생명 현상의 탐구를 위한 새로운 바이오프로브 및 생리활성 저분자 화합물의 합리적 디자인 및 최적화

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 화학부 유기화학전공, 2017. 2. 박승범.인간 생명체의 크고 작은 변화들에 있어서, 모든 기초적인 영역 내면에 화학적 상호작용이 그 기저를 이루고 있다. 눈으로 볼 수 없는 몸 속의 작은 세계를 관찰하는데 있어서, 생체 시스템을 탐지하거나 생체 시스템에 변화를 가져올 수 있는 화학적 도구들의 개발은 필수불가결하다. 다양한 질병 치료제들을 포함해, 저분자 화합물은 인간을 포함한 유기체의 내부를 탐구하기 위한 가장 잘 알려진 도구이다. 표현형 기반 스크리닝은 새로운 저분자 기반 신약 후보물질을 발굴하기 위한 중요한 출발점이다. 최근 수십 년간 많은 새로운 작용 기전을 지니는 신약들이 표현형 기반 스크리닝을 통해 발굴되었으며, 이는 표현형 기반 스크리닝이 신약개발을 위한 훌륭한 도구임을 시사한다. 하지만 얻어진 후보물질들의 자세한 메커니즘을 밝기 위해서는 추가적인 연구 과정과 노력이 필요하며, 이는 표현형 기반 신약개발에 있어서 피할 수 없는 과제이기도 하다. 적절한 화학적 도구의 개발은 표현형 기반 스크리닝의 초기 단계에서뿐만 아니라, 추후 표적 메커니즘 규명에 있어서도 중요한 단서를 제공해줄 수 있다. 표현형 기반 스크리닝을 출발점으로 하는 유용한 신약 개발 플랫폼은 다음과 같이 세 단계로 구성된다. (1) 표현형에 기반한 신약 후보 물질의 발굴, (2) 선택된 생리활성 저분자 화합물에 대한 표적 단백질의 규명, (3) 그리고 선택된 물질들의 생물학적 효능 개선을 위한 구조 최적화이다. 위의 플랫폼에 대하여 각 단계에서 적절한 화학적 도구들의 고안이 선행되어야 한다. 생명 현상의 표현형 관찰을 위한 형광체 및 형광 센서, 표적 규명을 위한 프로브, 개선된 생리활성 화합물을 구조활성 상관관계를 통하여 얻어내는 것까지, 각 단계에 필요한 도구들을 분자구조의 디자인을 통하여 고안할 수 있다. 본 학위논문에서는 위의 표현형 기반 신약 개발 플랫폼을 토대로, 생명 현상의 탐구를 위한 도구들인 바이오프로브와 생리활성 저분자 화합물을 디자인하고 최적화하는 연구에 관하여 이야기하고자 한다. 이를 다음 세 개의 파트로 나누어서 설명할 수 있겠다. 첫 번째 파트에서는 나프탈렌 구조에 기반한 이광자 형광체를 디자인하고 구축하는 연구에 대해 설명하고자 한다. 형광 유기 화합물은 생명체의 표현형 변화를 포함한 생명 현상을 형광을 통하여 관찰할 수 있게 해주는 유용한 도구이다. 나프탈렌 구조 기반 형광체인 아세단에서 출발하여, 가시광선 전 영역의 형광 물성을 나타내면서 손쉽게 합성 가능한 이광자 형광체들을 구축할 수 있었다. 나아가서, 과산화수소 농도를 감지하는 형광 장파장 영역의 이광자 형광 센서를 고안하였으며, 이를 체내 염증 반응의 모니터링에 적용할 수 있었다. 두 번째 파트에서는 생리활성물질의 표적 규명을 위한 프로브를 디자인하고 최적화한 연구에 대하여 설명하고자 한다. 첫 번째 섹션에서는 FITGE라는 방법에 기반한 표적 규명에 대하여 설명하고, 성공적인 두 가지 표적 규명 사례를 통하여 표적 규명 프로브 디자인 전략에 대하여 논하고자 한다. 두 번째 섹션에서는, 표적 규명 프로브에 사용되는 각 광반응성 작용기에 특이적으로 결합하는 단백질들을 찾아냄으로서, 표적 단백질 규명 효율을 개선한 연구에 대해 이야기하고자 한다. 세 번째 섹션에서는 표적 규명 프로브의 구조 변화, 특히 길이와 배향 변화에 따른 비특이적 단백질 결합 정도가 어떻게 바뀌게 되는지 논하고자 한다. 세 번째 파트는 생체 내 표적이 규명된 생리활성물질의 구조 최적화에 관한 연구이다. 첫 번째 섹션에서는, 천연물의 전합성과 그 유도체들의 합성을 통하여, ERRγ의 역작용제들을 찾아내고 그 효능을 확인한 연구를 이야기하고자 한다. 두 번째 섹션에서는, 체내 염증 반응을 매개하는 HMGB1를 표적으로 하는 ICM 화합물을 구조 개선을 통하여 패혈증 치료에 성공적으로 적용한 연구를 이야기하고자 한다. 본 학위논문의 세 가지 파트에서 설명하고자 하는 바이오프로브와 생리활성 저분자 화합물에 대한 디자인 및 최적화에 관한 연구는 신규 신약 후보물질을 발굴하는 것뿐만 아니라, 잘 알려지지 않은 새로운 생명 현상을 탐구하는데 있어서 유용한 한 걸음이 될 것이라 기대하는 바이다.When we observe microscopic or macroscopic changes in biological systems including human, chemical interactions underlie in every fundamental region. Prior to observing the invisible microscopic world in human body, development of chemical tools for monitoring or perturbing biological systems is necessary. Including many kinds of medicines on the market, small molecules modulators are well-known toolkits for discovering the inside of humans and the living organisms. Phenotype-based screening has emerged as a promising starting line to discover novel small-molecule drug candidates. In the recent few decades, most of the newly discovered first-in-class drugs were discovered by phenotype-based approach, which has been the best way to reach the goal. However, this attractive approach has its own limitation. Usually when we found out a potent candidate by the phenotype-based approach, there are more lengthy ways to identify its actual biological mechanism. Target protein identification is a significant hurdle in phenotype-based drug discovery. Phenotype-based discovery of novel bioactive molecules and their target protein identification are facilitated by useful chemical tools. For this purpose, design and optimization of the chemical tools are crucial for expanding our knowledge about unclear and challenging biological events, including incurable diseases or unknown various metabolic pathways. In general, phenotype-based drug discovery platform consists of (1) phenotype-based discovery of hit compounds, (2) target protein identification of the selected molecules and (3) further hit-to-lead optimization. In this whole drug discovery process, designing proper chemical toolkits for each step has to be preceded. They could be prepared by rational molecular designFluorophores and fluorescent probes for monitoring phenotypic changes, probes for identifying the target of a bioactive compound, and development of improved candidates through structure-activity relationship study. Systematic design of biochemical tools is explained in three parts as following. Part 1 describes the design and construction of naphthalene-based two-photon fluorophores. Fluorescent organic compounds are useful research tools for visualizing biological events including phenotypes in biological systems. Starting from a naphthalene-structure based fluorescent compound, acedan, readily preparable two-photon emission fluorophores were designed with full visible-color coverage. In advance, a two-photon hydrogen peroxide (H2O2) sensor was successfully constructed with the turn-on property of red fluorescence. Part 2 describes the design and optimization of target identification probes for affinity-based 1D or 2D target identification methods. First section of Part 2, FITGE-based target ID and the strategy for target ID probe design was described with two successful target ID cases. Second section of Part 2, specific binding proteins with each photoaffinity linker in target ID probes were figured out, which proteins could disrupt efficient deconvolution by nonspecific binder of target ID probes. Third section of Part 2, with the change of molecular shapes in target ID probes, length and linearity of target ID linkers could affect the level of their nonspecific protein bindings. Part 3 describes the structural optimization of hit compounds based on identified biological targets. First section of Part 3, primary computational screening and further biological evaluation was performed to discover a natural product, eryvarin H, with ERRγ inverse agonistic function. After total synthesis and derivatization, we finally discovered and synthesized novel ERRγ inverse agonists from nature. In the second section of Part 3, treatment for sepsis pathogensis was successfully done by HMGB1 modulator, ICM. From the structure-activity relationship (SAR) of ICM through HMGB1, compounds 2j and 2l with improved anti-inflammatory effects were optimized and successfully ameliorated sepsis pathogenesis in mouse model. In conclusion, design and optimization of bioprobes and bioactive small molecules in this dissertation suggest us a decisive answer for not only discovering novel first-in-class drug candidates, but also lifting the veil of unknown biological phenomena.Part 1. Design and Construction of Naphthalene-based Two-photon Fluorophores 1 1.1. Readily Accessible and Predictable Naphthalene-based Two-photon Fluorophore with Full Visible-color Coverage 2 Part 2. Design and Optimization of Target Identification Probes 45 2.1. Probe Design for Target Protein Identification of Bioactive Small Molecules: Design Strategy and Case Studies 46 2.2. Investigation of Specific Binding Proteins to Photoaffinity Linkers for Efficient Deconvolution of Target Protein 87 2.3. Nonspecific Protein Labeling of Photoaffinity Linkers Correlates with Their Molecular Shapes in Living Cells 131 Part 3. Structural Optimization of Hit Compounds based on Identified Biological Targets 164 3.1. Total Synthesis of Eryvarin H and its Derivatives as Estrogen-related Receptor γ (ERRγ) Inverse Agonists 165 3.2. Treatment of Sepsis Pathogenesis with High Mobility Group Box Protein 1 (HMGB1)-regulating Anti-Inflammatory Agents 198 국문초록 237Docto

A study on the effects of outpatients'' admissive channels on their satisfaction with the medical services

병원경영 전공본 연구는 중소 병원 외래환자의 내원경로가 고객 만족도, 추천 의향 및 재이용 의향에 미치는 영향을 분석하고자 서울시에 소재한 M병원의 2016년 10월부터 2017년 3월까지 내원한 외래 환자 중 10%를 무작위로 추출한 후 병원 마케팅 설문에 응한 환자 총 432명을 대상으로 하였다. SPSS 18 통계 프로그램을 이용하였으며, 빈도분석, 교차분석, 선형회귀분석 등을 사용하였다. 주요 결과로는 첫째, 내원경로별 환자 특성으로는 온, 오프라인 광고에서는 신환과 40대가 가장 많았다. 지인 추천의 경우 20대와 60대, 70대가 많았다. 인근 지역에서 방문한 경우는 여성이, 신환이면서, 강서구에 거주할 때 가장 많았다. 둘째, 내원경로의 진료과적 특성으로는 가정의학과, 산부인과, 난임은 지인 추천으로 방문한 사람이 가장 많았고, 내과, 비뇨기과, 소아과, 외과에서는 인근 지역이 가장 많았다. 셋째, 가장 많은 진료비를 지출하는 경로는 지인 추천으로 164,307원이었고 다음은 타 병원 추천 159,284원, 온, 오프라인 광고 147,531원, 인근 지역이 135,767원 순으로 지출하였다. 넷째, 내원경로가 만족도, 재이용 의향, 추천 의향에 미치는 영향 분석 결과 지인의 소개나 추천으로 방문한 지인 추천(0.929)과 타 병원의 권유나 추천으로 방문한 타 병원 추천(0.884)이 만족도에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 재이용 의향과 추천 의향에도 지인 추천과 타 병원 추천은 유의한 영향이 있는 것으로 나타났다. 연구결과 핵심으로 만족도나 추천 의향, 재이용 의향 등에 지인 추천과 타 병원 추천이 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 중소 병원에서도 주변 일차 병원들과 진료 협력을 맺는 등 주변 병원의 네트워크를 잘 활용하는 것이 필요하며, 환자 하나하나가 만족할 수 있도록 환자들의 요구 사항을 조사하여 그에 맞추어 병원의 종합적인 질 향상 및 마케팅 노력이 필요하다. 최근 병원들은 경쟁구도 등으로 타 의료기관과의 차별성을 부각시키기 위해 광고를 강화하고 있지만 본 연구에선 온, 오프라인 광고를 통해 방문한 환자의 만족도, 재이용 의향, 추천 의향에 유의한 영향을 미치지 않았다. 병원들이 광고나 홍보에 비용을 쓰고 노력을 하고 있는데 실제로 그 효과가 환자의 만족도나, 추천 의향, 재이용 의향 등에 긍정적으로 영향을 주는지 정기적으로 확인해야 될 것이다.open석

담양 봉서마을 대나무공원 환경설계

학위논문(석사)--서울대학교 환경대학원 :환경조경학과,2002.Maste

가상현실환경에서 교안유도 방식과 비유도 방식에서의 학습자 주의분석을 통한 학습효과에관한 연구

학위논문(석사) - 한국정보통신대학교 : 공학부, 2006, [ v, 63 p. ]In this paper, I investigated the effects of guided and unguided style VR learning on user attention and retained knowledge. I conducted a study where users performed guided or unguided style learning in the virtual environment while user attention was measured through physiological sensors (EEG, ECG, and GSR) and an eye tracking system. The virtual environment contained the five specific events associated with different stimuli, but the guided task was designed to provide the specific goals whereas the unguided task asked the user to actively search for the interesting items. After taking the experiments, I evaluated subjects`` attentions, workload, feelings and memories by using four physiological sensors, video analysis, posttest survey and VR (YG log) information such as navigations and snapshots with which subjects provided during the VR experiences. The results showed that the unguided task followed by the guided task made a considerable learning effect by giving a preview to the user. Moreover, guided task takes subjects more attention and mental workload rather than unguided task. In additions, tactile feedback, sudden view point change, moving and bright color played an important factor in increasing human attention states that also induced enhancing human memory about VR experience.한국정보통신대학교 : 공학부

Alternative Polyadenylation Orchestrates Dynamic Gene Regulation of Endogenous dsRNAs

Alu elements are the most abundant type of SINE and consist over 10% of the human genome. Inverted repeats of Alu elements (IRAlus) in 3' UTR can form intramolecular double-stranded RNAs (dsRNAs) which affect the subcellular localization and translation of the host mRNA. However, the transcriptome-wide regulatory potential of these IRAlus elements remains largely unknown. Here, we utilized various database to identify genes that contain functional IRAlus elements in 3' UTR at the transcriptome level. We find that mRNAs with proximal IRAlus elements compared to polyadenylation sites (n = 259) show increased nuclear retention and decreased translation efficiency while distal IRAlus-containing mRNAs (n = 353) are indistinguishable from those of non-IRAlus mRNAs. Moreover, our analysis of J2 fCLIP-sequencing identifies 797 transcripts that may contain IRAlus elements in their 3' UTR. We further find that the gene regulation by the IRAlus element is determined by the polyadenylation factors. In particular, we show that p53 pathway can be activated via lengthening of 3' UTR of MDM2 and subsequent inclusion of the IRAlus element. Our work unveils the dynamic regulation of IRAlus-mediated gene silencing through alternative polyadenylation sites and suggests dsRNA structure as a regulator of numerous biological processes including ubiquitination

세포 및 바이러스 이중나선 RNA의 메커니즘과 응용에 관한 연구

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과, 2023.8,[x, 126 p. :]Beyond the canonical role of RNA in conveying sequence-embeded genetic information, recent studies have shown that RNA also transmit a biological signal through its structure. Double-stranded RNA (dsRNA) is an important pathogen-associated molecule pattern (PAMP) as viruses produce long dsRNA molecules as a byproduct during viral replication. In vertebrates, the innate immune system recognizes the dsRNA structure rather than a specific nucleotide sequence and induces an antiviral state to defend against viral infection. This structure-mediated recognition allows innate immune proteins to bind endogenous dsRNAs as well and induce subsequent signaling transductions. In this thesis, I will discuss the capturing method of dsRNA using their structural characteristic as well as its application to the detection of viral dsRNA and studying the biological role of endogenous dsRNA structure. In Chapter 1, reactive poly(pentafluorophenyl acrylate) (PPFPA)-grafted surfaces were used to immobilize dsRNA recognizing J2 antibody to construct a universal virus detection platform with enhanced sensitivity. The PPFPA-grafted silicon substrate was optimized for biomolecule immobilization by modulating surface hydrophilicity. To increase the long dsRNA detection sensitivity, a two-step method is devised where the captured dsRNAs are visualized with multiple fluorophore-tagged J2 antibodies. This universal virus detection platform successfully detected the dsRNAs from the lysate of hepatitis A or C virus-infected cells. Chapter 2 will discuss the biological role of inverted repeats of Alu (IRAlus) elements, which form dsRNA structure that can lead to nuclear sequestration and subsequent translational suppression of the host mRNA. Genes that contain functional IRAlus elements were initially identified, and by utilizing J2 formaldehyde-mediated cross-linking immunoprecipitation and sequencing (fCLIP-seq), I greatly expanded the number of genes that contain IRAlus elements that can induce gene silencing effects. With this method, I found a new mechanism for the crosstalk between alternative polyadenylation and endogenous dsRNAs in the post-transcriptional regulation of numerous biological processes including MDM2-p53 associated tumorigenesis and neurodegenerative diseases. Collectively, this thesis will extend our knowledge of the structural characteristics and biological role of the viral dsRNA as well as the endogenous dsRNAs.한국과학기술원 :생명화학공학과

Anionic polymerization of α-pyrrolidone

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 화학과, 1975.8, [ [ii], 34 p. ]N-acetyl $\epsilon$-caprolactam, N-benzoyl $\epsilon$-caprolactam, N,N``-adipyl bis $\epsilon$-caprolactam 을 개시제로 사용하여 potassium pyrrolidonate 촉매 존재하에서 $\alpha$-pyrrolidone 을 $45\,^\circ\!C$ 에서 중합하였다. 세가지 개시제들의 음이온 중합에 있어서 중합도나 중합수득율에 미치는 개시효과를 조사하였다. 중합반응 시간에 따른 상대점도의 변화를 측정하였고, 중합반응 기구에 대하여 연구하였다.한국과학기술원 : 화학과