새로운 IKZF2 분자 접착 분해제 개발

김진환 과학기술연합대학원대학교 2023 국내석사

AIDS 면역진단을 위한 주요 항원단백질 p24, gp41, gp36의 클로닝, 발현, 정제 및 특성연구

최미순 단국대학교 대학원 2010 국내석사

매년 AIDS에 의해 300만 명이 죽어가고 있을 정도로 AIDS의 심각성이 증대되고 있지만 백신 개발은 아직 임상단계에 있다. 따라서 감염을 조기에 진단하여 타인으로의 전파를 막고 적절한 시기에 치료를 받는 것인 중요한 사안이 되었다. 특이도가 높고 안정성이 높으며 경쟁력 있는 진단시약 및 키트 개발을 위해 HIV-1 type의 p24 및 gp41-ec 그리고 HIV-2 type의 gp36 단백질을 민감도(sensitivity)와 특이도(specificity)가 매우 높게 발현시키는 것이 본 실험의 목적이다. HIV-1 type의 p24와 gp41-ec 그리고 HIV-2 type의 gp36의 항원성이 높은 부위의 유전자를 pGEX-4T1 및 pMAL-2cx 발현벡터에 클로닝한 후 재조합 DNA의 염기서열을 확인하였다. BL21(DE3)에 재조합 DNA를 형질전환한 후 발현조건을 탐색하였다. p24는 600 nm에서의 흡광도가 0.5가 될 때까지 37℃에서 160 rpm으로 배양한 뒤 0.1 mM IPTG를 첨가하고 30℃에서 6시간 동안 120 rpm으로 진탕 배양하였다. gp41-ec는 600 nm에서의 흡광도가 1.0이 될 때까지 37℃에서 160 rpm으로 배양한 뒤 1 mM IPTG를 첨가하고 37℃에서 4시간 동안 160 rpm으로 진탕 배양하였고, gp36의 경우에는 600 nm에서의 흡광도가 0.5가 될 때까지 37℃에서 160 rpm으로 배양한 뒤 0.1 mM IPTG를 첨가하고 30℃에서 6시간 동안 120 rpm으로 진탕 배양하였다. glutathione S-transferase가 융합된 p24와 gp36은 glutathione을 이용한 affinity column chromatography 정제를 FPLC를 사용하여 수행하였다. gp41-ec는 inclusion body 형태로 발현되어서 6 M 요소를 사용하여 가용화(solubilization)시킨 후 ion exchange chromatography 정제를 FPLC를 사용하여 수행하였다. p24는 100㎖ 배양시 목표 단백질은 5~6mg 추출되었으며 목표 단백질과 GST의 비율은 10:1로서 minor 단백질이 소량으로 포함되기 때문에 항원성에 크게 영향을 주지 않는다. gp36은 100㎖ 배양 시 soluble 단백질 발현이 미미하므로 목표 단백질은 1mg 이하로 추출되며 목표단백질과 GST의 비율은 1:1로서 minor 단백질이 다량으로 포함되기 때문에 항원성에 영향을 줄 가능성이 있다. gp41-ec은 minor 단백질들이 거의 제거되고 목표단백질의 함량이 90% 이상이 되는 비율로 정제되었다. 스트립(strip)에 정제된 p24와 gp41-ec를 흡착시키고 이 스트립을 HIV 항체와 gold 입자가 conjugation 된 protein G와 1% Tween 20가 혼합된 Phosphate Buffered Saline(PBS) 용액에 스트립의 끝이 닿도록 살짝 담가 두었다. 검체가 스트립을 타고 올라가면서 항원이 흡착된 부위와 만났을 때 신호가 나타나는지 여부를 관찰하여 항원성(antigenicity)을 확인해 보았다. HIV-1 type의 p24와 gp41-ec은 항원성이 뛰어난 것으로 판명되어서 AIDS 진단키트 제조의 재료 물질로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

단백질 검출을 위한 α-나선형 포어 형성 단백질의 특성화

류민주 한국과학기술연합대학원대학교 KRIBB school 2022 국내석사

Study on the molecular interactions mediated by Hsp33 in its reduced state

김미성 건국대학교 대학원 2020 국내석사

단백질의 항상성을 유지하기 위해서 세포 내의 단백질 품질 관리는 단백질 구조의 (재)접힘, 유지 및 분해 등 보호자 역할을 하는 분자 샤페론의 다양한 활동이 필요하다. 그 중에서 열 충격 단백질33은 원핵 생물의 분자 샤페론으로, 원래는 열적 스트레스에 의해 과 발현되어 구조적으로 불안정해진 클라이언트 단백질의 접힘 중간체에 결합하는 산화 환원 제어 유지 보호자로서 보고되었으며, 열 충격 단백질33의 환원형은 오랫동안 샤페론 역할을 할 수 없는 비활성상태라고 여겨져 왔다. 그러나 단백질 분해효소 Lon에 의한 신장인자 Tu의 분해를 돕기 위해 환원형 열 충격 단백질33이 결합할 수 있다는 사실이 최근 밝혀졌고, 결합한 환원형 열 충격 단백질33은 신장 인자 Tu의 구조적 펼침 및 응집 반응을 촉매 하여 분해를 돕는다. 이처럼 환원형 열 충격 단백질33과 상호 작용을 할 수 있는 수십가지의 추정 클라이언트가 세포 수준에서 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 환원형 열 충격 단백질33이 매개하는 분자 상호 작용을 보다 상세하게 조사했다. 첫번째 연구 주제로 실험관 내에서 환원형 열 충격 단백질33과의 결합을 조사하기 위해 환원형 열 충격 단백질33과 결합 가능성이 있는 일부 추정 클라이언트들이 재조합 단백질로 생산되었다. 다른 단백질들과 대조적으로, 케톨 산 환원 효소는 화학적 가교 결합 및 등온 적정 열량 측정 실험에서 미약하지만 환원형 열 충격 단백질33에 결합하는 것으로 나타났다. 향후 환원형 열 충격 단백질33와 케톨 산 환원 효소의 분자 상호 작용에 관한 정확한 형태와 그 기능적 의미에 대해서는 다양한 실험을 통해 더 조사되어야 한다. 두번째 연구 주제는 신장인자 Tu와 안정적인 복합체를 형성하는 것으로 알려진 신장인자 Ts의 존재 하에 환원형 열 충격 단백질33이 매개하는 신장인자 Tu의 전개 및 응집을 모니터링 했다. 겔 여과 분석 결과 및 광 산란 분석 결과를 통해 여전히 환원형 열 충격 단백질33이 신장인자 Ts의 존재 하에서도 신장인자 Tu의 응집을 강력하게 촉진하는 것을 나타내며, 환원형 열 충격 단백질33과 신장인자 Tu의 결합 부위는 신장인자 Tu와 신장인자 Ts의 결합 영역과 다르기 때문에 신장인자 Tu의 응집이 가능 할 것으로 추정된다. 이는 세포 내에서 신장인자 Ts와 신장인자 Tu가 복합체를 이루는 상황에서도 신장인자 Tu에 대한 조절이 환원형 열 충격 단백질33에 의해 실현 수 있음을 시사한다. 마지막으로, 또 다른 분자 샤페론으로 알려진 Trigger factor(TF)가 신장인자 Tu의 단백질 분해효소 Lon에 의한 감수성을 높여준다는 연구 결과가 보고된 바 있다. 그래서 환원형 열 충격 단백질33이 매개하는 신장인자 Tu 응집에 대한 다른 보호자 Trigger factor(TF)의 영향을 조사하였다. 광 산란 분석과 등온 적정 열량 측정 실험 결과에 의하면 환원형 열 충격 단백질33과 TF를 동시 처리한 경우 신장인자 Tu 응집의 정도와 속도를 극대화하는 효과를 나타냈다. 결론적으로 환원형 열 충격 단백질33, TF 및 단백질 분해효소 Lon를 포함한 샤페론 네트워크가 연계하여 신장인자 Tu 기능을 조절할 것을 제안한다. 또한 TF 단독으로는 신장인자 Tu의 강력한 구조 풀림 및 응집에 대한 영향력이 나타나지 않았기 때문에, TF는 신장인자 Tu의 접힌 상태가 아닌 펼쳐진 상태와 상호 작용하는 것으로 추정된다. 추후 환원형 열 충격 단백질33이 매개하는 샤페론 네트워크 및 정확한 상호 작용에 대한 추가적인 심층 연구가 필요하다 Protein quality control (PQC) in cells for ensuring proteostasis requires various activities of molecular chaperones, including (re)folding, holding, and disaggregating activities. Among them, since the prokaryotic molecular chaperone, heat shock protein 33 (Hsp33), was originally identified as a redox-regulating holding chaperone that binds to folding intermediates of client proteins, the reduced form of Hsp33 (RHsp33), which is overexpressed in heat shock, has long been considered to be a chaperone-inactive form that is primed for oxidation-induced activation. However, it has been recently revealed that RHsp33 can bind to the native fold of elongation factor thermos-unstable (EF-Tu) to catalyze its unfolding/aggregation reaction for subsequent degradation by Lon protease. In addition, several tens of putative clients that might interact with RHsp33 have been suggested in cells. Therefore, in the present study, molecular interactions mediated by RHsp33 were investigated in more detail. First, recombinant proteins for some putative clients of RHsp33 were produced to examine their in vitro binding to RHsp33. Among them, in contrast to the other proteins that showed no significant molecular interaction with RHsp33, ketol-acid reducto-isomerase (KARI) appeared to bind, albeit weakly, to RHsp33 based on chemical cross-linking and isothermal titration calorimetry (ITC) experiments. The exact mode of the molecular interactions between RHsp33 and KARI and its functional consequence remains are to be further investigated. Second, by gel-filtration and light scattering assay, the EF-Tu unfolding/aggregation mediated by RHsp33 was monitored in the presence of elongation factor thermos-stable (EF-Ts), which is known to form a stable complex with EF-Tu. The results showed that RHsp33 still potently promoted the aggregation of EF-Tu in the presence of EF-Ts, implying that dysregulation of EF-Tu even in complex with EF-Ts would be feasible by RHsp33 in cells. In addition, it is presumable that a RHsp33-binding site in EF-Tu would be distinguished from the EF-Ts-binding region. Finally, the effect of another chaperone, trigger factor (TF), on the RHsp33-mediated EF-Tu aggregation was investigated by light scattering and ITC. Notably, co-treatment of RHsp33 and TF showed a synergic effect on the acceleration of the EF-Tu aggregation. Thus, it has been suggested that a chaperone network including RHsp33, TF, and Lon would collaborate to regulate EF-Tu functionality. Furthermore, as TF itself exhibited no significant unfoldase/aggregase activity against EF-Tu, TF is expected to interact with the unfolding state of EF-Tu rather than its natively folded state. Taken all together, the RHsp33-mediated chaperone network and its exact interactome will be worthy of further in-depth investigation.

단백질의 종류를 달리한 식이에 첨가한 Coffee와 Methionine이 흰쥐의 단백질과 지방대사에 미치는 영향

김영심 梨花女子大學校 大學院 1985 국내석사

단백질 구조예측을 위한 에이전트시티 네트워크 기반의 다중 에이전트 시스템

김현식 경기대학교 대학원 2003 국내석사

휴먼게놈프로젝트 이후 컴퓨터를 이용한 생물학 연구는 점차로 활발하게 진행되고 있으며, 그 중에서도 단백질의 기능예측과 관련하여 보다 많은 연구가 이루어지고 있다. 단백질의 기능예측을 위해서는 3차원 구조정보가 많이 이용되고 있는데, 3차원 구조정보를 이용하는데 있어서 기술적인 측면에서의 많은 발전을 이루었음에도 불구하고 단백질 구조를 형성하는 데에는 대단히 복잡한 과정이 수행되기 때문에, 불과 얼마 전까지도 전체적으로 통합적인 방식의 연구 대신 개별적이거나 부분적인 연구들이 주로 이루어져 왔다. 이러한 문제점들을 해결하고자 인터넷상의 수 많은 단백질 데이터베이스 자원들을 활용하여 전세계적으로 다량의 단백질 구조정보 및 예측을 위한 방법들이 소개되고 있다. 하지만 각 자원들마다 정보를 이용하는 방법이 어렵고 저장, 관리 형식이 다름으로 인해 아직까지도 단백질 구조예측을 위한 표준화된 방법이 제시되지 못하고 있는 실정이다. 최근 이와 같이 존재하는 여러 자원들을 연결하여 정보를 공유함으로써 보다 효과적이고 효율적인 분석 과정을 수행하고자 하는 연구들이 진행되고 있으며, 연구 결과로서 여러 시스템들이 등장하였다. 그중에 한 영역으로써 GeneWeaver, MeLiSA, BioAgent 등의 다중 에이전트를 이용한 생물정보 연구를 지원하는 시스템들이 함께 등장하게 되었다. 이러한 다양한 시스템들이 등장하였음에도 불구하고 컴퓨터를 이용한 생물학 연구에 비숙련자이거나 혹은 초보 연구자의 경우, 사용하기에 어렵고 불편한 형편이다. 또한 단백질 구조예측과 관련되어 아직까지도 표준화된 예측 방법이나 프로토콜이 결정된 것이 없으며, 숙련된 연구자들의 경험이나 주관적 판단에 의지하여 연구 과정을 수행하는 것이 일반적인 상황이다. 본 논문에서는 단백체학 연구를 지원하기 위한 시스템인 APSS의 기능의 일부로서 다양하게 존재하는 단백질 구조 데이터베이스 자원들과 분석 프로그램들을 에이전트화하여 통합적으로 단백질 구조예측 작업을 지원하는 시스템을 구현하고자 하였다. APSS는 단백질 데이터베이스 자원과 분석 프로그램을 에이전트화 함으로써 급격히 늘어나고 있는 단백질 관련 데이터베이스와 다양한 단백질 데이터 분석 프로그램을 손쉽게 이용할 수 있도록 함으로써 시스템의 통합성과 재사용성 증대를 지향하였고, 에이전트시티 네트워크에 연결함으로써 개방성과 확장성, 분산성을 갖추고자 하였다[1]. After human genome project, biological research which uses the computer is active gradually and it is advanced, In that it relates with protein's function predictions and a more research is become accomplished. For protein's function predictions which 3 dimension structure information are very used, it accomplished a many development from the technical part, only to the place where it forms protein's structures large grade because the process which is complicated and accomplished, until the research substitution individual are only whole researches of integrated method mainly to become accomplished. It solves like this problem and protein's data base resourceses the internet possibility to only it is many applies and whole world protein's structure information steps of vast quantity and the methods for a prediction are introduced. But each resourceses the method which uses information is difficult, stores, management type to different, so far only it is not presented the method which has become the standard methods for protein's structure predictions. Recently with this it connects the different resourceses which exist together information and to accomplish an effective and efficient analysis process are advanced, As research result the different systems appeared. Among the rest with one territory the systems which support the bioinformatics research which uses the multiagent of the GeneWeaver, the MeLiSA and the BioAgent etc. appeared. Neverthless The systems which are like this various systems appeared, disabled the non-expert and the elementary researcher is in the biological research which uses the computer, to be difficult, it is a condition which is inconvenient. Also relates with a protein structure prediction and there is not decided that the prediction method or the protocol which is standardized so far is not decided, it accomplishes a research process, It leans in experience or subjective judgement of the researchers. In this paper, It implements the protein structure prediction system that supports proteomics researches from the dissertation which it sees as part of the APSS's function which is a system for to be various, only it made in agent, protein structure's data base resourceses and analysis programs. The APSS has protein's data base resources and analysis program, with made in the agent is increasing suddenly with protein's relation data bases, it is various to use protein's data analysis programs easily connect in the agent city network, with aims that the integration and re-use of system, it connects to prepare an opening, expandability and a distribution.

Structural studies of the helicobactor pylori, HP1043 and human peroxiredoxin VI by Heteronuclear multidimensional NMR spectroscopy

홍은미 Graduate School, Yonsei University 2006 국내박사

Gram-negative bacterial 병원체중 하나인 Helicobacter pylori는 전사조절의 수준을 조절하는데 관여하는 세개의 two-component systems과 2개의 orphan response regulators를 encodes한다. 원핵 생물에서 two-component signal transduction systems은 공통적으로 phosphorelay regulatory pathways이다. RRs는 항상 인산화-활성화 스위치로써 작용하는 보존된 regulatory domain과 DNA 결합 effortor domain으로 구성된다. H. pylori에서 HP1043은 cell 성장에 필수적임이 이전의 연구에서 증명되었다. RRs의 OmpR subfamily의 한 멤버인HP1043단백질은 DNA 결합 단백질이다. HP1043은 P1043(자기조절을 위한 HP1043 유전자의 프로모터)와 PtlpB (methyl을 받아들이는 주화성 tlpB유전자의 프로모터)에 특이적으로 결합한다. In vivo에서 HP1043단백질은 N-terminal regulatory domain을 통해 dimer를 형성한다는 사실이 과거에 수행된 연구로부터 밝혀졌다. 즉, 이 단백질은 N-terminal regulatory domain과 C-terminal DNA-binding/trans-activation domain인 두개의 functional domains으로 이루어진 symmetric dimer로 존재한다. 본 연구에서는 전체 단백질을 각각의 domain으로 분리하고 핵 자기 공명 분광학을 이용하여 각각의 domain과 전체 HP1043 단백질에 대해 각각 구조를 결정하였다. 또한, response regulator단백질에 대해 결정상태에서도 dimeric구조를 밝혀냈다. 그럼으로, 구조적인 정보는 분자적 기능을 이해하는데 기여할 뿐 아니라 단백질 기능에 대한 다른 모드를 제안하였다.생체내의 활성산소종을 조절할 수 있는 항산화 단백질로는 catalase, glutathione peroxidase, superoxide dismutase등이 알려져 있는데 이들과는 아미노산서열 유사성을 전혀 갖지 않는 새로운 형태의 단백질이 발견되었다. 이들 새로운 항산화 단백질들을 Peroxiredoxin (Prx) family 라고 부르며 또한 thioredoxin peroxidases (TPx) 혹은 alkyl-hydroperoxide reductases로 알려져 있다. 이들은 독특한 subcellular 분포과 아미노산 서열을 비교 분석한 결과 크게 6가지의 subclasses으로 나뉘며 그 특성상 3가지 subgroups으로 나뉘어진다. 사람 PrxVI는 N-말단에 한 개의 보존된 cysteine잔기를 가지며 thioredoxin을 전자공여체로 사용하지 않는 1-Cys subgroup에 속한다. 비록 사람 PrxVI에 대해 생리학적인 환원제는 밝혀지지 않았으나 PrxVI는 비생리학적인 전자공여체인 dithiothreitol (DTT)로부터 전자를 제공받아 과산화수소의 제거를 조절한다. 사람 PrxVI에 대해 다핵종-다차원 NMR실험을 통해 수용액상태에서의 구조가 결정됐다. 환원된 사람 PrxVI의 수용액상의 이차구조는 11개의 -strands와 6개의 -helices로 추정되었다. NMR에 의해 결정된 wt monomeric 사람 PrxVI구조는 Cys91이 Ser으로 치환된 mutant X-ray구조와는 다른 점을 보인다. X-ray로 밝혀진 구조는 매우 강하게 결합된 dimer로 존재하며 각 monomer는 아미노 말단 부분의 large domain과 카르복시 말단 쪽의 small domain으로 이루어져 있다. Cys47은 결정 내에서 cystein sulfenic acid(SOH)로 존재하고 있다. 반면 nmr을 통해서 결정된 wt의 peroxiredoxin은 X-ray구조와는 다르게 single polypeptide chain으로 구성되어 있으며 peroxidatic cysteine47은 술포히드릴기(SH)로 존재한다. 즉 X-ray에서 두 domain을 연결하는 flexible한 long-loop이 solution상에는 -sheet로 결정되었다. 이러한 결과로부터 non-physiological donor인 DTT에 의해서 reduced된 PrxVI는 monomer로 존재하며 air 혹은 hydrogen peroxide에 의해 oxidized 됐을때는 구조적 변화를 통해 dimer가 형성함을 밝혔냈다 이러한 연구는 Prx단백질들의 다양한 기능을 정확히 이해하고 효소 메커니즘 및 전자 공여체들과의 상호작용을 정확하게 이해하는데 기여할 것이다.Helicobacter pylori, one of the most common gram-negative bacterial pathogens in humans, encodes three two-component systems and two orphan response regulators that are involved in transcriptional regulation. Two-component signal transduction systems are modular phosphorelay regulatory pathways common in prokaryotes. RRs are modular proteins, usually composed of a conserved regulatory domain, which act as phosphorylation-activated switches and attached DNA binding effector domain. HP1043 in H. pylori is proven to be essential for cell growth. HP1043 protein, a member of the OmpR subfamily of RRs, is a DNA-binding protein and it has been reported that HP1043 binds specifically to its own promoter (P1043), as well as the promoter of the tlpB gene (PtlpB) suggesting an autoregulatory role. Previous study suggested that HP1043 form a dimer in vivo through N-terminal regulatory domain. The protein was identified as a symmetric dimer with two functional domains, an N-terminal regulatory domain and C-terminal DNA-binding/trans-activation domain. Each domain was separated and structures of each domain and whole HP1043 protein were determined. A novel dimeric structure of response regulator protein has been determined by NMR and X-ray crystallography. Thus, the structural information will provide an insight into its molecular functions and suggest a different mode for the protein function.Peroxiredoxins (Prxs) are the family of thiol-specific antioxidant proteins and they are also known as thioredoxin peroxidases (TPx) or alkyl-hydroperoxide reductases. Human PrxVI (hPrxVI) belongs to the distinct class of 1-Cys Prx, which contains only one N-terminal conserved cysteine residue, and cannot use thioredoxin. Even though a physiological reducer for hPrxVI is still unknown, it has been shown that hPrxVI mediates the reduction of hydrogen peroxide with the use of electrons from a nonphysiological electron donor, dithiothreitol (DTT). The solution structure of the hPrxVI was determined using heteronuclear multidimensional NMR spectroscopy. NMR data show that the secondary structure of hPrxVI in the reduced state consists of eleven -strands and six -helices. The secondary structure of the wild-type monomeric hPrxVI in solution is slightly different from that of the dimeric mutant form determined by X-ray crystallography. The topology of C91S crystal structure could be divided into two globular domains, which include a large N-terminal domain with thioredoxin fold and a small C-terminal domain. NMR structure of hPrxVI is composed of single polypeptide chain, and peroxidatic cysteine 47 exists as SH. Precisely, a flexible long-loop that connects two domains in X-ray conforms to -sheet in solution condition. Here, I report the solution structure of the monomeric hPrxVI in the reduced state, which suggests that hPrxVI reduced by DTT that is non-physiological donor exists in a monomer form. However, it takes a conformational change to dimer when it is oxidized with air or hydrogen peroxide. These structural studies will give insights into various biological functions of peroxiredoxins, enzymatic mechanism and interaction with electron donors.

단백질 섭취 수준이 인체내 칼슘,인,마그네슘 대사에 미치는 영향에 관한 연구

김순경 淑明女子大學校 1986 국내박사

본 연구는 6명의 건강한 여대생을 대상으로 단백질의 섭취 수준이 체내의 칼슘, 인, 마그네슘대사에 미치는 영향을 알아보고자 시도하였다. 본 연구를 수행하기 위하여 실험대상자들은 l일 총 열량은 체중 Ikg당 40Kcal, 단백질은 체중 1kg당 0.45g (1일 칼슘, 인, 마그네슘의 섭취량은 각각 533.8±14.8㎎, 596.8±9.7㎎과 182.4㎎이었으며 실험기간 I로 표시함), 0.60g(1일 칼슘, 인, 마그네슘 섭취량은 각각 470.7㎎±14.8㎎, 642.9±9.7㎎과 197.7㎎이었으며 실험기간 III으로 표시함), 0.75g (1일 칼슘, 인, 마그네슘 섭취량은 각각 535.8±14.8㎎, 720.6±9.7㎎과 177.4㎎이었으며 실험기간 표로 표시함), 0.90g (1일 칼슘, 인, 마그네슘 섭취량은 각각 505.8±14.8㎎, 801.1±9.7㎎과 179.7㎎이었으며 실험기간 IV로 표시함)의 4가지 수준으로 조정한 식이를 각각 5일간씩 20일간 섭취시켰으며, 실험 전(全)기간동안 소변은 매일, 대변은 각 실험기간의 마지막 2일 동안 수집하여 칼슘, 인, 마그네슘의 양을 측정하였다. 칼슘과 단백질 섭취 수준과의 관계에서는, 1일 소변중의 평균 칼슘 배설량은 실험기간 I에서는 83.3±18.6㎎, 실험기간 III에서는 94.4±10.6㎎, 실험기간 Ⅱ에서는 87.3±15.2㎎, 실험 기간 IV에서는 133.7±23.9㎎으로 실험기간 I과 IV, 두기간 사이에 유의적인 차이를 나타냈는데 (P<0.01), 즉, 단백질의 섭취량이 증가할수록 소변중 칼슘배설량이 감소됨을 알 수 있었다. 1 일 대변중 평균 칼슘배설량은 단백질 섭취량에 따라 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며, 평균 칼슘 평형 (balance)은 실험기간 I에서는 -21.9±37.7㎎, 실험기간 IV에서는 -58.7±56.4㎎으로 단백질의 섭취량이 증가할 수록 감소됨을 알 수 있었다. 평균 칼슘의 소화흡수율은 실험 전(全) 기간 동안 1일 평균 칼슘 섭취량이 511.5±8.8㎎ 일때 39.9%를 나타냈으며, 단백질 섭취량에 따라 영향을 받지 않는 것으로 나타냈다. 인과 단백질 섭취 수준과의 관계에서는, 1일 소변과 대변중의 평균 인의 배설량이나 인의 평형 (balance)은 단백질 섭취량에 따라 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 마그네슘과 단백질 섭취 수준과의 관계에서는. 1일 소변 중 평균 마그네슘 배설량은 단백질 섭취량에 따라 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며. 1일 대변중 평균 마그네슘 배설량은 실험기간Ⅰ에서는 125.9±10.1㎎, 실험기간 III에서는 101.1±13.9㎎, 실험기간 II에서는 112.0±6.4㎎ 실험기간 IV에서는 80.6±6.1㎎으로 실험기간 I과 IV, 두기간 사이에 유의적인 차이가 나타났는데 (P<0.01), 즉, 단백질의 섭취량이 증가할수록 대변중 마그네슘 배설량이 감소됨을 알 수 있었다. 실험 전 (全) 기간 동안 평균 마그네슘 평형(balance)은 1일 마그네슘 섭취량이 184.3±4.6㎎ 일때 21.7±5.1㎎을 나타냈으며, 단백질의 섭취량이 증가될수록 증가됨을 알 수 있었다. 이상에서, 단백질 섭취량에 따라 소변중 칼슘 배설량과 대변중 마그네슘 배설량은 영향을 받는 것으로 생각되며, 인의 대사는 영향을 받지 않는 것으로 사료된다. The study was designed to examine the effects of protein intake on Ca, P and Mg metabolism in 6 healthy young adult women. The subjects were given 4 levels of protein, 0.45g (period I and Ca, P, Mg intake was 533.8 ± 14.8㎎, 596.8 ± 9.7㎎ and 182.4㎎ per day, respectively.), 0.60g (period III and 470.7 ± 14.8㎎, 642.9 ± 9.7㎎, 197.7㎎ per day.), 0.75g (period II and 535.8 ± 14.8㎎, 720.6 ± 9.7㎎, 177.4㎎ per day.), 0.90g (period IV and 505.8 ± 14.8㎎, 801.1 ± 9.7㎎, 179.7㎎ per day.) per Kg of body weight per day, for 5 days each, caloric intake was 40 Kcal per Kg of body weight per day. During the experimental period, urine sample were collected everyday and fecal samples were collected for the last 2 days of each diet period. Urine and fecal samples were analyzed for Ca, P and Mg contents. The results were as following. 1. Ca metabolism. Mean daily urinary Ca excretaion was 83.3 ± 18.6㎎ for period I, 94.4 ± 10.6㎎ for period III, 87.3 ± 15.2㎎ for period II and 133.7 ± 23.9㎎ for period IV. And the difference of the 2 period (period I and IV) was significant (P<0.01). But mean daily fecal Ca excretion did not show significant difference. During the experimental period, as protein intake increased (from period I to period IV), the values of Ca balance was decreased (-21.9 ± 37.7㎎ for period I and -58.7 ± 56.4㎎ for period IV). Mean Ca digestibility was shown 39.9% for mean Ca intake 511.5 ± 8.8㎎ per day, and was not affected by the protein intake. 2. P metabolism. Mean daily urinary P excretion, mean daily fecal P excretion, mean P balance (52.7 ± 23.8㎎ for P intake 690.4 ± 16.8㎎ per day) did not show significant difference by the level of protein intake, but urinary and fecal P excretion were affected by P intake. 3. Mg metabolism. Mean daily urinary Mg excretion was not affected significant difference by the level of protein intake. But mean daily fecal Mg excretion was 125.9 ± 10.1㎎ for period I, 101.3 ± 13.9 ㎎ for period III, 112.0 ± 6.4 ㎎ for period II and 80.6 ± 6.1 ㎎ for period IV, and the difference of the 2 period (period I and IV) was significant (P < 0.01). During the experimental period, mean Mg balance was 21.7 ± 5.1㎎ for Mg intake 184.3 ± 4.6㎎ per day. As protein intake increased (from period I to period IV), mean Mg balance increased (from 16.6 ± 8.1㎎ to 36.6 ± 8.2㎎) and mean Mg digestibility increased (from 31.0% to 55.2%). The above results show that urinary Ca excretion, Ca balance, fecal Mg excretion were affected by the protein intake, but P metabolism was not.

Variable Feed Allowance with Constant Protein Input for Channel Catfish Ponds

조성환 Auburn Univ. 1998 해외박사

단백질과 가소화에너지 (Digestible energy)의 함량을 달리 함유한 사료를 이용하여 못에서의 채널메기 양식에 사용하였다. 사료내의 단백질 함량이 28%, 32%, 36%이며 가소화에너지 함량이 3.08 kcal/g feed로 일정한 실험구와 사료내의 단백질 함량이 28%, 32%, 36%이며 각각의 가소화에너지가 2.70, 3.08, 3.41 kcal/g feed로, 즉 가소화에너지에 대한 단백질의 비율 (DE/P)이 9.6 kcal/g으로 일정한 사료를 준비하여 실험에 사용하였다. 28% 단백질함량과 3.08 kcal/g 가소화에너지를 함유하고 있는 사료를 대조구로 이용하였고 대조구의 실험어는 매일 포만시까지 사료를 공급하여 주었다. 다른 실험구의 일일 사료 공급량은 대조구에서의 사료 소비량에 따라 조정되었으며 사료내의 단백질 함량이 증가함에따라 사료공급량은 감소하였다. 모든 실험구에는 매일 동일한 양의 단백질을 공급하였다. 따라서 32%단백질을 함유하고 있는 사료를 공급한 실험구는 대조구보다 12.5% 적은 양의 사료를, 36%단백질을 함유하고 있는 사료를 공급한 실험구는 대조구보다 22.2% 적은 양의 사료를 공급하였다. 28% 단백질과 낮은 가소화에너지 (2.70 kcal/g)를 함유하고 있는 사료를 공급한 실험구는 대조구, 즉 28% 단백질과 높은 가소화에너지 (3.08 kcal/g)를 함유하고 있는 사료를 공급한 실험구와 같은 양의 사료를 공급하였다. 실험에 이용된 못의 크기는 0.04 ha이며 어체 크기 16.7 g의 치어를 ha 당 13,750 개체의 밀도로 수용하였으며 실험 기간은 19주 동안 실시하였다. 사료내의 가소화에너지 함량이 3.08kcal/g으로 일정할 경우, 실험구 1 (28% 단백질과 포만시까지 먹이 투여)에서의 어체중 증가는 실험구 2 (32% 단백질과 포만량의 87.5% 먹이 투여)에서의 어체중 증가와 유의적인 차이가 없었으나 실험구 3 (36% 단백질과 포만량의 77.8% 먹이 투여)보다 높은 어체중 증가를 보였다. 사료에서의 가소화에너지에 대한 단백질의 비율 (DE/P)이 9.6 kcal/g으로 일정한 경우 (실험구 2, 4, 5), 실험구 2에서의 못당 어체중 증가는 실험구 5 (36% 단백질과 포만량의 77.8% 먹이 투여)에서의 못당 어체중 증가보다 유의적으로 높았으나 실험구 4 (28% 단백질과 100%의 포만량 먹이 투여)에서의 못당 어체중 증가보다 조금 높은 것으로 나타났다. 사료계수효율(Feed efficiency ratio)은 가소화에너지 함량이 일정하거나 다양할 경우, 사료의 단백질 함량이 28%에서 32%로 증가함과 동시에 일일 사료 공급량이 12.5% 적어짐에 따라 높아졌다. 그러나, 단백질 함량이 28%에 서 36%로 증가함과 동시에 일일 사료 공급량이 22.2% 적어질 경우에는 어류의 생산량 감소로 인하여 사료계수효율이 높아지지 않았다. 실험 사료 못에서의 수질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수중 암모니아, 아질산, 생물학적 산소요구량, 클로로필 a, 수용성 인 농도를 실험기간동안 주기적으로 측정하였다. 실험구간의 유의적인 차이는 없었으나, 어체가 성장하면서 일일 사료 공급량이 증가함에 따라 이러한 수질분석의 측정값들은 매월 유의적으로 변화하였다. 경제수지분석, 즉 사료 제작시 비용과 실험 종료시 어류 생산량의 가격을 비교한 결과, 실험구 1(28% 단백질과 3.08kcal/g 가소화에너지, 포식시까지 먹이 투여)와 실험구 2 (32% 단백질과 3.08kcal/g 가소화에너지, 포만시의 87.5% 먹이 투여)에서 가장 높은 수익을 보였으며, 이들 두 값은 거의 비슷하였다. 하지만 어류 양식가의 경우 매일 어류를 포식시키는 것은 어려울뿐만 아니라 사료의 낭비가 많아서 사료계수효율이 낮으므로 실험구 2를 선호할 것이다. Auburn 대학에서 행해진 이전의 연구 결과에 의하면 채널메기에게 포식시까지 먹이를 공급할 경우, 28% 단백질 함량 사료가 최대의 어체중 증가를 보였으며 사료내의 단백질 함량이 높은 사료를 이용하여 포식시까지 먹이를 공급할 경우 그에 다른 어체중 증가는 보이지 않았다. 그러나 채널메기에게 포만량보다 적은 양의 사료를 공급할 경우에는 사료의 단백질 함량이 높을수록 사료계수효율이 높아졌으며 높은 수익을 보였다. Lasing without inversion (LWI) is a new field in quantum optics that will lead to new lasers from material that is difficult or imposible for population inversion. So far, the study of LWI is limited to atomic vapors. This dissertation focuses on the study of LWI in a solid medium. We have demonstrated gain without population inversion in ruby. In three-level system of ruby, R2 coherent driving laser field induces transparency at R1 transition line center. Any atom in the R1 excited state E(2E) contributes to gain with destructive quantum interference. Those atoms are from R2 excited state via nonradiative decay. We have also observed reduced R1 absorption line when the Zeeman states of ground level are coupled with 16.3 GHz microwave field.

흐름장-흐름 분획법에서 폴리스티렌 라텍스에 대한 단백질의 선택적 흡착현상규명

김동민 연세대학교 대학원 2001 국내석사

고체 표면에 대한 단백질의 흡착은 생물, 의학 등의 분야에서 중요한 문제이기 때문에 지난 몇 십년동안 널리 연구되어왔다. 이들 연구중 특히 인공피부, 인공장기, 약물전달체, 고체상 면역측정법과 같은 생의학분야에서 고체표면에 대한 단백질의 흡착은 주요한 관심대상이다. 또한, 최근에는 이를 응용하여 콜로이드형 고분자에 대한 단백질의 선택적인 흡착으로 단백질을 분리ㆍ정제하려는 연구도 진행중이다. 본 연구에서는 pH에 따른 폴리스티렌 라텍스에 대한 단백질의 흡착량과 선택성을 측정하고, 이 결과로 단백질의 분리·정제의 가능성을 확인하였다. 시료는 대표적인 단백질인 BSA, γ-globulin, hemoglobin, thyroglobulin을 사용하였고, 흡착제로는 크기가 일정하고 크기와 표면의 성질을 쉽게 변화시킬 수 있는 폴리스티렌 라텍스를 모델 콜로이드형 고분자입자로 사용하였다. 또한 본 연구에서는 흡착량을 측정하기 위해 흐름장-흐름 분획법을 이용하였는데, 이 흐름장-흐름 분획법은 고분자 입자와 단백질을 동시에 분석할 수 있고 두 가지 이상의 단백질의 흡착량을 직접 측정할 수 있는 장점이 있어 본 연구에 적합한 실험기기이다. 이 결과를 토대로 이온세기는 0.01로 고정시키고 pH의 변화에 따른 단백질의 흡착경향성을 알아보았는데, 단백질 흡착시 등전점보다 약간 산성인 조건에서 단위면적당 흡착량이 가장 많았다. 이 결과로 단백질 흡착시 소수성 상호작용과 정전기적 인력이 주요한 요인임을 확인하였다. 또한 측정된 흡착량을 통하여 폴리스티렌 라텍스에 단백질의 옆부분과 끝부분흡착의 중간형태로 흡착이 된다고 추측할 수 있었다. 단백질의 흡착이 많을수록 표면전하밀도의 감소와 단백질의 다리효과에 의해서 폴리스티렌 라텍스가 응집하는 현상을 확인하였다. 그리고 네 가지 단백질을 등전점이 다른 BSA와 γ-globulin, hemoglobin과 thyroglobulin 두 그룹으로 나누어서 폴리스티렌 라텍스에 대한 등전점의 차이에 의한 선택적 흡착현상을 알아보았다. 그 결과 혼합시료에서 분자량이 큰 단백질이 소수성 상호작용이 크고 더 안정한 형태로 변성되어 분자량이 작은 단백질보다 상대적인 흡착량이 많았고 각 단백질의 등전점 근처에서 선택적 흡착력이 가장 많음을 알 수 있었다. 또한 연구결과 중 두 단백질의 흡착시 각 단백질의 등전점 근처에서 단백질의 선택성이 0.72∼1.00정도인 것을 발견하였는데, 이 결과로 모델 콜로이드형 고분자입자인 폴리스티렌 라텍스를 이용하여 단백질의 분리·정제할 수 있는 가능성을 확인하였다. 따라서 콜로이드형 고분자입자를 개질시키면 더 높은 순도로 단백질의 분리·정제를 할 수 있을 것이라 기대된다. 결론적으로 본 연구는 고분자입자에 단백질의 흡착을 조절할 수 있는 요인을 설명하는데 도움을 주고, 콜로이드형 입자를 사용한 단백질의 분리·정제에 흐름장-흐름 분획법의 적용가능성을 보여주었다. Since protein adsorption on solid surfaces is an important problem in various biological, medical, and technological systems, it has been widely studied for last few decades. Among these, adsorption of protein, especially of proteins, onto solid surface has been prime interested in the biomedical applications such as artificial tissues, organs, drug delivery system and solid-phase immunoassay. Also, some researches show that the phenomenon of preferential adsorption onto colloidal polymeric particle can be used to separate and purify protein mixtures. In this study, the adsorption amount and selectivity onto polystyrene latex of plasma proteins was determined with the change of pH and, based on these data, the possibility of separation and purification of these proteins was also investigated The protein standards used in this work are BSA, γ-globulin, hemoglobin, and thyroglobulin, and the colloidal particle is polystyrene latex of nominal diameter 0.222㎛. The FIFFF is applied to characterize adsorption behavior. It takes advantages of separating polymer particle and proteins simultaneously and directly measuring the adsorption amount of proteins. The adsorption behaviors of proteins were investigated at various pH values but the ionic strength was maintained at 0.01. Proteins were adsorbed more at a little more acidic pH condition than isoelectric point of these proteins, indicate both hydrophobic and electrostatic interaction are main factors for adsorption. Also considering the calculated amount of adsorbed proteins, it seemed likely that proteins were adsorbed onto polystyrene latex with half character between side-on and end-on adsorption. As the adsorption amount of proteins are increased, polystyrene latex is aggregate by two reasons. One is caused by the bridge effect of proteins and the other by decrease of surface charge density of polystyrene latex. Another focus of this study is to study the preferential adsorption of proteins, which have different pI. We grouped proteins into sets, one is BSA and γ-globulin and the other is hemoglobin and thyroglobulin. As a result, high molecular weighted proteins tended to adsorb more onto polystyrene latex than low molecular weighted ones because of larger hydrophobic interaction and haying larger stability during the denaturnation process. From the calculation, selectivity of proteins around pI are 0.72∼1.00. These values suggest that proteins would be separated and purified. Also, it is expected that the modification of colloidal particle would separate and purify the proteins with high purity. Consequently, these kinds of studies would help to explain factors that control protein adsorption on these particles and also the applicability of FIFFF technique to separation of proteins with colloidal particles.