Methylase를 사용한 Escherichia coli에서 Triplex 존재에 관한 연구

임향숙,김성조,강성만,Rhim, Hyangshuk,Kim, Sungjo,Kang, Seongman 한국미생물학회 1998 미생물학회지 Vol.34 No.4

Escherichia coli 세포에서 intramolecular triplex가 형성될 수 있는지를 조사하기 위하여 genetic assay를 도입하였다. Two dimensional gel electrophoresis 방법을 사용하여 $(G)_9AATTC(G)_9$ 혹은 $(GAA)_9TTC(GAA)_8$ sequences가 in vitro에서 intramolecular triplex 구조를 형성하는 것을 확인하였다. Genetic assay를 위하여 temperature-sensitive EcoRI methylase 유전자를 포함한 플라스미드와 triplex를 형성할 수 있는 $(G)_9AATTC(G)_9$ 혹은 $(GAA)_9TTC(GAA)_8$ sequences를 포함한 플라스미드로 E. coli를 cotransform 하였다. EcoRI methylase가 발현되는 permissive temperature에서 pur pyr sequences를 포함하는 플라스미드는 EcoRI methylase 작용에 kinetically 저항성을 보여주었다. 이러한 결과는 pur pyr sequence들이 EcoRI methylase가 작용하기 어려운 triplex 구조를 E. coli 세포에서 형성한다는 것을 증거한다. We have introduced a genetic assay to study the existence of intramolecular triplexes in Escherichia coli. A plasmid containing the gene that encodes a temperature-sensitive EcoRI methylase was cotransformed with different plasmids containing inserts, $(G)_9AATTC(G)_9$ and $(GAA)_9TTC(GAA)_8$, that are able to form intramolecular triplexes in vitro. Inhibition of methylation in vivo was found for $(G)_9AATTC(G)_9$ and $(GAA)_9TTC(GAA)_8$, suggesting that the pur pyr sequences adopt unusual strucures in E. coli. In addition, experiments using two dimensional gel electrophoresis confirmed that intramolecular triplexes are formed for the pur pyr sequences under negative supercoiling. These results demonstrate the existence of intramolecular triplexes in E. coli.

GST 융합 시스템에서 나타나는 macrophage migration inhibitory factor의 tautomerase 활성 저해에 관한 연구

김상수,김경희,박효진,허은혜,임향숙,Kim Sang-Soo,Kim Kyung-Hee,Park Hyo-Jin,Hur Eun-hye,Rhim Hyangshuk 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.6

Cytokine으로 처음 밝혀진 macrophage migration inhibitory factor (MIF)는 다양한 생물학적 활성 및 효소적 활성을 지닌 단백질로 알려지고 있다. 아직까지 MIF의 서로 다른 활성간의 연관성 및 효소적 기능이 세포내에서 어떤 역할을 하는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 MIF가 지닌 효소적 활성 중 tautomerase활성에 대하여 좀더 자세하게 연구하였다. 먼저, GST 융합 시스템을 이용하여 MIF의 정제 조건을 확립하였다. 이를 통해서 얻어진 GST (glutathione S-transferase)-MIF와 MIF 간의 활성을 비교하여 N-말단의 GST에 의하여 MIF의 tautomerase활성이 완전히 저해되는 것을 확인하였다. 다음으로, GST 대신 N-말단에 존재하는 매우 짧은 아미노산 잔기가 MIF의 tautomerase 활성을 저해하는 지를 조사하고자, GST-MIF의 GST를 thrombin으로 제거한 tMIF를 사용하였다. 그 결과 tMIF도 GST-MIF와 마찬가지로 tautomerase 활성이 완전히 저해된다는 사실을 확인할 수 있었다. 추가로 N-말단 tag에 의한 MIF의 효소적 활성 저해가 단백질의 구조적인 변환에 의한 것인지를 조사하기 위하여 단백질 cross-linking 연구를 수행하였다. 단백질 cross-linking 결과 tMIF도 MIF와 같이 정상적으로 oligomer를 형성하는 것을 확인하였다. 이들 결과는 MIF의 N-말단 $P^{2}$를 중심으로 하는 소수성 활성부위의 노출이 tautomerase활성에 결정적인 역할을 한다는 것을 시사한다. 또한 본 연구결과는 세포내에서 MIF가 다른 단백질과의 상호결합에 의해서도 충분히 tautomerase활성이 저해될 수 있을 것이라는 가능성을 제시한다.lelopathy 효과가 있음을 밝혀냈다. 특히 화본과 사료작물의 경우 italian ryegrass, 콩과 사료작물의 경우는 purple alfalfa가 생장억제효과가 높게 나타났다. 영향을 미치지 못했다. 이상의 결과를 종합하면 현재의 체형, 체형에 대한 인식, 매스컴의 영향 등이 체형에 대항 불만족이라는 스트레스로 인지되고, 이러한 이지된 스트레스와 체중조절 행동에 대한 태도가 체중조절 행동의도를 갖도록 하는 것으로 보인다. 특히 다이어트 행동에 대한 태도는 행동결과에 대한 신념이 주요 변수였음을 감안할 때 체형에 대한 불만족을 유발하는 요인들과 감안할 때 체형에 대한 불만족을 유발하는 요인들과 다이어트 행동 결과에 대한 신념이 주요 변수였음을 감안할 때 체형에 대한 불만족을 유발하는 요인들과 다이어트 행동 결과에 대한 신념이 체중조절 행동을 유발하는 주요 요인인 것으로 판단된다. 따라서 과잉 체중조절의 확산을 억제하기 위해서 현재 자신의 체형과 바람직한 체형의 기준에 대한 바른 인식을 갖도록 하는 것이 필요하다. 그리고 체형에 대한 사회적 인식이 중용한 스트레스 요인임을 감안하여 사회 전반에 만연되어 있는 바람직한 체형에 대한 인식의 변화를 위한 노력이 행해져야 한다. 또한 신념이 행동의도에 큰 영향을 미친다는 결과에 따라 다이어트 행동 결과에 대한 신념이 올바른 지식에 근거한 바람직한 신념으로 변화될 수 있도록 하여야 할 것이다. 또한 본 연구에서는 영양지식이 다이어트 행동의도에 아무런 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 그러나 단기간에 실시한 영양지식의 교육이 행동의 변화까지는 영향을 미치지 않았으나 태도에는 영향을 미친 것을 참고하여 장기적인 목표를 갖고 영양 지식의 보급에도 힘을 기울여야 하겠다.큰 것으로 보인다.의 경우 압흔과 함께 pitting 이 관찰되며, Ormco Stainless Steel의 Macrophage migration inhibitory fartor (MIF), known as a cytokine, is a multifunctional protein that is ubiquitously expressed in a variety of cells and tissues; however, enzymatic function of MIF still remains elusive in cells. In this study, we assessed details of the tautomerase activity of MIF. We established rapid purification condition for MIF by using pGEX system and compared the L-dopachrome tautomerase activity of GST-MIF, tMIF, and MIF. The results show that GST (glutathione S-transferase)-epitope tag or N-terminal amino acids flanking the essential $P^{2}$ almost completely abrogated L-dopachrome tautomerase activity of MIF. Subsequently, to determine whether the N-terminal tags have effects on oligomerization of MIF, protein cross-linking products were analyzed on $15\%$ SDS-PACE. The result demonstrates that N-terminal tags are dispensable for the formation of MIF's homooligomers. Thus, the results imply that exposure of If containing hydrophobic pocket in the active site is critical for L-dopachrome tautomerase activity of MIF. In addition, our study suggest that the MIF's tautomerase activity might be influenced by interacting with cellular partners.

대장균과 포유류 세포 내에서 parkin의 발현 양상에 관한 연구

남민경,박혜민,최주연,박효진,정광철,강성만,임향숙,Nam Min-Kyung,Park Hye-Min,Choi Ju-Youn,Park Hyo-Jin,Chung Kwang Chul,Kang Seong man,Rhim Hyangshuk 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.6

E3 ligase로 알려진 Parkin은 protein quality control에서 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 이런 quality control system의 이상으로 나타나는 퇴행성 뇌질환에도 밀접한 연관성이었다. 이와 같이 생체의 필수적인 업무를 담당하는 Parkin의 기능을 생화학적 측면에서 연구하기 위해서는 고 순도의 단백질을 다량 정제할 수 있는 시스템이 필요하나, 아직까지 Parkin의 발현 양상과 정제법에 관한 연구가 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 pCEX system을 이용하여 Parkin을 대장균에서 overexpression시켜 단일 스텝으로 정제할 수 있는 방법을 정립하였다. 저온의 배양조건에서 0.01 mM의 IPTC로 발현을 유도한 결과 $90\%$ 이상의 순도를 가지는 완전한 크기의 Parkin을 정제할 수 있었다. 또한, 여러 tag을 갖는 Parkin plasmid를 제작하였을 뿐만 아니라, 이들을 HEK293 세포에 transfection하여 Parkin의 발현 양상을 비교 분석하였다. 그 결과 Parkin의 N-말단에 pretense에 민감한 절단 부위가 존재한다는 사실을 확인하였다. 본 연구에서 정립한 Parkin 정제법과 포유류 세포에서 Parkin의 발현 양상에 대한 결과는 Parkin의 기질을 탐색하고,그들이 Parkin의 효소 활성 및 기능에 미치는 영향을 조사하기 위한 다양한 연구에 활용할 수 있을 것이다. Parkin, known as an E3 ubiquitin ligase, has essential role in protein quality control, and its severe dysfunction leads to neurodegenerative disorders. Human Parkin was excessively degraded when expressed in Escherichia coli under the conventional induction condition ($37^{\circ}C$ culture condition with 0.5 mM IPTG). To optimize the induction and culture conditions for recombinant human Parkin and develop a rapid method for the Parkin purification, we expressed Parkin by using PCEX system at the different culture temperatures and IPTC concentrations. The intact Parkin protein was purified to approximately $90\%$ purity with suitable amounts of protein under the optimal culture condition ($25^{\circ}C$E with 0.01 mM IPTG). Additionally, we constructed various parkin plasmids with different tagging systems and investigated their expression patterns in HEK293 cells. We found that the proteolytically sensitive site is localized within a ubiquitin-like domain of Parkin. This study developes a method for generating useful reagents to investigate biochemical properties of Parkin.

HtrA2 유전자가 결손된 mouse embryonic fibroblast 세포주의 형태학적 특징 및 세포사멸 자극에 대한 감수성 조사

이상규(Sang-Kyu Lee),남민경(Min-Kyung Nam),김구영(Goo-Young Kim),임향숙(Hyangshuk Rhim) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.4

High-temperature requirement protein A2 (HtrA2)는 대장균에서 42도 노출 시 세포 보호 기능을 하는 단백질인 HtrA의 human homologue로 동정되었다. 현재까지 human HtrA2는 미토콘드리아에 존재하는 serine protaese로 세포사멸 기능에 관여하는 것으로 알려져 있으나, 그 생리적 기능 및 mammalian 세포 내에서 heat shock에 대한 보호기능에 대해서 명확히 알려진 바가 없다. 최근 HtrA2 유전자가 결실된 mouse embryonic fibroblast (MEF)가 보고되어 세포 내 HtrA2의 기능 연구가 가능해 졌으나, 이 세포에 대한 정보가 많은 부분 밝혀져 있지 않다. 생리기능연구를 위해서는 자체의 특성들에 대한 조사가 선행되어야 차후 기능연구가 가능할 것이다. 본 연구는 HtrA2<SUP>+/+</SUP>, HtrA2<SUP>-/-</SUP> MEF 세포주를 확보하고, 두 세포주의 성장속도, 세포 형태 및, heat shock에 의한 세포사멸 정도를 측정하였다. 우선 HtrA2<SUP>+/+</SUP>, HtrA2<SUP>-/-</SUP> MEF 세포주에서 HtrA2의 발현 유무를 PCR과 IB로 확인하였고, fractionation을 통해 HtrA2<SUP>+/+</SUP> 세포주에서만 HtrA2가 미토콘드리아에 위치함을 확인하였다. 두 세포에서 형태학적인 차이가 있음을 Coomassie staining으로 확인하였고, 성장속도 또한 HtrA2<SUP>-/-</SUP> 세포주가 1.4배 빠름을 확인하였다. 현재까지 보고되지 않은 HtrA2의 고온에 대한 반응연구를 위해 본 연구에서는 heat shock 자극에서 세포사멸을 측정하여, 기존에 알려진 세포사멸자극에서와 동일하게 heat shock에 의해서도 세포사멸이 야기됨을 확인하였다. HtrA2<SUP>+/+</SUP>와 HtrA2<SUP>-/-</SUP> MEF 세포주를 이용한 연구에 있어, HtrA2 유무에 따른 세포의 생리학적 특징을 제공하였고, 향후 heat shock에 의한 세포사멸에서의 HtrA2 기능연구를 위한 중요한 기본 정보를 제공함으로써 HtrA2의 기능을 심도있게 연구하는데 사용할 수 있는 좋은 자료가 될 것이다. High-temperature requirement A2 (HtrA2) has been known as a human homologue of bacterial HtrA that has a molecular chaperone function. HtrA2 is mitochondrial serine protease that plays a significant role in regulating the apoptosis; however, the physiological function of HtrA2 still remains elusive. To establish experimental system for the investigation of new insights into the function of HtrA2 in mammalian cells, we first obtained HtrA2<SUP>+/+</SUP> and HtrA2<SUP>-/-</SUP> MEF cells lines and identified those cells based on the expression pattern and subcellular localization of HtrA2, using immunoblot and biochemical assays. Additionally, we observed that the morphological characteristics of HtrA2<SUP>-/-</SUP> MEF cells are different form those of HtrA<SUP>2+/+</SUP> MEF cells, showing a rounded shape instead of a typical fibroblast-like shape. Growth rate of HtrA2<SUP>-/-</SUP> MEF cells was also 1.4-fold higher than that of HtrA2<SUP>+/+</SUP> MEF cells at 36 hours. Furthermore, we verified both MEF cell lines induced caspsase-dependent cell death in response to apoptotic stimuli such as heat shock, staurosporine, and rotenone. The relationship between HtrA2 and heat shock-induced cell death is the first demonstration of the research field of HtrA2. Our study suggests that those MEF cell lines are suitable reagents to further investigate the molecular mechanism by which HtrA2 regulates the balance between cell death and survival.

Fibroblasts 세포주의 HSP70에 대한 DBD-bio-plasma의 effects: Cell에 서 Heat Shock에 의한 Molecular Level 변화로의 새로운 접근법

김경연(Kyoung-Yeon Kim),이준영(Junyeong Yi),남민경(Min-Kyung Nam),최은하(Eun Ha Choi),임향숙(Hyangshuk Rhim) 한국생물공학회 2015 KSBB Journal Vol.30 No.1

Plasma is an ionized gas mixture, consisting of neutral particles, positive ions, negative electrons, electronically excited atoms and molecules, radicals, UV photons, and various reactive species. Also, plasma has unique physical properties distinct from gases, liquids, and solids. Until now, non-thermal plasmas have been widely utilized in bio-medical applications (called bio-plasma) and have been developed for the plasma-related devices that are used in the medical field. Although numerous bio-plasma studies have been performed in biomedicine, there is no confirmation of the nonthermal effect induced by bio-plasma. Standardization of the biological application of plasma has not been evaluated at the molecular level in living cells. In this context, we investigated the biological effect of bio-plasma on living cells. Hence, we treated the fibroblasts with Dielectric Bauvier Discharge bio-plasma (DBD), and assessed the characteristic change at the molecular level, one of the typical cellular responses. Heat shock protein 70 (HSP70) regulates its own protein level in response to stimuli. HSP70 responds to heat shock by increasing its own expression at the molecular level in cells. Hence, we confirmed the level of HSP70 after treatment of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) with DBD. Interestingly, DBD-plasma induced cell death, but there was no difference in the level of HSP70, which is induced by heat shock stimuli, in DBD-treated MEFs. Our data provide the basic information on the interaction between MEFs and DBD, and can help to design a molecular approach in this field.

Fibroblasts 세포주의 세포골격에서 아르곤 플라즈마의 효과

한지혜(Ji-Hye Han),남민경(Min-Kyung Nam),김용희(Yong-Hee Kim),박대욱(Dae-Wook Park),최은하(Eun Ha Choi),임향숙(Hyangshuk Rhim) 한국생물공학회 2012 KSBB Journal Vol.27 No.5

Argon-plasma jet (Ar-PJ) is generated by ionizing Ar gas, and the resulting Ar-PJ consists of a mixture of neutral particles, positive ions, negative electrons, and various reactive species. Although Ar-PJ has been used in various biomedical applications, little is known about the biological effects on cells located near the plasma-exposed region. Here, we investigated the effects of the Ar-PJ on actin cytoskeleton of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) in response to indirect as well as direct exposure to Ar-PJ. This Ar-PJ was generated at 500 mL/min of flow rate and 100 V electric power by our device mainly consisting of electrodes, dielectrics, and a high-voltage power supply. Because actin cytoskeleton is the key cellular machinery involved in cellular movement and is implicated in regulation of cancer metastasis and thus resulting in a highly desirable cancer therapeutic target, we examined the actin filament architectures in Ar-PJ-treated MEFs by staining with an actin-specific phalloidin labeled with fluorescent dye. Interestingly, the Ar-PJ treatment causes destabilization of actin filament architectures in the regions indirectly exposed to Ar-PJ, but no differences in MEFs treated with Ar gas alone and in untreated cell control, indicating that this phenomenon is a specific cellular response against Ar-PJ in the live cells, which are indirectly exposed to Ar-PJ. Collectively, our study raises the possibility that Ar-PJ may have potential as anti-cancer drug effect through direct destabilization of the actin cytoskeleton.