Alkaline Proteinase를 생산하는 Yarrowia lipolytica 504D의 분리 동정

김창화,진익렬,유춘발,Kim, Chang-Hwa,Jin, Ingnyol,Yu, Choon-Bal 한국미생물학회 1998 미생물학회지 Vol.34 No.3

자연계로부터 분리한 효모중에서 새우젓으로부터 분리한 효모균주 504D가 alkaline 조건에서 가장 우수한 proteinase 생산성을 보여 분류동정하였다. 분리효모의 형태학적 특성은 주로 영양세포로 출아증식을 하였으나, citric acid가 함유된 MM 배지에서만 위균사를 형성하였고, N-acetylglucosamin과 ${\beta}$-D-glucose가 첨가된 MM 배지에서만 진균사를 형성하였다. 유성적으로 자낭포자를 형성함으로써 반자낭균류이었고, 무성적으로 출아포자 및 분절 포자를 형성하였다. 생리생화학적인 특성으로 대부분의 탄소원과 nitrate 및 nitrate를 이용하지 못하였으나 일부 유기산과 알콜류를 이용하였다. 세포지방산을 분석한 결과, 불포화지방산 53.67%와 포화지방산 14.58%로 나타났으며, 대조균들에는 관찰되지 않는 C17:1이 관찰되었다. 전체적인 실험결과에서 분리균은 균사형성능과 세포지방산의 조성에서 약간의 차이를 제외하면 대조균 Saccharomycopsis lipolytica KCCM 12495 및 KCCM 35426의 모든 특성들과 거의 동일하여 분리효모 504D를 Yarrowia lipolytica로 동정하였다. The yeast strain 504D, isolated from salted shrimp soup, showed the best proteolytic activity under alkaline condition. The yeast formed vegetative cells in almost optimal media for yeasts, but formed only pseudohyphae in the MM medium containing citric acid and true hyphae in the MM medium containing N-acetylglucosamin and ${\beta}$-D-glucose. The yeast was classified as hemiascomycetes to form ascospores by sexual reproduction, and formed blastospores and athrospores by asexual reproduction. The yeast strain did not assimilate almost of the carbon sources, nitrate and nitrite, but some organic acids and alcohols. The fatty acids of whole cells were composed of 53.67% unsaturated fatty acids and 14.58% saturated, and, especially, C17:1 was observed in this strain but not in two control yeasts. However, almost of all results were very similar to the morphological and physiological characteristics of Yarrowia lipolytica KCCM 12495 and KCCM 35426, except for a little differences which are the composition of fatty acids and the manner of mycellium formation. Therefore, the isolated yeast strain 504D is identified as a Yarrowia lipolytica.

Yarrowia lipolytica 504D의 Alkaline Proteinase 특성

김창화,진익렬,유춘발,Kim, Chang-Hwa,Jin, Ingnyol,Yu, Choon-Bal 한국미생물학회 1998 미생물학회지 Vol.34 No.3

Yarrowia lipolytica 504D가 생산하는 alkaline proteinase를 정제한 결과, 분자량은 32,000으로 나타났고, pH 9.5와 $42^{\circ}C$에서 최적활성을 보였으며, pH 4-10의 범위와 $45^{\circ}C$까지 비교적 안정한 것으로 나타났다. PMSF를 비롯하여 EDTA, EGTA, phenanthrolin도 효소활성을 저해하여 정제효소가 serine proteinase인지 metal proteinase인지 불확실하였다. 그러나 28% 활성증가를 보인 $Cu^{2+}$ 외에 $Zn^{2+}$를 비롯한 대부분의 무기염들이 효소활성을 증가시키지 못하였고, 또한 EDTA의 첨가로 불활성화된 효소도 Ca 염의 첨가로 활성이 복원되었다. 따라서 정제효소는 serine proteinase(E.C. 3.4.21.14)로 추정되었다. An alkaline proteinase secreted from Yarrowia lipolytica 504D was purified by salting-out and column chromatography. The molecular weight of the purified enzyme was about 32,000 Da estimated by SDS-PAGE. The optimal condition for the activity of the enzyme was at pH 9.5 and $42^{\circ}C$ The enzyme was stable up to $45^{\circ}C$ and at the range of pH 4-10. Because the enzyme was inhibited by PMSF as well as EDTA, EGTA, and phenan-throlin, it is uncertain whether the enzyme is serine proteinase or metalloproteinase. However, almost all metal salts tested did not increase the enzyme activity, and Ca salt restored the activity of the enzyme inactivated by EDTA. Therefore, the purified enzyme seems to be an serine proteinase (E.C. 3.4.21.14).

Developmental Expression of Neurofilament 3 (NF-M) in the Cultured Rat Cortical Neurons

정재섭,조선정,진익렬,정승현,문일수,Jung Jae-Seob,Cho Sun-Jung,Jin IngNyol,Jung Seung Hyun,Moon Il Soo Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.4

신경미세섬유(neurofilament, NF) 단백질은 신경세포의 주된 중간세사로서, NF-L (61 kDa), NF-M (90 kDa) 및 NF-H (115 kDa) 단백질의 공동중합체로 구성된다. 신경세사섬유는 신경세포의 성장, 구성, 형태 및 가소성에 중요한 역할을 하지만 발생학적 표현에 대하여는 아직 잘 알려지지 않았다. 본 연구에서는 NF-M에 특이한 항체를 제조하여 배양한 대뇌신경세포에서 NF-M의 표현을 조사하였다. 배양 12 및 24시간 세포에서 NF-M은 축삭과 그 성장추 그리고 축삭에 가까운 세포체에 강하게 표현하였다. 배양 4 및 14일 신경세포를 NF-M과 PSD95 항체로 이중염색한 결과 NF-M은 축삭과 가지돌기에 공히 강하게 표현되었으며, PSD95와 같이 위치할 경우에는 점박이로 나타났다. .면역염색에서도 NF-M이 PSD 분획에서 검출되었는데, 따라서 이 점박이는 가지돌기가시임을 시사한다. 본 연구의 결과는 NF-M이 신경세포의 초기 형태발달과정에서 축삭으로 강하게 몰려가며, 성숙한 신경세포에서는 가지돌기 및 가지돌기가시에도 위치하여 특정기능을 수행함을 시사한다. Neurofilament (NF) proteins constitute the major intermediate filament type in adult neurons. They are made up by the copolymerization of the neurofilament light (NF-L, 61 kDa), medium (NF-M, 90kDa), and heavy (NF-H, 115 kDa) proteins. Although neurofilaments play a crucial .ole in neuronal growth, organization, shape, and plasticity, their expression pattern and cellular distribution in the developing neurons remain unknown. In this study, we have produced a rabbit polyclonal antibody specific to NF-M and investigated expression of NF-M in cultured cortical neurons. Immunostaining of 12 and 24 h cultures revealed strong expression of NF-M in axonal growth cone and in the region of a soma toward the axon. Doublestaining of 4 and 14 DIV corical neurons with NF-M and PSD95 antibodies revealed that both axon and dendrites were stained intensely with NF-M antibody, and that NF-M immunostaining along dendrites is often punctate and colocalize with PSD95 puncta, indicating that the puncta represent postsynaptic spines. Presence of NF-M in the postsynaptic spine was also indicated by immunoblot analysis of the postsynaptic density fraction. Taken together, our results show intensive targeting of NF-M into axons in the early axonal development, and into spines in mature neurons, indicating its important functions in axon and spine development.

The Inducible form of Heat Shock Protein 70 (Hsp70) is Expressed in the Rat Cerebellar Synapses in Normal Condition

조선정,정재섭,진익렬,정승현,박인식,문일수,Cho Sun-Jung,Jung Jae-Seob,Jin IngNyol,Jung Seung Hyun,Park In Sick,Moon Il Soo Korean Society of Life Science 2005 생명과학회지 Vol.15 No.4

Heat shock protein 70 (HSP70) is a multigene family composed of constitutively expressed members(Hsc70) and stress-inducible members (Hsp70). In the mammalian nervous system, a considerable amount of HSPs is also synthesized under normal conditions suggesting that they play an important role in the metabolism of unstressed cells. In this study we examined the expression of Hsp70 in the synapses of rat cerebellar neurons. Immunohistochemistry using specific antibodies revealed that both Hsp70 and Hsc70 are expressed in the cerebellar tissue, with strongest expression in Purkinje cells followed by granule cells. Neurons in deep cerebellar nuclei were also intensely stained by Hsp70 antibody. Immunocytochemical stainings of cultured cerebellar cells showed that Hsp70 is expressed in both Purkinje and granule cells. The expression was punctate in the soma and along dendritic trees, and the punctae were colocalized with those of PSD95, a postsynaptic marker. Immunoblotting also indicates that Hsp70 is associated with the postsynaptic density fraction. Taken together, our results indicate that the Hsp70 is expressed in cerebellar neurons in normal conditions, and that some are localized in the synapses. 열충격단백질 70 (HSP70)은 복수유전자족으로서 통상적으로 표현되는 Hsc70와 스트레스에 의하여 유도되는 Hsp70가 있다. 포유동물의 신경계통에서는 상당한 량의 HSP70가 정상조건에서도 표현되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 흰쥐의 소뇌 세포의 연접에서 Hsp70의 표현에 대한 연구를 하였다. 면역조직화학적으로 소뇌절편을 염색하여 관찰한 결과 Hsp70와 Hsc70 모두 표현되었는데, 소뇌 조롱박세포에서 가장 강하게 표현되었으며, 다음으로 소뇌 과립세포에서 강하게 표현되었다. 또한 깊은소뇌핵의 신경세포들도 강하게 염색되었다. 배양한 P1 소뇌신경 세포를 Hsp70 항체로 염색한 결과 Hsp70는 조롱박세포와 과립 세포에서 모두 표현되었으며, 세포체와 가지돌기를 따라 점박이를 형성하였다. 이들 점 박이들은 PSD95 점박이와 같이 위치하였다. 그리고 PSD 분획을 이용한 면역염색에서도 PSD70이 검출되었다. 본 연구결과는 Hsp70이 정상조건에서도 소뇌신경세포의 연접에 존재함을 의미한다.

The Calcineurin Inhibition by Overexpression of Cabin-1 Has a Potential Therapeutic Effect in Rheumatoid Arthritis

Hei Jung Kim(김혜정),IngNyol Jin(진익렬),Zae Young Ryoo(류재웅) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.5

류마티스 관절염은 활액막 내의 염증성 세포와 cytokine의 침적으로 인한 만성적인 염증이 계속 진행되어 연골과 뼈의 파괴 등이 발생하는 특징을 가진 심각한 자가면역질환의 일종이다. Calcineurin은 면역 세포의 활성화를 책임지는 대표적인 세포 내 신호전달 단백질이다. Calcineurin의 억제제로 알려진 Cabin-1을 과발현시키는 유전자 치료를 통해 류마티스 관절염의 새로운 치료법을 시도하게 되었다. 본 연구에서는 EL-4 세포에 calcineurin 저해제인 Cabin-1을 과발현시켜 배양된 세포에서 유전자의 발현정도와 발현의 지속성을 측정하고자 하였다. 또한 형질전환된 류마티스 모델 동물의 간, 림프절, 비장 등의 조직에서 Cabin-1 단백질 발현여부를 조사하고자 하였다. 그 결과 calcineurin이 EL-4 세포에서 발현함을 확인하였으며 calcineurin의 생리학적 억제제인 Cabin-1유전자를 transfection했을 경우 calcineurin phophatase activity가 감소됨을 확인하였다. 또한 Cabin-1의 생체 내 기능을 해석하기 위해 형질전환 생쥐를 생산하였으며 간, 비장, 폐, 말초혈액단핵세포 및 림프절에서 Cabin-1의 발현을 검증하였다. 그러나 Cabin-1 유전자가 T 세포의 발생과 활성에 영향을 끼쳐 심한 면역결핍증상으로 인해 Cabin-1 형질전환 생쥐의 계통을 유지할 수가 없었다. 결론적으로 calcineurin을 억제하는 Cabin-1유전자의 발현벡터를 구축하였으며 이는 in vivo에서 Cabin-1유전자와 calcineuirn사이의 기작 및 Cabin-1의 기능을 해석하는데 중요한 매개가 될 수 있다. 또한 류마티스 관절염을 포함하여 루푸스, 다발성 경화증, 당뇨병 등과 같은 다양한 면역질환의 발병 원인을 밝혀내고 치료에 응용될 수 있다. Rheumatoid arthritis (RA) is characterized by a tumor-like expansion of the synovium, which is composed of proliferation, infiltrating leukocytes and angiogenesis. Calcineurin is expressed and plays a critical role in inflammatory arthritis. Calcineruin binding protein (Cabin)-1 associates with calcineurin, leading to a non-competitive inhibitor of calcineurin activity. We investigated the expression pattern of calcineurin in inflammatory arthritis. The overexpression of Cabin-1 inhibited calcineurin phosphatase activity in in vitro. Moreover, we produced the T cell-specific Cabin-1 transgenic mice but they died without transmitting the transgene to offspring. The Cabin-1 transgenic mice have a dominant lymph node expression and a wide tissue distribution. It is postulated that transgenic mice died from the critical effects of the transgene on T cell development or activation. Data suggests that the inhibition of calcineurin by the overexpression of Cabin-1 may be an effective strategy for the suppression of inflammatory arthritis.

Cryptococcus laurentii Y-23의 glucoamylase와 exopolygalacturonase의 동시발효에 미치는 유도기질의 영향

김창화(Chang-Hwa Kim),백상규(Sang-Kyoo Paik),윤혜선(Hye-Sun Yun),진익렬(Ingnyol Jin),유춘발(Choon-Bal Yu) 한국식품과학회 2000 한국식품과학회지 Vol.32 No.4

40℃ 48시간 에탄올발효 과정 중 일어나는 Saccharomyces cerevisiae KNU5377의 생리변화

Sun-Hye Kwak(곽선혜),Il-Sup Kim(김일섭),Kyung-Hee Kang(강경희),Jung-Sook Lee(이정숙),Ingnyol Jin(진익렬) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.1

포도당 20%와 효모엑기스가 함유된 배지에서 40oC에서 48시간에 걸친 에탄올발효 과정 중에 일어나는 고온성 알코올 발효 효모균주 Saccharomyces cerevisiae KNU5377의 세포 내에서 일어나는 생리적 변화를 살펴보고자 했다. 그 결과, 이 발효 효모균주는 40℃ 48시간의 발효로써 11.4% alcohol을 생성하여, 고온발효인데도 불구하고 우수한 발효능을 가진 것을 확인할 수 있었다. 또한 12시간 발효과정동안 배지의 pH가 시작단계의 pH 6.0이 4.1로 내려갔으며, 이후 에탄올발효가 완성될 때까지 거의 변화하지 않고 이 값으로 유지되었다. 발효 12시간이 지나면서 세포막의 지방산의 조성은 불포화지방산인 C16:1 (palmitoleic acid)가 포화지방산인 C16:0 (palmitic acid)보다 1.5배나 증가하였으며, C18:1보다는 2배 가까이 증가하여 구성되어 있었다. 48시간 배양한 세포의 2차 전기영동(2-D)을 통한 세포내 단백질의 발현정도를 proteomics분석법으로 살펴본 바, phosphoglycerate kinase가 가장 크게 발현했음을 Mass Spectrometry를 통해 알 수 있었다. 그 뒤를 이어 adenylate kinase, Cys3p, Tdh3p, translational elongation factor 등이 크게 발현된 것을 알게 되었다. 이들은 직간접적으로 해당과정에 관여하는 인자들 이어서, 고온 장시간에 걸친 에탄올발효를 하는 이 발효 효모균주의 세포에게는 생존과 에탄올발효를 위하여 해당과정 관여 인자가 중요한 역할을 하고 있다는 것을 강력히 시사하였다. In this study, physiological changes in a thermotolerant yeast Saccharomyces cerevisiae KNU5377 cell exposed to 48-hour alcohol fermentation at 40℃ were investigated. After 12 hours of alcohol fermentation at 40℃, the C16:1 unsaturated acid of plasma membrane increased to 1.5 times more than the C16:0 saturated fatty acid, and to about 2 times more for the C18:1 unsaturated fatty acid. Fermentation at both 30℃- and 37℃- fermentation showed the same pattern as that done at 40℃. The pH of the alcohol-fermentation medium was reduced to pH 4.1 from a starting pH of 6.0 through the 12-hr fermentation and then maintained this level during the continuing fermentation. With the process of fermentation, the remaining glucose was reduced, but its amount remaining during the 40℃-fermentation was less reduced than those fermented at 30℃ and 37oC. In the study investigating the changing pattern of cellular proteins in the alcohol-fermenting cells, the SDS-PAGE and 2-D data indicated the most expressed dot was phosphoglycerate kinase, which is one enzyme involved in glycolysis. Why this enzyme was most expressed in the cells exposed to unfavorable conditions such as high temperature, increasing concentration of produced alcohol and long time exposure to other stress factors remains unsolved.

Increased Antioxidative Activities against Oxidative Stress in Saccharomyces cerevisiae KNU5377

Il-Sup Kim(김일섭),Hae-Sun Yun(윤혜선),Ji Young Yang(양지영),Oh-Seok Lee(이오석),Heui-Dong Park(박희동),Ingnyol Jin(진익렬),Ho-Sung Yoon(윤호성) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.4

산화적 스트레스는 정상적인 대사 과정뿐만 아니라 외부적인 환경에 노출 되었을 때 일어나는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 스트레스를 극복하기 위해 생물체들은 각자의 시스템에 맞게 다양한 항산화 시스템을 진화 발전시켜 왔다. Saccharomyces cerevisiae KNU5377 균주는 고온뿐만 아니라 다양한 스트레스에 대해 내성을 가짐을 확인하였다. 대부분의 스트레스는 궁극적으로는 산화적 스트레스로 귀결된다. 이러한 측면에서 본 연구는 KNU5377 균주가 어떠한 시스템에 의해서 다른 균주보다 스트레스 내성을 가지는지를 밝히기 위해 접근하였다. 수행된 연구결과에서 KNU5377 균주는 항산화 시스템과 밀접하게 관련된 단백질(superoxide dismutase, thioredoxin system, heat shock proteins)과 항산화 관련 물질(trehalose)을 과발현함을 확인하였다. 그러나 이러한 단백질들이 어떠한 조절 시스템에 의해서 균주 특이적인 발현 양상을 보이는지는 현재까지 확인되지 않고 있다. 본 연구는 KNU5377 균주 그 자체의 중요성과 함께 균주 내의 스트레스 내성과 관련된 유용한 유전자를 탐색하여 더욱 우수한 유전자원을 발굴하는데 기여 할 것으로 보인다. Oxidative stress is a consequence of an imbalance of the defense system against cellular damage generated by reactive oxygen species (ROSs) such as superoxide anions (menadione; MD). Most organisms have evolved a variety of defense systems to protect cells from adverse conditions. In order to evaluate stress tolerance against oxidative stress generating MD, comparative analyses of antioxidant capacity, or free radical scavenger ability, were performed between S. cerevisiae KNU5377 (KNU5377) and three wild-type S. cerevisiae strains. In a medium containing 0.4 mM MD, the KNU5377 strain showed higher cell viability and antioxidant ability, and contained higher levels of trehalose, superoxide dismutase, thioredoxin system, glucose-6-phosphate dehydrogenase, and some heat shock proteins. The KNU5377 strain also produced a lower level of oxidative stress biomarker than the other three yeast strains. These results indicate that S. cerevisiae KNU5377 has a higher level of tolerance to oxidative stress due to the increased expression of cell rescue proteins and molecules, thus alleviating cellular damage more efficiently than other S. cerevisiae strains.