광물찌꺼기를 이용한 갱내충전 재료의 적정성 평가에 관한 연구

이호운 강원대학교 2013 국내석사

제노푸스의 junctin·junctate 유전자동정 및 발현양상 연구

이호운 대구대학교 2012 국내석사

정틴은 26 kDa의 칼세퀘스트린 부착 막단백질로, 가로무늬근(골격근과 심근)에서 발현되며 연접 근소포체에서 트리아딘, 라이아노딘 수용체 그리고 칼세퀘스트린과 함께 칼슘 방출 복합체를 구성한다. 정테이트는 소포체/근소포체와 뇌, 췌장, 폐, 간, 신장 그리고 골격근 등에서 발현되는 33 kDa의 칼슘 부착 단백질이다. 두 유전자는 소포체/근소포체에서 칼슘의 방출을 조절한다고 알려져 있고 세포질에 위치하는 짧은 아미노 말단 부위, 단일 막 관통 부위, 그리고 전하를 띄는 긴 카르복시 말단 부위로 구성된다. 본 연구는 BLAST 검색을 이용하여 제노푸스의 정틴과 정테이트를 동정하였다. 동정된 제노푸스의 정틴과 정테이트의 뉴클레오티드 서열을 이용하여 아미노산 서열을 추론하였다. 추론된 아미노산 서열을 이용하여 등전점, 소수성분석 하였고 다른 종의 정틴과 정테이트를 정렬 및 비교하였다. 최종적으로 실시간 역전사-중합효소 연쇄반응과 전체 원위치 혼성화 실험으로 정틴과 정테이트의 시간적, 공간적 발현양상을 관찰하였다. 제노푸스의 정틴과 정테이트는 이른 신경배 시기에서 전사가 시작되었다. 정틴은 체절에서 나타났고, 정테이트는 인두궁과 척삭에서 관찰되었다. 정틴과 정테이트의 동정과 발현 패턴은 제노푸스 배아의 발생과정에서 정틴과 정테이트의 기능을 연구하는 기초 자료로 이용될 것이다. Junctin is a 26 kDa calsequestrin binding membrane protein expressed in striated muscle(skeletal muscle and myocardium) and constitutes the Ca2+ release complex of junctional sarcoplasmic reticulum with triadin, ryanodine receptor and calsequestrin. Junctate is a 33 kDa Ca2+ binding protein identified in endoplasmic reticulum/sarcoplasmic reticulum(ER/SR) of brain, pancreas, lungs, liver, kidney and skeletal muscle. Two genes are known regulate Ca2+ release from ER/SR and composed of a short N-terminal region facing cytoplasm, a single transmembrane region and a long and highly charged C-terminal region. In this study, cDNA sequences of X.laevis junctin and junctate were identified by the BLAST search using mouse junctin and junctate sequences. The deduced amino acid sequences of X.laevis junctin and junctate were analyzed to obtain isoelectric point, hydropathy plot and aligned with Junctin and Junctate of other species. Finally the temporal and spacial expression patterns were observed by real-time RT-PCR and whole mount in situ hybridization in X.laevis embryos. Trnascription of X.laevis junctin and junctate started early neurula stage. Junctin was expressed in somite and junctate was observed in branchial arch and notochord. The molecular identities and expression patterns of junctin and junctate will be used to further elucidate functions of junctin and junctate in the developmental processes of X.laevis embryo.

입자 군집 최적화 알고리즘 기반 3-자유도 비행체의 시스템 식별 및 제어기 설계에 관한 연구

이호운 中央大學校 大學院 2016 국내석사

최근 10여년 동안, 무인비행체 시스템의 운용은 군사적 목적뿐만 아니라 농업∙방송∙예술∙수송 등의 다양한 민간 부문으로까지 그 활용 범위를 확장해 나감에 따라 임무 비행을 위한 비행체의 비행안정성 및 제어성능이 중요한 문제로 대두되고 있다. 이를 위한 연구의 일환으로 3-자유도 비행체 시스템을 대상으로 한 모델링 및 이에 대한 제어기의 설계에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이 시스템은 강한 비선형성을 갖는 언더액추에이티드 시스템이고, 각 자유도 상호간의 결합에 의해 시스템의 거동이 지배된다. 이러한 특징들은 이 시스템에 대한 모델링 및 모델 기반 제어기의 설계가 보다 도전적인 연구가 될 수 있게 하는 중요한 요인이 된다. 본 연구는 3-자유도 비행체 시스템에 대한 종래의 연구에서 이용된 수리 모델을 보다 정밀한 수리모델을 구축하고, 이 모델을 기반으로 제어기를 설계한 후, 실험을 통해 제안된 모델과 제어기의 타당성을 검증하였다. 우선, 종래의 선형화를 통해 구축된 수리모델이 갖는 낮은 정밀도를 개선하기 위하여 이 시스템에 대한 기구학적 해석을 기반으로 선형수리모델에 대하여 비선형적 동특성에 대응하고 물리적 의미를 갖는 파라미터들을 추가한 새로운 수리모델의 구조를 제안하였고, 제안된 수리모델을 기반으로 도출된 시뮬레이션 결과와 실제 실험결과간의 비교를 통해 제안된 수리모델의 타당성을 검증하였다. 이를 위해, 메타휴리스틱 전역최적화 기법인 압지군집최적화 알고리즘을 이용한 시스템 식별을 수행하였다. 특히, 사용자의 추가적인 변수 설정없이 가상목적함수의 개념을 도입함으로써 알고리즘의 최적화 성능을 보존하면서 기존의 입자군집최적화 기법이 갖는 한계점으로 지적되고 있는 구속조건의 설정 문제를 해결하였다. 또한, 순환적 네트워크 토폴로지 기반 이웃구조의 개념의 적용을 통해 최적화를 수행하는 각 입자들 간의 정보 공유를 제한시킴으로써 조기 수렴 및 국부 최적해 수렴 문제를 개선하였다. 그리고 개선된 알고리즘에 의해 구축된 새로운 선형수리모델을 기반으로 LQR 제어기와 PID 제어기를 설계한 후, 이들에 대한 실험을 통해 종래의 수리모델 및 모델 기반 제어기에 의한 작동 성능보다 제안된 수리모델 및 제어기에 의한 그것이 더 우수함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 최적화 기법에 의해 구축 및 설계 된 모델의 정밀도와 제어기의 성능을 입증하였다. Recently 10 years, the use of the ‘Unmanned Aerial System (UAS)’ expands the range of the applications not only military purpose but agriculture, broadcasting, arts, transportation and so on , so the issues about an endurance flight stability and the control performances of the vehicle for the mission flying are on the rise. For the reason above, the reaserches abuot modeling and controller design based on the model for the 3-DOF helicopter system are carried on actively. But this system is underactuated and has some characteristics of nonlinearity and cross-coupling, so it makes the reaserches more harder and challenging tasks. On this study, there proposes the new mathematical model that is more precise than the traditional model for the 3-DOF helicopter system, designs the controllers based on the proposed model, and finally validates the proposed model and the controllers by the comparison of the experimental results. At first, to improve the accuracy of the model than that of the traditional model, this study proposes the linear state-space model that has additional parameters that corresponding the nonlinear characteristics based on the kinematic equations for the 3-DOF helicopter system. And verifies the new model by comparing between the experimental results based on the traditional model and the simulation results based on proposed model. When modeling, Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to conduct a study on the system identification for this plant. Especially, by the introduction of the concept of the virtual objective function that doesen’t require the additional parameters selection by user, it solves the problem about the constraints conditions that the limitation of PSO algorithm preserving the existing optimization performance at once. Also, it solves the problems about premature convergence and local optimum convergence through the restriction of the information sharing by the application of concept of the cyclinc-network topology based on neighborhood structure. After that, designs the LQR controller and PID controller based on the identified model determined by the optimization algorithm, experiments using the controllers, and compares those results. And it represents that the experimental tracking performance based on the new model and the designed controllers is more remarkable than that based on the traditional model and the controller. So, it validates the accuracy of the new model and the control performance of the proposed controllers designed by optimization algorithm.

EGCG-induced selective death of cancer cells through differential regulation of the autophagy-dependent p62-mediated antioxidant survival pathway

이호운 중앙대학교 대학원 2023 국내박사

The decision of whether (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG), a major component of the polyphenol in green teas, acts as an antioxidant or a prooxidant within cells depends on the type of cells as well as its treatment time and concentration. Even though it has been accepted that EGCG induces selective death of cancer cells without adversely affecting normal cells, less attention has been paid to the molecular mechanism underlying the contradictory effects of EGCG as a signaling molecule for cell survival and an apoptotic molecule in normal cells and cancer cells, respectively. Here, the exact nature of the impact of EGCG on selective killing of cancer cells through differential regulation of the antioxidant pathways via autophagy was explored. Cancer cells of various natures underwent apoptotic cell death under the conditions of oxidative stress induced by EGCG while there was no clear evidence of apoptosis in normal cells, implying that the contradictory effect of EGCG between normal cells and cancer cells is not limited to specific type of cells. In addition, the expression levels of SQSTM1/p62, NRF2 and HO-1 increased significantly in MRC5 under the EGCG-induced oxidative stress while the three proteins were all downregulated in HeLa and HCT116. The increased level of NRF2 in MRC5 (EGCG-MRC5) treated with EGCG was due to the increase in its stability by being released from KEAP1 through competitive binding of the increased p62 to KEAP1, not to the transcriptional activation, and the complex of p62 and KEAP1 was increased within inclusion bodies in EGCG-MRC5 but was decreased in EGCG-HeLa with no noticeable evidence of inclusion bodies. Moreover, autophagic flux was blocked for prolonged timeframe of 72 hr after EGCG treatment in MRC5 but was driven in HeLa at least from 18 hr after EGCG treatment, suggesting that EGCG can induce autophagy in a different time and manner between normal cells and cancer cells. It was also found that the differential induction of autophagy was attributed to differential regulation of the AKT and/or AMPK-mTOR-ULK1 signaling pathways between normal and cancer cells under the EGCG-induced oxidative stress. EGCG induced positive regulation of the p62-KEAP1-NRF2-HO-1 antioxidant defense pathway mainly through activation of the AKT-mTOR-ULK1 S556 and S758 in MRC5 while it did negative regulation of the p62-mediated antioxidant pathway in HeLa through fine-tuning of the AMPK-mTOR-ULK1 S758 signaling pathways, leading to the selective death of cancer cells. Furthermore, RNA interference-mediated silencing of 67LR, which is upregulated specifically in a wide range of cancer cells as a cell-surface EGCG receptor, induced the abrogation of EGCG-induced apoptotic death through restoration of p62 expression mainly by downregulation of AMPK in HeLa, suggesting that the differential responsiveness to EGCG between normal cells and cancer cells may be determined by whether 67LR promotes downstream signaling pathways for induction of the p62-mediated antioxidant pathway via autophagy. Overall, it is apparent that the selective apoptotic death of cancer cells is induced by the differential autophagy-dependent regulation of the p62-mediated antioxidant survival pathway via fine-tuning of AKT, AMPK, mTOR and ULK1 between normal cells and cancer cells at least in our experimental setting. Our findings may help to provide molecular insights into not only the differential regulation of the p62-mediated antioxidant survival pathway via autophagy between normal cells and cancer cells but also development of better-tailored cancer therapies without affecting normal cells. 녹차에 함유된 폴리페놀의 주성분인 (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG)가 세포 내에서 항산화제로 작용하는지 산화제로 작용하는지 여부는 세포의 종류와 처리시간, 농도에 따라 결정된다. EGCG가 정상세포에 악영향을 미치지 않으면서 암세포의 선택적 사멸을 유도한다는 것이 널리 알려졌으나, EGCG가 정상세포에서 세포 생존을 위한 신호 분자와 암세포에서 세포 사멸을 위한 신호 분자로서 모순된 효과를 내는 메커니즘에 대한 연구는 많지 않다. 이에 따라 본 논문에서는 EGCG에 의해 나타나는 자가포식(autophagy)을 통한 항산화 경로의 조절에 의해 나타나는 암세포의 선택적인 사멸 과정을 연구하였다. 100 μM에서 24시간 동안 EGCG에 의해 유도된 산화 스트레스 조건에서 다양한 성질의 암세포가 세포사멸을 겪었으나, 정상세포에서는 확실한 세포사멸이 보이지 않았으며, 이는 특정 세포 유형에 국한되지 않고 여러가지 세포에서 일반적으로 발생하였다. 또한 인간 폐 섬유아세포 세포주인 MRC5의 경우 EGCG에 의해 유도된 산화 스트레스 환경에서 SQSTM1/p62, NRF2, HO-1의 발현량이 유의하게 증가한 반면, 인간 자궁경부암세포인 HeLa 및 인간 결장암 세포주인 HCT116에서는 세 단백질이 모두 감소하였다. EGCG를 처리한 MRC5(EGCG-MRC5)에서 NRF2의 증가는 전사 활성화가 아닌 증가된 p62와 KEAP1의 경쟁적인 결합으로 인해 NRF2가 KEAP1에서 방출됨에 따른 안정성 증가가 원인이며 p62와 KEAP1은 EGCG-MRC5에서 inclusion body를 형성하며 증가했지만 EGCG-HeLa에서는 inclusion body를 형성하지 않고 감소하였다. 또한 MRC5에서는 EGCG가 처리된 72시간 동안 autophagy 과정이 차단되거나 중단되었지만 HeLa에서는 EGCG 처리 후 적어도 18시간 이후부터 다시 autophagy 과정이 일어나는 것을 확인할 수 있었고, 이를 통해 EGCG는 정상세포와 암세포에서 서로 다른 시간과 방식으로 autophagy를 유도함을 알 수 있었다. 추가적으로 EGCG에 의한 산화스트레스 환경에서 AKT-mTOR-ULK1 및/또는 AMPK-mTOR-ULK1 신호경로가 정상세포와 암세포 내에서 서로 다른 방식으로 조절되어 autophagy가 서로 다르게 일어남을 밝힐 수 있었다. MRC5의 경우 EGCG에 의해 AKT-mTOR-ULK1 S556 및 S758가 활성화되어 p62-KEAP1-NRF2-HO-1의 항산화 방어 작용이 증가한 반면, 암세포에서 EGCG는 AMPK-mTOR-ULK1 S758 신호 경로의 미세조정을 통한 선택적인 사멸을 일으킨다. 67LR은 세포 표면 EGCG 수용체로서 대부분의 암세포에서 높은 발현량을 나타내고 지질뗏목 군집화(Lipid-raft clustering) 유도와 관련이 있다고 알려져 있다. 이 단백질을 HeLa에서 억제시킬 경우, EGCG에 의해 증가하던 AMPK의 발현량이 줄어들게 되고, 줄어들던 p62 발현을 회복시켜 세포사멸이 일어나지 않게 됨을 확인할 수 있었다. 그에 따라서 정상세포와 암세포에서 서로 다른 EGCG에 대한 반응을 보이는 이유는 67LR에 의한 autophagy를 통한 p62 매개 항산화 경로의 활성화 여부에 따른 것이라 판단할 수 있었다. 정리해보면, 우리의 실험 환경에서 AKT, AMPK, mTOR 및 ULK1의 미세 조정을 통해 정상세포와 암세포에서 서로 다른 autophagy 의존적 p62 매개 항산화 작용이 일어나게 되고, 이에 따라 암세포 특이적 세포사멸이 유도된다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 정상세포와 암세포 사이의 서로 다른 autophagy를 통한 p62 매개 항산화 생존 경로 조절의 확인 외에도 정상 세포에 영향을 미치지 않는 효과적인 맞춤형 암 치료법의 개발에 대한 효과적인 접근법을 얻을 수 있을 것이다.