기술노트 : 다양한 고도폐수처리공정에서의 생물반응조 세균수와 처리효율과의 비교

성기문 ( Gi Moon Sung ),조연제 ( Yeon Je Cho ),김성균 ( Sung Kyun Kim ),박은원 ( Eun Won Park ),유기환 ( Ki Hwan Yu ),이상현 ( Sang Hyeon Lee ),이동근 ( Dong Geun Lee ),박성주 ( Seong Joo Park ) 한국물환경학회 2009 한국물환경학회지 Vol.25 No.2

Model Systems in Radiation Biology; Implication for Preclinical Study of Radiotherapy

Wanyeon Kim(김완연),Ki Moon Seong(성기문),Hee Jung Yang(양희정),HyeSook Youn(윤혜숙),BuHyun Youn(윤부현) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.11

방사선 생물학에서 방사선에 대한 반응으로 매개되는 다양한 기작에 대한 분석을 위해 여러 종류의 모델 생물체를 사용해 왔다. 모델 생물체는 생물학적으로 온전한 in vivo 환경을 제공할 수 있기 때문에 방사선에 의해 발생되는 세포 내 현상은 물론 생리적인 현상이나 병리학적인 현상을 규명하는 데 있어서 모델 생물체를 사용하는 것은 효과적인 방법이 될 수 있다. 지금까지 축적된, 모델 생물체를 이용한 방사선 생물학적 연구결과들은 새로운 방사선치료 보조제의 개발, 방사선치료 효율 증진 등에 적용되어 여러 질병에 대한 임상연구의 기초가 되어왔다. 이렇게 유용하게 사용된 여러 모델 생물체에 있어서, 각각의 모델에 대한 개별적인 정보에 대한 연구는 다양한 방면에서 이루어지고 있지만, 통합적인 비교, 분석 및 정리를 한 경우는 부족한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 방사선 생물학에서 지금까지 많이 사용된 모델 생물체 4종(효모, 예쁜꼬마선충, 초파리, 생쥐)에 대해 각 생물체가 갖는 모델로써의 특징과 장단점 그리고 방사선 생물학 연구에 이용된 사례 등을 서술하고자 한다. In radiation biology, analysis of various mechanisms in response to radiation has been accomplished with the use of model organisms. These model organisms are powerful tools for providing a biologically intact in vivo environment to assess physiological and pathophysiological processes affected by radiation. Accumulated data using these models have been applied to human clinical studies (including the evaluation of radiotherapeutic efficacy) and discovery of radiotherapy reagents. However, there are few studies to provide overall integrated information about these useful model organisms. Thus, this review summarizes the results of radiation biology studies using four well-known model organisms: yeast, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, and mice.

식품폐수처리 RABC system의 생물막과 포기조 대사지문 비교

이동근(Dong-Geun Lee),유기환(Ki-Hwan Yoo),성기문(Gi Moon Sung),박성주(Seong Joo Park),이재화(Jae-Hwa Lee),하배진(Bae Jin Ha),하종명(Jong-Myung Ha),이상현(Sang-Hyeon Lee) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.3

돈ㆍ도축 식품폐수를 처리하는 생물막 시스템인 RABC(rotating activated Bacillus contactor) 공정의 생물막과 점감식으로 운영되는 포기조의 동일한 시료를 대상으로 Biolog GN2 plate를 이용한 호기/혐기 대사지문 분석으로 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫째 대응표본 상관관계 분석과 pairs t-test를 통하여 매일 측정값보다 일별변화량이 전반적인 군집구조의 유사성을 나타내는 것으로 판단되었다. 둘째 생물막이 포기조 시료들에 비해 높은 탄소원 이용도를 보여(p<0.01) 생물막의 높은 유기물 제거 능력을 알 수 있었고 포기조 시료사이는 이용된 탄소원의 상관관계가 높았고(78%) 활성정도도 비슷하였다(p=0.287). 셋째 활발하게 이용된 탄소원의 종류는 시료별로 차이를 보여 활성을 보이는 군집이 각 처리단계 별로 변화하는 것으로 판단되었다. 마지막으로 같은 시료라도 호기/혐기 조건에 따라 대사지문에 차이를 보여 미호기성 및 혐기성 군집구성원에 의한 활성 차이를 확인하였다. 향후 대사지문(metabolic fingerprinting)을 통한 활성군집 비교에 일별변화량과 혐기조건 분석을 병행하면 더욱 풍부한 분석이 가능할 것이다. Metabolic fingerprinting of microbial communities was investigated with Biolog GN2 plates using samples of biofilm and aeration tanks from an RABC (rotating activated Bacillus contactor) system - an advanced wastewater treatment system for the food wastewater of pig slaughterhouses. Aerobic and anaerobic results revealed the following four aspects. First, simple matching and pairs t-test of daily variation showed more defined qualitative and quantitative relatedness of active microbial communities than that of mere optical densities. Second, metabolic potentials were higher in biofilm than in aeration tanks (p<0.01), meaning higher activity of biofilm. Third, two aeration tanks showed the highest similarity (78%) and similar metabolic power (p=0.287). However, actively used carbon sources were different among samples, signifying change of active communities at each wastewater treatment step. Finally, aerobic and anaerobic metabolic fingerprinting patterns were different for the same samples representing activities of microaerophilic and/or anaerobic communities. These results suggest that daily variation and anaerobic incubation would help in the comparison of metabolic fingerprintings.

H2AX의 BRCA1 NLS domain과 BARD1 BRCT domain 각각과의 in vitro 상호 결합

배승희(Seunghee Bae),이선미(Sun-Mi Lee),김수미(Sumi Kim),최태부(Tae-Boo Choe),김차순(Cha Soon Kim),성기문(Ki-Moon Seong),진영우(Young-Woo Jin),안성관(Sungkwan An) 한국생물공학회 2009 KSBB Journal Vol.24 No.4

본 연구에서는 H2AX의 생리학적인 기능 및 분자세포 생물학적 기전 해석에 대한 보다 명확한 정보를 제시하고자, H2AX 관련 단백질들을 literature review 및 생물정보학적인 기술을 이용하여 최적의 결합 단백질체를 40개를 예측하고, 이들 가운데 상호작용 가능성이 높은 BRCA1 와 BARD1 단백질을 선별하여 in vitro 결합실험을 통해 이를 증명하였다. 이들 두 가지의 유전자를 발굴하여, 클로닝하였다. 클로닝된 유전자를 이용하여 두 가지 단백질을 발현 및 정제하였으며, 단백질들의 자체적인 구조에 의한 결합능력을 판단하기 위해 in vitro binding assay법을 실시하였다. 단백질의 구조적 안정과 비특이적 결합을 억제하는 detergent만이 포함된 상태에서, 구조학적 및 물리학적 상호 결합의 유무를 판정할 수 있게 하였으며, BRCA1과 BARD1은 모두 H2AX에 결합함을 확인하였다. 이런 실험 결과를 바탕으로 각각의 단백질에 대해 H2AX와의 최적 결합 부위를 알아내기 위해 각 유전자의 domain을 생물정 보학적으로 분석하였다. 이에 RING domain, NES, NLS 및 BRCT domain에 해당하는 유전자 부분을 새로 클로닝하여, 다시 in vitro 결합실험 및 실험결과에 대한 literature review를 통한 분석을 실시한 결과, H2AX는 BRCA1의 NLS, BARD1의 BRCT domain 부분과 결합하는 것을 확인하였다. H2AX에 대한 BRCA1과 BARD1과의 결합은 DNA repair에 있어 BRCA1의 NLS와 BARD1의 BRCT domain을 통해 H2AX foci의 관련 세포 신호전달 기전에 중요한 역할을 하여 전체적으로 genomic stability에 영향을 미칠 가능성이 농후할 것으로 사료된다. H2AX, a crucial component of chromatin, is implicated in DNA repair, cell cycle check point and tumor suppression. The aim of this study was to identify direct binding partners of H2AX to regulate cellular responses to above mechanisms. Literature reviews and bioinformatical tools were attempted intensively to find binding partners of H2AX, which resulted in identifying two potential proteins, breast cancer-1 (BRCA1) and BRCA1-associated RING domain 1 (BARD1). Although it has been reported in vivo that BRCA1 co-localizes with H2AX at the site of DNA damage, their biochemical mechanism for H2AX were however only known that the complex monoubiquitinates histone monomers, including unphosphorylated H2AX in vitro. Therefore, it is important to know whether the complex directly interacts with H2AX, and also which regions of these are specifically mediated for the interaction. Using in vitro GST pull-down assay, we present here that BRCA1 and BARD1 directly bind to H2AX. Moreover, through combinational approaches of domain analysis, fragment clonings and in vitro binding assay, we revealed molecular details of the BRCA1-H2AX and BARD1-H2AX complex. These data provide the potential evidence that each of the BRCA1 nuclear localization signal (NLS) and BARD1 BRCA1 C-terminal (BRCT) repeat domain is the novel mediator of H2AX recognition.

저선량방사선(율)이 야생형 초파리 계통의 발생과 수명에 미치는 영향

이진우,성기문,김차순,남선영,양광희,진영우 大韓産業醫學會 2008 대한직업환경의학회지 Vol.20 No.3

목적: 저선량방상선에 대한 생물학적 효과 연구들의 결과는 세포사멸, 암 발생 증가 등 부정적 효과에서부터 면역 활성촉진, 수명연장 등의 긍정적 효과 즉 호메시스(hormesis)효과까지 다양하게 나타나고 있어 많은 연구자들 사이에서 논란이 되고 있다. 저선량방사선의 긍정적 효과를 세포 수준이 아닌 개체 수준에서 확인하고자 본 실험을 수행하였다. 방법: 이 연구에서는 저선량방사선(률)에 대한 생물학적 현상을 확인하기 위해, 다양한 야생형 초파리 계통에 감마 방사선(급성(acute):0.2, 0.75, 4 Gy, 만성(chronic): 0.2 Gy)을 조사한 후, 그들의 번데기율, 우화율 그리고 수명을 조사하였다. 결과: 급성, 만성 방사선 0.2 Gy가 조산된 Oregor-R은 대조군에 비하여 생존율이 증가되었고, Canton-S는 급성 0.75 Gy가 조사된 경우에만 대조군에 비하여 생존율이 증가되었다. 급성 방사선 4 Gy가 조사된 W118은 번데기율에서 큰 변화가 없는 반면, 우화율의 급격한 감소를 나타내는 특이적 현상을 보였다. 또한, 방사선 조사를 통한 초파리의 수명 연장 확인 실험에서 급성 혹은 만성 방사선 선량율에 의한 효과 Oregon-R에서만 나타났고 다른 계통에서는 그 차이가 관찰되지 않았다. 결론: 이러한 결과를 통해, 저선량방사선은 초파리 계통 간 차이는 있으나,초파리의 번데기율 및 우화율의 증가를 유도하며,수명의 연장 또한 유발하는 것을 확인할 수 있었다. 계통간의 차이가 발생하는 원인에 대한 규명과 초파리의 저선량방사선에 대한 생물학적 현상의 분자적 기전 규명은 후속 연구를 통하여 이루어져야 할 것이다. Objectives: Although ionizing radiation is recognized as being harmful to humans, debate continues regarding the effects of low doses of ionizing radiation. Some studies have reported that low doses of ionizing radiation have a bio-positive effect, namely hormesis, and many researchers have attempted to find concrete and scientific evidence to prove this. To determine whether the discrepancy in effects of low doses of ionizing radiation arises from genetic differences, a study with a multicellular organism system such as fruit flies is needed. Methods: After irradiation at a low-dose rate of gamma radiation with chronic (0.2 Gy) and acute (0.2, 0.75 and 4 Gy), the pupa rate, eclosion rate and life span were examined with various wild type strains of Drosophila melanogaster such as W1118, Oregon-R, and Canton-S. Results: The life span of Oregon-R exposed to both acute and chronic, low-dose radiation (0.2 Gy) was increased. Although there was some difference in the longevity between the acute and chronic radiation rate, no other differences were found. In Canton-S, only acute dose (0.75 Gy) increased the life span, but it did not in W1118. Conclusions: Although there were some differences between wild type fruit fly strains in longevity, the low doses of ionizing radiation extended the life span of D. melanogaster. Further studies need to be carried out to explain the difference according to dose and dose rate of radiation in the tested strains.