시아노박테리아 succinic semialdehyde dehydrogenase의 조효소를 이용한 산화방지와 구조 및 기능에 대한 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 농생명공학부, 2014. 2. 이상기.해양미생물인 Synechococcus로부터 유래한 Succinic semialdehyde dehydrogenase (SySSADH)는 aldehyde dehydrogenase family에 속하는 효소로서 이 family에 속하는 효소들의 구조와 기능은 이미 잘 알려져 있으며 이 계열 효소들의 주된 기능은 기질의 aldehyde group을 carboxyl group으로 전환하는 것이다. 이들 상호간의 아미노산 1차 서열의 유사성은 적지만 전체적인 구조가 비슷하며 특히 Cysteine과 Glutamate로 이루어진 catalytic loop은 상당히 유사한 특징이 있다. 이런 SSADH 효소들은 γ-aminobutyrate shunt에서 γ-aminobutyrate의 분해 중간 산물인 succinic semialdehyde의 aldehyde group을 산화시켜 succinate를 생성하는 역할을 한다. 하지만 γ-aminobutyrate shunt에서 역할을 하는 다른 유래의 SSADH와는 달리 SySSADH는 2-oxoglutarate dehydrogenase 효소가 결핍되어 있다고 알려진 cyanobacteria의 TCA cycle에서 이 결핍을 우회하는 효소로서의 역할을 한다. SySSADH 효소는 NADP+를 조효소로 사용하여 succinate를 생산하며 활성 부위에 2개의 Cysteine residue를 가진 다른 SSADH와는 달리 1개의 Cysteine을 가지고 있다. 이 논문에서 SySSADH의 구조, 조효소인 NADP+, NADPH 그리고 기질인 Succinic semialdehyde가 결합된 총 3개의 구조를 규명하였으며 이 구조들을 통하여 조효소가 활성부위에 존재하는 Cysteine 잔기에 직접적으로 결합한다는 사실을 밝혔고 이러한 결합이 기질과 조효소의 반응으로 넘어가는 과정에서 thiohemiacetal 중간체로 연결되는 작용 기작을 입증하였다. 추가적인 분석으로 SySSADH는 산화에 민감한 효소로서 조효소인 NADP와 Cysteine의 결합이 과산화 수소의 산화 스트레스에서부터 효소의 활성을 보호하는 역할을 함을 확인하였다. 이러한 SySSADH의 구조적 기능적 특징은 2개의 Cysteine 잔기가 disulfide bridge의 redox를 통하여 산화를 방지하는 방식과는 달리 조효소를 통한 산화 방지 기작을 입증하였다.Succinic semialdehyde dehydrogenase (SSADH) from cyanobacterium Synechococcus belongs to aldehyde dehydrogenase (ALDH) superfamily. The structure features and functional details for members of ALDH family were well established. The main functional role of the ALDH family is to convert an aldehyde group of substrate to a carboxyl group. In spite of low sequence identity among the members, enzymes in the family exhibit structural similarites and highly conserved catalytic loops including the catalytic cysteine and glutamate residues. SSADHs as a member of the γ-aminobutyrate shunt produce succinate through the oxidation of an aldehyde group in succinic semialdehyde which serves as an intermediate of γ-aminobutyrate degradation. But Synechococcus SSADH (SySSADH) differs from other SSADHs in the γ-aminobutyrate shunt. SySSADH is a TCA cycle enzyme and completes a 2-oxoglutarate dehydrogenase-deficient cyanobacterial TCA cycle through a detour metabolic pathway. SySSADH produces succinate in an NADP+-dependent manner with a single cysteine acting as the catalytic residue in the catalytic loop. Crystal structures of SySSADH were determined in its apo form, as a binary complex with NADP+, and as a ternary complex with succinic semialdehyde and NADPH, providing details about the catalytic mechanism by revealing a covalent adduct of a cofactor with the catalytic cysteine in the binary complex and a proposed thiohemiacetal intermediate in the ternary complex. Further analyses showed that SySSADH is an oxidation-sensitive enzyme and that the formation of the NADP–cysteine adduct is a kinetically preferred event that protects the catalytic cysteine from H2O2-dependent oxidative stress. These structural and functional features of SySSADH provide a molecular basis for cofactor-dependent oxidation protection in 1-Cys SSADH, which is unique relative to other 2-Cys SSADHs employing a redox-dependent formation of a disulfide bridge.ABSTRACT ………………………………………………………………… i CONTENTS ………………………………………………………………… iii LIST OF FIGURES ………………………………………………………… v LIST OF TABLES …………………………………………………………… vii LIST OF ABBREVIATIONS ………………………………………………… viii 1. Introduction ………………………………………………………………… 1 2. Materials and Methods …………………………………………………… 13 2.1 Cloning, expression and purification …………………………………………… 13 2.2 Crystallization …………………………………………………………………… 14 2.3 Data collection and structure determination …………………………………… 17 2.4 Dehydrogenase activity assays …………………………………………………… 20 2.5 Activity assays under H2O2-dependent oxidative stress ………………………… 22 3. Results ………………………………………………………………… 23 3.1 Overall structure of apo-SySSADH …………………………………………… 23 3.2 Structure of SySSADH in a binary complex with NADP+……………………… 31 3.3 Ternary complex of SySSADH with NADPH and SSA………………………… 39 3.4 Structural comparison of different ligation states ……………………………… 43 3.5 Functional analysis of the active site residues ………………………………… 46 3.6 Formation of an NADP-cysteine adduct in solution …………………………… 52 3.7 Cofactor-dependent oxidation protection in SySSADH ………………………… 55 3.8 Redox-dependent activity regulation in a 2-Cys EcSSADH …………………… 59 4. Discussion ……………………………………………………………… 64 5. References …………………………………………………………… 74 ABSTRACT IN KOREAN ………………………………………………… 80 ACKNOWLEDGMENTS ………………………………………………… 82Docto

수소화 처리 촉매의 시장 및 기술기회 분석

비매

글로벌 사회문제 해결을 위한 한국의 대응 : 지속가능발전목표(SDGs), 한국은 어디까지 왔나?

지속가능발전목표(SDGs ; Sustainable Development Goals)라고 하면 많은 사람들에게 생소한 용어로 다가올 것이다. SDGs는 2016년부터 2030년까지 전 세계의 모든 국가가 미래 세대의 필요를 충족시킬 수 있으면서, 오늘날의 필요도 충족시킬 수 있는 지속가능한 사회와 경제발전 및 환경보호를 위한 노력의 정도를 목표로 정해둔 것이다. SDGs가 글로벌 사회 문제를 효율적이고, 체계적으로 다루기 위한 전 세계적인 대응으로 막연한 접근과 공허한 목표일 수 있기에 UN에서는 사회발전, 경제개발, 환경보호 등의 세 가지 축을 기준으로 17개 목표와 169개의 세부 목표, 그리고 이를 측정할 수 있는 다수의 측정 지표로 체계화하였다. 이처럼 SDGs는 공동의 실천을 기반으로 하는 목표를 제시하고 있으며 UN의 주도 하에 각 국가가 SDGs의 각 목표를 어느 정도 달성하고 있는 지에 대하여 보고하도록 권고 되고 있다. 이에, 본 고에서는 우리나라가 SDGs에 어떻게 대응하고 있으며, 현주소는 어떤 상황인지 살펴보고자 한다

온몸의 연속절단면영상 만들기

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학술논문 데이터로 바라 본 글로벌 과학기술연구 수준의 거시적 변동

국가 과학기술 계획은 수립하고 목표를 설정하는 작업에 국가의 과학기술 수준을 정확하게 파악하는 작업이 선행되어야 한다는 점은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 본 고는 과학기술 수준과 관련하여 가장 대표적으로 활용되는 논문 데이터에 기반한 수준 측정 방식의 새로운 대안을 제시하고자 한다. 논문 데이터 분석 결과는 현장 연구자들은 물론 사회 일반에서도 주목도가 상당히 높다. 지난 수십년 간 세계 각국은 논문 데이터를 활용하여 국가의 연구 활동을 측정하는 다양한 작업을 수행하였다. 국가의 과학기술 역량을 가늠하는 지표로 논문 데이터를 활용할 수 있다는 관점은 큰 거부감 없이 사회 전반에 수용되었다고 볼 수 있다. 그럼에도 불구하고 논문 데이터의 분석 결과와 그 결과의 활용에는 여러 논란과 문제제기가 자주 이어지게 된다. 다소 거칠게 논쟁 발생의 원인을 정리하자면, ‘논문 데이터가 갖고 있는 특성을 무시한 데이터 처리’라고 할 수 있다. 예를 들어 개별 논문의 우수성을 측정하기 위한 대리지표로 많이 활용하는 피인용수를 들어보자. 과학기술을 포함한 학문 활동에는 다양한 분야들이 존재하는데, 피인용수는 분야별로 인용의 강도와 분포가 매우 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다. 따라서 상이한 분야의 피인용수를 적절한 정규화 처리 과정 없이 단순 비교하는 행태는 억지로 오렌지와 사과의 맛을 비교하려는 시도에 빗댈 수 있을 것이다. 논문 데이터의 처리와 활용 과정에서 나타나는 다양한 오·남용 행태들과 잘못된 관행이 확산되는 현실에 경종을 울리고자 지난 2015년, 세계 각국의 과학계량학 관련 연구자들이 뜻을 모아 라이덴 선언(Leiden Manifesto)을 발표한 바 있다. 지표 수치 자체에 대한 집착이나 맹신을 버리고, 논문 성과가 산출되는 다양한 맥락에 대한 인정, 투명한 데이터 처리 등을 강조한 것이다. 본 고는 라이덴 선언이 제시한 ‘학문 분야별 출판과 인용 관행의 다양성에 대한 인정’원칙을 수용하고, 이를 실제 수준 분석에 유용하게 적용하기 위한 고민을 담았다. 이를 위해 기존에 많이 활용된 평균기반 지표 대신에 백분위 기반 처리방식을 도입하였다. 극도의 비대칭 분포인 피인용수 데이터에 평균기반 지표를 적용하게 되면 개별 문헌이 전체 분포 상에서 갖는 위치 정보가 상당히 왜곡될 수 밖에 없다. 현재까지 나온 계량지표 중에서 극단 값의 영향을 가장 덜 받고 안정적으로 위치 정보를 제공하여 분야 간 비교를 가능하게 하는 방식은 백분위 기반 정규화 방식이라고 할 수 있다

숙주세포와의 노출에 의하여 유발되는 패혈증 비브리오균 rtxCA operon의 발현 특성

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 농생명공학부, 2011.2. 최상호.Maste

Arabidopsis thaliana으로부터 유래된 OHCU decarboxylase 단백질 발현, 정제, 초기 구조 규명

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Scientific authorships and collaboration network analysis on Chagas disease: papers indexed in PubMed (1940-2009)

Chagasdiseaseisachronic,tropical,parasiticdisease,endemicthroughoutLatinAmerica.Thelarge-scalemigrationofpopulationshasincreasedthegeographicdistributionofthediseaseandcaseshavebeenobservedinmanyothercountriesaroundtheworld.Tostrengthenthecriticalmassofknowledgegeneratedindifferentcountries,itisessentialtopromotecooperativeandtranslationalresearchinitiatives.WeanalyzedauthorshipofscientificdocumentsonChagasdiseaseindexedintheMedlinedatabasefrom1940to2009.Bibliometricswasusedtoanalyzetheevolutionofcollaborationpatterns.ASocialNetworkAnalysiswascarriedouttoidentifythemainresearchgroupsintheareabyapplyingclusteringmethods.Wethenanalyzed13,989papersproducedby21,350authors.Collaborationamongauthorsdramaticallyincreasedoverthestudyperiod,reachinganaverageof6.2authorsperpaperinthelastfive-yearperiod.Applyingathresholdofcollaborationoffiveormorepaperssignedinco-authorship,weidentified148consolidatedresearchgroupsmadeupof1,750authors.TheChagasdiseasenetworkidentifiedconstitutesasmallworld,characterizedbyahighdegreeofclusteringandanotablyhighnumberofBrazilianresearchers