O-GlcNAcylation regulates V(D)J recombination of the immunoglobulin genes during early B cell development

전봉찬 과학기술연합대학원대학교 2023 국내석사

Antibody diversity is acquired by various processes such as V(D)J recombination, class switching recombination, or somatic hypermutation throughout B cell development. As a fundamental mechanism securing antibody diversity at the early stage of B cell development, the V(D)J recombination assembles germline variable (V), diversity (D), and joining (J) genes to produce functional immunoglobulin (Ig) genes, which principally facilitated through longdistance interaction mediated by multiple trans-acting factors. O-GlcNAcylation is a dynamic and reversible posttranslational modification for both nuclear and cytoplasmic proteins and regulates the protein function in a wide range of performances including DNA binding affinity, protein-protein interaction, and subcellular localization. However, the influences of O-GlcNAcylation particularly on proteins involved in V(D)J recombination remain largely unknown. To elucidate the relationship between them, O-GlcNAcylation was downregulated in a mouse model by administration of O-GlcNAc inhibitor or restriction of regular diet. Interestingly, inhibition of O-GlcNAcylation in mice caused the severe impairment of Ig heavy-chain (IgH) gene rearrangement, especially limited usage in a distal variable (V) region. In addition, as a result of analyzing the target proteins of O-GlcNAc modification expressed in early B cells, several key proteins such as YY1, SMC1, or SMC3, are known to play a crucial role in forming various V(D)J combinations by mediating long-distance interactions, were identified. C Significantly, the binding affinity of these proteins to the entire Ig gene locus was changed depending on the level of O-GlcNAcylation. In particular, distal v gene usage of IgH was closely related to altered binding patterns of the YY1 protein. Furthermore, the protein interaction between SMC1 and SMC3, which forms Vshaped heterodimer and leads to a kind of loop structure of the Ig gene locus, was interrupted under decreased conditions of O-GlcNAcylation. In conclusion, this study clearly shows V(D)J recombination is reliant on O-GlcNAc status of stagespecific proteins during early B cell development and represents O-GlcNAcdependent mechanism as a new regulatory component of securing antibody diversity.

ZnO 완충층에 의한 La0.7Sr0.3MnO3 박막의 자기적 특성 변화 연구

이승환 부산대학교 대학원 2014 국내석사

In this study, we investigated the magnetic property of La0.7Sr0.3MnO3 film grown on Al2O3(0001) substrate using pulsed laser deposition. In particular, we inserted ZnO layer between film and substrate to examine the variation of the magnetic properties of LSMO films depending on ZnO film thickness. Without ZnO buffer layer, the film exhibited preferred (110) orientation with magnetic hard axis. With ZnO buffer layer, the crystallinity of La0.7Sr0.3MnO3 films improved. Furthermore the magnetic hysteresis loops became softer and the saturation magnetization became smaller with increased ZnO film thickness. The electrical properties measure by Van der Pauw method revealed that n-type characteristics with decreased carrier concentration as ZnO film thickness increased. X-ray photoelectron spectroscopy and secondary ion mass spectroscopy measurements showed the increased Zn and Mn interdiffusion with increased ZnO buffer layer thickness due to the higher growth temperature of La0.7Sr0.3MnO3 than that of ZnO. Furthermore, core-level spectra of Mn 2p revealed the increased Mn4+ with increased ZnO film thickness. The reduced magnetization, smaller coercivity and reduced carrier concentration of the La0.7Sr0.3MnO3 films with increased ZnO buffer layer thickness are associated with the interdiffsuion of Zn and Mn of the films. In particular increased Mn4+ contents may the major role for the magnetization reduction.

증착 조건에 따른 VO2 박막의 물리적 특성 연구

김혜경 부산대학교 대학원 2016 국내석사

Recently, many studies on vanadium dioxide (VO2) film have been conducted due to not only its fundamental interests in the mechanism of metal-insulator transition but also various potential applications such as intelligent thermo-chromic windows, optical switching devices, gas sensors, etc. However, the high MIT temperature (~340 K) and environmental instability of the VO2 film limited its potential usage. Therefore, it is essential to examine the stability and controllability of the films. In this study, we examined the physical property variations of VO2 film under various deposition temperature and oxygen environments. The epitaxial VO2 films was fabricated under various deposition temperatures (500 oC, 600 oC and 700 oC) and oxygen partial pressure (Ar : O2 = 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2, 7 : 3) on Al2O3(0001) substrate using RF magnetron sputtering method. The effects of charge localization on structural, optical, electrical and chemical properties were investigated by X-ray diffraction, UV-Vis spectroscopy, temperature-dependent resistivity measurement and X-ray photoelectron spectroscopy.

FeRh 박막의 반강자성-강자성 전이온도 제어 연구

이지성 부산대학교 대학원 2017 국내석사

In the magnetic device applications, many different structures (in thin film form) were proposed. Recent realization FeRh based magnetic recording device brought more attention on the material characterization and physical mechanism of antiferromagnetic–ferromagnetic (AFM-FM) phase transition. The first discovery of near room temperature AFM-FM transition in FeRh has been known at 1939 by Fallot et al., Since then, there were many attempt to explain and utilize the AFM-FM transition. Currently, the instability Rh magnetization and/or spin-wave excitation had been proposed for the physical origin of AFM-FM transition. However, there were still discrepancy between experimental observations and theoretical calculations. In this thesis, we investigated the deposition environment-dependent magnetic and structural properties of FeRh films grown on MgO(001) substrates. By varying deposition temperature, partial pressure and deposition time, we obtained films with various AFM-FM transition temperatures. In particular, the film obtained B2-phase when the deposition temperature is higher than 500 oC. However, AFM-FM transition occurred above 600 oC. For the partial pressure variation, the higher partial pressure, the lower crystallinity, suggesting the increased structural disorder. On the other hand, the AFM-FM transition pronounced for the films grown at higher partial pressure. Lastly, the near room temperature AFM-FM transition occurred for the film deposited less than 5 min. With longer deposition time, the structural quality improved, but AFM-FM transition temperature got lower and disappeared. Therefore, the certain structural disorder is needed to have near room temperature AFM-FM transition. Finally, we deposited a film in the optimal condition (650 oC for deposition temperature, 5 mTorr for partial pressure and 5 min for deposition time). The AFM-FM transition temperature showed ~360 K with slight improved crystallinity compared that of the film deposited at 600 oC, suggesting the structural disorder is still important parameter for the near room temperature AFM-FM transition.

Histidine 스위치에 의한 NAC 전사인자 N-Domain의 pH 의존적 DNA 결합에서 C-Domain의 역할

강무석 부산대학교 대학원 2018 국내박사

표적 DNA에 대한 전사인자의 결합 친화성은 유전자 발현에서 중요한 인자이다. 전사인자는 일반적으로 DNA 결합 도메인과 조절 도메인으로 구성되며, 조절 도메인은 본질적으로 무질서한 구조를 가지거나 음전하를 띤다. DNA 결합 도메인 만으로 전사를 조절할 수 있는지에 대한 여부는 세포내에서 전사인자의 설계 원리를 확인하는 중요한 질문이다. 본 연구에서 애기장대의 NAC 전사인자 패밀리 중 하나인 ANAC019 전사인자를 연구하면서 ANAC019 전사인자의 homodimerization과 전사를 조절하는 histidine 스위치를 발견하였다. 이 연구에서 ANAC019 전사인자의 C말단 도메인이 제거될 경우 N말단 DNA 결합 도메인 만으로 표적 DNA에 대한 pH 의존적 결합 친화력 조절의 기능이 작동하지 않는다는 것을 발견하였다. 우리는 ANAC019 DNA 결합 도메인만 있을 경우 DNA와의 강한 인력에 의해 DNA와 단시간에 결합하기 때문에 나타난 현상이라고 제안한다. 그러나 전체 길이의 ANAC019에서는 정전기적 쌍극자 모멘트로 인해 DNA와 결합하기 전 근처에 머무르는 시간이 생기게 되어 DNA 결합 도메인과 DNA 사이의 강력한 인력에 대한 방향성과 균형을 맞출 수 있다. The affinity of transcription factors (TFs) for their target DNA is a critical determinant of gene expression. TFs are composed of a DNA binding domain (DBD) and regulatory domains, which are intrinsically disordered or negatively charged. Whether the DBD alone can regulate transcriptional control is an important question for identifying the design principle of TFs. We studied the ANAC019 TF, a member of the NAC TF family of proteins in Arabidopsis, and found a well-conserved histidine-switch located in its DBD, which regulates both homo-dimerization and transcriptional control of the ANAC019 TF through histidine-protonation. In this study, we found that the removal of the C-terminal domain in the ANAC019 TF abolished the pH-dependent binding affinity of the N-terminal DBD to its target DNA. We propose that the underlying mechanism for this phenomenon is that the ANAC019 DBD alone is too strongly attracted to the DNA and has too long of a residence time near the DNA to have a pH-dependent binding affinity. However, its full chain, which possesses an electric dipole moment, could balance the strong attraction of the DBD to DNA.

SnO2 박막의 물리적 특성 연구

송세환 부산대학교 대학원 2018 국내석사

SnO2는 3.6 eV의 높은 밴드갭을 가져 가시광선 및 근적외선 영역에서 80% 이상의 광투과도를 가지는 동시에 전기 전도도가 높아 투명전도성 산화물로의 응용성을 가지고 있다. 또한, 상온에서 나타나는 강자성 특성을 이용함으로써 고집적 정보 저장 장치의 가능성이 있으며, 스핀 트랜지스터 (Spin transistor), 광자기 소자 등 스핀트로닉스 (spintronics)에의 응용 가능성으로 인해 많은 관심을 받고 있다. 따라서 SnO2 박막을 소자로 응용하기 위해, 물질이 드러내는 물리적인 현상에 대하여 그 원인을 이해하려는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 Al2O3(10-12) 기판 위에 RF-마그네트론 스퍼터링 방법으로 제작한 SnO2 박막의 결함과 전기적, 자기적 특성의 상관관계에 대해 조사하였다. 첫 번째로 두께에 따른 SnO2 박막으로부터 전기적 특성에 대한 구조적 결함의 영향에 대해 알아보았다. 결함의 종류와 정도를 알아보기 위해 X-선 회절 측정과 X-선 광전자 분광 측정을 진행하였다. 박막의 두께가 얇아짐에 따라 피크의 반치폭이 커지며 결정성이 나빠지는 반면 화학적 상태변화는 3.7 nm 박막을 제외하고는 큰 변화가 없었다. 이러한 결절성 변화는 박막과 기판사이의 큰 격자불일치로 인해 박막과 기판사이 계면에서 나타나는 misfit dislocation, antiphase boundaries, partial dislocation 등 다양한 구조적 결함에 의한 것으로 여겨진다. 또한, 이러한 구조적 결함에 의한 효과는 박막이 얇아짐에 따라 급격하게 나타나며, 이는 비저항의 변화 거동과 일치하는 것을 확인하였다. 두 번째, SnO2 박막의 산소공공을 제어에 따른 자기적 특성의 변화를 관찰하였다. 제작된 SnO2 박막을 H2와 O2 환경에서 열처리를 진행하여 초전도 양자 간섭계를 이용하여 상온에서의 자기적 특성을 평가하였다. 측정된 물성과 결함과의 상관관계를 이해하기 위해 X-선 광전자 분광을 측정하였다. 그 결과 H2와 O2 환경에서 각각 열처리한 박막의 경우 as-grown 박막에 비해 포화자화 값과 산소공공 비율이 증가, 감소는 경향을 보였다. 하지만 산소공공의 비율의 변화 정도는 포화자화 값의 변화 정도와 동일하지 않은 것을 확인하였다. 따라서 H2와 O2 환경에서 열처리 후 SnO2 의 산소공공 변화한 이외에 다른 변화를 찾아내 강자성 특성 변화의 원인을 이해하기 위한 추가적인 실험이 필요할 것으로 여겨진다.

성장조건에 따른 CoFe2O4 박막의 구조적, 화학적, 자기적 특성연구

조창우 부산대학교 2013 국내석사

Currently the searching for the new high density recording media including hard disk drive is one of the main research and development topics. Among many candidates, Co-based ferrite (for example CoFe2O4) is one of the best choices since it has high coercivity(~5 kOe), high saturation magnetization(~380 emu/cm3), high magnetocrystalline anisotropy, etc. In this study, we report the experimental results of film thickness dependent(using RF magnetron sputtering) and growth temperature dependent(using Pulse laser deposition, PLD) physical properties of the CoFe2O4 thin films grown on Al2O3(0001) substrates. The thin films thickness was varied (50, 100, 150 nm) and growth temperature was also varied from room temperature to 650 oC. The samples grown RF magnetron sputtering system, the thin films become crystallized with <111> orientation after post annealing(900 oC-4 hr). The magnetization measurement using vibrating sample magnetometer(VSM) exhibits the superparamagnetic behavior for the as-grown samples due to the amorphous nature of the thin film. When the film is annealed, the coercivity of the films becomes about 2.5 kOe and it is independent to the thickness. But, the saturation magnetization becomes larger as the thickness of the films increase. The x-ray photoelectron spectroscopy(XPS) measurement shows the variation of (Co and Fe) binding energy as the film thickness increases. The samples grown using PLD system, the thin films exhibits <111> crystal orientation as the growth temperature increased above 350 oC. As the growth temperature further increased the diffraction angle increased to the higher angles indicating the reduction of the interfacial strain between film and substrate. The magnetization measurement using VSM exhibits the superparamagnetic behavior when growth temperature RT due to the amorphous state like the samples grown using RF sputtering system. When the film is grown at 350 oC and above, the coercivity of the films is about 2.5 kOe and does not change with growth temperature. However, the degree of perpendicular anisotropy of the samples becomes weaker as the growth temperature increases suggesting the films become isotropic with growth temperature. Furthermore, the XPS measurement shows that the cations (Co and Fe) change Co2+ in tetrahedral site to Co2+ in octahedral site and Fe3+ in octahedral site to Fe3+ in tetrahedral site as the growth temperature increases. This variation might be associated with the relaxation of the interfacial strain with growth temperature. The simple calculation also supports this argument.

전기적 시냅스로 구성된 신경망에서 역치하 막전위 파동의 전파모형

김상열 부산대학교 2018 국내박사

신경세포는 자신의 세포막 안팎의 전위차로 써진 언어를 시냅스란 구조물을 통해 다른 신경세포들과 주고받으면서 소통한다. 그들의 전기적인 대화를 이해하는 것은 천억 개 정도의 뉴런으로 구성된 인간의 뇌를 연구하기 위한 기초적이고 필수적인 과정이다. 뉴런의 막전위를 미세전극으로 관측한 이후로 사람들은 실험적 측정치를 잘 설명하는 물리적 모형들로부터 단일뉴런의 전기적인 운동방식을 이해하게 되었다. 그리고 이제 사람들은 ‘커넥토믹스’란 깃발을 휘날리며 시냅스로 서로 연결된 다수 뉴런들의 토폴로지와 그들의 전기적인 운동방식들을 밝혀나가고 있다. 일반적으로 시냅스의 종류에는 신경전달물질의 분비를 거쳐서 한 뉴런의 막전위가 다른 뉴런으로 전파되는 화학적 시냅스와 그 과정을 거치지 않고 직접 전파되는 전기적 시냅스가 존재한다. 비록 신경신호의 전달방식에 있어서 전기적 시냅스는 화학적 시냅스에 비해 원시적인 면이 있지만, 뉴런들의 연결망에서 관측되는 막전위 요동의 동기화나 발포의 조직화 등 몇몇의 특수한 현상들에서 전기적 시냅스가 필수적인 역할을 수행하는 것이 알려졌다. 한편 특정한 진동수로 요동치는 막전위가 단일뉴런이나 신경망에서 종종 발견됐다. 특히 발포를 일으킬 수 없는, 역치 전위보다 낮은 진폭을 가진, 막전위 진동은 단일뉴런의 주기적인 발포나 신경망의 동기화된 활성의 원인으로 이해되고 있다. 더욱이 이것은 두 종류의 시냅스 중에서 전기적 시냅스를 통해서만 전파될 수 있기 때문에, 적절한 물리적 전파모형을 세우고 거기서 발생하는 전파특성을 관찰하는 것은 신경계의 기초적 연구나 응용에서 필수적이다. 본 연구에서 나는 전기적 시냅스로 구성된 신경망에서 역치하 막전위 파동의 전파에 관한 이론적이고 물리적인 모형을 제시하고 이것을 간단한 사각형이나 사각격자 연결망에 대해 적용시켜 해당 모형이 드러내는 전파특성들을 논한다. 또한 실제로 전체 뉴런과 근세포들의 시냅스 연결망이 완전히 밝혀진 예쁜꼬마선충에 대해 해당 전파모형을 적용해보고 그 결과와 의미를 고찰해본다.

해수담수화 시설의 음용수를 이용한 방사능 농도 비교에 관한 연구

박정남 부산대학교 2023 국내박사

부산시 상수도 사업본부는 고리원전으로부터 남쪽 약 11km 떨어진 부산시 기장군에 해수담수 화 시설을 2014년에 준공하였으며 총사업비 1,954억원을 투자하여 1일 급수량 4만5천톤 규모의 역삼투 방식의 해수담수화시설이 기장군에 준공되었다. 인근 지역 원전이 가동중이고 결국 원전에 서 배출되는 방사능물질 중 기타 감마핵종 및 베타 방사성 핵종인 삼중수소 등 방사성물질이 검출 될 염려가 있다. 고리원전으로부터 배출된 방사능물질은 일차적으로 해수 순환에 따라 희석 및 확산된다. 131I와 137Cs 방사능의 상대적 비는 약 2로서 우라늄 235를 사용하는 원자로가 1년간 가동 본 조사는 원 자력법에 근거하여 발전소 주변 환경에서 방사성물질의 축적 경향파악과 예기치 않은 방사성 물질 의 방출에 의한 주변 환경의 영향을 신속히 평가하며, 지역주민의 건강과 환경을 보전하는데 그 의미가 있다 따라서 해수중 방사능 농도를 평가하였다. 원자력발전소와 근접된 지점을 이지만 본 연구를 통해 감마핵종 및 삼중수소는 모두 검출하한 미만으로 불검출되었다. 2016년 1월 부터 2016년 6월 까지 반년 동안 검사지점과 비교지역에서 시료를 채취하여 삼중 수소방사능, 감마선 동위원소 측정하고 분석하였다. 과거 감마선 동위원소 분석결과 과거 후쿠시마 원전사고로 인하여 2011년 4월 시료에서 인공방 사성핵종인 131I, 134CS, 137Cs이 지표수, 빗물, 하천토양, 솔잎, 쑥, 배추 시료에서 검출되었다. 본 연구 기간중에는 감마 방사능 핵종과 삼중수소가 모두 평상 변동범위 수준으로 불검출되었다. 다 른 원전지역의 방사능 농도와 비슷한 수준이지만 앞으로 지속적인 관찰이 필요하다. 2016년부터 2021년까지의 고리원전 주변의 환경방사능 조사 결과를 최근 5년간의 측정치와 종 합적으로 비교·평가한 결과, 후쿠시마 원전사고에 의한 2011년 4월 시료를 제외한 나머지 시료 에서의 방사능 농도는 평상 변동범위 이내 불검 되었다. 따라서 고리원자력발전소 가동에 의한 부 지주변의 오염 및 축적 경향은 없는 것으로 판단한다.

Bi가 첨가된 In2O3 세라믹의 물리적 특성 변화 연구

박홍준 부산대학교 2022 국내석사

산화 인듐 (In2O3, Indium oxide)은 가시광선 영역에서 높은 투과율을 보이는 동시에 높은 전도성을 나타내는 투명 전도성 산화물 (transparent conductive oxides, TCOs)의 한 종류로써 차세대 반도체 소자 개발을 위한 목적으로 많은 연구가 진행되었다. 대표적으로 In2O3에 Sn을 도핑하게 되면 80% 이상의 높은 투과율은 유지하면서 금속과 같은 전기전도성을 나타내어 태양 전지 및 발광 다이오드 등에 투명 전극으로 널리 사용된다. 투명 전극으로 사용되는 대부분의 소재는 n-형 투명 전도성 산화물들이다. 높은 성능을 나타내는 n-형 투명 전도성 산화물에 비하여 p-형 투명 전도성 산화물 성능은 여전히 미진하여 응용에 제한적인 실정이다. 이는 산화물이 가지는 고유한 특징으로, 가전자대를 구성하는 O 2p 궤도의 국부적인 특성으로 인해 높은 전도도를 발현하기 어렵기 때문이다. 따라서 투명 트랜지스터 등의 새로운 차세대 소자의 개발을 위해 효과적인 p-형 특성의 구현을 위하여 투명 전도성 산화물의 가전자대 제어 가능성에 대한 연구가 필요하다. 최근 In2O3의 가전자대가 Bi 첨가를 통해 변조가 가능하다는 계산 결과가 발표되었다. 밀도 함수 이론을 바탕으로 In2O3에 Bi를 첨가하게 되면 새로운 밴드가 형성되고 밴드갭이 Bi 농도에 의존한다고 제시되었다. 그리고 새로운 밴드는 적절한 도핑을 통해서 p-형 운반자를 형성할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 논문에서는 해당 계산 결과에 착안하여 Bi가 첨가된 In2O3를 제작하였으며, Bi의 첨가량에 따른 물리적 특성을 연구하였다. 자외-가시선 분광법을 이용하여 밴드갭을 분석한 결과, Bi가 첨가되지 않은 In2O3는 2.7 eV이었으며, Bi가 첨가된 In2O3는 1.3 eV를 나타내었다. 흥미롭게도 Bi의 첨가량에 따른 밴드갭의 변화는 확인할 수 없었다. X-선 회절 패턴의 분석을 통해 Bi가 첨가된 In2O3는 Bi 첨가량과 관계없이 bixbyite 구조를 유지하며 Bi의 첨가량이 3% 이상인 경우부터 이차상이 생기는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Bi의 첨가량이 증가할수록 양이온 공공이 형성되는 것을 확인하였다. In2O3에 첨가된 Bi는 3가의 화학적 상태를 보이는 것을 X-선 광전자 분광 측정을 통해 확인하였다. 따라서, 새로운 밴드의 형성은 전하에 의한 것이라기 보다는 이온반경이 큰 Bi의 첨가에 의한 구조 왜곡 혹은 양이온 공공에 의한 것으로 여겨진다. Hall 효과 측정을 통해 전기 특성 측정 결과, Bi 첨가량이 증가함에 따라 n-형 특성의 감소를 확인할 수 있었다. 특히 Bi 첨가량이 0.5% 이상에서만 전기적 특성이 확인되었고, 3% 이상의 시료에 대해서는 안정적인 전기전도도를 측정할 수 없었다. 이러한 전기적 특성의 불안정성은 양이온 공공의 형성과 연관이 높은 것으로 생각된다. 따라서, 산소 공공을 억제하고 양이온 공공을 더 많이 형성할 수 있는 추가적인 연구가 진행된다면 시료의 p-형 특성 발현이 가능할 수 있을 것으로 생각된다.