Improvement of Transglycosylation Efficiency using a Glycosynthase Mutant derived from Thermoplasma acidophilum ${\alpha}$-Glucosidase

황성민,서성화,박인명,최경화,김도만,차재호,Hwang, Sung-Min,Seo, Seong-Hwa,Park, In-Myoung,Choi, Kyoung-Hwa,Kim, Do-Man,Cha, Jae-Ho The Korean Society for Microbiology and Biotechnol 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.2

Glycosynthase는 친핵성 아미노산을 비친핵성 아미노산으로 치환하여 당전이 산물의 가수분해를 막아서 당전이 효율을 증가시킬 수 있다. 이전 연구에서 본 실험실은 열에 안정하고 산에 강한 Thermoplasma acidophilum 유래의 ${alpha}$-glucosidase (AglA)가 당전이 활성이 있음을 입증하였으나 시간이 지남에 따라 당전이 산물이 가수분해 되었다. 이러한 AglA의 당전이 효율을 개선하기 위하여 친핵성 아미노산인 아스파라긴산을 글리신으로 치환하였다. 이 치환된 glycosynthase는 니켈 친화력 크로마토그래피를 통하여 정제되었으며, 정제된 돌연변이 단백질의 배당체를 합성하는 능력이 말토오스를 공여체로 그리고 p-nitrophenyl-${alpha}$-D-glucopyranoside($pNP{\alpha}G$)를 수용체로, 그리고 $pNP{\alpha}G$가 당공여체 및 수용체로 이용될 수 있는지 검사하였다. Glycosynthase를 이용한 당전이 산물의 수율은 약 42.5%를 보였으며 시간이 지남에 따라서 가수분해되지 않았다. 박막 크로마토그래피법을 이용한 반응산물의 분석은 수용체의 높은 농도에서 기존의 효소보다 많은 양의 배당체를 합성할 수 있음을 보여주었고, 특히 중성보다 낮은 pH 영역에서 가장 높은 활성을 보여줌을 확인하였다. 이러한 결과는 glycosynthase가 산업적으로 배당체를 합성하는데 유용성이 크다는 것을 나타낸다. Glycosynthase is an active site nucleophile mutant enzyme, prepared from glycosidase, which is capable of synthesizing oligosaccharide derivatives without the hydrolysis of the product. Thermoacidophilic ${\alpha}$-glucosidase of Thermoplasma acidophilum (AglA) exhibits a transglycosylating activity yielding various glycosides. AglA was converted to glycosynthase by the substitution of the catalytic nucleophile Asp-408 residue into non-nucleophile glycine in order to increase its ability to synthesize various glycosides by transglycosylation. The glycosynthase mutant was purified by Ni-NTA chromatography and its glycoside-synthesizing activity was measured by using an external nucleophile, sodium formate buffer, providing maltose as a donor and p-nitrophenyl-${\alpha}$-D-glucopyranoside ($pNP{\alpha}G$) as an acceptor, respectively. In addition, $pNP{\alpha}G$ was examined for its feasibility to act as both a donor and an acceptor, and products were compared with those of the wildtype enzyme. The mutant enzyme was found to catalyze the formation of a specific product from $pNP{\alpha}G$ with a yield of 42.5% without further hydrolysis, while the wild-type enzyme produced two $pNP{\alpha}G$ products at low yields. The results demonstrate the possibility of satisfactory yields for the reactions in the presence of small amounts of acceptor, and demonstrate that the high activity of the mutant, at pHs below neutrality, was applicable in the transfer of glucose from the natural donor.

3차원의 회로 모델링을 이용한 청색 GaN/InGaN LED의 전류 확산 효과에 관한 연구

황성민,심종인,Hwang, Sung-Min,Shim, Jong-In 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.2

본 논문에서는 GaN/InGaN 다중양자우물(MQW)의 청색 발광 다이오드(LED)에서의 3차원적인 전류 및 2차원적인 광 분포를 보여 주기 위해 새롭고 간단한 3차원 회로 모델링과 해석이 처음으로 제안되었으며 이를 실험적으로 검증하였다. LED의 회로 파라미터들은 금속 및 에피 박막의 저항과 다이오드만으로 이루어져 있으며 각각의 파라미터는 전송선 모델(TLM) 및 전압-전류의 특성으로부터 얻을 수 있다. 제안된 방법과 회로 파라미터를 상부로 발광하는(top-surface emitting) LED에 적용하여 금속 및 에피 박막의 각 저항 변화에 따라 활성층을 지나가는 전류 분포의 효과를 정량적으로 해석하였다. 그리고 제작된 청색 LED 소자의 발광 분포는 p-전극 주위에서 어두운 발광 분포를 보이는 해석 결과와 유사한 경향을 보여주었다. A new and simple method of 3-dimensional circuit modeling and analysis is proposed and verified experimentally for the first time by determining 3-dimensional current flow and 2-dimensional light distribution in blue InGaN/GaN multi-quantum well (MQW) light emitting diode (LED) devices. Circuit parameters of the LED consist of the resistance of the metallic film and epitaxial layer, and the intrinsic diode which represents the active region emitting the light. The circuit parameters are extracted from the transmission line model (TLM) and current-voltage relation. We applied the >> proposed method and extracted circuit parameters to obtain the light emission pattern in a top-surface emitting-type LED. The current spreading effect is analyzed theoretically and quantitatively with a variation of the resistance of metallic and epitaxial layers. The emitting-light distribution of the fabricated blue LED showed a good agreement with the analyzed result, which shows the dark emission intensity at the corner of the p-electrode.

학술발표회 초록 : ( 에너지 / 환경 Poster 발표 ) ; AC Impedance Analysis 을 이용한 Alkaline 건전지의 전기 화학적 특성

황성민(Sung Min Hwang),여태환(Tae Whan Yeu) 한국화학공학회 1994 추계학술발표회 Vol.- No.-

SA 해쉬 알고리즘을 이용한 중복파일 업로드 방지 시스템 설계

황성민(Sung-Min Hwang),김석규(Seog-Gyu Kim) 한국컴퓨터정보학회 2014 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.19 No.10

본 논문에서는 서버로의 중복파일을 업로드 방지를 위하여 SA 해쉬 알고리즘을 제안하고 이를 이용하여 서버시스템을 설계한다. SA 해쉬 값으로 동일한 파일이 서버에 있는 지 검사하고 존재한다면 클라이언트에게 업로드를 받지 않고 기존 파일을 이용하는 방법으로 효율적인 시스템 설계를 할 수 있게 되는 것이다. 중복파일 검사를 할 수 있는 SA 해쉬 알고리즘은 출력하고자 하는 비트 수 n을 한 블록으로 하고 원본 파일을 블록 단위로 나누게 된다. 원본 파일의 mod i 비트와 출력 해쉬 값의 i 비트를 XOR 연산을 하게 된다. 이렇게 반복적으로 원본 파일 길이까지 XOR연산을 하는 것이 SA 해쉬 알고리즘의 메인 루틴이다. 기존 해쉬 함수인 MD5, SHA-1, SHA-2보다 중복파일 업로드 방지 서버 시스템에 적합한 해쉬 함수인 SA 해쉬 알고리즘을 통해 시간 및 서버 스토리지 용량의 절약을 도모할 수 있다. In this paper, we propose SA hash algorithm to avoid upload identical files and design server system using proposed SA hash algorithm. Client to want to upload file examines the value of SA hash and if the same file is found in server system client use the existing file without upload. SA hash algorithm which is able to examine the identical-file divides original file into blocks of n bits. Original file’s mod i bit and output hash value’s i bit is calculated with XOR operation. It is SA hash algorithm’s main routine to repeat the calculation with XOR until the end of original file. Using SA hash algorithm which is more efficient than MD5, SHA-1 and SHA-2, we can design server system to avoid uploading identical file and save storage capacity and upload-time of server system.

뿌리혹선충 저항성 토마토를 감염하는 Meloidogyne incognita의 발생 및 이 선충을 이용한 효율적인 저항성 검정법 확립

황성민(Sung Min Hwang),박명수(Myung Soo Park),김진철(Jin-Cheol Kim),장경수(Kyoung Soo Jang),최용호(Yong Ho Choi),최경자(Gyung Ja Choi) 한국원예학회 2014 원예과학기술지 Vol.32 No.2

2012년 충남 부여에서 뿌리혹선충(Meloidogyne incognita, M. arenaria 및 M. javanica)에 대한 저항성 유전자 Mi를 가지고 있는 토마토 ‘유니콘’ 품종에서 뿌리혹선충병이 크게 발생하였다. 이로부터 분리한 뿌리혹선충은 종 특이적 프라이머 2개에 의한 분석한 결과, M. incognita로 동정되었다. 이 선충에 의한 감수성 1개와 저항성 3개 토마토 품종의 뿌리혹선충병 발생을 조사하였는데, 실험한 모든 온도 조건에서 실험한 품종 모두는 높은 감수성을 보였다. 그리고 시판중인 토마토 33개 품종(뿌리혹선충 저항성 25개와 감수성 8개)의 이 선충에 대한 저항성 정도를 조사한 결과, 실험한 모든 품종들은 각 품종의 뿌리혹선충 저항성과 관계없이 유사한 정도의 높은 감수성을 나타냈다. 본 논문은 우리나라에서 Mi 저항성 토마토 품종에 뿌리혹선충병을 일으키는 M. incognita 발생을 처음으로 보고하는 것이다. 한편, 새로운 저항성 육종 소재를 찾기 위한 효율적인 저항성 검정 방법을 확립하기 위하여, 이 선충의 접종 농도, 토마토 생육시기 및 이식 시기 등의 다양한 발병 조건에 따른 토마토 4개품종의 뿌리혹선충병 발생을 조사하였다. 접종원의 접종 농도가 증가할수록 토마토의 뿌리혹선충병 발생은 농도 의존적으로 증가하였다. 하지만 토마토의 생육 시기 및 이식 시기에 따른 토마토의 뿌리혹선충병 발생은 유의성 있는 차이가 없었다. 이들 결과들을 바탕으로 Mi-virulent M. incognita 에 대한 토마토의 저항성 정도를 검정하기 위한 효율적인 방법을 제안하는 바이다. Root-knot symptoms were found on a commercial tomato cultivar carrying Mi, a resistance gene to root-knot nematodes including Meloidogyne incognita, M. arenaria, and M. javanica in 2012 at Buyeo, Chungnam Province in Korea. The isolate was identified as M. incognita based on molecular analyses using two species-specific primer sets. Pathogenicity of the isolate on one susceptible and three resistant tomato cultivars to the root-knot nematodes was tested. The nematode isolate showed strong pathogenicity on all the tested cultivars at all tested incubation temperatures. In addition, resistance degree of 33 commercial tomato cultivars, 8 susceptible and 25 resistant cultivars to root-knot nematodes, was also tested. Plants were determined as resistant when they suppressed the nematode reproduction. All the cultivars demonstrated strong susceptibility to the nematode regardless of resistance of the tomato cultivars. To our knowledge, this is the first report on the occurrence of Mi infecting M. incognita isolate in Korea. On the other hand, to construct an efficient screening method for selecting resistant breeding source to the nematode isolate, root-knot development of M. incognita on four tomato cultivars according to several conditions such as inoculum concentration, plant growth stage, and incubation period after transplant was investigated. Reproduction of the nematode on all the tested cultivars according to inoculum concentration increased in a dose-dependent manner. Except for inoculum concentration, there was no significant difference in reproduction level of the cultivars according to the other tested conditions. On the basis of the results, we suggest an efficient screening method for new resistant tomato to the nematode isolate.

1인 노인가구의 대안적 공공임대주택으로서의 노인 공유주택 거주 후 평가

황성민(Hwang, Sung Min),윤효원(Yoon, hyo-won),이선영(Rieh, Sun-Young) 한국주거학회 2018 한국주거학회 학술대회논문집 Vol.30 No.2

일개 중소도시의 거주형태별 노인 우울장애 분포 양상

황성민(Sung-Min Hwang),이준(Jun Lee),이은준(Eun-Jun Lee),조기현(Ki-Hyun Cho),유하나(Ha-Na Yoo),천경훈(Kyung-Hun Chon),허태훈(Tae-Hun Hur),임현술(Hyun-Sul Lim),민영선(Young-Sun Min),이관(Kwan Lee),배근량(Geun-Ryang Bae),정철(Cheoll Ju 한국농촌의학 지역보건학회 2006 농촌의학·지역보건 Vol.31 No.1

견섬유의 염색에 있어서 첨가용제의 영향(Ⅰ)

황성민(Sung Min Hwang),윤남식(Nam Sik Yoon),임용진(Yong Jin Lim),이동수(Dong Soo Lee),이인전(In Jeon Rhee) 한국염색가공학회 1989 韓國染色加工學會誌 Vol.1 No.1

Thermoplasma acidophilum 유래 α-glucosidase로 부터 생산된 glycosynthase 돌연변이 단백질의 개선된 당전이 효율

황성민 ( Sung Min Hwang ),서성화 ( Seong Hwa Seo ),박인명 ( In Myoung Park ),최경화 ( Kyoung Hwa Choi ),김도만 ( Do Man Kim ),차재호 ( Jae Ho Cha ) 한국미생물생명공학회 ( 구 한국산업미생물학회 ) 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.2

Glycosynthase는 친핵성 아미노산을 비친핵성 아미노산으로 치환하여 당전이 산물의 가수분해를 막아서 당전이 효율을 증가시킬 수 있다. 이전 연구에서 본 실험실은 열에 안정하고 산에 강한 Thermoplasma acidophilum 유래의 α-glucosidase (AglA)가 당전이 활성이 있음을 입증하였으나 시간이 지남에 따라 당전이 산물이 가수분해 되었다. 이러한 AglA의 당전이 효율을 개선하기 위하여 친핵성 아미노산인 아스파라긴산을 글리신으로 치환하였다. 이 치환된glycosynthase는 니켈 친화력 크로마토그래피를 통하여 정제되었으며, 정제된 돌연변이 단백질의 배당체를 합성하는 능력이 말토오스를 공여체로 그리고 p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside(pNPαG)를 수용체로, 그리고 pNPαG가 당공여체 및 수용체로 이용될 수 있는지 검사하였다. Glycosynthase를 이용한 당전이 산물의 수율은 약 42.5%를 보였으며 시간이 지남에 따라서 가수분해되지 않았다. 박막 크로마토그래피법을 이용한 반응산물의 분석은 수용체의 높은 농도에서 기존의 효소보다 많은 양의 배당체를 합성할 수 있음을 보여주었고, 특히 중성보다 낮은 pH 영역에서 가장 높은 활성을 보여줌을 확인하였다. 이러한 결과는 glycosynthase가 산업적으로 배당체를 합성하는데 유용성이 크다는 것을 나타낸다. Glycosynthase is an active site nucleophile mutant enzyme, prepared from glycosidase, which is capable of synthesizing oligosaccharide derivatives without the hydrolysis of the product. Thermoacidophilic α-glucosidase of Thermoplasma acidophilum (AglA) exhibits a transglycosylating activity yielding various glycosides. AglA was converted to glycosynthase by the substitution of the catalytic nucleophile Asp-408 residue into non-nucleophile glycine in order to increase its ability to synthesize various glycosides by transglycosylation. The glycosynthase mutant was purified by Ni-NTA chromatography and its glycoside-synthesizing activity was measured by using an external nucleophile, sodium formate buffer, providing maltose as a donor and pnitrophenyl- α-D-glucopyranoside (pNPαG) as an acceptor, respectively. In addition, pNPαG was examined for its feasibility to act as both a donor and an acceptor, and products were compared with those of the wildtype enzyme. The mutant enzyme was found to catalyze the formation of a specific product from pNPαG with a yield of 42.5% without further hydrolysis, while the wild-type enzyme produced two pNPαG products at low yields. The results demonstrate the possibility of satisfactory yields for the reactions in the presence of small amounts of acceptor, and demonstrate that the high activity of the mutant, at pHs below neutrality, was applicable in the transfer of glucose from the natural donor.

신규 잔류성 유기오염물질(Emerging Persistent Organic Pollutants E-POPs) 핵사클로로시클로핵산(HCH)의 대기-토양-물-저질에서의 잔류특성

황성민 ( Sung Min Hwang ),이석형 ( Seok Hyung Lee ),박노진 ( No Jin Park ),옥곤 ( Gon Ok ) 한국환경과학회 2010 한국환경과학회지 Vol.19 No.12

The purpose of the study was to analyze the persistence of HCH in atmosphere, soil, sediment and waterof the western and southern regions of Korea. The samples from the western region were collected from Anmyeon Island, and the samples from the southern region were collected from Kimhae and Busan. The concentration of HCH isomers in atmosphere showed the pattern of α-HCH>γ-HCH>ß-HCH. The regions with high HCH concentration in the atmosphere are the regions that have been highly exposed to HCH used in the past, and the areas that have been influenced by the long range transport. The HCH that persists in the soil, water and sediment evaporates into the atmosphere, showing the characteristics of Air-Surface exchange. When the regional concentration distributions arecompared, the concentration of HCH was higher in the atmosphere of a plain and the cities near the plain, than the urban areas. In this study, the ratio of α/γ-HCH was used as an indicator for estimating the source of Technical HCH and Lindane. According to the result, the contribution of Lindane was high in Kimhae plain and Kimhae urban areas. However, in Busan, the contribution of Technical HCH was higher than Lindane. In case of Anmyeon Island, the western region of Korea had high contribution from Tehcnical HCH. In soil and sediment, ß-HCH was dominant. In water, γ-HCH was dominant among other isomers. Such results are due to γ-HCH inLindane. Furthermore, the source of γ-HCH in urban areas is assumed to be the use of medicine, medical supplies and other living supplies. Based on the results of this study, the management of HCH, a newly list up emerging POPs, should be strengthened by further research on sources, fate, persistency, accumulation and exposures and etc. to the risk assessments.