Spectroscopic Characterization of the Active Site Mutation of Cystathionine β-Synthase which causing Homocystinuria

Kwang-Hwan Jhee(지광환) 한국생물공학회 2005 한국생물공학회 학술대회 Vol.2005 No.10

조효소를 함유하지 않는 효모의 Homocysteine 분해효소, Cystathionine β-Synthase의 생화학적 특성

지광환 ( Kwang Hwan Jhee ),조현남 ( Hyun Nam Cho ),양선아 ( Seun Ah Yang ),이인선 ( In Seun Lee ) 한국미생물생명공학회 2007 한국미생물·생명공학회지 Vol.35 No.3

나노 은을 광증착시킨 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)/나노-TiO₂ 복합체의 항균특성 연구

조성민,지광환,김정현,권오경,임상규,민병길,Jo, Seong-Min,Jhee, Kwang Hwan,Kim, Jung Hyun,Kwon, Oh Kyung,Lim, Sang Kyoo,Min, Byung Gil 한국섬유공학회 2012 한국섬유공학회지 Vol.49 No.6

Nanocomposite films of poly(ethylene terephthalate)(PET) and nano titania($TiO_2$) were prepared by melt compounding with a twin-screw extruder followed by hot pressing for the purpose of investigating antibacterial activity. FE-SEM, EDS and XRD measurements confirmed that nano $TiO_2$ was successfully dispersed at the level of individual particles in the PET matrix. Silver was introduced through photocatalytic reduction by nano $TiO_2$ under UV (254 nm) irradiation to the nanocomposite films after being immersed in aqueous solution $AgNO_3$ (100 ppm Ag ion). Even at 1 wt% of $TiO_2$ content, the nanocomposite with silver photodeposition exhibited strong antimicrobial activity against Klebsiella pneumoniae and Staphylococcus aureus in measurement by shaking flask method.

인간 Cystathionine ${\gamma}$-Lyase에 의한 Selenomethionine의 Methylselenol로의 직접분해

조현남,지광환,Cho, Hyun-Nam,Jhee, Kwang-Hwan 한국미생물·생명공학회 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.1

Selenium(Se)은 사람에게 필수성분이지만 독성이 강한 물질이다. 따라서 생체에서 Se(셀레늄)의 농도조절은 정확하고 효율적으로 이루어져야 한다. 사람은 Se을 음식의 형태로 섭취해야 하고 주로 seleno-L-methionine (L-SeMet)의 형태로 섭취한다. 섭취된 L-SeMet은 methionine 대사와 동일한 효소를 이용하여 Se-adenosyl-L-SeMet으로 대사된다고 알려져 있었다. 그러나 최근 쥐의 간 추출물의 실험에서, L-SeMet이 cystathionine ${\gamma}$-lyase (mouse CGL)의 작용으로 methylselenol ($CH_3SeH$)로 직접적으로 대사된다는 보고가 있었다. CGL은 원래 cystathionine을 L-cysteine과 ${\alpha}$-ketobutyrate, 그리고 $NH_3$로 분해하는 효소로 알려져 있었다. 따라서 본 연구에서는 쥐의 간 추출물 대신에 인간의 CGL을 분리 정제하여 L-SeMet에서 methylselenol의 형성을 확인하고자 하였다. Methylselenol의 표준시료는 dimethyldiselenide를 sodium tetrahydroborate로 환원시켜 준비하였다. 그리고 L-SeMet을 기질로 사용한 효소 반응액 중에서 가스상의 생성물은 GC/MS 스펙트럼으로 분석하였다. 분석 결과 methylselenol의 유도체인 dinitrophenyl selenoether와 일치하였다. 또한 인간 CGL이 L-SeMet에서 methylselenol을 형성하는 반응의 kinetic parameter를 mouse CGL과 비교 분석하였다. 결과적으로 human CGL은 섭취된 L-SeMet의 대사를 책임지고 있는 중요한 효소이다. Selenium is an essential trace element for mammals, but it is very toxic. Therefore, the control of selenium concentrations should be precisely and effectively monitored. Selenium is naturally obtained through foods and seleno-L-methionine (LSeMet) is a major form of selenium. It has been reported that L-SeMet is only converted into Se-adenosyl-L-SeMet. However, a recent study suggested that L-SeMet was directly metabolized into methylselenol ($CH_3SeH$) in mouse liver extract by the reaction of cystathionine ${\gamma}$-lyase (CGL). The canonical reaction of CGL was known to catalyze the cleavage of L-cystathionine to L-cysteine, ${\alpha}$-ketobutyrate and $NH_3$. In the present study, we found that L-SeMet could be directly converted to $CH_3SeH$ using purified homogenous human CGL instead of mouse liver cytosol. Authentic $CH_3SeH$ was prepared by reduction of dimethyldiselenide with sodium tetrahydroborate. The gaseous product of the enzymatic reaction with L-SeMet was analyzed by GC/MS spectrometry. The GC/MS data was identical to that of authentic dinitrophenyl selenoether. We also analyzed the kinetic parameters for the formation of $CH_3SeH$ from L-SeMet by human and mouse CGL. These results suggest that human CGL is a critical enzyme which is responsible for L-SeMet metabolism.

산성 pH 조건에서 차아염소산나트륨의 항균 활성 향상

손현빈,배원빈,지광환,Son, Hyeon-Bin,Bae, Won-Bin,Jhee, Kwang-Hwan 한국미생물·생명공학회 2022 한국미생물·생명공학회지 Vol.50 No.2

차아염소산나트륨(NaClO)은 병원 및 식품산업 분야에서 널리 사용되는 소독제로 세균, 곰팡이, 바이러스에 대해서도 항균 활성이 있다. 차아염소산나트륨의 항균 활성은 용액의 pH에 의해 조절되는 안정적인 HClO 농도의 유지에 있다. 차아염소산(HClO)은 화학적으로 중성이므로 세균의 막에 쉽게 침투할 수 있으며 차아염소산나트륨의 항균 활성은 차아염소산염 이온(ClO^-)보다는 용액 내 HClO 농도에 의존하리라 사료된다. 본 연구에서 pH 조절에 따른 차아염소산나트륨의 항균 활성을 time kill test와 차아염소산나트륨 처리 전후의 활성산소종(ROS) 및 ATP 농도 변화로 조사하였다. 또한 전계방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM)을 통하여 세포벽의 파괴정도를 확인하였다. pH 5 조건에서 5 ppm 차아염소산나트륨은 Escherichia coli (E. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) 균에 대하여 99.9%의 항균 활성을 나타내었고, ROS 생성량은 pH 7 조건보다 48% 증가하였다. 또한, pH 5 조건의 차아염소산나트륨에 노출된 E. coli와 S. aureus의 ATP 농도가 각각 94%와 91% 감소하였다. FE-SEM 결과, pH 5 조건에 노출된 균의 세포벽이 파괴된 것을 확인하였다. 본 연구결과를 종합해보면, pH를 조절하는 것 만으로 5 ppm 농도의 차아염소산나트륨의 항균 활성을 향상시킬 수 있음을 시사한다. Sodium hypochlorite (NaClO) is a disinfectant widely used in hospitals and food industries because of its antimicrobial activity against not only bacteria but also fungi and virus. The antibacterial activity of NaClO lies in the maintenance of a stable hypochlorous acid (HClO) concentration, which is regulated by pH of the solution. HClO can easily penetrate bacterial cell membrane due to its chemical neutrality and the antibacterial activity of NaClO is thought to depend on the concentration of HClO in solution rather than hypochlorite ions (ClO^-). In this study, we investigated the antibacterial activity of NaClO according to pH adjustment by means of time kill test and assays of Reactive Oxygen Species (ROS) and adenosine triphosphate (ATP) concentration changes before and after NaClO treatment. We also investigated that the degree of cell wall destruction through field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus) exposed to 5 ppm NaClO at pH 5 exhibited 99.9% mortality. ROS production at pH 5 was 48% higher than that produced at pH 7. In addition, the ATP concentration in E. coli and S. aureus exposed to pH 5 decreased by 94% and 91%, respectively. As a result of FE-SEM, it was confirmed that the cell wall was destroyed in the bacteria by exposing to pH 5 NaClO. Taken together, our results indicate that the antibacterial activity of 5 ppm NaClO can be improved simply by adjusting the pH.

목련 꽃 에센셜 오일의 항균 및 항염증 활성

이재열(Jae-Yeul Lee),지광환(Kwang-Hwan Jhee),양선아(Seun-Ah Yang) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.3

목련은 항산화효과와 진정작용과 같은 다양한 효능을 가진 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 목련 에센셜오일의 항균 활성 및 항염증 활성을 검증하고자 한다. 목련 에센셜 오일은 증류법으로 추출한 것을 사용하였으며, 항균 활성은 S. aureus와 E. coli, P. aeruginosa에 대하여 paper disk diffusion법과 최소저해농도(minimum inhibitory concentration, MIC) 값을 측정하여 확인하였다. 목련 에센셜 오일은 S. aureus 균주에 대하여 18 mm의 clear zone형성과 0.25 mg/ml의 MIC 값을 나타내는 우수한 항균효과를 보였다. P. aeruginosa 균주와 E. coli 균주는 clear zone 형성이 각각 14 mm와 17 mm로 나타났다. 또한, MIC값은 각각 1 mg/ml와 0.5 mg/ml로 측정되었다. 항염증 활성은 LPS 유도된 RAW264.7 세포에서 nitric oxide (NO)와 PGE₂의 생성억제율을 조사하였다. 목련 에센셜 오일, 500 μg/ml의 농도에서 RAW264.7세포에 대한 세포 독성은 나타내지 않았지만, NO (37.7%)와 PGE₂ (24.0%)억제를 보였다. GC-MS를 이용하여 목련 에센셜 오일을 분석하였다. 목련 에센셜 오일의 3 가지 주요 방향제 성분은 3-carene (77.07%), β-elemene (6.92%) 및 caryphyllene (2.86%)로 분석되었다. 이러한 결과는 목련 에센셜 오일이 항균 및 항염증 효과를 갖는 화장품 기능성 물질로서 잠재력을 가지고 있음을 시사한다. Magnolia kobus is known to exert various biological effects, such as antioxidant and hypnotic activity. In this study, we investigated the antimicrobial and anti-inflammatory activity of M. kobus essential oil extracted using steam distillation. Its antimicrobial activity was tested against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Pseudomonas aeruginosa by the paper disk diffusion and minimum inhibitory concentration (MIC) methods. Its anti-inflammatory activity was evaluated by measuring its inhibition ratio on the production of nitric oxide (NO) and PGE₂ in lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW264.7 cells. Its composition was analyzed by gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS). The results showed that M. kobus essential oil exhibited excellent antibacterial activity against S. aureus, with a clear zone of 18 mm and an MIC value of 0.25 mg/ml. Its clear zones against P. aeruginosa and E. coli were 14 mm and 17 mm, respectively, while its MIC values were 1 mg/ml and 0.5 mg/ml, respectively. The essential oil exhibited no cytotoxicity to the RAW264.7 cells at a concentration of 500 μg/ml while showing NO (37.7%) and PGE₂ inhibition (24.0%). Its three main fragrance ingredients identified were 3-carene (77.07%), β-elemene (6.92%), and caryphyllene (2.86%). The results suggest that M. kobus essential oil has potential as a cosmetic functional material with antimicrobial and anti-inflammatory effects.

A New Preparation Method of Pyridoxal Phosphate Enzyme Using Affinity column Chromatography

Hyun-Jung Cho(조현정),Kwang-Hwan Jhee(지광환),So-Hyun Yoon(윤소현),Kyo-Yeon Kim(김교연),Ji Hyun Seo(서지현),Il-Han Lee(이일한),Seung-Pyo Hong(홍승표),Moon-Hee Sung(성문희) 한국생물공학회 2004 한국생물공학회 학술대회 Vol.2004 No.10

Protective Effects of an Ethanol Extract of Elaeagnus umbellata Leaves on α-MSH-induced Melanin Production in B16-F0 Cells and UVB-induced Damage in CCD-986sk Cells

Se-Ho Park(박세호),Kwang-Hwan Jhee(지광환),Seun-Ah Yang(양선아) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.5

본 연구는 보리수나무 잎 에탄올추출물의 피부와 관련된 생리활성을 보고하였다. 선행 연구에서 보리수나무잎 에탄올 추출물의 정량 분석을 통해 갈산이 중요한 페놀 화합물임을 확인하였고 HepG2 간암 세포의 증식에 대한 억제 효과를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 α-멜라닌 세포 자극 호르몬으로 유도된 B16-F0 세포에서의 멜라닌 생성 및 타이로시나제 활성에 대한 보리수나무 잎 에탄올 추출물의 억제 효과를 측정하여 보리수나무 잎 에탄올 추출물이 피부 미백에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 UVB가 조사된 CCD-986sk 세포를 사용하고, type I procollagen과 metalloproteinase-1 (MMP-1) 방출을 측정하여 보리수나무 잎 에탄올 추출물의 주름 개선 효과를 조사하였다. 보리수나무 잎 에탄올 추출물이 처리되지 않은 B16-F0 세포와 비교하였을 때 세포 내 멜라닌 생성을 유의적으로 감소시켰다는 것을 나타내었다(100 ㎍/ml에서 33.0% 억제). α-멜라닌 세포 자극 호르몬으로 유도된 B16-F0 세포에서의 타이로시나제 활성은 보리수나무 잎 에탄올 추출물에 의해 감소되었다(100 ㎍/ml에서 47.8% 억제). 또한, 보리수나무 잎 에탄올 추출물을 처리하였을 때 UVB 조사 대조군에 비해 CCD-986sk 세포에서 용량 의존적으로 type I procollagen (250 ㎍/ml에서 1.74배)의 생산을 증가시켰다. 또한, 보리수나무 잎 에탄올 추출물은 10-500 ㎍/ml의 농도에서 UVB가 조사된 CCD-986sk 세포의 MMP-1 방출을 억제했다. 이상의 결과로부터, 보리수나무 잎 에탄올추출물이 피부미백 및 주름 생성 억제 활성을 나타내는 피부 건강에 유용한 식용 소재임을 확인하였다. This study was undertaken to investigate the effect of an ethanol extract of Elaeagnus umbellata leaves (EUL-EE) on skin-related biological activities. Previously, we have reported that gallic acid was the major phenolic compound in EUL-EE through quantitative analysis and that EUL-EE had an inhibitory effect against the proliferation of liver cancer HepG2 cells. In the present study, the inhibitory effects of EUL-EE on melanin production and tyrosinase activity in α-melanocyte-stimulated hormone-stimulated B16-F0 cells were determined to assess the effects of EUL-EE on skin whitening. The anti-wrinkle effect using UVB-irradiated CCD-986sk cells was examined by the expression of type I procollagen and metalloproteinase (MMP)-1 release. The EUL-EE significantly decreased intracellular melanin production (33.0% inhibition at 100 ㎍/ml) when compared with untreated B16-F0 cells. Tyrosinase activities in the stimulated B16-F0 cells were also decreased by EUL-EE (47.8% inhibition at 100 ㎍/ml). The EUL-EE also dose-dependently increased the production of type I procollagen (up to 1.74-fold at 250 ㎍/ml) in CCD-986sk cells when compared with UVB-irradiated controls. EUL-EE showed no cytotoxicity at concentrations up to 500 μg/ml. In addition, EUL-EE at 10-500 μg/ml inhibited the release of MMP-1 to the medium from UVB-irradiated CCD-986sk cells. Taken together, these observations indicate that EUL-EE has high potential for use as inner beauty and cosmetic materials due to its whitening and anti-wrinkle effects.

인간 Cystathionine γ-Lyase에 의한 Selenomethionine의 Methylselenol로의 직접분해

조현남 ( Hyun Nam Cho ),지광환 ( Kwang Hwan Jhee ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.1

Selenium(Se)은 사람에게 필수성분이지만 독성이 강한 물질이다. 따라서 생체에서 Se(셀레늄)의 농도조절은 정확하고 효율적으로 이루어져야 한다. 사람은 Se을 음식의 형태로 섭취해야 하고 주로 seleno-L-methionine (L-SeMet)의 형태로 섭취한다. 섭취된 L-SeMet은 methionine 대사와 동일한 효소를 이용하여 Se-adenosyl-L-SeMet으로 대사된다고 알려져 있었다. 그러나 최근 쥐의 간 추출물의 실험에서, L-SeMet이 cystathionine γ-lyase (mouse CGL)의 작용으로 methylselenol(CH3SeH)로 직접적으로 대사된다는 보고가 있었다. CGL은 원래 cystathionine을 L-cysteine과 α-ketobutyrate, 그리고 NH3로 분해하는 효소로 알려져 있었다. 따라서 본 연구에서는 쥐의 간 추출물 대신에 인간의 CGL을 분리 정제하여 LSeMet에서 methylselenol의 형성을 확인하고자 하였다. Methylselenol의 표준시료는 dimethyldiselenide를 sodium tetrahydroborate로 환원시켜 준비하였다. 그리고 L-SeMet을 기질로 사용한 효소 반응액 중에서 가스상의 생성물은 GC/MS 스펙트럼으로 분석하였다. 분석 결과 methylselenol의 유도체인 dinitrophenyl selenoether와 일치하였다. 또한 인간 CGL이 L-SeMet에서 methylselenol을 형성하는 반응의 kinetic parameter를 mouse CGL과 비교 분석하였다. 결과적으로 human CGL은 섭취된 L-SeMet의 대사를 책임지고 있는 중요한 효소이다. Selenium is an essential trace element for mammals, but it is very toxic. Therefore, the control of selenium concentrations should be precisely and effectively monitored. Selenium is naturally obtained through foods and seleno-L-methionine (LSeMet) is a major form of selenium. It has been reported that L-SeMet is only converted into Se-adenosyl-L-SeMet. However, a recent study suggested that L-SeMet was directly metabolized into methylselenol (CH3SeH) in mouse liver extract by the reaction of cystathionine γ-lyase (CGL). The canonical reaction of CGL was known to catalyze the cleavage of L-cystathionine to L-cysteine, α-ketobutyrate and NH3. In the present study, we found that L-SeMet could be directly converted to CH3SeH using purified homogenous human CGL instead of mouse liver cytosol. Authentic CH3SeH was prepared by reduction of dimethyldiselenide with sodium tetrahydroborate. The gaseous product of the enzymatic reaction with L-SeMet was analyzed by GC/MS spectrometry. The GC/MS data was identical to that of authentic dinitrophenyl selenoether. We also analyzed the kinetic parameters for the formation of CH3SeH from L-SeMet by human and mouse CGL. These results suggest that human CGL is a critical enzyme which is responsible for L-SeMet metabolism.

효소 처리 홍삼을 함유한 오일의 항산화 효과

김현정(Hyun-Jeong Kim),양선아(Seun-Ah Yang),임남경(Nam Kyung Im),지광환(Kwang-Hwan Jhee),이인선(In-Seon Lee) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.3

홍삼의 유효 활성 성분을 함유한 오일을 제조하고자, 세절한 홍삼을 여러 효소로 처리하여 항산화능을 검토한 후 가장 적합한 효소를 선정하여 홍삼을 효소처리하고 10배 비율의 대두유 및 올리브유를 각각 첨가하여 40℃에서 15일간 숙성하면서 홍삼유를 제조하였다. 그 결과, 0.5% cellulase로 처리한 홍삼액에서 가장 높은 항산화 활성이 있음을 확인하였다. 그리고 홍삼을 0.5% cellulase로 처리하여 제조한 홍삼유의 과산화물가는 오일 자체만 보관한 대조군에 비해 유의적으로 감소되었고, 홍삼의 항산화 활성 성분의 용출은 올리브유보다 대두유에서 더 증가하였고, 특히 0.5% cellulase 처리한 홍삼 대두유의 TBA가도 유의적으로 감소되었다. 홍삼유의 DPPH radical 소거능도 홍삼만으로 추출한 대두유에 비해 0.5% cellulase 처리한 홍삼 대두유에서 더 큰 DPPH 소거능을 보였다. 대두유로 제조한 홍삼유의 항산화비타민 함량 분석에서는 비타민 A는 검출되지 않았으나, 비타민 E 함량은 대두유보다 홍삼 첨가 대두유에서 1.7배 정도 증가하였고, 0.5% cellulase를 처리한 홍삼첨가 대두유에서 2.3배 정도 증가되어 홍삼의 0.5% cellulase 처리에 의해 비타민 E의 용출이 더 증가하였다. In this study we evaluated the method to develop red ginseng oil containing high content of phytochemicals by enzymes treatment. To select the optimum extraction process of red ginseng with oils, the antioxidant activities of red ginseng using various enzymes were measured. Red ginseng after 0.5% cellulase treatment for 1 hr at 50℃ had higher antioxidant activity than the other conditions. We found that red ginseng/soybean oil extracted for 15 days at 40℃ after 0.5% cellulase treatment increased DPPH radical scavenger activity and decreased the TBA and POV values. However, red ginseng/olive oil had little functional activities compare to the red ginseng/soybean oil. We also analyzed vitamin A and E by HPLC and found that vitamin E was increased by 0.5% cellulase treatment in the oil. This is the first report that red ginseng oil extracted by enzyme treatment has various beneficial effects.