디티오트레이톨과 철 ( 3 ) 이온에 의한 대장균 글루타민 합성효소의 비효소적 절단에 대한 연구

전덕영,김강화,변시명 ( Deok Young Jhon,Kanghwa Kim,Si Myung Byun ) 생화학분자생물학회 1989 BMB Reports Vol.22 No.4

Optimum reaction condition for the cleavage of Escherichia coli glutamine synthetase in the presence of oxygen, iron(III), and dithiothreitol has been established. The condition is 5 mM dithiothreitol, 0.1 mM iron(III), pH 7.0, 37℃, and 4hours of reaction time, when the enzyme concentration is 0.06 mM as subunit basis. The cleavage pattern strongly depends on the addition of ligands of the enzyme, glutamic acid, glutamine, L-methionine-S-sulfoximine, to the reaction mixture while the ligands do not change the cleavage pattern of rabbit muscle pyruvate kinase which is also attacked by the cleavage system. The results indicate that the cleavage reaction occurrs at the polypeptide segments which consist the active site of the glutamine synthetase.

도로 기상 빅데이터 유형별 활용 전략: 국내외 사례 분석

함유근,전용주,김강화,김승현,Hahm, Yukun,Jun, YongJoo,Kim, KangHwa,Kim, Seunghyun 한국빅데이터학회 2017 한국빅데이터학회 학회지 Vol.2 No.2

낮은 시정, 강우, 강풍, 고온 등 기상 상태는 운전 능력, 차량 성능(예: 마찰, 안정성, 조작력), 노면 마찰력, 도로 인프라, 추돌 위험, 교통 흐름 및 도로 관리자 생산성 등에 영향을 미친다. 최근에는 CCTV, 도로 센서, 차량 센서 등 다양한 도로 기상 빅데이터 소스들이 개발되면서 이러한 기상 관련 문제들 해결에 적용되고 있다. 본 연구는 이러한 도로 기상 빅데이터 소스들의 유형과 특징을 정의하고 국내외 실증 사례들을 통해 도로 기상 빅데이터 유형별로 관련 문제들 해결에 활용하는 전략에 대해 제시하고자 한다. Weather acts through low visibility, precipitation, high winds, and temperature extremes to affect driver capabilities, vehicle performance (i.e., traction, stability and maneuverability), pavement friction, roadway infrastructure, crash risk, traffic flow, and agency productivity. Recently a variety of road weather big data sources such as CCTV, road sensor/systems, car sensor have been developed to solve the weather-related problems, This study identifies and defines the types and characteristics of these sources to suggest how to utilize them for car safety and efficiency as well as road management through analyzing domestic and oversea cases of road weather big data applications.

Expression and Characterization of Thiol-Specific Antioxidant Protein, DirA of Corynebacterium diphtheriae

Myung-Jai Cho(최명재),Kanghwa Kim(김강화),Won-Ki Choi(최원기) 대한의생명과학회 1998 Biomedical Science Letters Vol.4 No.1

효모의 티올특이성 항산화단백과 아미노산 서열상 상동성을 보이는 50 종류의 단백은 새로운 항산화 단백군을 형성하며 또한 병원성 미생물에도 널리 분포하고 있으나 이들 단백의 생화학적 및 생리적인 기능은 거의 알려져 있지 않은 실정이다. 본 연구는 병원성 미생물의 티올특이성 항산화 단백의 기능에 관한 연구로서 Saccharomyces cerevisiae의 TSA 및 Salmonella typhimurium alkyl hydroperoxide reductase의 AhpC subunit와 상동성을 나타내는 Corynebacterium diphtheriae의 DirA 유전자를 PCR 방법으로 클로닝하고 대장균에 발현시킨 후 정제하여 항산화 특성을 조사하였다. 정제된 DirA는 티올을 함유하는 금속촉매 산화계인 DTT/F³?를 선택적으로 억제하였으며 티오레독신 의존성 과산화물 분해활성을 나타내었다. DTT/F³? 금속촉매 산화계에 의한 효소의 불활성 화를 50% 억제하는 DirA의 농도는 0.12 ㎎/㎖로 효모 TSA 항산화활성 의 약¼ 수준이었으며, 효모의 티오레독신계와 반응시켰을 때 과산화물 분해활성은 0.02 unit/㎎로서 효모 TSA의 티오레독신 의존성 과산화물 분해활성의 1/20 수준이었다. 정제된 단백질을 이용하여 항체를 제조하였으며 이항체를 이용하여 Corynebacterium diphtheriae에서 발현됨을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여 Corynebacterium diphtheriae의 병원성은 숙주세포의 방어기전인 백혈구에 의하여 생성되는 과산화수소 또는 다른 활성산소종을 제거하는 DirA작용과 연관이 있는 것으로 사료된다. A Corynebacterium diphtheriae iron-repressible gene dirA, that was homologous to TSA of Saccharomyces cerevisiae and AhpC subunit of Salmonella typhimurium alkyl hydroperoxide reductase, was amplified with PCR and expressed in E. coli. The DirA purified from the transformed E. coli crude extracts prevented the inactivation of enzyme caused by metal-catalyzed oxidation (MCO) system containing thiols but not by ascorbate/Fe³?/O₂ MCO system. The DirA concentration, which inhibited the inactivation of glutamine synthetase by 50% (IC??) against MCG system, was 0.12 ㎎/㎗. The multimeric forms of DirA were converted to the monomeric form in SDS-PAGE under the thioredoxin system comprised of NADPH, Saccharomyces cerevisiae thioredoxin reductase, and thioredoxin. Also, DirA showed thioredoxin dependent peroxidase activity. All of these results were consistent with the characteristics of a thiol specific antioxidant (TSA) protein having two conserved cysteine residues.

Haemophilus influenzae 티올 과산화효소의 특성

황영선(Young Sun Hwang),김강화(Kanghwa Kim) 전남대학교 생활과학연구소 2000 生活科學硏究 Vol.10 No.-

Haemophilus influenzae HI0571 protein that shows homology to E. coli thiol peroxidase uses yeast thioredoxin system as an electron donor[Hwang. Y. S., Chae. H. Z., and Kim. K. (2000) J. Biochem. Mol. Biol. 33, 514~518]. The microorganism has two open, reading frames. HI1158 and HI0084, showing homology to a thioredoxin reductase and a thioredoxin, respectively. Both proteins consisting thioredoxin system were expressed in E. coli, and then the proteins were subsequently purified. The H. influenzae thioredoxin system showed 5.5’-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid) reduction activity. H, influenzae HI0751 protein, thiol peroxidase was characterized using the thioredoxin system as an electron donor. The thiol peroxidase showed the thioredoxin dependent peroxidase activity. And glutamine synthetase protection activity of thiol peroxidase against Thiol/Fe³⁺/O₂ system was enhanced by addition of the thioredoxin. An antioxidant function of thiol peroxidase in intact cells was demonstrated by the observation that E. coli cells overexpressed with H. influenzae thiol peroxidase were less sensitive to growth inhibition by alkyl hydroperoxides.

Saccharomyces cerevisiae TSA1의 보존된 아스파트산 잔기 및 세린 잔기의 변이가 과산화효소 활성 및 샤페론 활성에 미치는 영향

이송미 ( Songmi Lee ),조은이 ( Eun Yi Cho ),김강화 ( Kanghwa Kim ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2017 한국미생물·생명공학회지 Vol.45 No.1

퍼옥시레독신은 티오레독신, 티오레독신 환원효소, NADPH로 이루어진 티오레독신 시스템의 환원력을 이용하여 과산화물을 제거하는 티오레독신 과산화효소 활성과 다른 단백질의 열변성에 의한 응집을 막아주는 샤페론 활성을 갖는 효소이다. 정형 2-Cys Prx군에 속하는 퍼옥시레독신 참고서열1,024개 중 부분적인 서열 등을 제외한 967개 서열을 정렬하였을 때 75번과 103번 아스파트산 잔기는 99% 보존되었고, 73번 세린 잔기는 97% 보존되었음에도 불구하고 잘 보존된 아스파트산 잔기와 세린 잔기에 대해 알려지지 않았다. 이 잔기가 TSA1의 두가지 효소 활성에 미치는 영향을 알아보기 위해 재조합 단백질을 이용하여 활성도를 알아보았다. In vitro 실험을 통하여 잘 보존된 잔기인 103번 아스파트산은 75번 아스파트산보다 티오레독신 퍼옥시레독신 활성 및 분자 샤페론 활성에 더 영향을 미치고, 103번의 음전하는 분자샤페론 활성에 중요한 역할을 하며 과산화효소활성에는 75번과 103번의 음전하가 관여함을 알 수 있었다. 또한 73의 세린 잔기 역시 과산화효소에 영향을 미치는 잔기임을 알 수 있었다. 최근 출아 효모 퍼옥시레독신인 TSA2의 79번과 109번의 세린 잔기를 시스테인 잔기로 변이시킨 경우 두 변이단백질 모두 과산화효소 활성과 샤페론 활성이 증가되었는데 이는 β-sheet 구조의 증가와 관련되는 것으로 보고하였다[28]. 이들 두 세린 잔기는 TSA1 구조에 의하면 모두 α-나선 구조에 위치하였다. 반면에 73번의 세린 잔기는 β-sheet의 C-말단에 위치하는 잔기로 과산화효소 활성에 대한 영향이 다르게 나타나는 것으로 추정된다. 추후 생체 내 실험을 통하여 아스파트산 잔기의 변이가 과산화물 저항성이 미치는 영향 및 열 저항성(thermal stress)에 미치는 역할을 살펴볼 필요가 있다. 또한 아스파트산 잔기와 과산화물과의 반응 및 분자 샤페론과의 반응에 장애가 되는 요인이 무엇인지에 대한 추가 연구가 필요할 것이다. Alignment of 967 reference sequences of the typical 2-Cys peroxiredoxin family of proteins revealed that 10 amino acids were conserved, with over 99% identity. To investigate whether the conserved aspartic acid residues and serine residue affect the peroxidase and chaperone activity of the protein, we prepared yeast TSA1 mutant proteins in which aspartic acids at positions 75 and 103 were replaced by valine or asparagine, and serine at position 73 was replaced by alanine. By non-reducing SDS-PAGE, TSA1 and the S73A, D75V and D75N mutants were detected in dimeric form, whereas the D103V and D103N mutants were detected in various forms, ranging from high molecular-weight to monomeric. Compared with wild type TSA1, the D75N mutant exhibited 50% thioredoxin peroxidase activity, and the S73A and D75V mutants showed 25% activity. However, the D103V and D103N mutants showed no peroxidase activity. All proteins, except for the D103V and D103N mutants, exhibited chaperone activity at 43℃. Our results suggest that the two conserved aspartic acid residues and serine residue of TSA1 play important roles in its thioredoxin peroxidase activity, and D103 plays a critical role in its chaperone activity.

Haemophilus influenzae 티올 과산화효소의 특성

황영선ㆍ김강화 전남대학교 가정과학연구소 2000 生活科學硏究 Vol.10 No.-

Haemophilus influenzae HI0571 protein that shows homology to E. coli thiol peroxidase uses yeast thioredoxin system as an electron donor[Hwang. Y. S., Chae. H. Z. and Kim. K. (2000) J. Biochem. Mol. Biol. 33, 514∼518]. The microorganism has two open reading frames, HI1158 and HI0084, showing homology to a thioredoxin reductase and a thioredoxin, respectively. Both proteins consisting thioredoxin system were expressed in E. coli, and then the proteins were subsequently purified. The H. influenzae thioredoxin system showed 5,5'-dithiobis- (2-nitrobenzoic acid) reduction activity. H. influenzae HI0751 protein, thiol peroxidase was characterized using the thioredoxin system as an electron donor. The thiol peroxidase showed the thioredoxin dependent peroxidase activity. And glutamine synthetase protection activity of thiol peroxidase against Thiol/Fe3+/O2 system was enhanced by addition of the thioredoxin. An antioxidant function of thiol peroxidase in intact cells was demonstrated by the observation that E. coli cells overexpressed with H. influenzae thiol peroxidase were less sensitive to growth inhibition by alkyl hydroperoxides.

대장균 페리틴의 항산화 활성

이송미,김강화 全南大學校家政科學硏究所 1999 生活科學硏究 Vol.9 No.-

Ferritin (Ftn), an iron storage protein, takes up iron in the ferrous form and stores it within its central cavity as a hydrated ferric oxide mineral. The antiocxidant activity of Ftn against the metal catalyzed oxidation systems comprised of ferric ion or cupric ion and reducing agents was investigate. Ftn of Escherichia coli was overexpressed and purified by ion-exchange and gel chromatographies. The protein inhibited the inactivation of glutamine synthetase caused by metal catalyzed oxidation system comprised of either dithiothreitol or ascorbate as a reducing agent. However, removal activity of H₂O₂by Ftn wasn't detected.

Expression and Characterization of Thiol-specific Antioxidant Protein, DirA of Corynebacterium diphtheriae

Choi,Myung-Jai,Choi,Won-Ki,Kim,Kanghwa THE KOREAN SOCIETY FOR BIOMEDICAL LABORATORY SCIEN 1998 Journal of biomedical laboratory sciences Vol.4 No.1

효모의 티올특이성 항산화단백과 아미노산 서열상 상동성을 보이는 50 종류의 단백은 새로운 항산화 단백군을 형성하며 또한 병원성 미생물에도 널리 분포하고 있으나 이들 단백의 행화학적 및 생리적인 기능은 거의 알려져 있지 않은 실정이다. 본 연구는 병원성 미생물의 티올특이성 항산화단백의 기능에 관한 연구로서 Saccharomyces cerevisiae의 TSA 및 Salmonella typhimurium alkyl hydroperoxide reductase의 AhpC subunit와 상동성를 나타내는 Corynebacterium diphtheriae의 DirA 유전자를 PCR 방법으로 클로닝하고 대장균에 발현시킨 후 정제하여 항산화 특성을 조사하였다. 정제된 DirA는 티올을 함유하는 금속촉매 산화계인 DTT/Fe³+를 선택적으로 억제하였으며 티오레독신 의존성 과산화물 분해활성을 나타내었다. DTT/Fee³+ 금속촉매 산화계에 의한 효소의 불활성화를 50% 억제하는 DirA의 농도는 0.12 mg/ml로 효모 TSA 항산화활성의 약1/4 수준이었으며, 효모의 티오레독신계와 반응시켰을 때 과산화물 분해활성은 0.02 unit/mg로서 TSA의 티오레독신 의존성 과산화물 분해활성의 1/20 수준이었다. 정제된 단백질을 이용하여 항체를 제조하였으며 이항체를 이용하여 Corynebacterium diphtheriae에서 발현됨을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여 Corynebacterium diphtheriae의 병원성은 숙주세포의 방어기전인 백혈구에 의하여 생성되는 과산화수소 또는 다른 활성산소종을 제거하는 DirA작용과 연관이 있는 것으로 사료된다. A Corynebacterium diphtheriae iron-repressible gene dirA, that was homologous to TSA of Saccharomyces cerevisiae and AhpC subunit of Salmonella typhimurium alkyl hydroperoxide reductase, was amplified with PCR and expressed in E. coli. The DirA purified from the transformed E. coli crude extracts prevented the inactivation of enzyme caused by metal-catalyzed oxidation (MCO) system containing thiols but not by ascorbate/Fe³+/O₂MCO system. The DirA concentration, which inhibited the inactivation of glutamine synthetase by 50%(IC50) against MCO system, was 0.12 mg/ml. The multimeric forms of DirA were converted to the monomeric form in SDS-PAGE under the thioredoxin system comprised of NADPH, Saccharomyces cerevisiae thioredoxin reductase, and thioredoxin. Also, DirA showed thioredoxin dependent peroxidase activity. All of these results were consistent with the characteristics of a thiol specific antioxidant (TSA) protein having two conserved cysteine residues.