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돼지 유래 β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase 1 (B3GNT1)의 동정과 PK-15 세포주를 이용한 기능 분석
황환진,채인순,정학재,양병철,한덕우,변승준,박춘근,박진기,김경운 한국동물번식학회 2012 Reproductive & Developmental Biology(Supplement) Vol.36 No.2s
돼지는 인간과 생리적으로 유사하기 때문에 다양한 목적으로 연구되고 있다. 최근에는 돼 지를 이용한 이종장기이식 관련 연구가 큰 주목 받고 있으며, 치료용 단백질을 생산하기 위 한 생체반응기로써 이용되고 있다. 이러한 연구에 있어서 당 사슬의 역할은 매우 중요하다. 당 사슬은 치료용 단백질의 체내 안정성에 큰 영향을 미치며 다양한 방법으로 면역을 조절 한다고 알려져 있다. 하지만 돼지에서의 당 사슬 관련 연구는 미비하며, 많은 당 전이효소 들의 서열이나 기능이 정확히 분석되지 않고 있다. 따라서 이번 연구에서는 당 전이효소 중 하나인 β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase 1 (B3GNT1)을 돼지로부터 동정 후 PK-15 세 포주를 이용하여 기능분석을 하였다. 이 유전자는 다양한 glycan epitope를 형성하는데 있 어서 중요한 기능을 한다. 먼저 간 조직으로부터 획득된 cDNA를 주형으로 degenerated PCR을 수행하여 유전자를 동정하였다. 동정된 유전자는 368개의 아미노산을 encoding하 는 1227개의 nucleotide로 구성되어 있으며, 다른 종에서 보고된 B3GNT1과 높은 상동성을 가 지고 있는 것을 확인하였다. 또한, 기능 분석을 위하여 돼지 신장세포인 PK-15에서 B3- GNT1의 과 발현을 유도하였다. RT-PCR과 Western blot을 통하여 유전자의 과발현을 확인 하고, Lycopersicon esculentum lectin (LEA)를 이용한 ELISA 분석 방법을 통해 효소의 기 능을 확인하였다. B3GNT1은 poly N-acetylactosamine (polyLacNAc) 형성에 중요한 역할 을 하기 때문에 이를 특이적으로 인지하는 LEA를 사용하였다. 이를 통해 B3GNT1의 과발현이 유도된 세포에서 더 많은 polyLacNAc이 합성되었음을 확인할 수 있었다. 또한, Gal(β1- 3)GalNAc structure를 이용한 기질반응을 통해 효소의 기능을 확인하였다. 과발현이 유도 된 세포에서 약 3배 이상의 높은 기질 반응성을 보였으며, 이를 통해 돼지로부터 클로닝 된 B3GNT1의 기능을 확인할 수 있었다. 돼지로부터 당 전이효소를 동정하고 분석하는 연구는 생체반응기로써 돼지를 이용하는 다른 연구에 중요한 기반이 될 것이라고 생각한다
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Porcine 유래 세포주(PK-15)를 이용한 돼지유래 시알산전이효소(ST6Gal1)의 기능 분석
황환진,채인순,정희경,정은주,김성우,정학재,이휘철,한덕우,양병철,박진기,박춘근,김경운 한국동물생명공학회(구 한국동물번식학회) 2011 발생공학 국제심포지엄 및 학술대회 Vol.2011 No.1
Sialic acid는 9탄당의 단당류로 당단백질이나 당지질의 당사슬 말단에 존재한다. Sialyltransferase의 활성에 따른 sialic acid의 함량의 변화는 세포의 생존, 분화, 증식등 다양한 방면으로 영향을 미치며 대표적인 당단백질 의약품인 EPO의 경우 말단 sialic acid의 함량은 체내활성이나 반감기와 밀접한 관련이 있다. 따라서 sialytransferase는 다 양한 방면의 연구에서 중요한 효소 중 하나이다. 하지만 돼지에서는 당사슬 관련 연구가 미흡하며 관련 효소들도 아직까지 그 염기서열이나 세포내 기능이 명확하게 알려지지 않 았다. 따라서 이번 연구에서는 기존에 클로닝 된 ST6Gal1을 돼지유래 세포주 PK-15세포 를 이용하여 세포내 기능을 분석하였고, ST6Gal1 단백질의 발현량을 각 조직별로 비교분 석하였다. N-terminal 구역에 Flag-tagging된 pig ST6Gal1을 pcDNA3.1(+) vector에 cloning하여 PK-15 cell에 trasfection하였다. Rea-time PCR과 Western blot을 이용해 효소의 발현을 확인한 후, α2-6 sialic acid를 특이적으로 인지하는 Sambucus nigra agglutinin (SNA)을 사용하여 immunofluoresescence microscopy analysis를 수행하였다. 그 결과, ST6Gal1-transfected cell에서 α2-6 sialic acid의 증가를 간접적으로 확인할 수 있었다. 또 한, adhesion assay를 통해 ECM 기질의 일종인 fibronectin에 대한 부착력이 증가함을 알 수 있었다. 이는 PK-15 cell의 β-integrin에 존재하는 당사슬의 α2-6 sialic acid 함량의 증가와 연관이 있는 것으로 생각되어 진다. 조직별 발현량 분석을 통해서는 간에서 특이 적으로 높은 발현을 보였으며 이는 human, mouse 등의 다른 종들에서의 결과와도 일치 한다. 또한, 자돈(5일)보다는 성돈(24개월령)에서 ST6Gal1의 발현량이 전체적으로 높게 관찰되었다.
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돼지 유래 β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase 1 (B3GNT1)의 동정과 PK-15 세포주를 이용한 기능 분석
황환진,채인순,정학재,양병철,한덕우,변승준,박춘근,박진기,김경운 한국동물번식학회 2012 Reproductive & developmental biology Vol.36 No.2
돼지는 인간과 생리적으로 유사하기 때문에 다양한 목적으로 연구되고 있다. 최근에는 돼 지를 이용한 이종장기이식 관련 연구가 큰 주목 받고 있으며, 치료용 단백질을 생산하기 위 한 생체반응기로써 이용되고 있다. 이러한 연구에 있어서 당 사슬의 역할은 매우 중요하다. 당 사슬은 치료용 단백질의 체내 안정성에 큰 영향을 미치며 다양한 방법으로 면역을 조절 한다고 알려져 있다. 하지만 돼지에서의 당 사슬 관련 연구는 미비하며, 많은 당 전이효소 들의 서열이나 기능이 정확히 분석되지 않고 있다. 따라서 이번 연구에서는 당 전이효소 중 하나인 β‐1,3‐N‐acetylglucosaminyltransferase 1 (B3GNT1)을 돼지로부터 동정 후 PK‐15 세 포주를 이용하여 기능분석을 하였다. 이 유전자는 다양한 glycan epitope를 형성하는데 있 어서 중요한 기능을 한다. 먼저 간 조직으로부터 획득된 cDNA를 주형으로 degenerated PCR을 수행하여 유전자를 동정하였다. 동정된 유전자는 368개의 아미노산을 encoding하 는 1227개의 nucleotide로 구성되어 있으며, 다른 종에서 보고된 B3GNT1과 높은 상동성을 가 지고 있는 것을 확인하였다. 또한, 기능 분석을 위하여 돼지 신장세포인 PK‐15에서 B3- GNT1의 과 발현을 유도하였다. RT‐PCR과 Western blot을 통하여 유전자의 과발현을 확인 하고, Lycopersicon esculentum lectin (LEA)를 이용한 ELISA 분석 방법을 통해 효소의 기 능을 확인하였다. B3GNT1은 poly N‐acetylactosamine (polyLacNAc) 형성에 중요한 역할 을 하기 때문에 이를 특이적으로 인지하는 LEA를 사용하였다. 이를 통해 B3GNT1의 과발현이 유도된 세포에서 더 많은 polyLacNAc이 합성되었음을 확인할 수 있었다. 또한, Gal(β1‐ 3)GalNAc structure를 이용한 기질반응을 통해 효소의 기능을 확인하였다. 과발현이 유도 된 세포에서 약 3배 이상의 높은 기질 반응성을 보였으며, 이를 통해 돼지로부터 클로닝 된 B3GNT1의 기능을 확인할 수 있었다. 돼지로부터 당 전이효소를 동정하고 분석하는 연구는 생체반응기로써 돼지를 이용하는 다른 연구에 중요한 기반이 될 것이라고 생각한다
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형질전환돼지의 유즙으로부터 크로마토그래피를 이용한 재조합 혈액응고 제 8인자의 정제
채인순,황환진,정학재,양병철,한덕우,변승준,박춘근,박진기,김경운 한국동물번식학회 2012 Reproductive & Developmental Biology(Supplement) Vol.36 No.2s
혈액응고 제 8인자(FVIII)는 혈액 내 존재하는 당단백질의 하나로, 혈액응고의 내인성 기 작에 기능한다. 이러한 FVIII의 결핍은 A형 혈우병을 야기하는 것으로 알려져 있으며, A형 혈우병 환자는 FVIII의 지속적인 주사에 의해 치료되고 있다. 본 연구는 A형 혈우병의 치료 제로써 활용 가능한 B-domain이 변형된 재조합 인간 혈액응고 제 8인자 (dB747)를 유즙으 로 분비하는 형질전환 돼지의 유즙으로부터 크로마토그래피적인 방법으로 dB747의 효율 적 인 정제를 위한 방법을 제공하기 위하여 수행되었다. 연구는 dB747을 유즙으로 발현하는 형질전환 돼지의 유즙을 착유하여 원심분리를 통해 지질과 불순물을 제거하고, 유즙 내 복 합적으로 존재하는 수 많은 단백질을 분획하기 위한 전처리 과정으로써 일반적으로 유즙 단백질을 침전시킨다고 알려진 zinc chloride, calcium chloride와 일반적인 단백질 침전에 널리 이용되는 ammonium sulfate를 농도 별로 처리하여 분획의 정도를 확인하였다. 전처 리 과정을 통해 분획된 유즙을 이용하여 음이온 교환 크로마토그래피, 친화 크로마토그래피 방 법으로 정제하였다. 음이온 교환 크로마토그래피는 혈장 유래의 FVIII을 정제하는데 유리하 다고 알려진 Q sepharose FF 컬럼을 이용하여 대표적인 두 가지 sodium acetate와 sodium citrate buffer의 효과를 비교하였다. 또한, 친화 크로마토그래피는 B-domain이 결여된 재조합 인간 혈액응고 제 8인자(BDDrFVIII)을 정제하는데 이용 가능하다고 알려진 펩타이드 TN8.2와 EYHSWEYC를 리간드로 사용한 컬럼을 제작하여 수행하였다. 그 결과, dB747이 포함된 형질전환 돼지의 유즙을 분획하기 위해서는 ammonium sulfate의 연속적인 처리를 통해 포화도 30%의 상층액을 회수하여 포화도 50%가 되도록 ammonium sulfate를 첨가하 였을 때 생성되는 pellet을 이용하는 것이 가장 효율적인 것으로 나타났다. 효율적인 전처리 과정을 거친 유즙을 이용한 크로마토그래피 결과, 혈장 유래의 FVIII의 정제에 대한 이전의 보고와는 다르게 dB747의 회수율과 순도가 낮았다. EYHSWEYC를 이용한 친화 크로마토 그래피의 경우, 알려진 것과는 다르게 dB747과 결합하지 않는 것으로 확인되었으며, TN8.2 를 이용한 친화 크로마토그래피 역시 dB747를 정제하는데 이용하기 어려웠다. 또한, 크로 마토그래피 용출액 내에 20~40 kDa의 단백질이 나타나는 것을 확인하였으며, 이는 문헌 조사를 통해 카제인으로 유추할 수 있었다. 이러한 결과는 dB747이 B-domain 영역이 변형 되는 과정에서 기존의 FVIII 또는 BDDrFVIII과 단백질의 성질이 달라짐으로써 기존에 알려 진 정제 조건이 알맞지 않기 때문에 회수율과 순도가 낮았던 것으로 사료된다. 따라서 dB747의 성질을 이해하고 최적화된 크로마토그래피 조건을 확립하기 위한 연구가 필요할 것이다. 또한, 카제인과 같은 유즙 단백질이 크로마토그래피 용출액에서 나타나는 것으로 보아, 유즙 단백질은 음이온 교환 크로마토그래피나 친화 크로마토그래피에 의해 제거되지 않음을 확인할 수 있었다. 그러므로 초기 전처리 단계에서 유즙 단백질을 제거하기 위한 방 법의 연구가 유즙 내 목적 단백질을 정제하는데 있어서 중요한 문제가 될 것이다.
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vWF형질전환돼지에서 재조합체 단백질의 발현 양상 분석
채인순,황환진,정희경,이현기,김성우,정학재,이휘철,양병철,박춘근,박진기,김경운 사단법인 한국동물생명공학회 2011 Reproductive & developmental biology Vol.35 No.3
We generated transgenic pig that produced recombinant human von Willebrand factor(rhvWF) in its milk using microinjection with bovine alpha S1-casein gene promoter controlled hvWF cDNA expression vector. Transgene was stably inserted into host genome from F0 to F3 generation of transgenic pig. This study is to analysis of expression patterns of hvWF in three lines. According to Western blotting and ELISA, the rhvWF expression of V3 line showed the highest level among three lines. Real time PCR and Southern blotting data showed that V1 had the largest copy number. To identify chromosome integration site, FISH and karyotyping were performed. Consequently, the transgene was located in chromosome 15q13.1 of V1, in chromosome 11p11.2 of V2, and in chromosome 4p13 of V3. Therefore,these results indicate that the expression level of vWF in transgenic pig was involved in the integration locus of chromosome.
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류혜진,황환진,김주원,윤석환,박민정,송의연,장수연,장아름,최경묵,백세현 대한내분비학회 2023 Endocrinology and metabolism Vol.38 No.6
Background: G protein-coupled receptor 40 (GPR40) is a key molecule in diabetes and fatty liver, but its role in endothelial dysfunction remains unclear. Our objective in this study was to determine whether GPR40 agonists protect endothelial cells against palmitatemediated oxidative stress. Methods: Human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were used to investigate effects of various GPR40 agonists on vascular endothelium. Results: In HUVECs, AM1638, a GPR40-full agonist, enhanced nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (NRF2) translocation to the nucleus and heme oxygenase-1 (HO-1) expression, which blocked palmitate-induced superoxide production. Those antioxidant effects were not detected after treatment with LY2922470 or TAK875, GPR40-partial agonists, suggesting that GPR40 regulates reactive oxygen species (ROS) removal in a ligand-dependent manner. We also found that palmitate-induced CCAAT/enhancer‐binding protein homologous protein expression; X-box binding protein-1 splicing, nuclear condensation, and fragmentation; and caspase-3 cleavage were all blocked in an NRF2-dependent manner after AM1638 treatment. Both LY2922470 and TAK875 also improved cell viability independent of the NRF2/ROS pathway by reducing palmitate-mediated endoplasmic reticulum stress and nuclear damage. GPR40 agonists thus have beneficial effects against palmitate in HUVECs. In particular, AM1638 reduced palmitate-induced superoxide production and cytotoxicity in an NRF2/HO-1 dependent manner. Conclusion: GPR40 could be developed as a good therapeutic target to prevent or treat cardiovascular diseases such as atherosclerosis.
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