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Gut microbiota-generated metabolites: missing puzzles to hosts' health, diseases, and aging

  • Yan Zhang;Shibo Wei;Hang Zhang;Yunju Jo;Jong-Sun Kang;Ki-Tae Ha;Jongkil Joo;Hyun Joo Lee;Dongryeol Ryu
    • BMB Reports
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    • 제57권5호
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    • pp.207-215
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    • 2024
  • The gut microbiota, an intricate community of bacteria residing in the gastrointestinal system, assumes a pivotal role in various physiological processes. Beyond its function in food breakdown and nutrient absorption, gut microbiota exerts a profound influence on immune and metabolic modulation by producing diverse gut microbiota-generated metabolites (GMGMs). These small molecules hold potential to impact host health via multiple pathways, which exhibit remarkable diversity, and have gained increasing attention in recent studies. Here, we elucidate the intricate implications and significant impacts of four specific metabolites, Urolithin A (UA), equol, Trimethylamine N-oxide (TMAO), and imidazole propionate, in shaping human health. Meanwhile, we also look into the advanced research on GMGMs, which demonstrate promising curative effects and hold great potential for further clinical therapies. Notably, the emergence of positive outcomes from clinical trials involving GMGMs, typified by UA, emphasizes their promising prospects in the pursuit of improved health and longevity. Collectively, the multifaceted impacts of GMGMs present intriguing avenues for future research and therapeutic interventions.

숫자 연결 퍼즐에 관한 교차 회피 우회 경로 알고리즘 (Algorithm for Cross-avoidance Bypass Routing in Numberlink Puzzle)

  • 이상운
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제24권3호
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    • pp.95-101
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    • 2024
  • 주어진 숫자 쌍 간에 빈 셀을 경유하는 선을 연결함에 있어 다른 숫자의 연결선과 교차가 발생하지 않도록 하는 숫자 연결 퍼즐은 다항시간으로 퍼즐을 풀 수 있는 방법이 알려져 있지 않은 NP-완전 문제이다. 지금까지는 임의의 숫자를 선정하여 시행착오 법으로 퍼즐을 풀고 있다. 본 논문은 주어진 문제에 대해 빈 셀을 정점으로, 인접 셀들 간에 간선으로 연결한 격자 그래프로 변환하였다. 다음으로 숫자 쌍 들 간에 직선을 긋고, 교차가 발생한 숫자 그룹으로 분할하였다. 교차 숫자 그룹에서 교차를 회피하는 우회 경로를 설정하였다. 제안된 알고리즘을 18개의 벤치마킹 데이터들에 적용한 결과 모든 데이터에 대해 퍼즐을 O(n)의 선형시간 복잡도로 풀 수 있음을 보였다.

초등 수학 영재 교수-학습 프로그램 분석 (An Analysis on the Programs for the Mathematically Gifted Children in the Elementary Schools)

  • 홍은자;배종수
    • 한국초등수학교육학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.65-84
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    • 2005
  • 영재교육에 대한 관심이 집중되면서 한국교육개발원을 중심으로 개인 및 집단에 의해 많은 초등 수학 영재 교수-학습 프로그램들이 개발되었다. 그러나 기존에 개발된 프로그램들을 분석한 결과 대상이나 영역, 주제와 내용 등이 특정 영역에 편중되거나 중복되는 문제점이 발견되었다. 본 연구에서는 기존에 개발된 22종(384개 주제)의 초등수학 영재 교수-학습 프로그램을 학습 대상, 제 7차 수학과 교육과정의 영역, Renzulli의 3부 심화학습 단계, 내용의 성격 등으로 구분하여 프로그램의 내용과 각각의 구성 체제를 분석하였다. 분석 결과 개발된 프로그램은 고학년에 비해 저학년을 대상으로 하는 교수-학습 프로그램의 비율이 매우 낮게 나타났고, 도형영역에 집중되어 있는 반면 측정 영역은 가장 적은 빈도수를 나타내고 있다. 또한 프로그램은 Renzulli의 3부 심화학습 단계에 따르지 않고 개발되는 경우가 가장 많았으며, 단계별로는 2부, 3부, 1부 순으로 나타났다. 프로그램의 내용의 성격에 따른 분석결과 주제탐구형이 가장 많았으며, 창의적 문제해결형 교구활용형, 프로젝트형, 퍼즐과 게임형의 순으로 나타났다. 프로그램의 구성 체제면에서는 단원명, 단원의 개관, 학습 목표, 단계별 학습내용, 평가, 읽을거리, 참고자료 등의 항목을 중심으로 개발할 것을 제안하였다.

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Manganese and Iron Interaction: a Mechanism of Manganese-Induced Parkinsonism

  • Zheng, Wei
    • 한국환경성돌연변이발암원학회:학술대회논문집
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    • 한국환경성돌연변이발암원학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.34-63
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    • 2003
  • Occupational and environmental exposure to manganese continue to represent a realistic public health problem in both developed and developing countries. Increased utility of MMT as a replacement for lead in gasoline creates a new source of environmental exposure to manganese. It is, therefore, imperative that further attention be directed at molecular neurotoxicology of manganese. A Need for a more complete understanding of manganese functions both in health and disease, and for a better defined role of manganese in iron metabolism is well substantiated. The in-depth studies in this area should provide novel information on the potential public health risk associated with manganese exposure. It will also explore novel mechanism(s) of manganese-induced neurotoxicity from the angle of Mn-Fe interaction at both systemic and cellular levels. More importantly, the result of these studies will offer clues to the etiology of IPD and its associated abnormal iron and energy metabolism. To achieve these goals, however, a number of outstanding questions remain to be resolved. First, one must understand what species of manganese in the biological matrices plays critical role in the induction of neurotoxicity, Mn(II) or Mn(III)? In our own studies with aconitase, Cpx-I, and Cpx-II, manganese was added to the buffers as the divalent salt, i.e., $MnCl_2$. While it is quite reasonable to suggest that the effect on aconitase and/or Cpx-I activites was associated with the divalent species of manganese, the experimental design does not preclude the possibility that a manganese species of higher oxidation state, such as Mn(III), is required for the induction of these effects. The ionic radius of Mn(III) is 65 ppm, which is similar to the ionic size to Fe(III) (65 ppm at the high spin state) in aconitase (Nieboer and Fletcher, 1996; Sneed et al., 1953). Thus it is plausible that the higher oxidation state of manganese optimally fits into the geometric space of aconitase, serving as the active species in this enzymatic reaction. In the current literature, most of the studies on manganese toxicity have used Mn(II) as $MnCl_2$ rather than Mn(III). The obvious advantage of Mn(II) is its good water solubility, which allows effortless preparation in either in vivo or in vitro investigation, whereas almost all of the Mn(III) salt products on the comparison between two valent manganese species nearly infeasible. Thus a more intimate collaboration with physiochemists to develop a better way to study Mn(III) species in biological matrices is pressingly needed. Second, In spite of the special affinity of manganese for mitochondria and its similar chemical properties to iron, there is a sound reason to postulate that manganese may act as an iron surrogate in certain iron-requiring enzymes. It is, therefore, imperative to design the physiochemical studies to determine whether manganese can indeed exchange with iron in proteins, and to understand how manganese interacts with tertiary structure of proteins. The studies on binding properties (such as affinity constant, dissociation parameter, etc.) of manganese and iron to key enzymes associated with iron and energy regulation would add additional information to our knowledge of Mn-Fe neurotoxicity. Third, manganese exposure, either in vivo or in vitro, promotes cellular overload of iron. It is still unclear, however, how exactly manganese interacts with cellular iron regulatory processes and what is the mechanism underlying this cellular iron overload. As discussed above, the binding of IRP-I to TfR mRNA leads to the expression of TfR, thereby increasing cellular iron uptake. The sequence encoding TfR mRNA, in particular IRE fragments, has been well-documented in literature. It is therefore possible to use molecular technique to elaborate whether manganese cytotoxicity influences the mRNA expression of iron regulatory proteins and how manganese exposure alters the binding activity of IPRs to TfR mRNA. Finally, the current manganese investigation has largely focused on the issues ranging from disposition/toxicity study to the characterization of clinical symptoms. Much less has been done regarding the risk assessment of environmenta/occupational exposure. One of the unsolved, pressing puzzles is the lack of reliable biomarker(s) for manganese-induced neurologic lesions in long-term, low-level exposure situation. Lack of such a diagnostic means renders it impossible to assess the human health risk and long-term social impact associated with potentially elevated manganese in environment. The biochemical interaction between manganese and iron, particularly the ensuing subtle changes of certain relevant proteins, provides the opportunity to identify and develop such a specific biomarker for manganese-induced neuronal damage. By learning the molecular mechanism of cytotoxicity, one will be able to find a better way for prediction and treatment of manganese-initiated neurodegenerative diseases.

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시각 및 청각 자극 변화에 따른 기능성 게임의 효능 극대화 방안 연구 (A Study on the Measure to Maximize the Effects of Functional Games in Relation to the Changes in Visual and Auditory Stimulations)

  • 신정훈
    • 융합신호처리학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.147-153
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    • 2013
  • 기능성 게임은 놀이와 학습의 결합 형태이며 미래 지향적 도구로, 기존의 게임이 가지고 있는 역기능을 최소화하고 순기능을 최대화할 수 있으며 게임 산업 및 게임 문화를 바꿀 수 있는 새로운 대안으로 자리매김하고 있다. 최근의 게임 및 교육시장은 사용자의 자율성과 동기를 강조하는 보다 진보된 형태의 학습 콘텐츠 개발로 이동하고 있다. 이와 맞물려 게임 시장 또한 게임 중독 및 학업 부진과 같은 사회 역기능적인 요소를 배제하며, 정신과 육체의 건강을 중시하고 과학적인 교육 효과를 추구하는 인간 친화적 형태의 엔터테인먼트 사업으로의 확장을 다각화하고 있다. 또한, 기능성 게임은 의료보조 및 의료학습, 군사 시뮬레이션, 건강. 보조도구, 특수교육 및 학습 도구같은 전문적인 영역에서 일상적인 교육 및 정신 건강 등으로 확대되고 있으며, 시장도 꾸준히 성장하고 있는 추세이다. 그러나 이러한 시장 특수성에 부응하여 현재 기획 및 개발되고 있는 기능성 게임의 대부분은 그 기능에 대한 정확한 과학적 측정과 효과 검증이 이루어지지 못하고 있으며, 대부분 게임 개발자의 직관과 경험에 의존하여 개발되고 있다. 또한, 전반적으로 단순한 과제를 반복하거나 간단한 퍼즐 형태의 게임으로 실제적 재미 요소와 학습의 효과를 효과적으로 결합시키지 못하고 있으며, 인간기능의 측정보다는 막연한 기능 증진을 기대하는 비과학적인 방법의 게임이 대부분이다. 이에 본 논문에서는 시각 및 청각 자극 변화에 따른 기능성 게임의 몰입도 및 집중도 변화를 분석하여 기능성 게임의 효과적인 시청각 자극 제시 방안과 관련한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 2D 형태의 기능성 게임(가청 주파수 대역의 게임 음향), 3D 형태의 기능성 게임(가청 주파수 대역의 게임 음향), 3D 형태의 기능성 게임(가청 주파수 대역의 게임 음향 및 초음파 영역 게임 보조 음향)을 활용한 3단계의 시각 및 청각 자극 변화 실험 수행하며 사용자의 뇌파를 측정 및 분석한 결과를 제시한다.

지역 아카이빙을 위한 기록화방안 연구 (A Study on Documentation Strategy for Archiving Locality)

  • 권순명;이승휘
    • 기록학연구
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    • 제21호
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    • pp.41-84
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    • 2009
  • 수많은 지역 속에는 우리의 역사와 삶이 존재하고 있지만, 그것들은 인간의 불완전한 기억만을 기대하며 사라져 가고 있다. 지난 10년간의 기록관리는 공공성이라는 미명하에 공공영역에만 치우쳐왔다. 민간영역이라고 해봤자 종교 또는 대학기록관리 정도에만 관심을 기울인 정도였다. 민간영역에 대한 기록관리는 그동안 '사적인 것'이라 하여 기록화 되지 못한 것들을 다양성 추구와 공동체적 삶을 보존하는 것을 목적으로 한다. 이러한 민간영역 기록관리는 지역이라는 범위로 토대로 각각의 '지역성'을 기반으로 한 지역 아카이빙(Archiving Locality)을 통해 이뤄져야 한다. 지역성이란 '특정한 지점에 속하는 성격' 또는 '한지역의 특별한 성격', 즉 지역별 특수성이라고 정의할 수 있다. 즉 특정한 장소나 공간에 존재하는 상태나 상황을 일컫는 말로써 상이한 지역 내에 나타나는 자연적 환경 및 사회 문화적 환경의 차이에 의해 생성되는 지역적 유기체로서의 성격을 의미한다. 이러한 지역성을 바탕으로 한 지역 아카이빙들이 모인다면 지역의 다양한 삶이 녹아있는 국가의 모습을 재현할 수 있을 것이다. 지역 아카이빙의 대상은 도심 속 문화공간에서부터 공동체적 삶을 영위하는 마을 및 소멸되어 사라지는 장소에 이르기까지의 모든 지역을 대상으로 한다. 지역 아카이빙을 위해서는 과거기록에 대한 수집만큼이나, 지역성의 지속을 위해 앞으로 생산되어야 하는 기록에 대한 생산전략 역시 중요하다. 지역 아카이빙은 국지적이며 단계적으로 실시해야 하며 해당지역의 구성원들이 공유하는 가치와 인식 역시 수집과정에 반영해야 한다. 수집정책을 바탕으로 지역의 조직 및 개인기록들을 아카이빙 한 이후에는, 운영 및 활용에 대한 네트워크를 구축하여 지역 아카이빙의 방법론 구축 및 공유, 그리고 결과물의 다양한 활용을 모색해야 한다. 지역 아카이빙이란 용어 자체가 아직은 낯설고 지역성에 대한 개념 또한 명확하지 않은 것이 사실이다. 하지만 그동안 공공영역에 쏟았던 관심과 노력을 이제는 민간영역으로도 상당부분 돌려야 할 시기가 왔다고 생각한다. 뉴스나 정보, 데이터 하나가 한 시간도 채 되지 않아 전국에 전파되는 오늘날이지만, 우리의 삶은 여전히 우리가 살고 있는 조그만 지역으로부터 시작되기 때문이다. 지역 아카이빙이 모여 국가의 모습을 완성한다면 다양성을 담보하는 것은 물론, 거시적인 흐름 속에서의 지역 공동체적 삶을 보존할 수 있을 것이다.