Synthesis and pharmacological evaluation of pyridazinoindole derivatives as novel NMDA receptor antagonists

김익회 Chungbuk National Univ. 1998 국내석사

Potentiation of IL-32γ on TNF-α-induced cell death in colon cancer

박은석 Chungbuk National Univ. 2012 국내박사

Development of analytical procedures for the analysis of cholesterol and vitamin D in infant formula and emulsified foods

곽병만 Chungbuk National Univ. 2013 국내박사

콜레스테롤과 비타민 D 함량은 국내외 가공식품에서 법적 표시 사항으로 표기하여 관리하도록 되어 있으며, 소비자들이 콜레스테롤을 다량 함유하는 계란 노른자, 새우, 버터, 가열 조리된 가공 식품 등을 섭취할 경우에 유의할 수 있도록 제조업체에서 정보를 제공하도록 되어 있다. 또한 식품 안전이 더욱 중요시 되는 영・유아용 조제식 및 이유식 등의 영유아를 위한 가공식품에 있어서도 그 함량에 대한 적절한 관리는 제조업체의 품질관리와 영유아의 건강을 위하여 매우 중요한 요소 중의 하나로서 중요시되어 왔다. 콜레스테롤 함량을 측정하기 위한 식품공전 시험법과 AOAC method는 적용 시료 범위가 광범위하고, 특정 식품군의 시료전처리, 특히 유화된 가공식품인 시료에서 콜레스테롤을 추출하고 분리 과정인 액액분배 과정에서 완벽하게 되지 않기 때문에 회수율이 매우 떨어진다. IDF method의 경우에는 milk fat에 대한 콜레스테롤 시험법은 설정이 되어 있으나, milk fat 등을 함유한 유화된 가공식품의 경우에는 추출방법에 대한 언급이 없다. 따라서 시료에서 지방을 추출하여 추출된 지방 성분 중 하나인 콜레스테롤의 정확한 함량을 검사하기 위한 일련의 분석법이 없는 실정이다. 공인된 콜레스테롤 시험방법들은 과량의 유독성 유기 용매사용과 장시간의 시료전처리로 인하여 시험자의 안전과 경제성을 위한 신속•정확한 시험법 개발이 필요하다. 국내․외 보고된 기술개발 현황을 검토한 결과 콜레스테롤 시험법은 두 가지 부류로 나눌 수 있다. 첫째는 검체의 지방을 추출하고 그 중 일부를 시료로 사용하여 가열 검화시킨 뒤 물로 수세하는 전통적인 전처리 방법과 둘째, 지방 추출 과정을 생략하고 시료를 직접 검화시킨 뒤 수세하는 직접 검화법으로 나눌 수 있다. 본 연구의 목적은 기존 식품공전 시험법을 대체할 수 있는 시험법 개발과 가장 적은 전처리 비용으로 경제적 효과가 큰 반면 시험법의 정확도를 높이는 시험법 개발이었다. 기존 방법을 직접 검화법을 이용해 전처리 과정을 단축시키고, 유화파괴제 선정을 통한 비가열 신속 분석법 개발을 염두해 두었다. 이는 높은 분석 효율성과 획기적인 비용절감을 기대하였다. 개발된 시험법 중 액액분배/직접가열검화법 (GC 법)은 직접 검화 방식을 사용한 것으로서, 신속 정확한 분석법 개발을 지향하는 최신 연구 동향에 부합하며 특히 분석 빈도가 높은 공인 분석기관 또는 산업체에서 활용하기에 적합한 분석법이라고 평가할 수 있을 것이다. 또한 본 연구를 통해 개발된 GC 법, GC 신속분석법, LC 법은 모두 유화가공식품의 콜레스테롤 분석법으로 유효성을 검증하였으며, 각 시험법 간의 교차 검증으로 인하여 모든 방법이 정확한 시험 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. GC 신속분석법은 기존에 콜레스테롤과 비타민 D를 분석하던 시험 기관에서 시약, 분석기기 등 시험 환경의 변화 없이 사용할 수 있으며, 또한 액액분배/가열검화 방식의 시험법에 비해 시험자에게 요구되는 숙련도의 수준이 낮아 초심자도 쉽게 분석 업무를 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 기존 식품공전 시험법과 동일한 사용 장비를 사용하는 장점이 있으며, GC 신속분석법은 최저 비용의 전처리, 콜레스테롤 산화물 생성을 방지할 수 있다. LC법은 전처리 비용이 다소 높지만 최단시간의 전처리와 콜레스테롤 산화물 생성을 방지할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 다뤄진 시험법 중 전처리 시간이 가장 짧은 시험법은 LC 법이었으며, 전처리 비용이 가장 적은 시험법은 GC 신속분석법이었다. 이상의 시험법들은 특히 공인분석기관 또는 산업체 등 많은 분석 업무를 수행해야하는 시험 기관에서 적절히 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Improved cholesterol analysis method was developed by gas chromatographic separation after liquid-liquid extraction and partition for powdered infant formula. Water phase and solvent phase was not separated well by the official Korea Food Standard method for cholesterol in case of emulsified food such as powdered infant formulas and baby foods. For the rapid and simple sample preparation method, optimized direct saponification condition was established for heating temperature, heating time, and KOH concentration. As the results, optimum conditions were as follows; heating temperature 90℃, heating time 60 min, and 16 M KOH 10 mL for 2 g infant formula sample. Improved separation condition for gas chromatography was as follows; initial oven condition was 250℃ for 25 min and the oven temperature was increased to 290℃ by 10℃/min ratio, finally oven was stayed at 290℃ for 9 min. The developed method could be implemented for the study of cholesterol, providing the advantages of reduced inspection time and cost in the emulsified food such as infant formula. Non-heated saponification was employed as a novel, rapid, and easy sample preparation method for the determination of cholesterol in emulsified foods. Cholesterol content was analyzed using gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID). The cholesterol extraction method was optimized for maximum recovery from baby food and infant formula. Under these conditions, the optimum extraction solvent was 10 mL ethyl ether per 1–2 g sample, and the saponification solution was 0.2 mL KOH in methanol. The cholesterol content in the products was determined to be within the certified range of certified reference materials (CRMs), NIST SRM 1544 and SRM 1849a. The results of the recovery test performed using spiked materials were in the range of 98.24–99.45% with an RSD between 0.83–1.61%. This method could be used to reduce sample pretreatment time and is expected to provide an accurate determination of cholesterol in emulsified food matrices such as infant formula and baby food. A rapid and easy sample preparation method that involved no-heating saponification and dSPE (dispersive solid phase extraction) clean-up was developed to determine the level of cholesterol in milk containing emulsified foods (infant formula, baby food, cheese). The developed method utilized high performance liquid chromatography with an ultraviolet detector (HPLC-UVD) and ultra-performance liquid chromatography (UPLC) as a separation instrument. The optimum extraction conditions were determined as 10 mL isopropyl alcohol with 8.0 g (NH4)2SO4 per 1 g sample, and saponification was achieved using 25 mg KOH, 1.6 g NaCl and 100 mg of a silica based NH2. Cholesterol levels determined using CRMs (NIST SRM 1849a and 1544) were in the range of the certificated value and the recovery test using spiked materials ranged from 94.34-102.34%, and 97.4-104.8% with a relative standard deviation (RSD) of 0.63-4.10%, and 2.14-3.80%. Since our method had less sample preparation and chromatographic separation times, we expect our method to be used for effective quality control processes for monitoring cholesterol concentrations in emulsified foodstuffs. A rapid and simple sample preparation method for vitamin D3 (cholecalciferol) was developed to accommodate emulsified dairy products such as milk-based infant formula. A sample was directly taken into 50 mL centrifuge tube and mixed with isopropyl alcohol (IPA) for the extraction step. Ammonium sulfate was used to the extract solution for the induction of phase separation. Then, KOH, sodium chloride, and NH2 were added to the tube for saponification without heating. Dispersive solid phase extraction (dSPE) was performed to the clean-up step. Vitamin D3 was separated and quantified by using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The results for recovery test were in the range of 93.11 to 110.65% with relative standard deviation (RSD) between 0.59% and 5.07%. All results showed in the range of certificated value of CRM (NIST SRM 1849a). This method could be implemented in many laboratories requiring time and labor saving for increasing sample preparation throughput.

CISC-typed asynchronous microprocessor design techniques for high performance and low power

이제훈 Chungbuk National Univ. 2005 국내박사

Isolation and characterization of antifungal metabolites from four plants for the control of plant diseases

윤미영 Chungbuk National Univ. 2012 국내박사

In an attempt to reduce the use of synthetic fungicides, extensive investigations into the possible exploitation of plant substances as natural commercial products that are safe for humans and the environment have been undertaken. Through the continuous in vivo antifungal screening of a number of medicinal plant extracts against 7 plant diseases, four plants were found to exert potent antifungal activities. Here the author isolated antifungal metabolites from the plant extracts, elucidated their chemical structures and then evaluated their in vitro and in vivo antifungal activities. The methanol extract of Prunella vulgaris L. (Korean name: Ha-go-cho) displayed potent in vivo antifungal activities against rice blast (RCB), tomato late blight (TLB), wheat leaf rust (WLR), and red pepper anthracnose (RPA). Two polyacetylenic acids were isolated from P. vulgaris as active principles and identified as octadeca-9,11,13-triynoic acid and trans-octadec-13-ene-9,11-diynoic acid. The two compounds inhibited the growth of Magnaporthe oryzae, Rhizoctonia solani, Phytophthora infestans, Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium oxysporum f. sp. raphani, and P. capsici. In addition, the two compounds and the wettable powder-type formulation of an n-hexane fraction of P. vulgaris significantly suppressed the development of RCB, TLB, WLR, and RPA. The methanol extract of Cirsium japonicum roots also showed potent and broad antifungal spectrum against RCB, rice sheath blight (RSB), TLB, WLR, barley powdery mildew (BPM), and RPA. Three polyacetylene substances were isolated from roots of C. japonicum using repeated column chromatography; these were identified as ciryneol A, ciryneol C and 1-heptadecene-11,13-diyne-8,9,10-triol by mass and nuclear magnetic resonance spectral analyses. In vitro antifungal activity of the three substances varied according to compound and target species. M. oryzae, Colletotrichum coccodes, C. acutatum, Pythium ultimum and Botrytis cinerea were relatively sensitive to the three polyacetylenes, with IC50 values below 50 g/mL. In vivo, they all showed similar and broad antifungal spectra against the seven plant diseases tested. At 500 g/mL, all three compounds effectively suppressed the development of RCB, RSB, TLB, WLR, and RPA, with control values over 90%. They were highly active especially against WLR; they controlled the development of this disease more than 88% even at a concentration of 125 g/mL. In addition, ciryneol C effectively suppressed BPM. This is the first report on the antifungal activities of the three polyacetylenes from roots of C. japonicum against plant pathogenic fungi. The methanol extract of Angelica gigas roots showed a potent control efficacy against RCB and WLR caused by M. oryzae and Puccinia recondita. Two antifungal coumarins were isolated from the extract and then identified as decursin and decursinol angelate. Antifungal activities of these compounds, along with kasugamycin, were tested on M. oryzae in vivo and in vitro. In an in vivo assay, the three compounds effectively suppressed the development of RCB at concentrations more than 100 g/mL. Coumarins showed relatively weak inhibitory effect on fungal mycelial growth when compared to kasugamycin. However, they strongly inhibited M. oryzae spore germination, which was not observed in kasugamycin treatments. This is the first report demonstrating that decursinol angelate can provide control against RCB and that the two coumarins inhibit M. oryzae spore germination. In addition, the wettable powder formulation of the crude extract of A. gigas prohibited the development of blast symptoms on rice plants more effectively than liquid concentrate formulation of kasugamin, a commercial fungicide. The methanol extract of Cynanchum wilfordii roots was found to have a specific and potent in vivo antifungal activity against BPM caused by Blumeria graminis f. sp. hordei. We isolated the two new pregnane glycosides, kidjoranine 3-O--D-glucopyranosyl-(1→4)--D-glucopyranosyl-(1→4)--L-cymaropyranosyl-(1→--D-cymaropyranosyl-(1→4)--L-diginopyranosyl-(1→4)--D-cymaropyranoside (5), and caudatin 3-O--D-glucopyranosyl-(1→4)--D-glucopyranosyl-(1→4)--L-cymaropyran-osyl-(1→4)--D-cymaropyranosyl-(1→4)--L-diginopyranosyl-(1→4)--D-cymaropyra-noside (6) were isolated from the roots of C. wilfordii along with four known compounds (1-4). The antifungal activities of the six compounds against BPM caused by B. graminis f. sp. hordei were compared to the antifungal activity of polyoxin B. The caudatin glycosides (1, 4, and 6) showed stronger antifungal activities than polyoxin B, while kidjoranine glycosides (2, 3, and 5) had weaker activities than polyoxin B. A wettable powder-type formulation (C. wilfordii-WP20) of the ethyl acetate extract from C. wilfordii roots prohibited the development of BPM much more effectively than the commercial fungicide polyoxin B-WP10. In addition, C. wilfordii-WP20 effectively controlled strawberry powdery mildew caused by Sphaerotheca humuli under greenhouse conditions. This is the first report on the antifungal activities of four plants against plant pathogenic fungi. Antifungal metabolites isolated from four extracts may contribute to the development of environmentally safer alternatives to protect crops from various phytopathogenic fungi. 농업 생산성 증대를 위하여 사용 되었던 합성농약의 사용을 감소시키기 위하여 대체 물질을 천연자원으로부터 분리 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 본 연구는 환경 친화적인 살균제의 개발을 위하여 다양한 한약재 추출물을 대상으로 7가지 식물병에 대해 항균활성을 가지는 천연추출물을 스크리닝하였고, 4가지의 식물이 우수한 항균활성을 나타내는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 식물 추출물로부터 항균물질을 분리, 동정하고 in vitro 및 in vivo 항균활성을 검정하였다. 하고초 methanol 추출물은 벼 도열병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병 그리고 고추 탄저병에 대해 우수한 항균활성이 나타났다. 하고초로부터 polyacetylenic acid가 분리되었으며, 이것은 octadeca-9,11,13-triynoic acid와 trans-octadec-13-ene-9,11-diynoic acid로 동정되었다. 두 화합물은 Magnaporthe oryzae, Rhizoctonia solani, Phytophthora infestans, Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium oxysporum f. sp. raphani와 P. capsici에 대해 균사생육억제 효과를 나타내었다. 게다가 두 화합물과 하고초 n-hexane 수화제는 벼 도열병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병 그리고 고추 탄저병에 대해 우수한 방제효과를 나타내었다. 엉겅퀴 methanol 추출물은 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병, 보리 흰가루병 그리고 고추 탄저병과 같은 다양한 식물병에 대해 우수한 항균활성을 나타내었다. 엉겅퀴로부터 세 polyacetylen 화합물을 분리하였고, 이들은 ciryneol A, ciryneol C and 1-heptadecene-11,13-diyne-8,9,10-triol로 동정되었다. 세 화합물은 C50값 50 g/mL 보다 낮은 농도로 M. oryzae, Colletotrichum coccodes, C. acutatum, Pythium ultimum와 Botrytis cinerea에 대해 균사생육억제 효과를 나타냈다. 세 화합물은 7가지 식물병에 대한 유사한 항균활성 스펙트럼을 나타내었다. 각 화합물 500 g/mL을 처리했을 때, 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병 그리고 고추 탄저병에 대해 90% 이상의 방제효과를 나타내었다. 특히, 밀 붉은녹병에 대해서 125 g/mL의 수준에서도 88% 이상의 병 방제효과를 확인할 수 있었다. Ciryneol C의 경우 보리 흰가루병에도 방제효과를 확인할 수 있었다. 당귀 methanol 추출물은 M. oryzae과 Puccinia recondita에 의해 유발되는 벼 도열병에 대해 우수한 항균활성을 나타냈다. 당귀로부터 두 개의 항균활성물질을 분리하였고 이는 decursin과 decursinol angelate로 동정되었다. 두 화합물은 벼 도열병을 방제하기 위해 현재 사용되고 있는 약제인 kasugamycin을 이용하여 in vitro와 in vivo 생물활성 검정을 실시하였다. 세 화합물을 이용하여 벼 도열병 방제활성을 확인한 결과 100 g/mL이상의 농도에서 우수한 방제효과를 확인할 수 있었다. 두 coumarin 화합물은 kasugamcin과 비교했을 때 약한 균사생육억제 효과를 나타냈지만, M. oryzae의 포자형성을 강력하게 억제한다는 것을 확인 할 수 있었다. 게다가, 당귀 수화제는 벼 도열병에 대해 우수한 방제효과를 나타내었고, 이는 대조약제로 사용된 kasugamin 액제보다 우수한 활성이 보였다. 백하수오 methanol 추출물은 Blumeria graminis f. sp. hordei로 야기되는 보리 흰가루병에 대해 우수한 방제활성을 나타내었다. 백하수오 methanol 추출물로부터 여섯 개의 화합물을 분리하였고, 4개의 화합물은 기존에 알려진 화합물이며, 두 화합물은 새로운 pregnane glycosides로 각각 kidjoranine 3-O--D-glucopyranosyl-(1→4)--D-glucopyranosyl-(1→4)--L-cymaropyranosyl-(1→4)--D-cymaropyranosyl-(1→4)--L-diginopyranosyl-(1→4)--D-cymaropyranoside와 caudatin 3-O--D-glucopyranosyl-(1→4)--D-glucopyranosyl-(1→4)--L-cymaropyranosyl-(1→4)--D-cymaropyranosyl-(1→4)--L-diginopyranosyl-(1→4)--D-cymaropyranoside로 동정되었다. 분리된 화합물의 보리 흰가루병 방제활성을 확인해 본 결과 cautatin glycosides의 경우 대조약제로 사용된 polyoxin B 보다 우수한 항균활성을 나타낸 반면, kidjoranine glycoside의 경우 polyoxin B 보다 약한 항균활성을 나타내었다. 백하수오 ethyl acetate 추출물로 제조된 수화제의 경우 polyoxin B 수화제보다 우수한 병 방제효과가 나타났다. 뿐만아니라, 백하수오 수화제는 Sphaerotheca humuli로 야기되는 딸기 흰가루병에 대한 포장 실험에서도 우수한 항균활성을 확인할 수 있었다. 본 연구는 식물병원성 곰팡이에 대해 항균활성을 가지는 4가지 식물에 대해 처음으로 보고하는 바이다. 따라서, 4가지 식물로부터 분리된 각각의 화합물과 4가지 식물 추출물은 다양한 식물병원성 곰팡이로부터 작물을 보호할 수 있는 환경 친화적인 천연물 살균제로서 개발 가능하리라 생각된다.

Inhibition of STIM1-mediated store-operated calcium entry by TNF-α

조병기 Chungbuk National Univ. 2012 국내박사

목적: 칼슘은 신경 자극의 전달 및 근육의 이완과 수축에서 필수적인 역할을 담당하는 물질로, 세포내 칼슘 이동과 조절의 기전을 이해하는 것은 근골격계 질환의 치료에서 매우 중요하다. STIM1(stromal interaction molecule 1) 단백질은 소포체 내강에 저장된 칼슘이 고갈된 상태를 감지하는 센서 역할을 하며 세포 안으로 칼슘이 유입되도록 하는 과정(소포체 조절을 받는 칼슘 유입)에서 중요한 역할을 한다. 효모 two-hybrid screening을 통해 염증성 종양괴사인자-알파(TNF-α)와 결합하여 세포내 신호 전달 및 면역 반응을 조절할 수 있는 물질을 동정한 결과, STIM1 단백질과 상호 결합함을 발견하였다. 본 연구에서는 TNF-α와 STIM1의 상호 결합을 통해 TNF-α가 STIM1이 매개하는 칼슘 이동 과정에 어떤 영향을 미치는지 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 면역 침전 실험을 통하여 TNF-α의 어느 부위에서 STIM1 단백질과의 상호 결합이 일어나는지, 세포내 칼슘 농도에 따라 두 단백질 사이의 상호 결합이 어떤 영향을 받는지를 분석하였다. 소포체 또는 세포 골격 단백질 튜블린(tubulin)에 특이적인 프로브 또는 항체를 사용한 면역 형광 현미경 실험을 통하여 두 단백질의 세포내 위치를 확인하였고, 각각 또는 같이 발현되거나 세포내 칼슘 농도가 달라질 때의 발현 양상의 차이를 비교하였다. 칼슘 이동 분석 실험을 통해 TNF-α가 STIM1에 의한 칼슘 이동 과정에 어떤 영향을 미치는지를 관찰하였다. 또한, TNF-α 유전자가 결손된 쥐로부터 분리한 대식세포의 세포내 칼슘 이동 과정을 정상 쥐의 대식세포와 비교 분석하였다. 발광 효소 분석 실험을 통해 TNF-α가 면역 전사인자인 NFAT (nuclear factor of activated T-cell)의 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 결과: 면역 침전 실험상 TNF-α의 C-말단 부위가 주로 STIM1과 결합하는 것으로 나타났으며, 세포내 칼슘 농도가 증가되면 두 단백질 사이의 결합 반응도 강해지는 것으로 분석되었다. 면역 형광 현미경 실험상 TNF-α는 STIM1의 세포내 위치를 핵 주위 또는 세포질로부터 부정형의 점 모양으로 존재하도록 만들었다. 또한 TNF-α는 튜블린에서 주로 발견되다가 STIM1과 같이 발현하면 소포체에서도 발견되며, 반면에 STIM1은 소포체에서 주로 발견되다가 TNF-α와 같이 발현되면 튜블린에서도 발견되었다. 칼슘 이동 분석 실험상, TNF-α가 STIM1에 의한 세포내 칼슘 이동 과정을 뚜렷이 억제함을 발견하였다. 역으로, TNF-α 유전자가 결손된 쥐로부터 분리한 대식세포의 칼슘 이동 과정은 정상 쥐의 대식세포의 그것에 비하여 크게 상승되어 있음을 확인하였다. 발광 효소 분석 실험상, TNF-α의 발현으로 STIM1에 의한 NFAT 전사인자 활성화 과정이 크게 억제됨을 알게 되었다. 결론: TNF-α는 STIM1과의 상호 작용을 통하여 세포내 칼슘 이동 과정을 억제하고, NFAT와 같은 면역 전사인자의 활성을 억제하는 것으로 밝혀졌으며 향후 생체 내 실험이 필요할 것으로 사료된다. Purpose: It is very important for treatment of musculoskeletal disease to understand the mechanism of intracellular calcium mobilization and regulation. From yeast two-hybrid screening, we identified STIM1(stromal interaction molecule 1) protein as interaction partner of proinflammatory cytokine TNF(tumor necrosis factor)-alpha. STIM1 plays a critical role in the intracellular calcium mobilization by sensing the depletion of the ER(endoplasmic reticulum) calcium store that is known as SOCE(store- operated calcium entry). This study was performed to evaluate the effect of TNF-α on intracellular calcium mobilization mediated by STIM1. Materials and Methods: Immunoprotein interaction and confocal experiments were performed to investigate the major interaction domain of TNF-α with STIM1, and the change of interaction of STIM1 and TNF-α according to intracellular calcium concentration. Immunostaining analysis were performed to reveal the localization of TNF-α and STIM1. Subcellular distribution of TNF-α and STIM1 was investigated by using ER specific probe and tubulin specific antibody. To test whether TNF-α modulate the STIM1 mediated calcium mobilization, calcium mobilization assay was performed. Reporter assay of NFAT(nuclear factor of activated T-cell) activity was performed to reveal the effect on immune responses of interaction of STIM1 and TNF-α. Results: C-terminal part of TNF-α was identified as a major interaction domain with STIM1. The interaction between two proteins increased transiently in the presence of increased calcium concentration. TNF-α appeared to change the localization pattern of STIM1 from cytoplasmic to puncta structures, when compared to that of STIM1 only control. Co-expression of TNF-α and STIM1 changed localization profiles by increasing the level of proteins in ER and tubulin compartments, on the contrary to when expressed alone. STIM1-mediated intracellular calcium mobilization was greatly inhibited by TNF-α. In support of this finding, macrophages from TNF-α knock-out mouse exhibited more pronounced calcium mobilization than that of wild type mouse. TNF-α inhibited the NFAT transcription activity mediated by STIM1. Conclusion: TNF-α appears to modulate both intracellular calcium mobilization and NFAT activity by targeting STIM1 protein, which warrants a further study in vivo.

Performance analysis of hybrid random access in broadband wireless communications system

이현 Chungbuk National Univ. 2012 국내박사

WirelessMAN으로 알려져 있는 IEEE 802.16-2009 무선 접속 규격은 WirelessMAN-OFDM의 메시지 기반 랜덤 액세스 방식과 WirelessMAN-OFDMA의 CDMA 기반 랜덤 액세스 방식을 지원한다. 3단계 절차를 사용하는 메시지 기반 랜덤 액세스는 랜덤 액세스 부하가 낮을 때 액세스 딜레이를 줄이려고 사용한다. 메시지 기반 랜덤 액세스 방식 에서는 MS가 상향링크 대여폭 할당이 필요할 때 대여폭 할당 요구 메시지를 보낸다. 이 대여폭 할당 요구 메시지는 MS가 요청하는 바이트 수를 포함한다. 이 방식은 단순한 시그널링 절차를 가진다. 그렇지만, MS의 수가 증가함에 따라, 랜덤 액세스 시도의 충돌은 시스템 성능을 열화시킬 수 있다. 이에 반하여, 5단계 절차를 사용하는 CDMA 기반 랜덤 액세스는 랜덤 액세스의 부하가 증가하면 메시지 기반 랜덤 액세스는 실패하기 때문에 딜레이 성능을 희생하고도 낮은 충돌 확률을 위해 사용된다. CDMA 기반 랜덤 액세스에서 MS가 상향링크 요구가 필요할 때, MS는 CDMA 코드를 전송한다. CDMA 코드를 감지한 후, BS는 CDMA_Allocation_IE와 함께 상향링크 대여폭을 제공한다. MS는 이 할당을 대여폭 요구 메시지를 전송하는 데 사용한다. BS는 대역폭 요구 메시지에 대한 상향링크 자원을 할당한다. CDMA 코드는 대역폭 할당 요구 메시지에 대한 자원 할당을 요구하기 위해 사용한다. 그래서 상향링크 자원을 할당하는 절차에 추가적인 단계가 포함된다. 이것이 데이터 전송 딜레이를 증가시킨다. 또한 WirelessMAN-Advanced로 알려져 있는 IEEE 802.16m 무선 접속 규격은 하디브리드 랜덤 액세스 방식을 사용한다. 이 방식은 CDMA 기반 랜덤 액세스의 낮은 충돌 확률 장점과 메시지 기반 랜덤 액세스의 짧은 딜레이 성능 장점을 이용하기 위하여 이 두 랜덤 엑세스 방식을 혼합하여 사용한다. 지금까지 여러 연구 논문에서 낮은 랜덤 액세스 부하에서 메시지 기반 랜덤 액세스 방식이 장점을 가지고 높은 랜덤 액세스 부하에서 CDMA 기반 랜덤 액세스 방식이 장점을 가지고 있는 것에 대하여 보여주었다. WirelessMAN-Advance 시스템에서 새로운 하이브리드 랜덤 엑세스 방식을 채택하여 사용하였지만 이 방식에 대한 성능에 대한 연구가 없었다. 따라서, 새로운 하이브리드 랜덤 액세스 방식에 대한 성능 평가가 필요하다. 이 논문은 CDMA 기반 랜덤 액세스와 더불어 메시지 기반 랜덤 액세스를 지원하는 WirelessMAN-Advance 시스템의 향상된 랜덤 액세스 성능을 분석한다. BE 서비스 클래스와 nrtPS 클래스를 위한 WirelessMAN-Advanced 시스템의 랜덤 엑세스 방식의 수학적 모델을 개발하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. 이러한 하이브리드 랜덤 엑세스 방식에 대한 수치분석 결과와 시뮬레이션 결과는 짧은 딜레이 성능의 장점과 낮은 충돌 확률의 장점을 가지는 WirelessMAN-Advanced의 랜덤 액세스을 이해하는데 도움이 될 것이고 이 시스템의 랜덤 엑세스 파라미터에 대한 최적화 값을 제공할 수 있을 것이다. The WirelessMAN air interface known as IEEE 802.16-2009 supports a message-based random access in an orthogonal frequency division mode and a CDMA-based random access in an orthogonal frequency division multiple access mode. The 3-step message-based random access is intended to reduce access delay when random access load is low. Mobiles stations send bandwidth request messages, when they need uplink bandwidth allocation. The bandwidth request message includes the number of bytes requested by the mobile stations. This scheme has a simple signaling procedure. The collisions of random access trials, however, can make the system performance degrade as the number of mobile stations increases. The 5-step CDMA-based random access has lower collision probability than that of the 3-step message-based random access has, but it causes the delay for data transmission to increase. The procedure of the CDMA-based random access is as follows. When mobile stations need uplink request for resource allocation, they transmit a CDMA bandwidth request code. After detecting the CDMA code, the base station allocates a resource for an uplink bandwidth. The mobile station uses the allocated resource to transmit a bandwidth request message. The base station allocates an uplink resource for the bandwidth request message. The CDMA code is used to request resource allocation for the bandwidth request message and additional two communication steps support the procedure of the uplink bandwidth allocation. The delay for data transmission increases regardless of access load. WirelessMAN-Advanced air interface known as IEEE 802.16m-2011 adopts a hybrid random access. The hybrid random access scheme uses both the CDMA-code and message to take advantage of both the low collision probability of the CDMA-based random access and the short delay performance of the message-based random access. It has been analyzed that the message-based random access method had a 3-step short procedure for low random access load and the CDMA-based random access method for high random access loads. The performance evaluation of the hybrid random access has not been studied, while the new hybrid random access was adopted by the WirelessMAN-Advanced system. Its performance needs to be analyzed for system optimization purposes. This thesis analyzes the performance of the enhanced random access of the WirelessMAN-Advanced system which supports the message-based random access as well as the CDMA-based random access. An analysis model of random access of the WirelessMAN-Advanced system is developed for the best effort service class and the non real-time polling service class. The computer simulations verify the accuracy of the numerical model. The numerical analysis and the simulation results of the hybrid random access will help to understand the random access performance of the WirelessMAN-Advanced system. The WirelessMAN-Advanced system finds short delay and low collision probability. The optimal parameters of the random access of the Wireless MAN-Advanced system can be suggested. 

Regulation of phytopathogen-induced stress ethylene level in tomato (Lycopersicon esculenturn mill.) and red pepper (Capsicum annuum L.) inoculated with ACC deaminase producing Methylobacterium spp.

임우종 Chungbuk National Univ. 2012 국내박사

다양한 환경에서 식물은 물리적, 화학적, 생물학적 스트레스에 노출되어 있으며, 그 중 생물학적 스트레스에 해당하는 병원균에 의한 스트레스 및 피해는 여느 환경적 요인들과는 달리 매우 광범위한 실정이다. 이러한 병원균에 노출된 식물은 초기 반응으로 에틸렌을 방출하며, 에틸렌의 과다방출은 질병의 증후를 일으켜, 결국 식물을 고사에 이르게 한다. 따라서 에틸렌의 전구체인 ACC를 가수분해하는 ACC deaminase 및 이를 생산하는 미생물의 활성은 스트레스 에틸렌 수준을 적정 수준으로 유지시켜 식물의 저항성을 향상시킬 수 있다. Methylobaterium에 의한 병원균 방어 작용의 유도는 β-1,3-Glucanase와 같은 병생성 관련 단백질, Phenylalanine ammonia-lyase (PAL)와 같은 방어 효소 그리고 Peroxidase (PO) 및 Polyphenyl oxydase (PPO)와 같은 산화 효소들의 생성과 관련되어 있다. 그러나 이러한 효소들의 활성 증가 또는 축적은 주로 식물 호르몬 에틸렌에 의존한다. 따라서 ACC deaminase 활성을 갖는 Methylobaterium은 에틸렌 생합성 전구체인 ACC를 가수분해하여 병원균 감염에 의한 스트레스 에틸렌 수준을 감소시킬 뿐 아니라 식물이 생장하는데 필요한 수준의 에틸렌을 유지하여 질병의 징후가 나타나지 않으면서도 식물의 생장을 촉진한다고 알려져 있다. 본 연구는 ACC deaminse를 생산하는 Methylobacterium 균주들을 활용하여 세균성 점무늬병과 풋마름병에 노출된 토마토와 고추의 스트레스 에틸렌 수준 조절에 의한 방어반응 유도를 규명하기 위해 수행되었다. 실험을 수행하기 위하여 본 연구실에서 분리 및 동정한 다양한 Methylobacterium 균주들 중 ACC deaminase 활성 및 식물생장촉진능이 뛰어난 7종의 Methylobacterium 균주들을 선발하여, Methylobacterium 접종에 따른 작물의 생육 증진 효과를 규명하기 위해 온실실험을 수행하였다. 각각 선발한 Methylobacterium 균주 접종에 의한 토마토와 고추의 지상부 및 뿌리 길이를 측정한 결과 대부분의 균주 처리구에서 대조구 대비 유의성 있는 길이 증진 효과를 확인 할 수 있었으며, 각 작물의 지상부 및 지하부 건물중 또한 이와 유사한 결과를 확인 할 수 있었다. 또한 온실실험 수행 중 토마토와 고추 잎의 에틸렌 발생량과 수확 후 전체 식물체의 에틸렌 발생량을 측정 한 결과 Methylobacterium 균주 처리구에서 유의성 있는 에틸렌 저감 효과를 확인 하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 식물생장촉진능과 에틸렌 제어 효과가 뛰어난 4종의 Methylobacterium을 병원균 기내 실험을 위해 선발하였다. 세균성 점무늬병, 세균성 풋마름병 및 역병에 감염된 토마토와 고추 잎에서 ACC deaminase를 생산하는 Methylobacterium 균주들의 접종이 각각 병원균의 병증과 에틸렌 발생량에 미치는 영향을 확인하기 위해서 기내 실험을 수행하였다. 선발된 4종의 Methylobacterium 균주들은 각각의 병원균에 대한 길항성은 없는 것으로 실험을 통해 나타났으나, 병원균에 감염된 토마토와 고추의 잎에서 유의성 있는 병증의 감소를 확인 할 수 있었다. 또한 병원균 감염에 의한 토마토와 고추 잎의 스트레스 에틸렌 수준을 측정한 결과 Methylobacterium 균주들을 접종한 처리구에서 병원균 단일 접종 처리구에 비해 확연한 저감효과를 나타내는 것으로 확인 되었다. 기내 실험을 바탕으로 세균성 점무늬병과 세균성 풋마름병에 감염된 토마토와 고추에서 4종의 Methylobacterium 균주의 접종 효과를 확인하기 위하여 온실실험을 수행하였다. Methylobacterium 균주들의 접종효과는 세균성 병원균에 노출된 작물의 생장, 병증의 발생, 에틸렌 발생량 및 에틸렌 생합성에 관여하는 효소 활성을 비교함으로써 확인하였다. 또한 미생물의 접종이 작물의 병원균방어효소 발현량과 관련 유전자 발현에 미치는 영향을 규명하였다. 그에 더하여 미생물 처리 효과를 과학적으로 규명하기 위해 유전자 조작 기술을 이용한 형광 표지 및 이를 이용한 작물 내 미생물의 군집을 확인하였다. 각각의 병원균에 노출된 토마토와 고추에서 Methylobacterium 균주의 접종은 병원균 단일 접종 처리구에 비해 작물의 생장촉진 뿐 아니라 스트레스 수준의 에틸렌 발생과 그에 관여하는 ACC와 ACO의 저감 효과를 가져왔으며, 그로 인해 병원균에 의한 병증이 확연히 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 작물에 축적된 ACC가 Methylobacterium이 생산하는 ACC deaminase에 의해 α-ketobutyrate와 ammonia로 가수분해 되기 때문이다. 그에 더하여 작물의 병원균방어효소 (β-1,3-glucanase, PAL, PO, PPO) 발현량 및 관련 유전자 발현을 확인한 결과에서도 Methylobacterium 균주 접종 처리구에서 유의성 있는 증가를 확인 할 수 있었다. 또한 형광 표지를 이용하여 Methylobacterium 균주들이 작물체내에 군집하면서 작물의 저항성을 향상시켰다는 결과를 확인 할 수 있었다. 따라서 병원균에 대한 작물의 방어반응 유도를 향상시키기 위해 본 균주의 활용이 가능하리라 사료되며, 향후 실제 농가 활용을 위해 에틸렌 민감 작물뿐 아니라 다양한 작물과 다양한 병원균을 이용한 필드 실험이 수행될 예정이다. Biosynthesis of ethylene is usually enhanced with severity of pathogenic infection. Some ethylene synthesis inhibitors are known to significantly decrease the severity of pathogen infections in plants. Methylotrophic bacteria have been found to stimulate plant growth and regulate ethylene emission in crop plants. A selective decrease of ethylene can be achieved by plant growth promoting bacteria, for instance Methylobacterium, producing ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylate) deaminase, which cleaves ACC into α-ketobutyrate and ammonia in higher plants. This study was conducted to examine the effect of Methylobacterium inoculation on seedling development and ethylene emission in tomato and red pepper plants under greenhouse condition. Methylobacterium inoculation increased significantly seedling development and reduced the ethylene emission of tomato and red pepper plants Bacterial inoculation reduced ethylene emission in tomato and red pepper leaves infected with bacterial spot (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria), bacterial wilt (Ralstonia solanacearum) and Phytophthora blight (Phytophthora capsici). Although the Methylobacterium strains did not show antagonistic effects against the phytopathogens under in vitro condition, they accumulated the antimicrobial compound salicylic acid in culture medium. Tomato and red pepper leaves treated with Methylobacterium strains showed significantly reduced disease incidence and lowered ethylene emission. Bacterial salicylic acid production confers enhanced disease resistance in inoculated plants lowered ethylene emission and growth promotion. In greenhouse experiments, the disease index value observed in Methylobacterium strains treated tomato and red pepper plants were lower than that of uninoculated treatment. Plants treated with Methylobacterium strains challenge inoculated with Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (XCV) and Ralstonia solanacearum (RS) showed significantly reduced disease symptom and lowered ethylene emission under greenhouse condition. The ACC and ACO (1-aminocyclopropane-1- carboxylate oxidase) accumulated in the tomato and red pepper leaves were significantly reduced with Methylobacterium spp. inoculation compared to treatment with pathogen alone. Ethylene level is ultimately reduced by reducing the biosynthetic precursor, ACC. Based on these results, Methylobacterium strains could be used to reduce disease symptoms in plants by lowering stress ethylene. In addition PR proteins related to ISR (Induced systemic resistance) including β-1,3-glucanase, PAL, PO and PPO were increased in Methylobacterium strain inoculated tomato and red pepper plants. This study supports that the Methylobacterium strains might increase the activity of defense enzymes by modulating the ethylene biosynthesis pathway, suggesting the possibility of using Methylotrophic bacteria as potential bio-control agents.

Generation and application of novel heterologous gene expression systems using the infectious cDNA molecular clone of the Japanese encephalitis virus

윤상임 Chungbuk National Univ. 2005 국내박사

Preparation and characterization of polyurethane nanocomposites with organoclay

김진태 Chungbuk National Univ. 2005 국내박사