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Yeast내에서 탄저병 원인균인 Bacillus anthracis의 치사독소인 Lethal Factor 단백질 발현
황혜현,김정목,최경재,정회일,한성환,구본성,윤문영,Hwang Hyehyun,Kim Joungmok,Choi Kyoung-Jae,Chung Hoeil,Han Sung-Hwan,Koo Bon-Sung,Yoon Moon-Young 한국미생물학회 2005 미생물학회지 Vol.41 No.4
Bacillus anthracis는 탄저병의 병원체이다. 탄저병의 독소는 Bacillus anthracis가 가진 세가지 독소로 이루어져 있다. protective antigen (PA), lethal factor (LF)그리고 edema factor (EF)로 구성되어 있다. PA는 세포수용체와 결합하여 활성화 과정을 거친 후 LF 흑은 EF를 세포질 안으로 이동시켜 주는 역할을 한다. LF는 금속이온 $(Zn^{2+})$ 의존적 단백질 가수분해 효소로써 탄저병에 감염된 동물들의 치사독소로 작용하게 된다. 따라서 LF에 대한 특성 분석 및 억제재 개발에 관한 연구는 탄저치료제 개발에 매우 중요한 과정이라 할 수 있다. 본 연구에서는 탄저독소의 치료제 개발을 위해 선행되어야 하는 LF 고처리량 활성검증방법 및 저해제 선별에 더 높은 효율을 가지기 위해 이러한 시스템 방법 등을 이용하여 세포내 검정방법의 기초 자료를 마련하고자 하였다. 이를 위하여 yeast를 숙주로 한 LF 발현 vector의 구축과, 구축한 발현 시스템을 yeast에 형질전환 하여 plasmid의 안정성 및 LF유전자의 발현을 확인하였다. 본 연구는 LF유전자의 발현을 진핵세포 내에서 처음으로 시도했으며, 세포내 검증 시스템 도입의 기초적 자료를 제공하였다. Yeast내에서의 LF의 발현은 탄저병의 저해제 선별이나 활성측정검증을 생체 내에서 용이하게 할 수 있다는 가능성을 나타냈다. Anthrax is an infectious disease caused by the gram-positive bacterium, Bacillus anthracis. Anthrax toxin is a tripartite toxin comprising of protective antigen (PA), lethal factor (LF) and edema factor (EF). PA is the receptor-binding component, which facilitates the entry of LF or EF onto the cytosol. LF is a zinc-dependent metalloprotease, which is a critical virulence factor in cytotoxicity of infected animals. Therefore, it is of interest to develop its potent inhibitors for the neutralization of anthrax toxin. The first step to identify the inhibitors is the development of a rapid, sensitive, and simple assay method with a high-throughput ability. Much efforts have been concentrated on the preparation of powerful assays and on the screening of inhibitors using these system. In the present study, we have tried to construct anthrax lethal factor in yeast expression system to prepare cell-based high-throughput assay system. Here, we have shown the results covering the construction of a new vector system, subcloning of LF gene, and the expression of target gene. Our results are first trial to express LF gene in eukaryote and provide the basic steps in design of cell-based assay system.
Yeast내에서 MEK1 융합 단백질 발현 및 Lethal Factor 활성 검증
황혜현,김정목,최경재,박해철,한성환,정회일,구본성,박준식,윤문영,Hwang, Hye-Hyun,Kim, Joung-Mok,Choi, Kyoung-Jae,Park, Hae-Chul,Han, Sung-Hwan,Chung, Hoe-Il,Koo, Bon-Sung,Park, Joon-Shik,Yoon, Moon-Young 한국미생물학회 2006 미생물학회지 Vol.42 No.3
Anthrax lethal toxin은 탄저병의 치사원인이 되는 독소이며, Lethal toxin은 두 종류의 단백질 PA (Protective antigen)과 LF (lethal factor)로 구성되어 진다. PA는 세포표면의 수용체와 결합하여 LF를 세포질 안으로 이동시켜 주는 역할을 한다. LF는 금속 이온$(Zn^{2+})$ 의존적 단백질 가수분해 효소로써 MKKs[MAPK (mitogen-activated protein kinase) kinases] 집단 단백질의 아미노 말단 부분을 절단하여 대상 세포를 죽음으로 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 LF에 대한 특성 분석 및 억제제 개발에 과한 연구를 위해 cell-based high-throughtput screens 개발에 선행되어야 하는 기초 자료를 마련하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 LF의 절단 대상이 되는 기질이 MEK1을 yeast내에서 동시 발현시켜 LF의 활성을 검증하였다. 먼저 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 숙주로 하여 LF의 기질인 MEK1 발현 vector를 구축하였고, 구축된 발현 system을 기본을 LF 활성을 검증하고자 yeast에 형질전환하여 plasmid의 안전성 및 MEK1 유전자의 발현 및 LF에 의한 MEK1 아미노말단의 절단 부위를 확인하였다. 본 연구는 세포내 검증 system 도입의 기초적 자료를 제공하였으며, yeast내의 MEK1 발현은 탄저병의 저해제 선별 및 활성 측정 검증을 생체에서 고효율적이며, 안정적으로 할 수 있다는 가능성을 나타냈다. Lethal toxin is a critical virulence factor of anthrax. It is composed two protein: protective antigen (PA) and lethal factor (LF). PA binds to specific cell surface receptors and, forms a membrane channel that mediates entry of LF into the cell. LF is a zinc-dependent metalloprotease, which cleaves MKKs [MAPK (mitogen-activated protein kinase) kinases] at peptide bonds very close to their N-termini. In this study, we suggest application of cell-based assays in the early phase of drug discovery, with a particular focus on the use of yeast cells. We constructed MEK1 expression system in yeast to determine LF activity and approached cell-based assay system to screen inhibitors, in which the results covering the construction of LF-substrate in yeast expression vector, expression, and LF-mediated proteolysis of substrate were described. These results could provided the basic steps in design of cell-based assay system with the high efficiency, rapidly and easy way to screening of inhibitors.
공정시스템 이동현상 화학공정안전 : 역수성가스 반응을 이용한 새로운 메탄올 합성 공정의 예비 설계 및 경제성 평가
김진경(Jin Kyung Kim),문일(Il Moon),주오심(Oh Shim Joo),한성환(Sung Hwan Han) 한국화학공학회 1999 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.37 No.5
Removing CO₂, which is the major cause of the global warming, and recycling it to the energy source are very important socially and environmentally. For these, we developed a new process that synthesizes methanol by reacting CO₂and H₂. First, this process converts CO₂to CO and H₂O by the water-gas shift reaction. Then, it produces methanol by the methanol-synthesizing reaction. The main purpose of this study is to develop a new process of reducing CO₂coming from various plants and of producing methanol. This study focuses on designing and cost estimating of the two-step process, using the experimental data of reaction condition and catalyst. The experiments and simulations are done simultaneously to minimize the number of experiments. This study also adopts design hierarchy(Douglas) to find the best flowsheet systematically. By choosing the best one among numerous alternative processes and operating condition, an optimal flowsheet is designed. This new process is also proved to be economically sound compared with conventional methanol synthesis processes.