• 생명과학회지
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• 제28권10호
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• pp.1132-1139
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• 2018

진핵생물에서 유비퀴틴화 과정을 통해 단백질 안정성이 조절되며, E3 ligase는 유비퀴틴화 과정 동안 분해 대상 기질의 결정 및 기질로의 유비퀴틴 전달을 위한 주효소로 작용한다. Multi-subunit E3 ligase의 일종인 cullin4(CUL4)-based E3 ligase (CRL4) 복합체는 식물의 다양한 호르몬, 스트레스와 관련된 세포 내 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 호르몬, 스트레스 신호 전달 과정에서 CRL4의 다양한 역할에 대한 보고가 애기장대에서 이루어져 왔음에도 불구하고, 주요 식량 작물인 벼에서의 CRL4 기능에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 이에 벼에서 CRL4에 의해 매개되는 세포 내 반응들을 상세히 이해하기 위해, 본 연구에서는 애기장대 cullin4 (CUL4)의 상동 유전자를 벼에서 동정하고, 조직별 벼 CUL4 유전자의 발현 양상과 다양한 식물 호르몬 및 환경 스트레스 처리에 의한 해당 유전자의 발현 양상을 탐색하였다. 벼 CUL4 유전자인 OsCUL4는 앱시스산, 사이토키닌과 같은 식물 호르몬과 가뭄, 고염 스트레스에 의해 발현량이 급격히 상형 조절되는 양상을 보였는데 이는 해당 단백질이 앱시스산 및 사이토키닌에 의해 매개되는 세포 내 반응과 기능적으로 연계되어 있음을 암시한다. 또한, OsCUL4는 CRL4 복합체의 어댑터로 작용하는 OsDDB1과 직접적으로 결합하였는데, 이는 본 연구를 통해 동정한 OsCUL4가 벼에서 실질적으로 CRL4의 scaffold 단백질로 기능할 수 있음을 보여준다. 본 연구를 통해 수행된 OsCUL4 유전자의 발현 양상에 대한 연구는, 벼에서 CRL4 매개 유비퀴틴화 과정이 관여하는 세포 내 반응을 규명하기 위한 시작점으로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권1호
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• pp.23-29
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• 2009

벼의 저온처리 cDNA 은행에서 분리된 CCCH 형태 zinc finger 단백질인 OsZF2의 기능을 분석하기 위하여 벼에서 CaMV 35S 프로모터 조절하에 OsZF2가 발현(35S:OsZF2)되는 형질전환벼 식물체를 개발하였다. 35S:OsZF2 형질전환벼에 대한 하이그로 마이신저항성 검정을 통해 동형접합체 계통을 선발하고 Northern 발현분석에 의해 OsZF2 유전자가 형질전환체에서 과발현되는 것을 확인하였다. 형질전환체와 대조구인 낙동벼를 100 mM NaCl 첨가 MS 배지에서 키운 후 잎과 뿌리의 길이를 측정하여 내염성 검정을 수행한 결과 대조구에 비해 형질전환체 생육이 다소 양호 한 것으로 나타났다. GMO 포장에서 생육상태를 관찰 한 결과 형질전환체는 생육지연으로 인한 왜화 현상을 나타내며 출수기 또한 열흘 정도 지연되나 등숙기에는 대조구와 같은 초장을 보였다. zinc finger 유전자는 식물체의 발달과 분화 단계 및 환경 스트레스 반응 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으므로 유전체발현 분석으로 하위단계에서 조절되는 유전자 발현 양상을 분석하였다. 35S:OsZF2 전환체에서 낙동벼보다 4배 이상 발현이 증가된 유전자 중에서 게놈 주석에 기초한 기능을 유추하면 신호전달과 관련된 protein kinase, DNA 결합단백질과 대사에 관련된 효소 유전자, 스트레스 반응에 관여하는 일부 유전자 및 병 저항성과 관련된 유전자들의 발현이 증가되었다. 따라서 벼에서 분리된 OsZF2 CCCH type zinc finger 유전자는 벼 성장 발달과 스트레스에 반응하는 상위 조절자로서 기능을 할 것으로 추측된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.140-140
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• 2017

Nutritious and functional foods from crop have received great attention in recent years. Colored-grain wheat contains high phenolic compound and a large number of flavonoid. The anthocyanin and polyphenolic synthesis and accumulation is generally stimulated in response to biotic or abiotic stresses. Here, we analyzed genome wide transcripts in seedling of colored-grain wheat response to ABA and PEG treatment. About 900 and 1500 transcripts (p-value < 0.05) from ABA and PEG treatment were aligned to IWGSC1+popseq DB which is composed of over 110,000 transcripts including 100,934 coding genes. NR protein sequences of Poaceae from NCBI and protein sequence of transcription factors originated from 83 species in plant transcription factor database v3.0 were used for annotation of putative transcripts. Gene ontology analysis were conducted and KEGG mapping was performed to show expression pattern of biosynthesis genes related in flavonoid, isoflavonoid, flavons and anthocyanin biopathway. DroughtDB (http://pgsb.helmholtz-muenchen.de/droughtdb/) was used for detection of DEGs to explain that physiological and molecular drought avoidance by drought tolerance mechanisms. Drought response pathway, such as ABA signaling, water and ion channels, detoxification signaling, enzymes of osmolyte biosynthesis, phospholipid metabolism, signal transduction, and transcription factors related DEGs were selected to explain response mechanism under water deficit condition. Anthocyanin, phenol compound, and DPPH radical scavenging activity were measured and antioxidant activity enzyme assays were conducted to show biochemical adaptation under water deficit condition. Several MYB and bHLH transcription factors were up-regulated in both ABA and PEG treated condition, which means highly expressed MYB and bHLH transcription factors enhanced the expression of genes related in the biosynthesis pathways of flavonoids, such as anthocyanin and dihydroflavonols in colored wheat seedlings. Subsequently, the accumulation of total anthocyanin and phenol contents were observed in colored wheat seedlings, and antioxidant capacity was promoted by upregulation of genes involved in maintaining redox state and activation of antioxidant scavengers, such as CAT, APX, POD, and SOD in colored wheat seedlings under water deficit condition. This work may provide valuable and basic information for further investigation of the molecular responses of colored-grain wheat to water deficit stress and for further gene-based studies.

• BMB Reports
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• 제41권5호
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• pp.376-381
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• 2008

The discovery of RNA silencing inhibition by virus encoded suppressors or low temperature leads to concerns about the stability of transgenic resistance. RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) has been previously characterized to be essential for transgene-mediated RNA silencing. Here we showed that low temperature led to the inhibition of RNA silencing, the loss of viral resistance and the reduced expression of host RdRp homolog (NtRdRP1) in transgenic T4 progeny with untranslatable potato virus Y coat protein (PVY-CP) gene. Moreover, RNA silencing and the associated resistance were differently inhibited by potato virus X (PVX) and tobacco mosaic virus (TMV) infections. The increased expression of NtRdRP1 in both PVX and TMV infected plants indicated its general role in response to viral pathogens. Collectively, we propose that biotic and abiotic stress factors affect RNA silencing-mediated resistance in transgenic tobacco plants and that their effects target different steps of RNA silencing.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권6호
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• pp.1555-1560
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• 2010

Quantum dots (QDs) are extensively employed for biomedical research as a fluorescence reporter and their use for various labeling applications will continue to increase as they are preferred over conventional labeling methods for various reasons. However, concerns have been raised over the toxicity of these particles in the biological system. Till date no thorough investigation has been carried out to identify the molecular signatures of QD mediated toxicity. In this study we evaluated the toxicity of CdSe, $Cd_{1-x}Zn_xS$/ZnS and CdSe/ZnS quantum dots having different spectral properties (red, blue, green) using human embryonic kidney fibroblast cells (HEK293). Cell viability assay for both short and long duration exposure show concentration material dependent toxicity, in the order of CdSe > $Cd_{1-x}Zn_xS$/ZnS > CdSe/ZnS. Genome wide changes in the expression of genes upon QD exposure was also analyzed by wholegenome microarray. All the three QDs show increase in the expression of genes related to apoptosis, inflammation and response towards stress and wounding. Further comparison of coated versus uncoated CdSe QD-mediated cell death and molecular changes suggests that ZnS coating could reduce QD mediated cytotoxicity to some extent only.

• 한국작물학회지
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• 제65권2호
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• pp.104-112
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• 2020

본 실험은 옥수수(B73)에서 습해에 대한 생육 특성 변화와 습해 관련 유전자 발현 양상을 조사하여 내습성 옥수수 마커 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 수행되었다. 1. 침수 처리구에서 초장(21.3%), 근장(50.6%), 잎 및 뿌리의 무게(21.6%), 잎의 SPAD 값(55.7%) 및 엽록소 함량(35.3%)은 감소하였고, 뿌리의 ROS의 함량은 2시간까지 46.5% 증가하다가 6시간 후에는 차이가 발생하지 않았다. 2. 뿌리 두께가 대조구에 비해 습해 처리구에서 2.5배이상 증가하였고, 뿌리 피층에 다수의 통기조직이 형성되었다. 3. 통기조직 형성(EXP1)과 에틸렌 생합성에 관련된 유전자(EREBP105) 등 습해 관련 유전자 7개가 습해 처리구에서 2.5배 이상 발현이 증가되는 것을 Microarray 분석을 통해 선별하고 RT-PCR을 통해 확인하였다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권1호
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• pp.106-116
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• 2023

Background: Pirarubicin (THP) is an anthracycline antibiotic used to treat various malignancies in humans. The clinical usefulness of THP is unfortunately limited by its dose-related cardiotoxicity. Ginsenoside F1 (GF1) is a metabolite formed when the ginsenosides Re and Rg1 are hydrolyzed. However, the protective effects and underlying mechanisms of GF1 on THP-induced cardiotoxicity remain unclear. Methods: We investigated the anti-apoptotic and anti-oxidative stress effects of GF1 on an in vitro model, using H9c2 cells stimulated by THP, plus trigonelline or AKT inhibitor imidazoquinoxaline (IMQ), as well as an in vivo model using THP-induced cardiotoxicity in rats. Using an enzyme-linked immunosorbent test, the levels of malondialdehyde (MDA), brain natriuretic peptide (BNP), creatine kinase (CK-MB), cardiac troponin (c-TnT), lactate dehydrogenase (LDH), superoxide dismutase (SOD) and glutathione (GSH) were determined. Nuclear factor (erythroid-derived2)-like 2 (Nrf2) and the expression of Nrf2 target genes, including heme oxygenase-1 (HO-1), glutathione-S-transferase (Gst), glutamate-cysteine ligase modifier subunit (GCLM), and expression levels of AKT/Bcl-2 signaling pathway proteins were detected using Western blot analysis. Results: THP-induced myocardial histopathological damage, electrocardiogram (ECG) abnormalities, and cardiac dysfunction were reduced in vivo by GF1. GF1 also decreased MDA, BNP, CK-MB, c-TnT, and LDH levels in the serum, while raising SOD and GSH levels. GF1 boosted Nrf2 nuclear translocation and Nrf2 target gene expression, including HO-1, Gst, and GCLM. Furthermore, GF1 regulated apoptosis by activating AKT/Bcl-2 signaling pathways. Employing Nrf2 inhibitor trigonelline and AKT inhibitor IMQ revealed that GF1 lacked antioxidant and anti-apoptotic effects. Conclusion: In conclusion, GF1 was found to alleviate THP-induced cardiotoxicity via modulating Nrf2 and AKT/Bcl-2 signaling pathways, ultimately alleviating myocardial oxidative stress and apoptosis.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권2호
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• pp.187-195
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• 2020

To understand the molecular mechanism involved in the survivability of cold-tolerant lactic acid bacteria was of great significance in food processing, since these bacteria play a key role in a variety of low-temperature fermented foods. In this study, the cold-stress response of probiotic Lactobacillus plantarum K25 isolated from Tibetan kefir grains was analyzed by iTRAQ proteomic method. By comparing differentially expressed (DE) protein profiles of the strain incubated at 10℃ and 37℃, 506 DE proteins were identified. The DE proteins involved in carbohydrate, amino acid and fatty acid biosynthesis and metabolism were significantly down-regulated, leading to a specific energy conservation survival mode. The DE proteins related to DNA repair, transcription and translation were up-regulated, implicating change of gene expression and more protein biosynthesis needed in response to cold stress. In addition, two-component system, quorum sensing and ABC (ATP-binding cassette) transporters also participated in cell cold-adaptation process. These findings provide novel insight into the cold-resistance mechanism in L. plantarum with potential application in low temperature fermented or preserved foods.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권2호
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• pp.231-239
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• 2016

담배에서 후성유전관련 유전자의 발현연구를 위해 담배유래 시토신 DNA 탈메틸화 관련 NtROS2a 유전자를 과발현 및 RNAi 식물체를 육성하였다. 이들 형질전환체들은 고염 및 산화 스트레스하에서 내성이 증진되었으며, 다양한 표현형변이를 보였다(Lee et al. 2015). 본연구에서는 선발된 과발현 (OX1), RNAi 식물체(RNAi 13) 및 대조식물체(WT)를 이용하여 Agilent Tobacco 4 X 44K Oligo chip으로 microarray분석을 수행하였다. OX1과 RNAi13 계통을 이용하여 WT과 함께 비교 분석한 결과, 대부분 세포 내 이온 수송, 영양 공급 등과 같은 물질대사와 생물적 비생물적 스트레스 및 methylation과 관련되어 영향을 주는 유전자들에서 up-regulation 되었고, 물질대사관련 유전자와 세포 내 기능유전자의 역할을 담당하는 조효소, 그리고 다양한 스트레스 및 메틸레이션 관련 유전자군에서 또한 down-regulation되었다. 각각의 up-, down-regulation된 유전자들을 WT과 비교하여 qRT-PCR을 수행한 결과, KH domain-containing protein, MADS-box protein 및 Zinc phosphodiesterase ELAC protein 유전자들에서 발현이 높게 나타났으며, 반면에 pentatricopeptide (PPR) repeat-containing protein, histone deacetylase HDAC3 protein 및 protein kinase는 0.4 ~ 1.0-fold 발현양이 감소되었다. 따라서 DNA glycosylase를 암호화하는 NtROS2a 유전자는 demethylation과 관련되어 담배 식물체에서 다양한 전사레벨을 조절하는 것으로 판단된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권2호
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• pp.149-155
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• 2017

벼는 중요한 식량작물이며 지속적으로 벼흰잎마름병균, 도열병균, 잎집무늬마름병균, 바이러스 등 여러 병원균에 의해 수확량이 영향을 받고 있다. 이들 중 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)에 의해 유발되는 벼흰잎마름병은 세계 벼 재배지역에 발병하여 막대한 피해를 주고 있어 문제가 되고 있다. 따라서 생물적/비생물적 스트레스 저항성에 관여한다고 알려져 있는 식물 특이 전사인자 중의 하나인 NAC(NAM, ATAF, and CUC) 전사인자를 이용하여 벼의 벼흰잎마름병에 대한 저항성을 증진시키고자 하였다. 본 연구에서는 벼에서 NAC 전사인자 중 하나인 OsNAC58 유전자를 분리해 냈으며 아미노산 서열을 바탕으로 분석해 본 결과이 유전자는 5개의 NAC전사인자 group 중에서도 stress와 많은 관련이 있다고 알려진 group III에 속하였다. 또한 세포 내 위치를 확인하기 위해 GFP와 융합한 단백질을 이용해 조사해 본 세포 내에서도 핵에 위치하는 것으로 조사되었다. OsNAC58 유전자의 생물학적 기능 분석을 위해 이 유전자를 과발현시킨 벼 형질전환체를 만들었다. 동진벼를 기준으로 보다 발현이 높은 13개 계통을 선발하였으며, 이들 계통에 벼흰잎마름병균을 접종하여 병저항성을 검정한 결과 동진벼에 비해 벼흰잎마름병에 대한 저항성이 크게 증대함을 보였다. 이것은 벼의 OsNAC58 유전자가 벼흰잎마름병균 침입 시 숙주인 벼 핵 내에서 벼의 병저항성 기작을 조절하여 나타난 결과로 추정된다.