화학법으로 가시화된다. 최근까지 새로 개발된 조직화학법으로 Zinc enriched(ZEN)neurons의 분포에 관한 연구가 각광받고 있으나, 국내에서는 이에 대한 연구가 전무한 실정이다. 이에 본 연구자는 고전적인 조직화학법의 기본 원리를 소개하고, 렛드 중추신경계통내 Zinc의 분포를 광학 및 전자현미경으로 관찰하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 실험동물은 Wistar 계통의 랫드(10주령)와 BALB/c 마우스이며, 마취제로는 Pentobarbital(50mg/kg)을 이용하였다. 생체 뇌조직내 이온상태의 $Zinc(Zn^{2+})$를 침전시키기 위하여 selenium(10mg/kg, i.p.)을 처리하였고, 1시간 후 3% Glutaraldehyde액으로 관류고정하여 동물을 희생시켰다. 뇌와 척수를 꺼내어 sucrose에 가라앉을때 까지 담가두었다가 Dry Ice를 이용하여 얼리고, Freezing microtome위에서 $30{\mu}m$두께의 절편을 작성하였다. 조직절편내 $Zn^{2+}$을 동정하기 위한 조직화학법으로는 autometallography (AMG) (Danscher, 1985)를 이용하였다. 광학현미경하에서 밝혀진 Zinc의 분포는 해마복합체를 비롯한 종뇌의 여러부위에 고농도로 분포하였고, 척수에는 중간정도, 그리고 소뇌 및 뇌간에는 매우 낮은 농도로 분포하였다. 전자현미경에서 관찰된 AMG염색과립(silver grains)은 신경종말에 있는 연접소포에 국한되었으며, 이러한 ZEN terminals은 주위 여러 신경세포의 돌기(dendrites)및 세포체 (soma)에 특이한 연접을 이루고 있었다. 즉 후각망울을 포함한 종뇌에서는 주로 비대칭연접 (asymmetrical synapses)이 관찰되었던 반면에, 척수에서는 대칭연접(symmetrical synapses)을 이루고 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 신경종말내 연접소포에 Zinc를 함유하고 있는 소위 ZEN terminals은 중추신경계통에 광범위하게 분포하고 있으며 또한 신경부위에 따라 다양한 분포와 미세구조의 차이를 보였다. 이러한 사실은 중추신경계통내에서 Zinc가 영위하는 신경생물학적 기능이 신경부위에 따라 다양할 것임을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제19권8호
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• pp.1039-1046
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• 2009

다양한 천연물의 합성대사에 관여하는 식물 cytochrome P450 (P450s)은 그 기능적 다양성에도 불구하고, 이들 효소의 광범위한 기질 특이성을 설명해 줄 수 있는 구조분석에 대해서는 충분한 연구가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 식물 p-coumarate 3-hydroxylase (C3H)에 의해 매개되는 효소 반응은 lignin 과 다양한 phenylpropanoid 부산물들의 생합성에 매우 중요한 것으로 여겨지지만, 막 단백질인 C3H의 발현 및 정제가 효과적으로 이루어지지 못하여, 활성을 측정하기 위한 분석방법이 체계화 되지 못하고 있다. C3H의 작용기작과 기질특이성에 대해 폭넓은 이해를 위한 구조분석의 선행단계는 활성을 갖는 C3H를 밀리그램 단위로 분리, 정제하는 실험적 방법을 확립하는 것이라 할 수 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 다양한 돌연변이 방법을 도입하여 식물 막단백질 C3H를 대장균 시스템에서 효과적으로 발현 및 정제할 수 있는 시스템을 사용하였다. 변형된 cytochrome P450 C3H ($C3H_{mod}$)을 세포막으로부터 고농도의 염완충용액을 이용하여 계면활성제 없이 추출하였으며, 2단계 chromatography를 통해 활성을 유지한 상태로 분리할 수 있었다. 이러한 실험적 기법은 NMR 및 X-ray crystallography와 같은 구조분석을 통한 C3H의 효과적인 분석에 적용될 수 있을 것이며, 또한 다른 식물 cytochrome P450 단백질의 효과적인 분석에도 적용 될 수 있을 것이다.