Family of Hsp70 Molecular Chaperones and Their Regulators

Kyung Tae Chung(정경태) 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.12

생명체 내에서 일어나는 거의 모든 반응은 단백질이 촉진하거나 수행한다. 단백질은 세포질과 소포체에서 합성될 때 엄격하게 조절된다. 그러나, 새로이 합성된 모든 단백질이 살아남아서 생명을 유지시키는 기능에 관여하게 되지는 않는다. 가장 알맞은 생리학적 in vitro 실험 조건에서 새로이 합성된 단백질의 약 3분의 1 정도는 합성되자마자 proteasome에 의해 빠르게 분해된다고 보고되었다. 또한, 단백질은 합성이 성공적으로 이루어진 이후에는 3차원 구조를 갖기 위해 접힘(folding)이 이루어져야 하고, subunit들은 assembly 과정을 거쳐야 비로소 성숙된 단백질로서 기능을 하게 된다. 어떤 단백질군은 자연적으로 접힘이 일어나는 반면 어떤 단백질군은 분자샤페론(molecular chaperones)과 folding enzymes의 도움을 받아야만 접힘이 일어난다. 분자 샤페론은 세포 전역에 분포하고 있으며, 세균에서부터 고등 동식물에 이르기까지 모든 생명체에 존재한다. 이들 중 Hsp70군은 많이 연구된 분자 샤페론으로서 지난 10여년 동안 조절인자들이 새로이 발견되어 작용 mechanism이 보다 자세히 밝혀졌다. 본 총설에서 Hsp70군과 그 조절인자들에 대한 전반적인 서술을 하였으며, 이들의 기능이 분자 샤페론기능 외에 생체 내에서 중요한 기능들이 새롭게 밝혀지고 있어 이들의 작용 mechanism을 조명함으로 이해를 돕고자 한다. Proteins are involved in promoting or controlling virtually every event on which our lives depend. Proteins are synthesized in cytosol and in the endoplasmic reticulum where their synthesis machinery are tightly controlled. However, not all of newly synthesized proteins are survived and conduct their essential functions to maintain cell’s lives. It was reported that one-third of synthesized proteins are rapidly destroyed by proteasome under the most physiological conditions. Full-length translated proteins, which survived, must undergo proper folding and assemble process. Some proteins are spontaneously folded while others require molecular chaperones and folding enzymes to be properly folded. Molecular chaperones are ubiquitously present within the subcellular organelles and from bacteria to animals and plants. Among those members of Hsp70 family have been extensively studied and their regulators have been discovered in the last decade. Here, a brief overview is presented for functional mechanism of Hsp70 homologues and the roles of their regulators. Since biological function of Hsp70 family other than chaperonic function are expending the review would give basic understanding of partnership between Hsp70 family and their regulators.

마우스 근육내 설파제 잔류량조사 및 동시분석파장 연구

정경태 ( Kyung Tae Chung ),조헌호 ( Hyun Ho Cho ),이강록 ( Gang Rog Lee ),이우원 ( Woo Won Lee ),양주 ( Ju Yang ),김근규 ( Geun Kyu Kim ) 한국가축위생학회 1999 韓國家畜衛生學會誌 Vol.21 No.4

This survey was carried out to determine 5 residual sulfonamides(sulfamerazine: SMR, sulfa-methazine: SMT, sulfamonomethoxine: SMM, sulfadimethoxine: SDM, sulfaquinoxaline SQX) in muscle of mouse. For this investigation, pertaining detection wavelength, residual levels and residual times in muscle of mouse were summarized as follows; 1. Pertaining detection wavelength of 5 residual sulfonamides(SMR, SMT, SMM, SDM, SQX) was 270nm by HPLC/UV detection. 2. After 1 day put a stop to sulfonamides administration, residual levels was 1~1.5ppm, but were not detected at day 7. 3. Withdrawal time of 5 sulfonamides were about 7 days suspectly.

오존화 올리브 오일의 세균과 Candida alicans에 대한 항미생물 활성 효과

정경태(Kyung Tae Chung),김병우(Byoung Woo Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.2

오존은 박테리아, 원생동물, 효모 및 진균과 같은 미생물을 사멸시킬 수 있는 기체 분자이다. 그러나 오존 가스는 대기 중에서 불안정하기 때문에 쉽게 사용할 수 없다. 최근에 오존을 쉽고 효율적으로 사용할 수 있도록 식물성 오일을 활용하는 방법이 개발되었고, 활용성에 대한 연구가 진행되고 있다. 오존은 지방산의 C-C 이중 결합과 반응하여 오존화된 오일로 전환 될 수 있다. 이 반응에서 오존 처리된 오일의 지방산 내에서 오각형 고리 구조화합물인 오조나이드가 생성된다. 이 연구에서는 올리브 오일을 사용하여 오존 처리된 오일이 4 종류의 세균과 곰팡이에 대해 중요한 항미생물 활성을 갖는다는 가설을 연구하였다. 오존화 올리브 오일을 4 가지 피부 감염미생물 Staphylococcus aureus (ATCC 25922), Staphylococcus epidermidis (ATCC 12228), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Candida albicans (ATCC 10231) 및 장내 세균인 Escherichia coli에 처리하였다. 항미생물 활성은 미국 국립 임상 실험 표준위원회 방법(National Clinical Laboratory Standards, USA)에 따른 disk 확산 방법을 사용하여 분석하였다. 최소억제농도(MIC)는 S. aureus에 대해 0.25 mg, S. epidermidis에 대해 0.5 mg, P. aeruginosa에 대해 3.0 mg 및 E. coli에 대해 1.0 mg로 나타나 오존화 올리브 오일은 그람음성균보다 그람양성균에 더 효과적이었다. 또한, S. aureus와 MRSA에 대한 항균활성을 비교하였을 때 MRSA에서 오존화된 올리브 오일이 S. aureus보다 더 민감하게 작용하였으며, 진균인 C. albicans는 한 시간 이내에 사멸되었다. 따라서 본 연구의 결과는 오존화 올리브 오일이 강력한 항미생물 물질로 사용될 수 있는 가능성을 제시하였다. Ozone is a gaseous molecule able to kill microorganisms, such as yeast, fungi, bacteria, and protozoa. However, ozone gas is unstable and cannot be used easily. In order to utilize ozone properly and efficiently, plant oil can be employed. Ozone reacts with C-C double bonds of fatty acids, converting to ozonized oil. In this reaction, ozonide is produced within fatty acids and the resulting ozonized oil has various biological functions. In this study, we showed that ozonized oil has antimicrobial activity against fungi and bacteria. To test the antimicrobial activity of ozonized oil, we produced ozonized olive oil. Ozonized olive oil was applied to Staphylococcus aureus, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, and Candida albicans. Antimicrobial activity was assayed using the disk diffusion method following the National Committee for Clinical Laboratory Standards. Minimal inhibitory concentrations (MIC) were 0.25 mg for S. aureus, 0.5 mg for S. epidermidis, 3.0 mg for P. aeruginosa, and 1.0 mg for E. coli. Gram positive bacteria were more susceptible than Gram negative bacteria. We compared growth inhibition zones against S. aureus and MRSA, showing that the ozonized olive oil was more effective on MRSA than S. aureus. Furthermore, the ozonized olive oil killed C. albicans within an hour. These data suggested that ozonized olive oil could be an alternative drug for MRSA infection and could be utilized as a potent antimicrobial and antifungal substance.

Streptococcus pneumoniae가 생산하는 pneumolysin의 EGFP 융합으로 인한 용혈활성 변화

정경태(Kyung Tae Chung),이재헌(Jae Heon Lee),조혜주(Hye Ju Jo) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.1

Streptococcus pneumoniae는 pneumolysin과 같은 병원성 인자를 가지고 있으며, 지역사회에서 전파되는 심각한 병원성균에 포함된다. Pneumolysin (PLY)은 콜레스테롤 의존적으로 세포막에 구멍을 형성하는 세포독소로서 백신의 주요한 표적 항원이다. PLY의 연구를 위하여 Streptococcus pneumoniae D39 균주에서 추출한 genomic DNA를 주형으로 하여 PCR을 시행하였다. 합성된 PLY 유전자 DNA를 pQE-30 vector에 삽입하고, E. coli M15에 형질 전환 시킨 후 LB 배지에 IPTG를 첨가하여 PLY 단백질을 생산하였다. 재조합 단백질은 Ni<SUP>2+</SUP>-agarose column을 사용하여 정제하였다. 또한, EGFP를 PLY C-말단에 부착한 융합단백질도 동일한 방법으로 클로닝하여 재조합 단백질을 생산하였다. 500 ng/ml 농도의 재조합 PLY는 1.0% 적혈구 현탁액을 100% 용혈시켰으며, 240 ng/ml 농도는 50% 용혈을 나타내었다. 그러나 재조합 PLY-EGFP는 용혈 활성이 전혀 나타나지 않았으나 형광현미경으로 관찰하였을 때 적혈구 막에 결합되어 있었다. 즉, EGFP의 PLY C-말단 부착은 PLY의 세포막 결합능은 유지시켰으나 용혈기능은 방해하였다. PLY C-말단은 용혈기능에 아주 중요한 영역이며, 세포막 결합은 PLY의 다른 영역이 보다 중요하게 작용할 것으로 추측된다. 따라서, 육안으로 관찰이 가능한 결합능은 가졌으나 용혈 기능이 결여된 PLY-EGFP를 대조군으로 활용함으로써 두 재조합 단백질은 폐렴 유발에 있어서 PLY 작용 연구에 사용될 수 있을것으로 기대된다. Streptococcus pneumoniae is one of the major pathogens in community-acquired diseases, and it contains several factors that promote its pathogenesis, including pneumolysin (PLY). PLY is a member of the cholesterol-dependent cytolysin family, which attacks cholesterol-containing membranes, thereby forming ring-shaped pores. Thus, it is a major key target for vaccines against pneumococcal disease. We cloned the PLY gene from S. pneumoniae D39 and inserted it into the pQE-30 vector. Recombinant PLY (rPLY) was overexpressed in Escherichia coli M15 and purified by Ni<SUP>2+</SUP> affinity chromatography. Similarly, a PLY-EGFP fusion gene was produced by inserting the EGFP gene at the 3‘ end of the PLY gene in the same vector, and the recombinant protein was purified. Sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) showed that both recombinant proteins were purified. rPLY exhibited significant hemolytic activity against 1% human red blood cells (RBCs). Complete hemolysis was obtained at 500 ng/ml, and 50% hemolysis was found with a 240 ng/ml concentration. In contrast, rPLY-EGFP did not show hemolytic activity. However, rPLY-EGFP did bind the RBC membrane, indicating that rPLY-EGFP lost hemolytic activity via EGFP fusion, while retaining its membrane-binding ability. These data suggest that PLY’s C terminus is important for its hemolytic activity. Therefore, these two recombinant proteins can be extremely useful for investigating the toxin mechanism of PLY and cell damage during pneumonia.

부산, 경남지방 도계육에 대한 Leucocytozoon 감염율 조사

정경태 ( Kyung Tae Chung ),최형종 ( Hyong Jong Choi ),신종백 ( Jong Baik Shin ),임기재 ( Ki Jae Lim ) 한국가축위생학회 1990 韓國家畜衛生學會誌 Vol.13 No.2

During 9 months (March-November, 1989), observation of Leucocytozoon infection rate to blood and parenchymatous viscera (spleen, liver, heart) in Pusan, Gyeongnam (Kimhae, Yangsan) districts slaughtered chicken and the results obtained were as follow: 1. Among the blood smear sample of 213 heads of the chicken, 43 heads (20.2%) were infected with Leucocytozoon 2nd stage gametocyte and 4 heads (1.9%) were mixed infected with Leucocytozoon 5th stage gametocyte. 2. In histopathological detection of schizont in tissues section of spleen, liver and heart, there were 16.7% in spleen, 5.6% in liver and 9.1% in heart, mean detection rate were 10.6%. Spleen had the highest detection rate of schizont. 3. In seasonal-related infection rate, summer was higher than spring.

개체병렬결합 그리고 노화 연구

정경태(Kyung Tae Chung) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.12

대부분의 사람은 오래 살기를 원한다. 고대 중국과 한국의 신화에 동방삭이라는 인물이 일만 팔천 년을 살았다고 전해진다. 현실 세계에서는 WHO의 보고에 따르면 사람의 평균수명이 1960년대에 50세에서 2016년에는 75-85세로 25~35세가 늘었다. 두 마리의 실험 동물을 외과적 수술을 통해 병렬로 결합하여 두 동물의 순환계(혈액)이서로 연결되게 하는 개체병렬결합(parabiosis) 실험모델이 1860년도에 개발된 이래 이 방법은 in vivo에서 한 개체가 다른 개체에게 어떤 영향을 미칠 수 있는가에 대한 연구를 위한 강력한 실험 모델이 되어 왔다. 여러 가지 실험조건의 연구 중에서도 개체병렬결합모델은 노화의 진행을 역행하는 현상을 조사하는 연구에서 필수적인 모델이 되고 있다. 본 총설에서는 개체병렬결합모델의 탄생과 이로 인한 중요한 발견을 시간대에 따라 소개하며, 아직은 확정적이지는 않지만 젊은 쥐와 늙은 쥐의 순환계를 연결시킨 이 모델을 사용하여 노화의 진행을 역행시킬 수 있는 “젊음의 인자”인 growth differentiation factor 11 (GDF11)을 발견한 연구 결과에 대해 서술하고자 한다. 지금까지 밝혀지고 있는 여러 조건에서의 연구결과가 증명하였듯이 개체병렬결합모델은 향후 다양한 생리적 현상을 규명하는데 더욱 중요한 실험모델이 될 것으로 예상된다. Most people have a desire to live longer. According to ancient Chinese and Korean mythology, Dongfang Shuo (Dongbang Sahk) lived for 18,000 years. According to a WHO report, the average longevity of humans has extended from 50-odd years in the 1960s to 75-85 years in 2016. Parabiosis, the joining to circulatory systems of two animals, was described as early as the 1860s. It provides a powerful experimental model to investigate the effects of one animal on its partner animal in vivo. Research on reverse aging is an immensely popular in parabiosis studies. In this review, the origin of the parabiosis model and important historical findings based on parabiosis models are presented. Surprising and debated discoveries in aging research are also introduced. Using heterochronic parabiosis of connecting circulatory systems of a young mouse and old mouse, various groups claim to have identified a reverse aging factor, growth differentiation factor 11 (GDF11), which was significantly reduced in blood of old mice. Although the potential existence of any one factor or factors that could reverse aging remains to be confirmed, studies have shown that the parabiosis model is powerful enough to detect reverse aging factors.

면역 반응체계의 노화

정경태(Kyung Tae Chung) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.7

노화는 광범위한 생리 변화이다. 노화가 진행됨에 따라 면역반응은 쇠퇴하고 조절장애가 나타나는데 이를 포괄적 의미로 immunosenescense라고 정의한다. 내재면역반응과 적응면역 반응 모두의 면역 성분은 노화가 진행됨에 따라 영향을 받아 감염성 질병에 대한 취약성이 증가하게 된다. 노화된 동물 모델과 인간에서 면역 세포의 수와 용해성 면역 인자의 양이 줄어 들었고, 면역체계의 기능이 감소하였고, 구조적인 변형과 퇴화가 나타났다. 또한, 세포 내 신호분자와 같은 내재적 변화도 발견되었다. 최근 노화와 관련된 연구는 급격히 증가하였고, 면역체계영역을 포함하여 다양한 방향으로 노화현상을 분석하는 진보된 기술들이 개발되고 있다. 이 총설은 면역의 주요 구성 요소의 노화 관련 변화에 대한 광범위한 개요를 제공하고자 하였다. Immune system provides defense integrity of body against external invaders. In order to accomplish the important defending role immune system is composed of many different components which are regenerated continuously during lifespan. The key components are professional killing cells such as macrophage, neutrophil, natural killer cell, and cytotoxic T cell and professional blocking molecule, antibody, which is produced by plasma cell, the terminal differentiated B cell. Immune response is orchestrated harmoniously by all these components mediated through antigen presenting cells such as dendritic cells. Immune responses can be divided into two ways: innate immune response and adaptive immune response depending on induction mechanism. Aging is a broad spectrum of physiological changes. Likewise other physiological changes, the immune components and responses are wane as aging is progressing. Immune responses become decline and dysregulating, which is called immunosenescense. Immune components of both innate and adaptive immune response are affected as aging progresses leading to increased vulnerability to infectious diseases. Numbers of immune cells and amounts of soluble immune factors were decreased in aged animal models and human and also functional and structural alterations in immune system were reduced and declined. Cellular intrinsic changes were discovered as well. Recent researches focusing on aging have been enormously growing. Many advanced tools were developed to bisect aging process in multi-directions including immune system area. This review will provide a broad overview of aging-associated changes of key components of immunity.

BAP, a mammalian BiP associated protein, is a nucleotide exchange factor that regulates the ATPase activity of BiP

Kyung Tae Chung(정경태) 한국생명과학회 2003 한국생명과학회 심포지움 Vol.39 No.-

마늘 열수 추출물의 활성산소종 생성을 통한 인체백혈병세포의 apoptosis 유발

최우영(Woo Young Choi),정경태(Kyung Tae Chung),윤태경(Tae Kyung Yoon),최병태(Byung Tae Choi),이용태(Yong Tae Lee),이원호(Won Ho Lee),류충호(Chung Ho Ryu),최영현(Yung Hyun Choi) 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.12

본 연구에서는 몇 가지 암세포를 대상으로 마늘 열수추출물(WEAS)의 항암활성을 조사하였으며, 비교적 높은 감수성을 보인 백혈병세포를 대상으로 세포증식억제가 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 제시하였다. WEAS에 의한 U937 세포의 apoptosis 유도는 세포주기 G2/M arrest와 연관성이 있었으며, 다양한 apoptosis 조절 유전자들의 발현 변화를 동반하였음을 확인하였다. 이러한 apoptosis 조절 인자들의 발현변화는 미토콘드리아 막 전위의 소실과 연관성이 있었으며, WEAS에 의한 암세포의 G2/M arrest에 의한 apoptosis 유발에 ROS가 중요한 조절자로 작용함을 알 수 있었다. The health benefits of garlic (Allium sativum L.) are derived from a wide variety of components and from the different ways it is administered. The known health benefits of garlic include cardiovascular protective effects, stimulation of immune function, reduction of blood glucose level, protection against microbial, viral and fungal infections, as well as anticancer effects. In the present study, it was examined the effects of water extract of A. sativum (WEAS) on the growth of cultured human tumor cells in order to investigate its anti-proliferative mechanism. Treatment of WEAS to tumor cells resulted in the growth inhibition, especially in leukemia cells, which was associated with induction of G2/M arrest of the cell cycle and apoptosis. In order to further explore the critical events leading to apoptosis in WEAS-treated U937 human leukemia cells, the following effects of WEAS on components of the mitochondrial apoptotic pathway were examined: generation of reactive oxygen species (ROS), alteration of the mitochondrial membrane potential (MMP), and the expression changes of Bcl-2 and IAP family proteins. The cytotoxic effect of WEAS was mediated by its induction of apoptosis as characterized by the occurrence of DNA ladders, apoptotic bodies and chromosome condensation in U937 cells. The WEAS-induced apoptosis in U937 cells was correlated with the generation of intracellular ROS, collapse of MMP, activation of caspase-3 and down-regulation of anti-apoptotic proteins. The quenching of ROS generation with antioxidant N-acetyl-L-cysteine conferred significant protectionagainst WEAS-elicited ROS generation, caspase-3 activation, G2/M arrest and apoptosis. In conclusion,the present study reveals that the cellular ROS generation plays a pivotal role in the initiation of WEAS-triggered apoptotic death in U937 cells.

상황보리 추출물에 의한 p21 및 Bax 발현 증가와 caspase 활성화를 통한 U937 인체백혈병 세포의 apoptosis 유발

박철(Cheol Park),김현중(Hyun Joong Kim),정경태(Kyung Tae Chung),윤태경(Tae Kyung Yoon),최병태(Byung Tae Choi),이용태(Yong Tae Lee),박동일(Dong Il Park),최영현(Yung Hyun Cho) 한의병리학회 2007 동의생리병리학회지 Vol.21 No.5