Analysis of Relationship Between Spermatozoa Ability and Reactive Oxygen Species in Porcine: I. Sperm Preincubation by Xanthine and Xanthine Oxidase

박춘근,정희태,김종흥,이상찬,양부근,김정익,Park, C.K.,Cheong, H.T.,Kim, J.H.,Lee, S.C.,Yang, B.K.,Kim, C.I. The Korean Society for Reproductive Medicine 1998 Clinical and Experimental Reproductive Medicine Vol.25 No.3

The objective of this study was to test the effect of catalase on penetration in vitro by spermatozoa preincubated with xanthine and/or xanthine oxidase. The penetration rates were, significantly (p<0.05) higher in spermatozoa preincubated without (66 and 38%) than with (40 and 15%) catalase for 0 and 30 min. When spermatozoa were preincubated and inseminated in medium with xanthine, the penetration rates were significantly higher (p<0.05) in medium with (68, 70 and 49% for 0, 30 and 60 min) than without (33, 41 and 19% for 0, 30 and 60 min) catalase. However, in oocytes were' inseminated with spermatozoa pre incubated with or without catalase in the presence of xanthine oxidase, no decrease in penetrations rates were observed for up to 60 min of preincubation. In another experiment, the penetration rates were significantly (p<0.00l) higher in medium with (75, 55 and 52%) than without (14, 4 and 8%) catalase when oocytes were inseminated with spermatozoa preincubated for 0, 30 and 60 min in the presence of xanthine plus xanthine oxidase. On the other hand, The rate of polyspermy in oocytes penetrated in medium without catalase in the presence of xanthine or xanthine plus xanthine oxidase decreased with time of spermatozoa preincubation. However, no differences were observed in polyspermy rates in the medium with xanthine oxidase alone despite presence of catalase. These results indicate the advantages of spermatozoa pre incubated with xanthine plus xanthine oxidase in the presence of catalase to increase penetration potential and with suppressed polyspermy in porcine. 본 연구는 xanthine과 xanthine oxidase가 첨가된 배양액내에서 전배양된 돼지동결정액의 수정능력에 있어서 catalase의 영향을 검토하였다. 체외수정을 위한 기본 배양액내에서 0 또는 30분간 전배양한 정자는 catalase를 첨가 (40 및 15%)한 경우 보다는 무첨가 (66 및 38%)시 유의적으로 높은 정자침입율을 나타냈지만 (p<0.05), 배양액내에 xanthine을 첨가해 정자를 0, 30 및 60분간 전배양했을 때에는 catalase 무첨가 (33, 41 및 19%) 보다는 첨가시 (68, 70 및 49%) 유의적으로 높은 정자침입율이 인정되었다 (p<0.05). 그러나 xanthine oxidase를 첨가하여 정자의 전배양을 행하지 않은 경우는 catalase의 첨가 (13%) 보다는 무첨가 (51%)시 유의적으로 높은 정자침입율을 나타냈지만 (p<0.01), 전배양(30 및 60분)후에는 catalase의 존재유무와 정자전배양시간에 관계없이 매우 낮은 정자침입율 $(10\sim21%)$을 나타냈다. xanthine과 xanthine oxidase를 동시에 첨가하여 0, 30 및 60분간 정자를 전배양한 경우 catalase의 무첨가 (14, 4 및 8%)보다 첨가 (75, 55 및 52%)시 유의적으로 높은 정자침입율을 나타냈다 (p<0.001). 한편, 다정자침입율은 xanthine, xanthine+xanthine oxidase의 첨가시 정자전배양기간이 길어짐에 따라 감소하였으며, catalase의 첨가보다는 무첨가시 낮은 다정자침입율을 나타냈다. 본 연구의 결과로부터 xanthine과 xanthine oxidase를 동시에 첨가시 catalase의 존재는 정자의 전배양후에도 다정자침입을 억제하면서 수정능력의 유지를 위해 매우 효과적인 것으로 추측되었다.

Catalase와 $\beta$-Mercaptoethanol이 돼지 태아섬유아세포 Clonal Lines의 배양에 미치는 영향

권대진,박선영,박춘근,양부근,김정익,정희태,Kwon D. J.,Park S. Y.,Park C. K.,Yang B. K.,Kim C. I.,Cheong H. T. 한국수정란이식학회 2004 한국동물생명공학회지 Vol.19 No.3

본 연구에서는 clonal cell lines을 효율적으로 확립할 수 있는 방법을 제시하기 위하여 배양액 내에 catalase와 $\beta$ME 첨가가 clonal cell line 확립 효율에 미치는 영향을 검토하였다. 임신 50일령의 암퇘지에서 얻은 태아섬유아세포를 2회 passage한 후 동결 보관하였다가 실험에 이용하였다. 단일세포를 catalase나 $\beta$ME가 첨가된 배양액이 들어 있는 96-well dish로 옮겨 배양하였다. 단층이 형성된 세포는 4-well dish로 옮겨주어 배양하였으며, 이후 2회 이상 passage가 가능한 세포를 clonal line이 확립된 세포로 판정하였다. 실험 1에서 clonal line 확립효율에 미치는 catalase와 $\beta$ME의 효과를 검토하기 위하여 세포를 100ng/$m\ell$) catalase와 100nM $\beta$ME가 첨가된 DMEM액 내에서 배양하여 clonal line 확립효율을 검토하였다. $\beta$ME 첨가 시 clonal line 확립효율이 8.3%로 대조구의 3.2%에 비해 유의적으로 높게 나타났다.(P<.0.05). 그러나 catalase 첨가 시(3.6%)에는 대조구와 차이가 없었다. 실험 2에서 catalase 농도(0, 10, 100, 1,000ng/$m\ell$)에 따른 clonal line 확립효율을 검토하였다. 대조구에 비하여 모든 처리구에서 clonal line 확립 효율에 대한 첨가효과가 없었다(0-2.6%). 실험 3에서 $\beta$ME 농도(0, 10, 100, 1,000 nM)에 따른 clonal line 확립효율을 검토하였다. 100 nM의 $\beta$ME 첨가 시 clonal line 확립 효율이 9.4%로 대조구 및 타 처리구(0-l.6%)보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 본 연구 결과 배양액 내 catalase 첨가는 확립효율에 영향을 미치지 않지만, 100nM의 $\beta$ME 첨가로 clonal cell line의 확립효율을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. This study was performed to examine the effects of catalase and $\beta$-mercaptoethanol ($\beta$ME) on the establishment of clonal lines from porcine fetal fibroblast cells. Fibroblasts derived from a pig fetus (Day 50) were passaged two times before use. A single cell was seeded in 96-well plates and cultured in medium supplemented with or without catalase or $\beta$ ME. Cell colonies were passaged two times into 4-well dish. Cell lines with proliferating potential were classified as an established clonal cell line. In experience 1, the establishment efficiencies were examined by addition of catalase (100ng/$m\ell$) or $\beta$ME (100 uM) in culture medium. The establishment efficiency of $\beta$ME-added group (8.3%) was significantly higher than that of control group (3.2%, P<0.05). However, catalase did not have a positive efffct on the establishment efficiency. In experience 2, the establishment efficiencies were examined by addition of different concentrations of catalase (0-1,000 ng/$m\ell$) in culture medium. However, establishment efficiencies were not different among the different concentrations of catalase (0-2.6%). In experience 3. the establishment efficiencies were examined by addition of different concentrations of $\beta$ME(0-1,000 uM) in culture medium. The establishment efficiency was significantly higher in 100 uM $\beta$ME-added group (9.4%) compare to others (0-1.6%). The result of present study shows that the establishment efficiency of clonal cell lines can be enhanced by the culture in media supplemented with 100uM $\beta$ME. However, catalase did not have a positive effect on the establishment efficiency.

광합성 세균 Rhodospirillum rubrum S1이 생성한 Catalase-Peroxidase의 부분 정제 및 특성 규명

김영미,이동헌,강형일,오덕철 濟州大學校 基礎科學硏究所 2001 基礎科學硏究 Vol.14 No.2

호기적으로 배양한 광합성 세균 Rhodospirillum rubrum SI은 5 가지의 catalase를 생성함을 알 수 있었다. 그 중 peroxidase의 기능도 동시에 갖는 catalase-peroxidase(Cat-3)를 부분 정제하고 그 특성을 조사하였다. 부분정제된 catalase-peroxidase의 수율은 catalase가 1.6% 그리고 peroxidasse가 5.1% 였으며, 정제 배수가 4.6배와 14배로 증가한 효소를 얻을 수 있었는데, catalase보다 peroxidase의 정제배수가 더 높았다. pH에 대한 영향은 catalase활성은 pH6에서, peroxidase활성은 pH5에서 가장 높게 나타났다. 온도에 대한 영향은 catalase와 peroxidase 활성이 모두 30℃에서 최고의 활성을 보이는 것으로 나타났으며, 온도에 대한 효소의 안정성은 50℃에서 catalase가 peroxidase보다 더 안정함을 알 수 있었다. 부분정제된 catalase-peroxidase에 유기용매와 10mM 3-amino-1,2,4-triazole을 처리한 결과, 유기용매에 대해 catalase의 활성은 79%, peroxidase의 활성은 85%까지 억제됨을 알 수 있었으며, 10mM 3-amino-1,2,4-triazole에 대한 각 효소의 활성은 그대로 유지되고 있었다. 전형적인 heme단백질 효소들의 저해제로 알려진 NaCN, NaN3, NH20H를 농도별로 처리한 결과, NaCN인 경우 catalase는 8.72×10-s M의 농도에서, peroxidase는 5.1×10-s M의 농도에서, NaN3에서 catalase는 4.2×10-7 M, peroxidase는 3.2×10-7 M, NH20H에서는 catalase인 경우는 2.0×10-7 M, peroxidase인 경우는 2.5×10-7M 농도에서 억제되었으며, 이들 저해제들은 catalase활성과 peroxidase활성을 동시에 저해하는것으로 나타났다. Five different catalases have been already found in the aerobically grown photosynthetic bacterium Rhodospirillum rubrum S1. Among them, a bifunctional catalase-peroxidase, designated Cat-3 was partially purified and characterized. The enzyme was purified through four steps in 1.6% yield for catalatic activity and 5.1% yield for peroxidatic activity. On the basis of catalatic activity, the protein purification increased nearly 4.6-fold, whereas for peroxidatic activity, an approximately 14-fold purification was achieved. The optimum pHs of the catalatic and peroxidatic activities were 6 and 5, respectively, and the optimum temperature for both activities was 30℃. The catalatic activity of the enzyme maintained at 50℃ for lh was more stably than peroxidatic activity. The catalatic and peroxidatic activities were inhibited about 79 % and 85 % by exposure to organic solvent(ethanol/chloroform), respectively. Both enzymatic activities were not neally inhibited by lOmM 3-amino-1,2,4-triazole. Fifty percent enzyme inhibition of the catalatic activity was reached with 2.0×10^(-7)M, hydroxylamine, 4.2×10^(-7)M azide and 8.7×10^(-6)M cyanide, and that of the peroxidatic activity was obtained with 2.5×10^(-7)M hydroxylamine, 3.2×10^(-7)M azide and 5.1×10^(-6)M cyanide.

돼지난자의 체외성숙과 수정에 있어서 Xanthine-Xanthine Oxidase System의 이용

Sa, S. J,H. T. Cheong,S. Y. Lee,J. H. Lee,I. S. Ryu,B. K. Yang,C. I. Kim,C. K. Park 한국동물생명공학회(구 한국동물번식학회) 2003 Reproductive & developmental biology Vol.27 No.1

본 연구는 xanthine(X)-xanthine oxidase(XO) system하에서 돼지 난자의 체외성숙과 체외수정에 대한 catalase의 영향을 검토하였다. 그 결과 돼지 난포난자가 X 또는 XO하에서 배양되었을 때, 난포난자의 성숙율은 다른 배양시간에도 불구하고 catalase 첨가 유무에 따른 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 그렇지만, X-XO-catalase system하에서 배양한 경우 유의적으로 높은 성숙율을 얻었다(P<0.05). 퇴행난자의 비율은 배양기간이 늘어남에 따라 증가되었으며, 배양 120시간에서는 catalase 첨가시보다 무첨가시에 유의적으로 높았다. 다른 한편으로, 단위발생 난자들이 배양 72시간에 높은 비율로 관찰되었지만, 다양한 배양시간에서 catalase 첨가유무에 따른 차이는 발견되지 않았다. 또 다른 실험에서, 동결-응해된 돼지 정자가 체외수정을 위해 X-XO system으로 처리되었다. 난자투명대에 대한 정자침입율은 none (P<0.05), XO, X+XO하에서 체외수정시 catalase 무첨가시보다 첨가시에 높게 나타났다. 다른 한편으로, 돼지정자가 none, X, XO, X+XO로 처리되었을 때, lipid peroxidation은 catalase 첨가시보다 무첨가시에 높은 비율로 나타났으며, 그 결과 정자침입과 lipid peroxidation에서의 변화가 상반되는 양상을 보였다. 그렇지만, 모든 조건하에서 정자의 sulfhydry (-SH) group의 함량은 catalase 첨가시에 높게 측정되었다. 난자의 투명대에 대한 정자의 접착 정도는 salt-stored 돼지 난자에 대한 정자접착을 통해서 평가되었으며, control group의 경우 X, XO, X+XO group에 비해 높은 정자접착율이 관찰되었다. 그렇지만, catalase 첨가유무에 따른 유의적인 차이는 인정되지 않았다. 본 연구의 결과는 X-XO-catalase system에 대한 난포난자와 정자의 노출이 돼지에서의 체외성숙과 체외수정을 촉진시키는 것으로 생각된다. This study was undertaken to evaluate the effects of catalase using xanthine (X)-xanthine oxidase (XO) system on in vitro maturation and fertilization in the pig. When follicular oocytes were cultured with X or XO, the maturation rates were not significantly different between in medium with and without catalase despite of different culture periods. However, significantly (P<0.05) higher maturation rates were obtained in culture with X-XO-catalase system. The rates of degenerated oocytes were increased with culture periods prolonged, and were significantly (P<0.05) higher in medium without that than with catalase at 120 h of culture. On the other hand, the parthenogenetic oocytes were observed with high proportions at 72 h of culture, but were not different between the medium with and without catalase at various times of culture. In another experiment, the frozen-thawed boar spermatozoa treated with X-XO system for in vitro fertilization. The penetration rates were higher in medium with that than without catalase during the in vitro fertilization with none (P<0.05), XO and X+XO. On the other hand, when sperm were treated with none, X, XO and X+XO, lipid peroxidation were produced with higher rates in medium without that than with catalase, and consequently the changes in sperm penetration and lipid peroxidation showed opposite patterns. Under the above all conditions, however, sperm-SH group were higher detected by catalase. When the activity of sperm binding to zona pellucida was evaluated through binding to salt-stored porcine oocytes, sperm binding to zona pellucida in control group were higher than in medium with X, XO and X+XO groups. No significant differences, however, were observed between medium with and without catalase. In conclusion, the exposure of follicular oocytes and spermatozoa to X-XO-catalase system may be caused stimulating in vitro maturation and fertilization in the pig.

The Caudal-Related Homeodomain Proteins Upregulate catalase Expression in Drosophila Hindgut and Human Colorectal Carcinoma Cells

Jae-Hong Park(박재홍),So-Young Park(박소영),Dong-Ho Lee(이동호),Young-Shin Kim(김영신),Mi-Ae Yoo(유미애) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.2

Caudal homeodomain 단백질은 초파리에서 사람에 이르기까지 보존되어 있으며, 장조직의 발생과 유지에 필수적인 역할을 한다. CDX1과 CDX2의 발현 감소 혹은 소실이 대장암과 연관되어 있음이 잘 알려져 있다. 대장암발생은 산화성 스트레스와 밀접한 관련이 있으며, 대장암 조직에서 항산화효소인 catalase의 발현이 감소되어 있다. 하지만 그 분자적 기전은 잘 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 초파리와 사람의 caudal homeodomain 단백질들이 catalase의 발현을 조절하는 것을 보여준다. 초파리 caudal heterozygous 돌연변이체의 대장조직에서 catalase의 발현이 감소되어 있고 ROS 생성이 증가되어 있음을 관찰하였다. 그리고 caudal 유전자의 과발현에 의해 catalase promoter의 활성과 mRNA 수준이 각각 증가함을 확인하였다. 또한 사람의 대장암 세포주인 HCT116세포에서 CDX1과 CDX2가 catalase promoter의 활성과 단백질 수준에서 catalase를 상향 조절함을 관찰하였다. 이러한 결과들은 CDX1과 CDX2가 catalase 발현 조절을 통하여 장의 항상성 유지와 암발생 과정에 관여함을 시사한다. Caudal-related homeodomain proteins play critical roles in intestine development and maintenance from Drosophila to humans. The loss or reduction of CDX1 and CDX2 are known to be associated with colon cancers. It has been well known that colorectal carcinogenesis is associated with serious oxidative stress and that catalase is decreased in colon carcinomas. However, the underlying molecular mechanisms remain elusive. Here, we report that Caudal-related homeodomain proteins positively regulate catalase expression in both Drosophila and humans. We found that Drosophila caudal heterozygotes have a decreased catalase expression and increased ROS generation in the hindgut, and that the overexpression of Caudal increases catalase promoter activity and catalase mRNA levels. We also found that CDX1 and CDX2 up-regulate catalase promoter activity and protein levels in HCT116 cells - human colorectal carcinoma cell lines. The level of catalase protein in several colorectal carcinoma cell lines was associated with CDX1 expression. These results suggest that CDX1 and CDX2 may be involved in intestinal homeostasis and tumorigenesis via regulation of catalase expression.

UV_A로 유발된 항산화효소의 변성에 대한 자외선 차단렌즈의 작용

박충서,박미정,박영민,김대현 한국안광학회 2007 한국안광학회지 Vol.12 No.3

본 연구는 UV-A 노출에 의해 유발된 안구 내에 존재하는 항산화효소인 catalase와 superoxide dismutase(SOD)의 변성을 차단할 수 있는 안경렌즈의 적절한 UV-A 차단율을 알아보기 위해 수행하였다. Catalase와 SOD를 1, 3, 6, 24, 96시간 동안 365nm의 UV-A에 노출시켜 노출시간에 따른 단백질의 변성 정도를 아크릴아미드 겔 전기영동법 으로 확인하였다. 또한, 20, 50, 80 및 99% UV 차단 효과를 가진 안경렌즈로 UV-A를 차단하였을 때 catalase와 SOD의 변성이 억제될 수 있는 지를 알아보았다. Catalase는 3시간 이상의 UV-A 노출에 의해 변성되기 시작하였다. 그러나, SOD는 6시간 이상 노출시에 변성이 되기 시작하였다. 99% 차단렌즈에 의해 3시간 동안의 UV-A 노출에 의한 catalase 변성을 완전히 억제할 수 있었다. 그러나 노출시간이 3시간보다 길어지거나 차단율이 99%보다 낮은 렌즈를 사용한 경우, 어느 정도까지는 변성 억제작용은 있었으나 완벽하게 변성을 억제하지는 못하였다. 비록 50% 차단율을 가진 렌즈는 UV-A에 대한 SOD의 변성에 대해 부분적인 억제 작용을 나타냈으나, 80% 및 99%의 차단율 을 가진 안경렌즈는 UV-A에 의한 SOD의 변성을 완전히 억제하였다. This study was investigated to find the proper UV-A blocking percentage that could protect the denaturation of catalase and superoxide dismutase (SOD), antioxidative enzymes in eye, induced by UV-A. Catalase or SOD were irradiated at 365 nm for 1, 3, 6, 24, 96 hr and the extent of denaturation was evalutated by polyacrylamide gel electrophoresis. Furthermore, it was investigated whether blocking of UV-A by 20, 50, 80 and 99% eyeglass lens could protect the denaturation of catalase and SOD or not. Catalase became to denature when catalase were irradiated by UV-A for more than 3 hours. However, the denaturation of SOD was induced by more than 6 hours irradiation. The denaturation of catalase induced by irradiation for 3 hr could be perfectly protected by 99% UV-A blocking lens. But, when the irradiation time became longer than 3 hr or the blocking percentage of lens were lower than 99%, the denaturation of catalase was not perfectly protected but partially protected. Although 50% UV-A blocking lens had partial protecting effects, lenses having 80 or 99% UV-A blocking effect could perfectly prevent the denaturation of SOD induced by 96 hr irradiation.

백서 교종 세포에서 레티노인산에 의한 카탈라제의 활성 증가가 방사선감수성에 미치는 효과

김화(Hua Jin),전하연(Ha Yeun Jeon),박우윤(Woo-Yoon Park),김원동(Won-Dong Kim),안희열(Hee-Yul Ahn),유재란(Jae-Ran Yu) 대한방사선종양학회 2005 Radiation Oncology Journal Vol.23 No.4

목 적: all-trans retinoic acid (ATRA)는 뇌종양 세포의 증식억제효과가 있으며, ATRA와 방사선의 병용은 악성 뇌종양의 치료 효과를 증진시키는 방법이 될 수 있다. 그러나 ATRA에 의해 항산화효소가 증가되며 이로 인해 방사선에 의해 생성된 reactive oxygen species (ROS)가 제거된다면 방사선의 효과는 낮아질 수 있다. 본 연구에서는 ATRA에 의해 유도되는 카탈라제(catalase)에 의한 방사선감수성의 변화를 보고자하였다. 대상 및 방법: 백서 교종세포(36B10)을 대상으로 ATRA 및 ATRA의 화학적 억제제인 3-amino-1, 2, 4-triazole(ATZ) 와 병용하여 카탈라제 활성도, 방사선감수성 및 ROS의 변화를 측정하였다. 카탈라제 활성도는 H2O2의 소멸을 자외선 분광광도계로 측정하는 방법을 이용해 정량하였으며, 방사선감수성은 단일집락군형성능력으로, ROS 는 2, 7-dichlorofluorescein diacetate 를 분광광도계로 측정하였다. 결 과: 카탈라제 활성도는 ATRA의 농도(10, 25, 50μM)에 따라 증가하였다. ATRA (10μM)와 방사선(4 Gy)의 병용에 의해 생존분획은 상승적(supra-additive)으로 감소하였으며, 이 감소된 생존분획은 ATZ 동시 투여에 의해 증가하였다. ATRA 10μM 또는 25μM을 48시간 처리 후 ROS는 대조군에 비해 각각 1.5배, 2배 증가하였고, 4 Gy와 ATRA의 병용군에서는 2.5배 증가하였다. ATRA와 방사선의 병용에 의해 증가된 ROS는 ATZ에 의해 감소되었다. 결 론: ATRA에 의해 유도되는 카탈라제는 방사선감수성을 감소시키지 않으며, 오히려 ROS의 증가에 의해 방사선감수성을 상승시켰다. 따라서 ATRA와 방사선의 병용은 뇌종양의 치료에 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 보인다. Purpose: It has been reported that all-trans retinoic acid (ATRA) can inhibit glioma growing in vitro. However, clinical trials with ATRA alone in gliomas revealed modest results. ATRA has been shown to increase radiosensitivity in other tumor types, so combining radiation and ATRA would be one of alternatives to increase therapeutic efficacy in malignant gliomas. Thus, we intended to know the role of catalase, which is induced by ATRA, for radiosensitivity. If radiation-reduced reactive oxygen species (ROS) is removed by catalase, the effect of radiation will be reduced. Materials and Methods: A rat glioma cell line (36B10) was used for this study. The change of catalase activity and radiosensitivity by ATRA, with or without 3-amino-1, 2, 4-triazole (ATZ), a chemical inhibitor of catalase were measured. Catalase activity was measured by the decomposition of H2O2 spectrophotometrically. Radiosensitivity was measured with clonogenic assay. Also ROS was measured using a 2, 7-dichlorofluorescein diacetate spectrophotometrically. Results: When 36B10 cells were exposed to 10, 25 and 50μM of ATRA for 48 h, the expression of catalase activity were increased with increasing concentration and incubation time of ATRA. Catalase activity was decreased with increasing the concentration of AT (1, 10 mM) dose-dependently. ROS was increased with ATRA and it was augmented with the combination of ATRA and radiation. ATZ decreased ROS production and increased cell survival in combination of ATRA and radiation despite the reduction of catalase. Conclusion: The increase of ROS is one of the reasons for the increased radiosensitivity in combination with ATRA. The catalase that is induced by ATRA doesn`t decrease ROS production and radiosensitivity

Characteristic Changes in Korean Native Cattle Spermatozoa Frozen-Thawed with L-Cysteine and/or Catalase

Lee, Sang-Hee,Lee, Kyung-Jin,Woo, Jea-Seok,Lee, Seung-Hwan,Cheong, Hee-Tae,Yang, Boo-Keun,Park, Choon-Keun 韓國受精卵移植學會 2014 한국동물생명공학회지 Vol.29 No.2

The objective of this study was to evaluate the characteristics of Korean Native Cattle sperm frozen-thawed with L-cysteine and/or catalase. The semen from bulls was collected by the artificial vagina method, and Triladyl containing 20% egg-yolk and/or L-cysteine (L), catalase (C) and L-cysteine+ catalase was added to the diluted semen for cryopreservation. The results showed that sperm viability was significantly higher in the L-cysteine+ catalase (69.49 ± 3.16%) group than in the control (60.5 ± 3.94%) group (p<0.05). Acrosome damage was significantly lower in the L-cysteine (17.12 ± 1.08%) group than in the control (21.46 ± 1.14%), catalase (20.54 ± 0.76%), and L-cysteine+ catalase (19.29 ± 0.65%) groups (p<0.05). In addition, the level of intact mitochondria in the spermatozoa was significantly higher in the L-cysteine (58.65 ± 1.39%) group than in the control (50.63 ± 2.37%) group (p<0.05). The hydrogen peroxide level in the frozen-thawed sperm was significantly lower in the L-cysteine (3.74 ± 1.66%), catalase (4.65 ± 1.87%), and L-cysteine+ catalase (8.11 ± 2.15%) groups than in the control (13.22 ± 1.6%) group (p<0.05). The glutathione level was significantly higher in the L-cysteine (1.33 ± 0.03%) group than in the control (1.08 ± 0.06 %), catalase (1.05 ± 0.02%) and L-cysteine+ catalase (1.11 ± 0.03%) groups (p<0.05). In conclusion, L-cysteine and catalase could protect the membrane of Korean Native Cattle sperm from damage during sperm cryopreservation. Especially, L-cysteine was more effective for keeping acrosomes and mitochondria intactness during sperm cryopreservation.

Characteristic Changes in Korean Native Cattle Spermatozoa Frozen-Thawed with L-Cysteine and/or Catalase

이상희,이경진,우제석,이승환,정희태,양부근,박춘근 사단법인 한국동물생명공학회 2014 한국동물생명공학회지 Vol.29 No.2

The objective of this study was to evaluate the characteristics of Korean Native Cattle sperm frozen-thawed withL-cysteine and/or catalase. The semen from bulls was collected by the artificial vagina method, and Triladyl containing20% egg-yolk and/or L-cysteine (L), catalase (C) and L-cysteine + catalase was added to the diluted semen forcryopreservation. The results showed that sperm viability was significantly higher in the L-cysteine + catalase (69.49± 3.16%) group than in the control (60.5 ± 3.94%) group (p<0.05). Acrosome damage was significantly lower in theL-cysteine (17.12 ± 1.08%) group than in the control (21.46 ± 1.14%), catalase (20.54 ± 0.76%), and L-cysteine +catalase (19.29 ± 0.65%) groups (p<0.05). In addition, the level of intact mitochondria in the spermatozoa wassignificantly higher in the L-cysteine (58.65 ± 1.39%) group than in the control (50.63 ± 2.37%) group (p<0.05). Thehydrogen peroxide level in the frozen-thawed sperm was significantly lower in the L-cysteine (3.74 ± 1.66%), catalase(4.65 ± 1.87%), and L-cysteine + catalase (8.11 ± 2.15%) groups than in the control (13.22 ± 1.6%) group (p<0.05). The glutathione level was significantly higher in the L-cysteine (1.33 ± 0.03%) group than in the control (1.08 ± 0.06%), catalase (1.05 ± 0.02%) and L-cysteine + catalase (1.11 ± 0.03%) groups (p<0.05). In conclusion, L-cysteine andcatalase could protect the membrane of Korean Native Cattle sperm from damage during sperm cryopreservation. Especially,L-cysteine was more effective for keeping acrosomes and mitochondria intactness during sperm cryopreservation

Streptomyces coelicolor 의 Catalase 들의 분석

김형표,이종수,하영칠,노정혜 한국미생물학회 1992 미생물학회지 Vol.30 No.4

Srrepromycec. corlirolar produces at least 4 catalase activity bands with different electrophoretic mobilities on polyacrylamide gel which vary during development. Spores and mycelia at stationary phase produced all the activity bands(Cat1. 760 kr); Cat3-I, 170 kD: Cat3-2, 140 kD: Cat3-3. 130 kD; Cat4, 70 kD) except for Cat2 (300 kD). Mycelia at mid-logarithmic phase produced only Cat2 and Cat3-2 bands, and mycelia at late-logarithmic phase produced bands except Catl and Cat\ulcorner. Catalase-deficient mutants were screened in S. coelicalur by H201 bubbling test following NTG mutagenesis. Wc tested sevcral non-bubbling or slow-bubbling mutants for their catalase activities. The overall activities in cell extracts decreased more than 5 fold. Activity bands in native gel selectively decreased in intensity or disappeared. In all the non-bubbling mutants testcd, Cat3-2 band decreased significantly or disappeared. suggesting that Cat3-2 is the major catalase. The selective disappearance of bands in mutants suggest that each band is governed by different genes. We purified catalase activity from -:ell extracts obtained at late-logarithmic phase. Following chromatographies on Sepharose CL-4B. DEAE Sepharose CL-6B. Phcnyl Sepharose CL-4B. and hydroxylapatite columns. only the Cat3-2 activity was obtained. The native form of Cat3-2 has molecular weight of approximately 140 kD, judged by gel electrophoresis. Thc electrophoretic mobility on SDS-polyactylamide gel suggests that this enzyme contains 2 identical subunits of 67 kD. 비변성 폴리아크릴 아미드 겔에서 Streptomyces coelicolor 의 catalase 활성 염색을 실시하여 여러개의 catalase 활성 띠를 관찰하였으며, 그 유형이 성장기에 따라 달라짐을 알았다. 포자와 정체 성장기에는 정체 성장기에만 특이적인Cat1(760kD) 이 관찰되었고, Cat2(300kD) 를 제외한 모든 활성 띠들이 나타났다. 중기 대수 성장기에는 Cat2 와 Cat 3-2, Cat3-2(140kD) 등 2개의 catalase 띠가 나타나며, 후기 대수 성장기에는 Cat3-1(170 kD), Cat3-2, Cat3-3(130kD). Cat4(70kD)등의 활성 띠가 나타났다. NTG 처리로 돌연변이화된 S. coelicolor 의 포자를 Bennet 평판 배지네서 배양한 후 과산화수소 거품 test 를 실시하여, 약 5000 여개의 콜로니 중 거품형성 속도나 양이 감소한 콜로니를 12개 얻었다. 야생형에 견주어 대부분 catalase 활성이 감소하였으며, 대수 성장기와 정체 성장기에서 모두 감소하였다. 거품형헝을 하지 않는 모든 돌연변이에서 Cat3-2 띠의 강도라 현저히 약해저 있음으로 보아 Cat3-2가 주된 catalase 인 것으로 추정된다. 대수 성장기에서 수확한 S. coelicolor 세포 추출액에서 Sepharose CL-4B, DEAE Sepharose CL-6B, Phenyl Sepharose CL-4B, Hydroxylapatite 크로마토그래피등 4단계의 크로마토그래피를 수행하여 Cat3-2 를 정제하였다. 비변성 폴리아크릴마드 겔 전기 영동을 수행한 결과 Cat3-2 는 67 kD 의 동일한 subunit 을 2개 가지고 있는 효소로 추정된다.