생체 내에서 $O_2$를 특이적으로 제거시켜 줌으로써 의학적 응용가치가 매우 높은 것으로 알려진 superoxide dismutase(SOD)에 대하여 연구하였다. 먼저 이 효소의 활성을 여러 속의 세균을 대상으로 검토해된 결과 비교적 높은 활성을 나타낸 Bacillus circulans를 본 실험의 공시균주로 선택한 다음 SOD의 최적 생산 조건을 설정하였다. SOD의 생산은 각 세균에 따라서 양적인 차이는 있으나 종 및 속에 관계없이 다양하게 존재하는 것으로 나타났다. 효소의 생산 조건은 탄소원으로서 1% glucose, 질소원으로서 2% polypeptone, 무기염으로서 0.1% NaCl을 첨가하였을 때 가장 양호하였고 최적 pH는 6.0이었다. 이상의 조성을 가진 배지를 500$m\ell$용 진탕 플라스크에 100$m\ell$을 넣어 3$0^{\circ}C$ 에서 20시간 호기적 배양을 하였을 때 효소 생산 및 균체량이 최대에 도달하였다. 조효소액은 극히 불안정하여 안정제의 검토가 불가피하였다. 안정제로서는 최종농도가 5% 되도록 ethyl alcohol을 첨가한 경우가 효과적이었으며 pH 안정성은 pH5.0인 acetate buffer에서 가장 안정하였다. 이상의 조건 하에서 조효소액은 20일 이상 동안 약 80%의 잔존활성을 가지고 비교적 안정한 상태로 유지되었다.
Hovenia dulcis Thunb fruits were successively extracted with hot water, water, methanol, ethyl acetate, and chloroform. The crude extracts were investigated for potential antioxidant by measuring scavenging against DPPH free radicals, reducing power, superoxide radicals, and protection of protein damage and cultured cells from a lethal dose of hydrogen peroxide ($H_2O_2$). In all chemical assays used, the hot water extract of H. dulcis fruits, which contained $61.14{\pm}2.57$ (Tannic acid mg/g extract, n=3) of total phenolic compounds contents exhibited highest activity in in vitro models of DPPH free radical scavenging activity, reducing power assay, superoxide radical scavenging activity and protection of protein damage. In addition, the hot water extract protected cultured RAW 264.7 macrophages from a lethal dose of $H_2O_2$ and reduced reactive oxygen species level in RAW 264.7 cells.
본 연구에서는 초산화칼륨이 포함된 화학 폐를 이용하여 이산화탄소를 산소로 전환시켰다. 우선 초산화칼륨을 수산화칼슘과 혼합하여 초산화칼륨의 반응성을 낮추었다. 기제조한 수산화칼슘-초산화칼륨 혼합물을 수분제거에 용이한 실리콘 고분자 매트릭스에 여러 가지 비율로 분산시켜 화학 폐를 제조하였다. 일반적으로 화학 폐에 있는 초산화칼륨의 양이 많아질수록 변환되는 이산화탄소와 발생되는 산소의 양이 증가하였다. 후리에 적외선 분광기 분석결과 화학 폐에 분산되어 있는 규소-산소의 단일결합이 $1,050cm^{-1}$에서 나타났다. 규소-산소 단일결합의 흡수도는 화학 폐에 있는 규소고분자의 함량이 높을수록 높았다. 본 실험결과는 이산화황이나 이산화질소같은 산성 가스의 전환에도 이용될 수 있음을 보여준다.
본 연구에서는 넙치(Paralichthys olivaceus)를 이용하여 과산화수소(H2O2)처리농도에 따른 체내에서의 혈액생리학적 변화, 항산화효소 및 열충격단백질(HSP)등의 변화를 조사하여 화학적 스트레스에 대한 기초자료를 제공하고자 본 실험을 수행하였다. H2O2의 실험구는 각각 0(대조구), 100, 300 및 500 ppm으로 설정하였으며, 1시간 약욕처리 후 순환시켜 1, 3 및 5시간 후에 혈액성상을 분석하였다. 그 결과, H2O2 처리에 의한 혈액성상에서의 헤마토크리트 수치인 경우에는 농도 및 시간에 의존하여 유의하게 감소되는 경향을 나타내었다. 헤모글로빈의 농도에 있어서도 대조구에 비하여 낮은 수치를 나타내었다. 또한, 적혈구 수에서도 대조구와 비교하여 3시간까지 유의하게 낮은 수치를 나타내었으나, 5시간 경과 후에는 이전 대조구 수준으로 회복되는 경향을 나타내었다. 단백질 농도는 500 ppm 처리구에서 0시간 및 1시간째 대조구와 비교하여 유의하게 낮은 수치를 나타내었으나, 3시간 경과 이후 회복되는 경향을 나타내었다. SOD 및 CAT 효소활성은 유의하게 증가되는 결과를 나타내었다. 또한, HSP70 단백질량이 대조구에 비해 전 실험구에서 유의하게 증가되었으며, HSP70 mRNA량은 500 ppm 처리구에서 유의하게 높게 발현되는 경향을 나타내었다.
The nonenzymatic glycation of copper, zinc-superoxide dismutase (Cu,Zn-SOD) led to inactivation and fragmentation of the enzyme. The glycated Cu,zn-SOD was isolated by boronate affinity chromatography. The formation of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OH-dG) in calf thymus DNA and the generation of strand breaks in pBhiescript plasmid DNA by a metal-catalyzed oxidation (MCO) system composed of $Fe^{3+}$, $O_2$, and glutathione (GSH) as an electron donor was enhanced more effectively by the glycated CU,Zn-SOD than by the nonglycated enzyme. The capacity of glycated Cu,Zn-SOD to enhance damage to DNA was inhibited by diethylenetriaminepentaacetic acid (DETAPAC), azide, mannitol, and catalase. These results indicated that incubation of glycated CU,Zn-SOD with GSH-MCO may result in a release of $Cu^{2+}$ from the enzyme. The released $Cu^{2+}$ then likely participated in a Fenton-type reaction to produce hydroxyl radicals, which may cause the enhancement of DNA damage.
Reactive oxygen species (ROS) are implicated in vascular homeostasis. This study investigated whether ${O_2}^{\cdot^-}$, the foundation molecule of all ROS, regulates vasomotor function. Hence, vascular reactivity was measured using rat thoracic aortas exposed to an ${O_2}^{\cdot^-}$ generator (pyrogallol) which dose-dependently regulated both $\alpha$-adrenergic agonist-mediated contractility to phenylephrine and endothelium-dependent relaxations to acetylcholine. Pyrogallol improved and attenuated responses to acetylcholine at its lower (10 nM - 1 ${\mu}M$) and higher (10 - 100 ${\mu}M$) concentrations, respectively while producing the inverse effects with phenylephrine. The endothelial inactivation by L-NAME abolished acetylcholine-induced vasodilatations but increased phenylephrine and KCl-induced vasoconstrictions regardless of the pyrogallol dose used. Relaxant responses to sodium nitroprusside, a nitric oxide donor, were not affected by pyrogallol. Other ROS i.e. peroxynitrite and $H_2O_2$ that may be produced during experiments did not alter vascular functions. These findings suggest that the nature of ${O_2}^{\cdot^-}$-evoked vascular function is determined by its local concentration and the presence of a functional endothelium.
The water fraction exhibiting anticancer activity was prepared from 70% methanol extract of Artemisis argyi by stepwise solvent partioning. This water fraction(5 $\mu$g/ml concentration) showed a considerable cytotoxicity against leukemic L1210 cells with a maximal value of 92% for 3 days culture. Contrastingly to such substantial anticancer activities the identical fraction showed far low toxicity against normal lymphocytes than chloroform fraction of Artemisia argyi mitomycine and 5-fluorouracil at every concentration ranging 0.01$\mu$g/ml~10.00$\mu$g/ml. The cytotoxicity displayed against L1210 cells by the water fraction of Artemisia was found to be proportinal to the decrease of viability of L1210 cells. On the other hand, $O_2$ion generation in L1210 cells appeared to be elevated in accordance to cytotoxicity by the water fraction with concurrent increases of superoxide dismuatse (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) which are responsible for the conversion of $O_2$ ion and $H_2O$$_2$ respectively These findings taken together indicate that the death of L1210 cells by the water fraction of Auemisia atgyi, may be induced at least in part by the detrimental action of reactive oxygen species (ROS) including $O_2$- in spite of substantial extorts of SOD and GPx to overcome the attack of ROS.
중금속 이온 존재 하에서 AsA 자동산화반응 과정에서의$O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 조사하기 위해, 수용액, 완충용액, 그리고 메탄올 용액 중에서 산소가스를 통기하면서 AsA 산화반응을 유도하였다. 우선, 수용액 및 완충용액 중에 SOD를 이용하여, $O_2\bar{{\bullet}}$로부터 생성되는 $H_2O_2$를 소거하기 위해 CAT를 첨가해서, SOD 무첨가의 경우와 비교하여 실험하였다. 그 결과, 수용액 중에서도 완충용액 중에서도 SOD가 $O_2\bar{{\bullet}}$를 소거하고, SOD의 존재에 따라 AsA 산화 반응이 억제되는 것이 밝혀졌다. 또한, 완충용액 중에서는 XTT를 가지고 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 재확인하기 위해, $O_2\bar{{\bullet}}$에 의한 XTT의 환원생성물인 formazan의 생성량이 470nm에서 흡수극대를 갖는 것을 확인한 후, AsA 산화반응 과정 중에 $O_2\bar{{\bullet}}$가 생성되는 것을 확인하였다. 이처럼, Fe(III)이온 및 Cu(II)이온이 존재하는 경우에도 비존재하의 경우와 마찬가지로 AsA 자동산화반응 과정 중에서 $O_2\bar{{\bullet}}$가 생성되는 것이 확인되었다. 또한, 메탄올 용액 중에서 Fe(III)이온 및 Cu(II)이온 존재하에서의 AsA 자동산화반응 과정에서의 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 조사하기 위해 NBT법을 이용하여 흡수극대 560nm에서 NBT의 환원생성물인 bule formazan을 측정하고,$O_2\bar{{\bullet}}$ 생성을 확인하였다. 반응개시로부터 15분이 경과하면서 반응액의 색변화를 눈으로 관찰할 수 있었으며, 560nm에서의 흡광도 측정치가 높아지는 경향을 나타내어 실험적으로 $O_2\bar{{\bullet}}$가 생성되는 것을 확인하였다. 또한, AsA 산화반응을 일으키는 과정에서 산소 농도의 증가에 따라 formazan 생성량이 증가한 사실과 AsA 농도의 증가에 따라 formazan 생성량이 낮아지는 경향을 보인 사실, 그리고, AsA 농도에 따른 분해율을 조사한 결과, 본 실험에 사용된 $50\;{\mu}M$의 AsA 농도에서는 분해된 양이 거의 변화가 없는 것으로 보아 NBT가 아닌 AsA 자동산화반응 과정에서 생성된 $O_2\bar{{\bullet}}$에 의해 formazan이 생성된 것임이 확인되었다. 한편, Fe(III)이온 및 Cu(II)이온 존재 하에서 $0.01\;{\mu}M$이하의 낮은 농도에서는 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성이 중금속 이온 비존재 하에서의 경우보다 유의적으로 높은 것으로 밝혀졌지만, 그 이상의 농도에서는 낮은 수치를 나타내었다 이상의 결과로 보아 수용성계에서 뿐 만 아니라, 비수용성계에서도 중금속 이온 존재 하에서의 AsA 자동산화반응에서의 $O_2\bar{{\bullet}}$ 생성이 시사되었다.
Unlike non-ionic clathrate hydrates stably formed by van der Waals interaction between a guest molecule and a surrounding host framework, ionic clathrate hydrates are stabilized by ionic interaction between an ionic guest molecule and the host water-framework. Here, we firstly described the stable entrapment of the superoxide ions in ${\gamma}$-irradiated $Me_4NOH+O_2$ hydrate. Owing to peculiar direct guest-guest ionic interaction, the lattice structure of ${\gamma}$-irradiated $Me_4NOH+O_2$ hydrate shows significant change of lattice contraction behavior even at relatively high temperature(120K). Particularly, we note that ionic-induced dimensional change is much greater than thermal-induced change. Such findings are expected to provide useful information for a better understanding of unrevealed nature of clathrate hydrate fields.
Over-expression of a copper/zinc superoxide dismutase (Cu/ZnSOD) resulted in substantially increased tolerance to cadmium exposure in Arabidopsis thaliana. Lower lipid peroxidation and $H_2O_2$ accumulation and the higher activities of $H_2O_2$ scavenging enzymes, including catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) in transformants (CuZnSOD-tr) compared to untransformed controls (wt) indicated that oxidative stress was the key factor in cadmium tolerance. Although progressive reductions in the dark-adapted photochemical efficiency (Fv/Fm) and quantum efficiency yield were observed with increasing cadmium levels, the chlorophyll fluorescence parameters were less marked in CuZnSOD-tr than in wi. These observations indicate that oxidative stress in the photosynthetic apparatus is a principal cause of Cd-induced phytotoxicity, and that Cu/ZnSOD plays a critical role in protection against Cd-induced oxidative stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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