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          The Signal Sequence of Sporulation-Specific Glucoamylase Directs the Secretion of Bacterial Endo-1,4-β-D-Glucanase in Yeast

          안순철,김은주,전성식,조용권,문자영,강대욱,Ahn, Soon-Cheol,Kim, Eun-Ju,Chun, Sung-Sik,Cho, Yong-Kweon,Moon, Ja-Young,Kang, Dae-Ook Korean Society of Life Science 2012 생명과학회지 Vol.22 No.2

          효모 Saccharomyces diastaticus가 포자형성기에 세포질에서 생산된다고 알려진 포자형성 특이 glucoamylase (SGA)가 세포 외로 분비되는 단백질임을 증명하고자 S. dastaticus의 SGA promoter와 예상되는 분비신호서열 다음에 reporter gene으로 사용한 고초균의 CMCase 구조유전자를 융합한 재조합 플라스미드 pYSC25를 제작하고 수주세포인 S. diastaticus YIY345에 형질전환 하였다. 형질전환체를 1% CMC를 포함하는 최소한천배지에서 배양한 후 Congo red 염료로 염색하여 생성된 투명환으로부터 SGA의 분비서열에 의해 세균의 CMCase가 효모세포외로 분비되는 것을 확인하였다. 효모세포부위 별 CMCase의 활성분포를 측정하여 SGA 분비서열의 분비효율을 추정하기 위해 효모세포 배양액을 배양상등액, periplasmic 및 세포질 분획으로 나눈 다음 효소활성을 측정한 결과 CMCase 활성의 76%가 배양상등액과 periplasmic 부위에 존재하였으며 N-연결형 당쇄가 일어났으므로 SGA 분비서열은 효과적으로 작용함을 알 수 있었다. 대조균인 고초균에서 생산된 CMCase에서는 당쇄가 일어나지 않은 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 SGA는 아미노 말단에 존재하는, 24개의 아미노산으로 구성된 분비서열을 보유한 분비성 단백질임을 확인하였다. The sporulation-specific glucoamylase (SGA) of Saccharomyces diastaticus is known to be produced in the cytoplasm during sporulation. For the purpose of proving that SGA has secretory potential, we constructed a hybrid plasmid, pYESC25, containing the promoter and the putative signal sequence of the SGA fused in frame to the endo-1,4-${\beta}$-D-glucanase (CMCase) gene of Bacillus subtilis without its own signal sequence. The recipient yeast strain of S. diastaticus YIY345 was transformed with the hybrid plasmid. CMCase secretion from S. diastaticus harboring pYESC25 into culture medium was confirmed by the formation of yellowish halos around transformants after staining with Congo red on a CMC agar plate. The transformant culture was fractionated to the extracellular, periplasmic, and intracellular fraction, followed by the measurement of CMCase activity. About 63% and 13% enzyme activity were detected in the culture supernatant (extracellular fraction) and periplasmic fraction, respectively. Furthermore, ConA-Sepharose chromatography, native gel electrophoresis, and activity staining revealed that CMCase produced in yeast was glycosylated and its molecular weight was larger than that of the unglycosylated form from B. subtilis. Taking these findings together, SGA has the potential of secretion to culture medium, and the putative signal sequence of SGA can efficiently direct bacterial CMCase to the yeast secretion pathway.

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          The Signal Sequence of Sporulation-Specific Glucoamylase Directs the Secretion of Bacterial Endo-1,4-β-D-Glucanase in Yeast

          Soon-Cheol Ahn(안순철),Eun-Ju Kim(김은주),Sung-Sik Chun(전성식),Yong-Kweon Cho(조용권),Ja-Young Moon(문자영),Dae-Ook Kang(강대욱) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.2

          효모 Saccharomyces diastaticus가 포자형성기에 세포질에서 생산된다고 알려진 포자형성 특이 glucoamylase (SGA)가 세포 외로 분비되는 단백질임을 증명하고자 S. dastaticus의 SGA promoter와 예상되는 분비신호서열 다음에 reporter gene으로 사용한 고초균의 CMCase 구조유전자를 융합한 재조합 플라스미드 pYSC25를 제작하고 수주세포인 S. diastaticus YIY345에 형질전환 하였다. 형질전환체를 1% CMC를 포함하는 최소한천배지에서 배양한 후 Congo red 염료로 염색하여 생성된 투명환으로부터 SGA의 분비서열에 의해 세균의 CMCase가 효모세포외로 분비되는 것을 확인하였다. 효모세포부위 별 CMCase의 활성분포를 측정하여 SGA 분비서열의 분비효율을 추정하기 위해 효모세포 배양액을 배양상등액, periplasmic 및 세포질 분획으로 나눈 다음 효소활성을 측정한 결과 CMCase 활성의 76%가 배양상등액과 periplasmic 부위에 존재하였으며 N-연결형 당쇄가 일어났으므로 SGA분비서열은 효과적으로 작용함을 알 수 있었다. 대조균인 고초균에서 생산된 CMCase에서는 당쇄가 일어나지 않은 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 SGA는 아미노 말단에 존재하는, 24개의 아미노산으로 구성된 분비서열을 보유한 분비성 단백질임을 확인하였다. The sporulation-specific glucoamylase (SGA) of Saccharomyces diastaticus is known to be produced in the cytoplasm during sporulation. For the purpose of proving that SGA has secretory potential, we constructed a hybrid plasmid, pYESC25, containing the promoter and the putative signal sequence of the SGA fused in frame to the endo-1,4- -D-glucanase (CMCase) gene of Bacillus subtilis without its own signal sequence. The recipient yeast strain of S. diastaticus YIY345 was transformed with the hybrid plasmid. CMCase secretion from S. diastaticus harboring pYESC25 into culture medium was confirmed by the formation of yellowish halos around transformants after staining with Congo red on a CMC agar plate. The transformant culture was fractionated to the extracellular, periplasmic, and intracellular fraction, followed by the measurement of CMCase activity. About 63% and 13% enzyme activity were detected in the culture supernatant (extracellular fraction) and periplasmic fraction, respectively. Furthermore, ConA-Sepharose chromatography, native gel electrophoresis, and activity staining revealed that CMCase produced in yeast was glycosylated and its molecular weight was larger than that of the unglycosylated form from B. subtilis. Taking these findings together, SGA has the potential of secretion to culture medium, and the putative signal sequence of SGA can efficiently direct bacterial CMCase to the yeast secretion pathway.

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          A PCR Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) Analysis of Intestinal Microbiota in Gastric Cancer Patients Taking Anticancer Agents

          유선녕,안순철,Yu, Sun Nyoung,Ahn, Soon Cheol Korean Society of Life Science 2017 생명과학회지 Vol.27 No.11

          인체의 장내에 존재하는 장내 미생물은 서로 공생 또는 길항 관계를 유지하며 우리 몸의 면역 방어 기전에 중요한 요소로 작용한다. 본 연구는 항암제가 위암 환자의 장내 미생물 생태계에 미치는 영향을 조사 하였다. 항암치료를 받는 환자의 분변에서 genomic DNA를 추출하고, 16S rDNA 유전자에 대한 denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE)를 수행하였다. 분석된 균주는 개체간의 차이가 있었으나, 대부분 사람의 장내에 살고 있는 normal flora로 동정되었다. 모든 분변에 존재하는 5 개 밴드의 서열 분석 결과에 의하면 Faecalibacterium prausnitzii, Morganella morganii 및 Uncultured bacterium sp.가 나타났고, 항암제 처리 후 Sphingomonas paucimobilis, Lactobacillus gasseri, Parabacteroides distasonis 및 Enterobacter sp.가 증가하였다. 이 연구에서 probiotic으로 알려진 Bifidobacterium과 Lactobacillus를 특이적 PCR primer를 이용하여 동정한 결과, 항암제 투여로 인해 Bifidobacterium과 Lactobacillus의 개체군이 현저하게 줄어들어 diarrhea와 같은 부작용의 원인을 예상하게 하며, 장내 생태계의 주요 박테리아 집단에도 중요한 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 항암제 투여와 같이 시간의 흐름에 따른 균총의 변화를 시각적으로 모니터링하기 위하여 PCR-DGGE 분석법이 유용하다는 것을 나타낸다. Intestinal microbiota is an important factor in the development of immune defense mechanisms in the human body. Treatments with anticancer agents, such as 5-Fluorouracil, Cisplatin, and Oxaliplatin, significantly change the temporal stability and environment of intestinal bacterial flora. The anticancer treatment chemotherapy often depresses the immune system and induces side effects, such as diarrhea. This study investigated the effects anticancer agents have on the intestinal microbial ecosystems of patients with gastric cancer. An exploration of the diversity and temporal stability of the dominant bacteria was undertaken using a DGGE with the 16S rDNA gene. Researchers collected stool samples from patients zero, two and eight weeks after the patients started chemotherapy. After the treatment with anticancer agents, the bacteria strains Sphingomonas paucimobilis, Lactobacillus gasseri, Parabacteroides distasonis and Enterobacter sp. increased. This study focused on the survival of the beneficial microorganisms Bifidobacterium and Lactobacillus in the intestines of cancer patients. The administration of antigastric cancer agents significantly decreased Lactobacillus and Bifidobacterium populations and only moderately affected the main bacterial groups in the patients' intestinal ecosystems. The results showed the versatility of a cultivation independent-PCR DGGE analysis regarding the visual monitoring of ecological diversity and anticancer agent-induced changes in patients' complex intestinal microbial ecosystems.

        • KCI등재후보

          미생물 모방대사를 이용한 천연물의 생물전환

          고학룡,안순철,Ko, Hack-Ryong,Ahn, Soon-Cheol 한국해양바이오학회 2007 한국해양바이오학회지 Vol.2 No.1

          This aims to review natural products transformed by mimic intestinal metabolisms with microorganisms and hydrolytic enzymes, which exhibit enforced biological activity, higher extraction yield and identification of active components. In the process, transformation to the smaller active compounds with enzymes and microbes mimics the pharmacological action of natural products by intestinal bacteria. In order to establish conditions for the fermentation and enzyme reaction, it is required to choose several natural products for biotransformation and investigate the optimal conditions for the fermentation or the enzyme reaction such as composition, temperature, pH, inoculum, and cultivation time. It is expected an increase of the internal absorption of the active materials without regard to the intestinal microbes or its ability through biosynthesis of the active materials by the microbes and enzymes. And this techniques can be applied to biotransformation of natural products such as sesaminol, resveratrol, 1-deoxy nojirimycin, naringenin, quercetin, and baicalin and to the metabolism study using the animal model.

        • KCI등재

          Glucocorticoid Regulation of Gene Expression in Hippocampal CA3 and Dentate Gyrus

          김동섭,안순철,김영진,박병권,안용태,김지연,허송욱,Kim, Dong-Sub,Ahn, Soon-Cheol,Kim, Young-Jin,Park, Byoung-Keun,Ahn, Yong-Tae,Kim, Ji-Youn,Kyoji, Morita,Her, Song Korean Society of Life Science 2007 생명과학회지 Vol.17 No.3

          글루코코르티코이드는 해마 조직에서 대사, 스냅신 형성, apoptosis, 신경세포 생성과 세포에 있어서 수지상의 형태에 영향을 준다. 글루코코르티코이드 호르몬에 의한 해마조직의 생리학적 조절을 이해하기 위하여, CA3와 DG (dentate gyrus)에서 유전자 발현에 대하여 조사하였다. Lewis 쥐에 9.5mg의 코르티코스테론 알약 또는 플라시보 알약을 20일 동안 처리한 후에 올리고머 유전자 칩을 이용하여 유전자 발현을 조사 하였다 (Rat Neurobiology U34 Arrays, Affymetrix). 플라시보 알약을 처리한 쥐에서 32 유전자들이 DG보다 CA3에서 발현이 높았으며, 3개 유전자는 CA3보다 DG에서 높은 발현을 보였다. 코르티코스테론 호르몬 처리에 의한 해마조직의 유전자 발현 형태는 해부학적 구조의 차이를 보였다. 특히, CA3에서 6개의 유전자와 DG에서 41 개의 유전자가 호르몬에 의하여 조절 받았으며, 이중 43개의 유전자가 상승 발현하였으며, 4개의 유전자가 하강 발현 하였다. 이들 유전자를 기능에 의해 분류하면, 13개의 신경전달물질관련 유전자, 5개의 이온채널,4개의 전사인자, 3개의 neurotrophic인자, 1개의 각 사이토카인과 apoptosis관련 유전자, 그리고 5개의 스냅신형성관련 유전자가 해마조직에서 발현의 변화를 보였다. 특히, 스트레스 호르몬에 의하여 CA3에서 BDNF의 감소를 볼 수 있었다. 이러한 결과는 호르몬에 의하여 해마구조의 생리학적인 다양성을 내포 하고 있다. Glucocorticoids (GCs) alter metabolism, synaptogenesis, apoptosis, neurogenesis, and dendritic morphology in the hippocampus. To better understand how glucocorticoids regulate these aspects of hippocampal biology, we studied gene expression patterns in the CA3 (Hippocampal pyramidal cell field CA3) and dentate gyrus (DG). Litter-matched Lewis inbred rats treated for 20 days with either 9.5 mg per day sustained-release corticosterone or placebo pellets were compared with high-density oligonucleotide microarray analysis (Rat Neurobiology U34 Arrays, Affymetrix). In placebo-treated rats, 32 genes were expressed at greater levels in CA3 than DG, whereas 3 genes were expressed at great levels in DC than CA3. Regional differences were also apparent in corticosterone-induced changes in the hippocampal transcriptome. Six genes in CA3 and 41 genes in DC were differentially regulated by corticosterone. As per the glucocorticoid effects on gene transcription in the brain, forty three of these genes were upregulated, and 4 genes were downregulated. Genes differentially expressed in hippocampus included those for 13 neurotransmitter proteins, 5 ion channel related proteins, 4 transcription factors, 3 neurotrophic factors, 1 cytokine, 1 apoptosis related protein, and 5 genes involved in synaptogenesis. Interestingly, GCs can have suppressive effects on brain BDNF mRNA transcription, one of the neurotrophic factors. These results indicate the diversity of targets affected by chronic exposure to corticosterone and highlight important regional differences in hippocampal neurobiology.

        • KCI등재

          Klebsiella sp. Sc가 생산하는 β-xylosidase의 분리, 정제 및 특성

          이용석,박인혜,안순철,최용락,Lee, Yong-Seok,Park, In-Hye,Ahn, Soon-Cheol,Choi, Yong-Lark 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.12

          Klebsiella sp. Sc로부터 birchwood xylan을 분해하는 $\beta$-xylosidase를 분리하였다. 이 $\beta$-xylosidase는 63 kDa의 분자량을 가지는 559개의 아미노산을 암호화하며 1,680개의 뉴클레오타이드로 구성 되는 것으로 밝혀졌다. 기존에 밝혀진 세균성 $\beta$-xylosidase와 상동성을 비교해 보았을 때, Klebsiella oxytoca (KOX)와 90% identities와 95% positives를 나타내었으며 Lactobacillus lactis (LAC, 82%, 90%), Bacillus longum (BLON, 69%, 81%) 그리고 Escherichia coli (ECOLI, 47%, 63%)를 나타내었다. 분리된 $\beta$-xylosidase는 GST-fusion 정제 시스템을 이용하여 순수 정제하였다. 이 효소 활성의 최적 pH는 6.6이었으면 최적 온도는 $55^{\circ}C$였다. TLC를 통해 효소 분해 산물을 관찰한 결과, xylobiose를 분해하여 xylose를 생산하는 것을 관찰 할 수 있었다. A $\beta$-xylosidase encoding gene from Klebsiella sp. Sc was cloned in Escherichia coli. The $\beta$-xylosidase gene consisted of an open reading frame of 1,680 nucleotides and encodes 559 amino acids with a deduced molecular weight of 63 kDa. The deduced amino acid sequence of the $\beta$-xylosidase from Klebsiella sp. Sc exhibits 90% identities and 95% positives compared to those from Klebsiella oxytoca (KOX), Lactobacillus lactis (LAC, 82%, 90%), Bacillus longum (BLON, 69%, 81%) and Escherichia coli (ECOLI, 47%, 63%). The $\beta$-xylosidase was purified by GST-fusion purification system. The pH and temperature optima of the enzyme were 6.6 and $55^{\circ}C$, respectively. The $\beta$-xylosidase hydrolyzes xylobiose to xylose.

        • KCI등재

          Relation of Poly(ADP-ribose) Polymerase Cleavage and Apoptosis Induced by Paclitaxel in HeLa S<sub>3</sub> Uterine Cancer Cells

          장정현,김광연,안순철,권헌영,Chang, Jeong-Hyun,Kim, Kwang-Youn,Ahn, Soon-Cheol,Kwon, Heun-Young Korean Society of Life Science 2007 생명과학회지 Vol.17 No.8

          Paclitaxel이 암세포에서 세포예정사를 유발할지라도, 아직 정확한 기전은 잘 알려져 있지 않다. 이에 본 연구에서는 HeLa $S_{3}$ 자궁암세포에서의 paclitaxel이 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다. 그리하여 방법으로는 세포독성검사, apoptotic cells의 형태학적 변화(DAPI 염색 ), western blot 분석법을 사용하여 수행하였다. 본 연구의 결과로 paclitaxel은 HeLa $S_{3}$ 세포에서 세포독성을 보이며 특히 paclitaxel의 $IC_{50}$ 값은 약 1 ${\mu}M$이며, paclitaxel 처리한 HeLa $S_{3}$ 세포에서 형태학적 변화(분절화)를 관찰하였고, flow cytometric 분석에서는 G2/M기가 차단되어 paclitaxel은 세포주기 특히 Sub-$G_{1}$기를 조절함을 알 수 있다. 그리고 Paclitaxel을 처리한 HeLa $S_{3}$ 세포에서는 PARP cleavage를 유발하였고 Bc1-2의 감소와도 관련되었다. Although paclitaxel induces apoptosis of cancer cells, its exact mechanism of action is not yet known. The present study has been performed to determine whether influence of paclitaxel in HeLa $S_{3}$ uterine cancer cells. Three assays were employed in this study: cell cytotoxicity, morphological assessments of apoptotic cells (DAPI staining assay), and western blot analysis. The results indicated that paclitaxel has cytotoxic effects in HeLa $S_{3}$ cells. Especially, the $IC_{50}$ value of paclitaxel was about 1 ${\mu}M$. And morphological changes (fragmentation) of cells were observed by paclitaxel in HeLa $S_{3}$ cells. The flow cytometric analysis of paclitaxel-treated cells indicated a block of G2/M phase. The results that pacli-taxel regulates the cell cycle, especially Sub-$G_{1}$ phase. Paclitaxel induces apoptosis of HeLa $S_{3}$ cells via PARP-dependent fashion, and this apoptosis is related to disappearance of Bcl-2 proteins.

        • KCI등재

          Serratia marcescens KCTC 2172로부터 pst operon의 클로닝 및 해석

          이승진,이용석,이상철,박인혜,안순철,최용락,Lee, Seung-Jin,Lee, Yong-Seok,Lee, Sang-Cheol,Park, In-Hye,Ahn, Soon-Cheol,Choi, Yong-Lark Korean Society of Life Science 2009 생명과학회지 Vol.19 No.5

          S. marcescens KCTC 2172로부터 유전자 은행을 작성하여 재조합 클론 pDH3를 얻었으며, pDH3 유래의 서브클론을 작성하였다. 플라스미드 pPH4의 전염기서열 5,137 bp 영역을 결정한 결과 3개의 ORF가 있음을 확인하였다. 이들은 pst 오페론의 pstC, pstA, 및 pstB, 세 유전자를 동일 전사방향으로 코드하고 있었다. 타 세균의 유전자와 비교한 결과 S. marcescens의 pst 오페론은 pstS와 phoU가 결손되어 있다. 조절영역에는 CRP 결합영역과 pho box 서열이 존재하였다. 보고된 유전자와 상동성 조사결과, PstC 단백질은 Yersinia sp., Vibrio sp. 및 Pseudomonas sp.와는 49, 37, 33%의 상동성을, PstA 단백질은 Yersinia sp., Vibrio sp. 및 Pseudomonas sp.와 64, 51, 47%의 상동성을, PstB 단백질은 Methanocaldococcus sp., E. coli 및 Mycoplasma sp.와 60, 50, 48%의 상동성을 나타내었다. Pst 유전자들은 조절영역의 cAMP-CRP 복합체에 의해 in vivo에서 양성적으로 발현됨을 확인하였다. Pst 오페론을 포함하는 플라스미드를 도입한 대장균은 인산운송에 관여하는 능력을 확인하였다. A recombinant plasmid, pDH3, was obtained from the genomic library of Serattia marcescens KCTC 2172, and several recombinant subclones constructed from pDH3. The nucleotide sequence of a 5,137 bp segment, pPH4, was determined and three open reading frames were detected. The three ORFs encoded the phosphate specific transport (pst) operon, which was pstC, pstA, and pstB, with the same direction of transcription. Comparison of the pst operon of S. marcescens with that of other organisms revealed that the genes for pstS and phoU were missing. A potential CRP bonding site and pho box sequence was found in the upstream of the putative promoter at the regulatory region. Analysis of the nucleotide sequence showed that homology in amino acid sequences between the PstC protein and Yersinia sp., Vibrio sp., and Pseudomonas sp. were 49, 37 and 33%, respectively. The PstA protein and Yersinia sp., Vibrio sp., and Pseudomonas sp. showed homologies of 64, 51, and 47%, respectively. PstB protein and Methanocaldococcus sp., E. coli, and Mycoplasma sp. showed homologies of 60, 50, and 48%, respectively. The pst genes could be expressed in vivo and positively regulated by cAMP-CRP. The E. coli strain harboring plasmid pPH7, with pst genes, increased with the transport of phosphate.

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