• Journal of Ginseng Research
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• 제45권1호
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• pp.48-57
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• 2021

Background: Ginsenoside Rh2 is well known for many pharmacological activities, such as anticancer, antidiabetes, antiinflammatory, and antiobesity properties. Glycosyltransferases (GTs) are ubiquitous enzymes present in nature and are widely used for the synthesis of oligosaccharides, polysaccharides, glycoconjugates, and novel derivatives. We aimed to synthesize new ginsenosides from Rh2 using the recombinant GT enzyme and investigate its cytotoxicity with diverse cell lines. Methods: We have used a GT gene with 1,224-bp gene sequence cloned from Lactobacillus rhamnosus (LRGT) and then expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). The recombinant GT protein was purified and demonstrated to transform Rh2 into two novel ginsenosides, and they were characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) techniques and evaluated by 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2-5-diphenyltetrazolium bromide assay. Results: Two novel ginsenosides with an additional glucopyranosyl (6→1) and two additional glucopyranosyl (6→1) linked with the C-3 position of the substrate Rh2 were synthesized, respectively. Cell viability assay in the lung cancer (A549) cell line showed that glucosyl ginsenoside Rh2 inhibited cell viability more potently than ginsenoside Rg3 and Rh2 at a concentration of 10 μM. Furthermore, glucosyl ginsenoside Rh2 did not exhibit any cytotoxic effect in murine macrophage cells (RAW264.7), mouse embryo fibroblasts cells (3T3-L1), and skin cells (B16BL6) at a concentration of 10 μM compared with ginsenoside Rh2 and Rg3. Conclusion: This is the first report on the synthesis of two novel ginsenosides, namely, glucosyl ginsenoside Rh2 and diglucosyl ginsenoside Rh2 from Rh2 by using recombinant GT isolated from L. rhamnosus. Moreover, diglucosyl ginsenoside Rh2 might be a new candidate for treatment of inflammation, obesity, and skin whiting, and especially for anticancer.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제32권4호
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• pp.58-65
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• 2004

본 연구는 능이(Sarcodon aspratus)로부터 protease를 분리, 정제하고 이의 효소적 특성을 구명하고자 실시하였다. 정제가 진행되어감에 따라 protease의 비활성은 점차 증가하였는데, 탈염에 의해 비활성이 2.62배 증가하였으며, CMC column 처리로 17배, DEAE-Sephadex A-50 column 처리로 113.8배, Sephadex G-75 column 처리로 728.3배로 증가됨을 알 수 있었다. SDS-PAGE 전기영동 결과, single band의 분자량 약 43,000의 단백질임을 알 수 있었다. 최적 pH 3.5 부근의 정제 protease은 pH 4.35 및 pH 4.7의 등전점을 달리하는 protease가 확인되었으며, 이들 fraction의 비활성은 각각 3,025배 및 3,257배였다. 이들 효소들은 등전점만 다를 뿐, 효소적 특성이 거의 동일하였다. 이 protease는 pH 4에서 최적의 활성을 보였으며, pH 4~7의 범위에서 안정한 활성을 나타냈다. 이 protease의 최적 온도는 40~50℃ 범위였으며, 온도안정성을 조사한 결과, 60℃ 이상의 온도에서 급격한 활성저하를 나타내었다. 50℃에서는 80% 정도의 활성이 유지되었으며, 60℃로 온도가 올라가면 45%, 70℃에서는 거의 활성이 나타나지 않을 정도로 미미하였고, 80℃ 이상에서는 활성이 완전히 잃어버리게 됨을 알 수 있었다. 열에 대한 안정성에 있어서는 30℃ 및 40℃에서 1 h 열처리에서는 매우 안정한 활성을 보였으며, 50℃에서도 70 min간 처리로 90%의 안정성을, 60℃ 및 70℃에서는 10~20 min 처리로 급격한 효소의 활성저하가 시작되었으며, 70℃에서 30 min 처리로 효소의 활성이 없어짐을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제52권1호
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• pp.10-17
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• 2016

항체의 특이적 결합을 분석하는 효소면역분석법은 항원의 탐지를 위해 주로 horseradish peroxidase (HRP) 또는 alkaline phosphatase (AP) 등의 효소를 사용한다. 이때 효소를 주로 화학적으로 항체에 결합시켜 사용하게 되는데 이 과정이 복잡하며 불규칙하게 일어나서 항체 및 효소의 기능을 감소시키게 된다. 또한 대부분의 효소면역분석법에서는 주로 일차 항체의 항원결합을 탐지하기위해 이차 항체를 사용하는데, 즉 이차 항체에 결합한 효소의 기질발색에 의해 일차 항체의 항원결합을 탐지하므로 이차 항체가 요구 되어질 뿐만 아니라 이차 항체의 일차 항체에 대한 반응을 위한 부가적인 배양시간이 필요하다. 더욱 더 중요한 것은 이차 항체만의 비특이적 항원 결합 역시 제거되어져야 한다. 본 연구에서는 대장균의 genomic DNA로부터 PCR을 통해 alkaline phosphatase 유전자(Sadeghi et al., 2008)를 증폭 분리한 다음 이를 TRAIL (tumor necrosis factor ${\alpha}$ related apoptosis induced ligand) receptor인 death receptor 4 (DR4)에 특이적으로 결합하는 hAY4 single-chain Fv (ScFv)에 융합시킨 재조합 ScFv-AP 형태로 대장균에서 발현시켜 정제하였다. 정제된 hAY4 ScFv-AP는 SDS-PAGE에서 단량체(monomer) 분자량인 73.8 kDa을 나타내었다. 그러나 size-exclusion chromatography(SEC)에서는 147.6 kDa을 나타내는 결과를 통해 hAY4 ScFv-AP는 AP의 자연적인 비공유결합에 의해 이량체(dimeric form)형성이 유도되어짐을 확인하였다. 또한 ELISA, Western blot 그리고 immunocytochemistry에서 이차 항체 없이 일차 항체 hAY4 ScFv에 직접 융합된 AP의 기질발색에 의해 ScFv 일차 항체의 특이적 항원결합을 나타내었다. 요약하면 hAY4 ScFv와 대장균의 alkaline phosphatase 유전자를 융합시켜 대장균에서 수용성 형태로 성공적으로 정제하였으며 정제된 ScFv-AP 융합단백질은 ELISA, Western blot 및 immunocytochemistry에서 항원결합력을 나타냈으며 또한 구매에 따른 고비용, 부가적인 배양시간 및 비특이적 결합에 의한 오류 등의 문제점을 갖는 이차 항체를 사용하지 않고 직접적인 항원결합력을 나타내었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제46권3호
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• pp.327-337
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• 1999

연구배경: 활성산소종(reactive oxygen species)은 발암 기전의 여러 단계 과정에 관여한다. 대부분의 종양 세포주 및 종양 조직내의 종양 세포는 활성산소종을 생성하는 반면 종양 세포의 catalase, Mn- 및 CuZn-SOD등 기존 항산화 단백의 활성도는 대부분 저하되어 있다. 이로 인한 종양 조직내의 지속적인 산화 스트레스는 종양의 국소 침습 및 전이를 촉진한다. 12-kDa thioredoxin은 glutathione 및 glutaredoxin과 함께 세포내 산화-환원 전위를 조절하여 세포 활성, 증식, 분화 및 산화-환원에 의한 아포토시스 조절에 관여하는 것으로 알려져 있다. 한편 histiocytic lymphoma 세포 (U937, human)에서 14-kDa 및 10-kDa의 eosinophilic cytotoxic enhancing factor(ECEF)로 정제되었으며 호산구 자극의 생물학적 기능은 10-kDa에서 20배 이상 높은 것으로 알려져 있다. 성인 T-세포백혈병, 자궁경부상피세포암 및 간세포암에서 thioredoxin 양이 증가 되어 있고 폐암에서는 thioredoxin mRNA가 증가되어 있는 것으로 알려져 있다. 이에 폐암 조직과 주위 정상 조직을 비교하여 catalase, CuZn-SOD 및 glutathione peroxidase 등 기존 항산화 단백과 thioredoxin 발현 변화를 비교 관찰하고 대식세포에서 산화 스트레스 및 내독소에 의한 thioredoxin 발현 변화를 관찰하고자 하였다. 방 법: 동일한 환자의 폐암 조직과 주변의 정상 폐 조직을 immunoblot 분석으로 catalase, CuZn-SOD, glutathione peroxidase 및 thioredoxin 발현을 비교 관찰하였으며 대식세포인 mouse monocyte-macrophage 세포 (RAW 264.7)에 5 ${\mu}M$ menadione 및 1 ${\mu}g/ml$ endotoxin을 처치하여 thioredoxin 발현을 관찰하였다. 결 과: Immunoblot 분석상 12-kDa의 thioredoxin 발현은 폐암 조직에서 정상 폐조직과 비교하여 의미있는 증가를 보였으나 catalase 및 CuZn-SOD의 발현은 폐암 조직에서 정상 폐조직과 비교하여 감소하였고 glutathione peroxidase의 발현은 일정 하지 않은 변화를 보였다. 절단형(truncated) thioredoxin 역시 폐암에서 증가하였다. Mouse monocyte-macrophage cells에 5 ${\mu}M$ menadione 및 1 ${\mu}g/ml$ endotoxin을 처치하였을때 thioredoxin 발현은 12시간에 최고로 증가하여 48 시간까지 지속되었다. 결 론: 폐암에서 기존의 항산화 단백과는 달리 12-kDa 및 절단형 thioredoxin 발현이 증가하며 이는 종양 조직내의 지속적인 산화 스트레스와 밀접한 연관이 있다. 특히 절단형 thioredoxin의 생물학적 기능을 고려할 때 절단형 thioredoxin 발현 증가는 종양 세포 증식을 통한 종양 성장에 더욱 의미있는 역할하리라고 생각된다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제36권9호
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• pp.898-907
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• 2003

본 연구에서는 비타민과 무기질을 sub-optimal 수준으로 섭취시키고 고콜레스테롤식이와 에탄올을 병행 섭취시키는 흰쥐를 대상으로 5주간 생식제품을 20％ (생식20군) 및 40% (생식40군) 수준으로 보충 섭취시킨 후, 체내 항산화체계에 미치는 영향을 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 일일 식이섭취량, 체중증가량 및 식이효율은 일반대조군과 영양불균형대조군 간에 유의적인 차이가 관찰되지 않았고, 생식40군의 경우 영양불균형대조군에 비해 식이효율이 유의하게 향상되었다 (p < 0.05) . 간조직의 지질과 산화물농도는 일반대조군에 비해 영양불균형대조군에서 유의하게 더 낮았으며 (p < 0.05), 식이내 생식첨가에 의해 영향을 받지 않았다. 간조직의 SOD 활성은 일반대조군에 비해 영양불균형대조군에서 유의적으로 증가하였고, 생식 섭취군의 경우 영양불균형대조군에 비해 유의하게 감소하였다 (p < 0.05), 간조직의 catalase 활성은 영양불균형대조군에서 일반대조군에 비해 유의하게 더 낮았으며 (p <0.05), 생식섭취에 의해 영향을 받지 않았다. 간조직의 (GSH-Px + catalase)/SOD 비율은 영양불균형대조군에서 일반대조군보다 유의하게 더 낮았으며, 영양불균형대조식이에 생식을 20％ 수준으로 첨가시킨 결과 유의하게 증가하였다 (P < 0.05). 영양불균형대조식이는 일반대조식이에 비해 혈중 Cu 농도를 유의하게 증가시켰다. 생식분말 섭취군의 경우 영양불균형대조군에 비해 Fe, Se, Mn, Zn 및 Cu 등의 무기질 섭취량이 더 많음에도 불구하고 혈중 농도는 오히려 더 낮게 나타났으며, 특히 Fe 및 Cu농도는 유의적으로 감소하였다. 이는 생식제품이 phytate 및 섬유질이 풍부한 전곡류 및 식물성식품들로 구성되어 있어 무기질의 생체이용률을 저하시키기 때문으로 사료되며, 생식제품의 장기 섭취시 이들 무기질 영양상태가 저하되지 않도록 주의가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권3호
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• pp.204-212
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• 2009

대두의 발효를 통하여 생리활성을 가지고 있는 이소플라본 aglycone 함량을 높이기 위한 ${\beta}$-glucosidase와 대두에 다량 함유되어 있는 stachyose, rafinose와 같은 난소화성 oligosaccharides를 분해하기 위해 ${\alpha}$-galactosidase 효소 분비 미생물을 김치로부터 ${\alpha}$-galactosidase와 ${\beta}$-glucosidase를 생산하는 미생물을 탐색하였다. 탐색과정을 위해서 선별한 미생물을 16S rDNA sequencing 동정한 결과, Weissella cibaria 동정되어 Weissella cibaria K-M1-4로 명명하였다. Weissella cibaria K-Ml-4를 대두 액체배지에서 18시간동안 배양한 후, 생산한 효소는 배양액을 에탄을 침전, DEAE sepharose, sephacryl S-100HR column chromatography 통하여 ${\alpha}$-galactosidase의 경우, 정제도 5.3배, 수율 3.5% 그리고 ${\beta}$-glucosidase의 경우, 정제도 4.4배, 수율 2.9%로 정제되었다. ${\alpha}$-Galactosidase 효소특성은 $60^{\circ}C$에서 최대 활성을 나타내었으며, $80^{\circ}C$에서 30분 처리시 43% 잔존활성을 보였다. pH 8.0에서 최대 활성을 나타내었으며, pH 5.0-9.0에서 안정하였다. 금속이온에 대한 영향에서 $Fe^{2+}$과 $Cu^{2+}$을 첨가하였을 때 효소 활성이 증가하였다. p-Nitrophenyl-${\alpha}$-D-galacto-pyranoside (PNPG) 기질에 대한 Km은 0.98 mM이었고, Vmax는 $1.81{\mu}$mole/min 이었다. ${\beta}$-Glucosidase 효소 특성은 $50^{\circ}C$에서 최대 활성을 나타내었으며, $80^{\circ}C$에서 30분 처리시 46% 잔존활성을 보였다. pH 7.0에서 최대 활성을 나타내었으며, pH 5.0-9.0에서 안정하였다. 금속이온에 대한 영향에서 $Fe^{2+},\;Co^{2+},\;Cu^{2+}$을 첨가하였을 때 효소 활성이 증가하였다. p-Nitrophenyl-${\beta}$-D-gluco-pyranoside (PNPG)에 대한 Km값은 1.24mM이었고, Vmax는 $6.81{\mu}$mole/min 이었다.

• 생명과학회지
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• 제20권11호
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• pp.1683-1690
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• 2010

심혈관질환 및 암 등의 만성퇴행성 질환을 예방하는 식이성분 이소플라본에 대한 관심이 고조되고 있다. 그러나 대두 단백질에 포함된 성분으로서의 이소플라본의 효과에 관해서는 많은 검증이 되어왔지만 정제된 이소플라본 자체의 생리활성에 관해서는 아직 논란의 여지가 많이 있다. 특히 이소플라본의 지방감소 효과, 항산화작용등에 관해서는 질병 예방의 효과와 관련하여 규명되어야 할 부분이다. 본 연구에서는 이소플라본 첨가 식이가 고콜레스테롤 식이를 섭취하는 흰쥐와 일반식이를 섭취하는 흰쥐의 지질 패턴과 지질과산화 및 항산화 체계에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 생후 7주령 Sprague Dawley 수컷 흰쥐를 사용하여 대조군(basal diet, B), 이소플라본 보충군(B+Isoflavone, BI) 고콜레스테롤군(B+cholesterol, BC) 및 고콜레스테롤-이소플라본 보충군(BC+Isoflavone, BIC)으로 나누어 8주간 사육하였다. Two-way ANOVA를 실시하여 이소플라본과 콜레스테롤 보충효과 및 각 변수에 대한 두 요인간의 상호작용을 검증하였다 총 콜레스테롤, VLDL+LDL 콜레스테롤, atherogenic index는 콜레스테롤 비첨가 군 중에서(B, BI) 이소플라본에 의해 유의하게 낮았지는 효과가 있었고(각 각 p=0.0002, p<0.0001, p=0.0042). 콜레스테롤 첨가군(BC, BIC)들을 비교했을 때는 VLDL+LDL 농도만이 이소플라본 첨가시(BIC) 유의하게 낮았다(p<0.0001). T-SOD는 콜레스테롤 비첨가 군 중에서(B, BI) 이소플라본 첨가군(BI)이 비첨가군(B)보다 유의하게 높았고(각 각 p=0.0317) TAS는 콜레스테롤 첨가 여부와 관계 없이 이소플라본 첨가군(BI, BIC)이 비첨가군(B, BC)보다 유의하게 높게 나타났다(p<0.0001). 혈청 지질과산화, 총 항산화능, 항산화 효소활성에 영향을 미치는 이소플라본과 콜레스테롤의 모든 효과는 각 각 독립적인 것으로 나타났다. 이소플라본이 혈청 지질패턴을 개선하고 항산화능을 증가시킴으로써 심혈관계질환을 비롯한 만성퇴행성 질환을 예방해 줄 수 있을 것으로 사료되며 이소플라본의 식이 첨가량에 따른 효과에 대해 보다 심층적인 연구가 지속되어야 할 것이다.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.119-126
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• 2011

질병과 밀접한 관계가 있는 hCGL 단백질의 경우 대량 배양 시 유도체를 사용하지 않아도 발현이 되는 점과 유전자 측면에서 조작이 쉬운 E.coli를 이용하여도 발현이 된다는 점에 있어서 중요한 이점을 가지고 있다. 본 연구에서는 배양되는 온도와 발현에 관련 있는 유도체의 농도, 600 nm에서의 균 성장 정도에 따른 유도체의 첨가 그리고 배지의 양을 조절하면서 유입되는 aeration의 조건으로 hCGL 단백질 발현의 최적의 조건 확립을 목적으로 하였다. 또 각 발생되는 inclusion body의 양을 측정하면서 보다 많은 가용성 단백질을 발현시키는 조건을 확립하고자 하였다. hCGL 단백질은 저온에서 보다 많은 양의 단백질이 발현되며 inhibitor의 억제를 담당하는 유도체의 농도와는 상관없이 발현이 되었다. 또한 균의 성장 정도에 따라 유도체의 첨가시기를 달리 하였을 때, 발현 비율에 차이는 있었으나 전체적인 단백질 양과 비교해 보면, 이는 hCGL 발현에 큰 영향을 미치지 않는다. 배지의 양을 달리하여 살펴본 aeration에 따른 hCGL 발현 정도는 배지의 부피가 15%일 때 높은 aeration으로 균의 양은 많았으나 목적 단백질인 hCGL의 발현은 aeration이 되지 않는 조건에서 더 잘되는 것을 확인하였다. 그리고 His-TEV-hCGL의 활성은 야생형 hCGL의 활성을 기준으로 하였을 때, L-cystathionine을 기질로 하였을 경우 76%, L-cysteine을 기질로 하였을 경우 88% 수준으로 유사한 활성을 나타내었고, 이는 손쉽게 정제 가능한 His-TEV-hCGL을 야생형을 대신하여 사용할 수 있음을 시사한다. 또한 His-TEV-hCGL이 야생형 hCGL과 같이, 427 nm에서 흡광을 가지는 것으로 보아 보효소PLP를 포함하고 있음을 알 수 있었다. 이로써 homocysteine 대사연구에 필수적인 hCGL 효소를 다량 얻는 방법을 확립하고, 관련 연구에 기여하리라 사료된다.