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유산균과 건강

유산균(Lactic acid bacteria)과 건강서론현대 과학이 발달하기 오래 전부터 인류는 유산균이 가지고 있는 독특한 성질들을 의식적, 혹은 무의식적으로 사용하여 왔다. 유산균은 인간이 이용할 수 있는 가장 유익한 미생물의 한 종류로서 오랜 역사를 두고 발효유 제품을 중심으로 하여 각종 발효식품, 장류, 김치, 발효소세지, 의약품 및 가축의 사료 첨가제 등에 이르기까지 인류생활에 광범위하게 활용되어 오고 있다. 또한 유산균은 사람이나 포유동물의 소화관, 구강, 질, 각종 발효식품과 토양 등 자연계에 널리 분포되어 있으며, 이들 유산균은 인류의 생활에 직접, 간접적으로 밀접한 관계를 맺고 있는 유익한 공생체의 하나임을 알 수 있다. 이와 같이 이들 유산균의 이용은 첫째, 유산발효에 의한 식품 보존성의 향상, 둘째, 유산을 비롯한 대사산물에 의한 풍미증진, 셋째, 길항물질 등의 생성으로 인체 유해 미생물의 억제에 의한 건강 증진, 넷째, 비타민과 같은 인체 유용물질의 합성에 의한 영양 및 건강 증진효과를 목적으로 광범위하게 이용하여 오고 있다.유산균의 정의와 특성유산균은 분류학적으로 독립된 개념이 아니고 Bergy’s Manual of Systematic Bacteriology Vol.의 출판 후부터 유산균에 대한 계통분류학적 검토가 이루어져 왔다. 그렇다고 하여 유산균이라는 항목이 별도로 설정되어 있는 것은 아니고 그램양성 구균과 그램양성 규칙성 간균의 분야에서 각각 다루고 있으며, 형태적으로도 구균, 간균, 유사구균(간균과 구균의 중간형)의 형태를 나타내는 것들도 있다.미생물중에는 생육하면서 유산(lactic acid)을 대사산물로서 많이 생성하는 것이 있는데, 이러한 세균들을 총징하여 유산균이라고 한다. 유산균이라는 명칭은 개념적인 것이며 세균의 분류학적 학술명은 아니다. 보통 소비하는 당에 대하여 약 50% 이상의 유산을 대사생산물로 생성하는 세균을 유산균이라고 한다. 대장균도 유산을 생성하지만 유산균이라고 하지 않는 이유는 유산 외에 여러가지 부패 산물을 생성하기 때문이다. 따라서 glucose로부터 다량의 유산을 생성하면서 식품이나, 사람과 동물의 장내에서 인체에 해로운 물질, 즉 indole, skatole, phenol, amine, 암모니아 등을 생성하지 않고 부패를 방지하는 등의 유익한 작용을 하는 세균을 개념적으로 유산균이라고 한다. 그러나 종류에 따라서는 질병의 원인이 되는 유산균으로서 Streptococcus mutans(충치 원인균), Str. Pneumonia, Str. Pyogenes등도 있다고 알려져 있다.< 통상적 개념의 유산균 정의>세포: 그램양성, 구균 혹은 간균catalase 음성 (혐기성 발효 입증)소비한 포도당으로부터 50% 이상의 유산생성endospore형성 안함운동성은 없고 간혹 운동성을 가진 것도 있다.< 유산균의 생리적 특성 >유산균의 크기는 보통 구균은 너비가 0.5∼1.0 mm이고, 간균은 0.5∼1.5 X 1.0∼2.0 mm 정도이다. 따라서 육안으로는 관찰이 불가능하고 현미경을 통해서만 볼 수 있다. 대부분의 유산균은 영하의 온도에서는 가사상태로 존재하다가 8도 이상이 되면 서서히 활동이 시작되어 37도 전후로 가장 활발한 활동을 한다. 45도가 넘어가면 생육을 억제 당하고, 60도 이상에서는 사멸하기 시작한다.유산균의 종류미생물은 그램 염색(음성or 양성), 균의 모양(구균or 간균), 생육조건(호기성or 혐기성), 배열형태, 탄수화물의 이용특성, 대사산물 등에 의해서 구분, 분류된다. 최근에는 유전자 서열을 조사하여 미생물의 계통분류에 적용하기도 한다.그러나 이러한 분류는 우리가 편이상 구분시키는 것으로 새로운 분류기준이 정립되면 수시로 변화된다. 실례로 비피도박테리움속(통상 비피더스균이라고 함)은 과거에는 바실러스 비피더스로 불리어지다 다시 락토바실러스 비피더스로 변경되었다가 1986년에 들어와서 하나의 속으로 자리를 잡았다.현재 유산균은 12개 속(Lactobacillus, Carnobacterium, Atopobium, Lactococcus, Pediococcus, Tetragenococcus, Leuconostoc, Weisella, Oenococcus, Enterococcus, Streptococcus, Vagococcus)으로 분류되어 있으며, 일반적으로 우리가 사용하고 있는 유산균은 크게 6가지의 속으로 나눌 수 있다. 막대기 모양의 락토바실러스, 공모양의 스트렙토코커스, 류코노스톡, 페디오코카스, 락토코커스, 비피도박테리움이 바로 그것들이다.락토바실러스 속우유의 유당을 뜻하는 Lacto와 막대 모양이라는 bacillus라는 말이 합쳐져서 생긴 말로 우유 속에 있는 유당을 분해하는 막대모양의 균이라는 뜻이다. 유산간균은 다른 유산균과 비교해서 과학적 효능에 대한 연구가 가장 많이 수행된 유산균이다. 즉 학술적으로나 산업적으로 가장 많이 이용되는 유산균들이다. 유산간균에는 불가리커스, 야쿠르트균, 애시도필러스 등이 있다.< 불가리커스균 >이 유산균은 불가리아지방에서 유래됐다는 뜻을 지니고 있다. 불가리아 지방 사람들이 애용하는 발효유 제품에서 발견된 유산균이다. 전통적인 발효에 사용되는 유산균으로 Salminen(1998)이 규정한 프로바이오틱 유산균에 포함되지는 않는다. 사람의 장내에 정착하지 않고 통과하기 때문에 지속적으로 인체 건강을 증진시켜주는 프로바이오틱으로 사용되는 것이 아니라 단순히 우유를 발효시킬 목적으로 사용되고 있다. 변비나 소화에 도움이 된다는 연구결과는 있다.< 야쿠르트균(Lactobacillus casei Shirota) >casei는 치즈라는 의미이며, Shirota는 발견자 이름이다. 이 막대모양의 유산균은 인체내 소화액, 담즙에 죽지 않고 주로 소장에서 활동하면서 소장 내 균총을 정상화시키고 대장을 안정화시키는 효과가 있다. 야쿠르트균은 내산성이 강한 특수 유산균으로 정장 작용 및 소화작용을 돕는 인체에 매우 유익한 균이다.< 애시도필러스균(Lactobacillus acidophilus) >락토바실러스균의 일종인 이 유산균은 막대기 모양의 유산균으로 산에 강한 내산성 균으로내산성이 뛰어나 위산을 견디는 능력이 우수하며 장내 부패성 미생물의 생장 억제, 항암효과, 콜레스테롤 저하작용, 비타민 B군의 합성능력이 있으며, 장내 정착이 가능한 미생물이다. 프로바이오틱 유산균으로서, 내생 유산균으로서 가장 많이 연구된 유산균중 하나이다. 인체와 공생하는 유산균으로 받아들여지고 있는 3종의 유산균중 하나이다. 기타 설사, 변비 개선 및 면역강화 등 기본적인 프로바이오틱 유산균으로서의 특징을 모두 가지고 있다.< SNUL균 >대표적인 애시도필러스균으로 콜레스테롤 저하작용이 매우 뛰어나며, 내산성과 담즙산 내성이 매우 강하다. 장내 증식이 우수하며 유해균의 억제작용에 기여하는 한국인 유산균이다.< 루테리 균 >애시도필러스, 비피더스 유산균과 함께 인간과 공생하고 있는 내생유산균이며 모유, 위, 소장, 대장, 질 등에서 가장 많이 발견되는 유산균이다. 애시도필러스 유산균보다도 내산성이 뛰어나며 루테린이라는 항균물질을 발생시켜 유해균을 사멸시키는 독특하고 유일한 특성을 가지고 있다. 유아설사 치료 효과가 뛰어난 것으로 받아들여지며 면역강화 및 항균 효과, 즉 외부 병의 원인이 되는 각종 요소로부터 인체를 보호하는데 가장 강력한 기능성을 보이고 있다. 일반적으로 인체의 소장에서 가장 많이 발견되는 유산균은 락토바실러스 애시도필러스와 락토바실러스 비피더스균이 대표적이다. 그러나 최근 연구 결과에 따르면 인체 내에서 가장 많이 발견되는 유산균으로 알려진 락토바실러스 퍼멘텀의 대부분이 락토바실러스 루테리인 것으로 밝혀졌다. 루테리는 소장에서 자주 발견되는 인체 유래 유산균이지만 이전에는 관심을 끌지 못하다가 최근 그 항균력과 면역 증강 효과가 밝혀지고 모유에서 발견된 후 새롭게 조명되고 있다.최근 여러 연구에선 루테리 유산균이 장에서 우위를 점할 수 있는 또 다른 이유는 보다 강력한 장 흡착력과 위산과 쓸개즙을 견뎌내 장에 도달하는 뛰어난 장 도달률 때문인 것으로 밝혀지고 있다. 장 도달률이 높다는 것은 양적으로도 많은 다수가 장에 정착할 수 있다는 것을 의미하기 때문이다. 루테리균은 유아의 장에 많으며 유아의 장을 튼튼하게 하는 유익균이란 점과 사람이 성인으로 성장할수록 균수도 줄어든다는 점에서 비피더스균과 유사한 점이 많다.그러나 비피더스균은 주 활동 무대가 대장이지만 루테리균은 유해균이 다량 증식하며 독 소가 흡수되는 소장 중에서도 유해균이 가장 많은 회장이 활동무대라는 점에서 차이가 있다. 따라서 루테리는 소장의 상단부인 공장이 주 활동무대인 애시도필러스보다도 더 치열한 경쟁이 이뤄지고 있는 곳에서 장에 정착해 장을 보호하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 루테리가 이처럼 균간 경쟁이 치열한 곳에서도 생존하고 가장 많이 발견되는 이유로 1985년 스웨덴 농과 대학 린드그렌 교수와 미국 노스캐롤라이나 주립 대학 도브로고즈 교수는 루테리가 분비하는 루테린이 그 원인이라고 발표했다. 루테린은 각종 유해균에 대해 항균효과가 있는 독특한 항균 물질로서 장에 흡착해 있는 루테리가 유해균이 장에 나타나면 루테린을 분비해 모두 사멸시킨다는 것이 그들의 설명이다.< 카제이 유산균 >65 ml 액상 요구르트에 주로 사용되는 유산균으로, 기능성이 우수한 유산균 중에 하나이며 프로바이오틱 유산균에 포함된다. 이 유산균은 특히 항암 효과가 높은 것으로 평가 받고 있으며 면역강화 및 각종 설사, 변비, 소화에 유리한 것으로 나와있다. 그러나 인체와 공생하고 있는 내생유산균(원래부터 인체에 정착해 있는)은 아니고 일시적으로 장에 머무는 일시정착균에 포함된다.스트렙토코커스 속Streptococcus는 사슬모양으로 연결되어 있다는 strepto(연쇄상, chain)와 공모양이라는 coccus(구형, round) 가 합쳐져서 '구형의 균이 사슬모양으로 이어져 있다'는 뜻이다. 대표적 균으로는 스트렙토코커스 써모필러스를 들 수 있다.< 써머필러스균(Streptococcus thermophilus) >

자연과학| 2012.03.02| 21페이지| 1,000원| 조회(434)

김치, 치즈, 유산균, 비피더스, 발효유, Bacteriocin, 균주, 박테리오신, 유산발효

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면역생물학

TdT 가 clonin 시 어디서 사용될 수 있는가.TdT 란 terminal deoxynucleotidyl transferase 로 cloning 시 vector에 원하는 유전자를 삽입하려면 gene이 들어갈 자리를 절단한 후, DNA의 말단을 서로 접합시켜 재조합된 유전자를 포함하는 하나의 염색체를 만들어야한다. 이 때 결손된 부위의 염색체의 손상을 방지하기 위하여 TdT 를 사용하여 nucleotide 를 무작위로 첨가해준다.CD4와 CD8이 double-positive thymocytes 형태로 존재하다가 어떠한 기전에 의하여 single-positive thymocytes 로 전환되는가.흉선세포가 일련의 발달과정을 거칠 때 T cell 수용체 유전자의 상태와 T cell 수용체의 발현과 CD3 복합체, 그리고 co-receptor 인 CD4, CD8 세포표면의 항원발현이 변화한다. 이들 표면의 변화는 세포의 기능적인 변화를 반영한다. 세포표면의 항원의 독특한 조합은 T cell의 두가지 형태인 α:β와 γ:δ 는 T cell 분화의 초기에 분별된다. 후에 α:β Tcell 은 CD4와 CD8 Tcell 의 두가지 기능 차이를 갖는 세포로 나뉜다.전구세포가 골수에서 흉선으로 처음 들어갈 때, 전구 세포는 성숙 T세포의 특징적인 표면 분자들의 대부분을 가지고 있지 않고, 수용체 유전자들도 재배열되어 있지 않다. 이들 세포의 대부분은 α:β Tcell 이 되며 일부분은 γ:δ T cell 이 된다. 이들 전구세포를 혈관으로 주입하면 B cell 과 NK cell 로 분화한다. 흉선의 지지조직과의 상호관계는 T cell 분화 초기에 이루어지며 세포증식 후에 초기 T cell 의 세포표면 항원인 CD2와 Thy-1(마우스에서)이 발현된다. 이 과정이 지난 뒤 약 1주일 후 T cell 의 특징적인 표지를 갖는 흉선세포가 생기지만 완전히 성장한 Tcell 의 3가지 표면 항원인 CD3:Tcell receptor complex, co-receptor CD4와 CD포의 5%)에는 소규모의 성숙 T세포군 2종이 포함된다. 이러한 흉선 ‘double-negative’ thymocytes의 20%와 전체 흉선세포의 1%에 해당하는 세포는 γ:δ Tcell receptor를 발현한다. 또 다른 20%의 ‘double-negative’ thymocytes 은 매우 제한적인 다양성을 갖는 α:β Tcell receptor를 가지며 또한 NK cell에 발현되는 NK1.1 수용체를 갖기 때문에 NK T cell 이라고 한다. NK T cell은 많은 염증반응의 초기반응에서 활성화되며 MHC class1 또는 class2를 인지하는 대부분의 α:β T cell 과는 달리 오히려 CD1을 인지한다. 이후로‘double-negative’ thymocytes는 완전한 T cell 수용체를 발현하지 않는 미성숙 흉선세포를 칭하기로 한다. 이들 세포는 γ:δ T cell 와 α:β T cell 로 성장하며 세포 대부분은 α:β T cell 로 분화한다.‘double-negative’ thymocytes시기는 CD44, CD25, stem cell factor의 수용체 kit와 같은 결합물질의 발현에 따라 세분된다. 처음에는 ‘double-negative’ thymocytes 는 kit와 CD44는 나타나지만 CD25는 나타나지 않는다. 이들 세포에서는 T cell receptor의 두가지 chain 을 나타내는 유전자가 발현되지 않고 germline으로 있다. 흉선세포가 성숙함에 따라 표면에 CD25를 발현하고 점차 CD44와 kit의 발현이 줄어들어 후에는 CD44 low CD25+인 세포가 되며 T cell receptor의 β사슬 유전자의 재조합이 이루어진다.CD44 low CD25+인 세포의 β사슬은 pTα(pre-T-cell α)라고 명명된 α사슬과 결합하여 발현되며 이것은 pre-B cell receptor와 비슷하다. 이 pre-T cell receptor 는 T 세포 수용체의 신호전달 체계에 관여하는 CD3과 복합체를 이루어 세큰 double-positive thymocytes만이 증식을 멈추면서 작은 double-positive thymocytes가 되며 α 사슬 유전자가 재조합한다.작은 double-positive thymocytes는 초기에 낮은 수준의 T cell receptor를 발현한다. 이러한 세포들 대부분은 자가 MHC를 인지하지 못하는 수용체를 발현한다. 그들은 양성선택에 성공하지 못하고 제거되도록 운명지어져 있다. 그러나 자기 MHC를 인지하는 double-positive thymocytes는 T cell receptor의 높은 수준을 발현하도록 성숙되고 점점 2개의 co-receptor 분자 가운데 하나를 발현하여 CD4나 CD8 single-positive thymocytes가 된다. 흉선세포들은 발달 중 double-positive thymocytes 시기 후에 자기 항원에 반응할 수 있는 세포를 제거하는 음성선택을 겪게 된다. 약 2%가 이러한 이중 선별에서 생존하여 말초의 T cell 레퍼토리를 이루어 흉선에서 점진적으로 방출되는 single-positive thymocytes로 성숙된다. T cell 전구세포가 흉선으로 들어가는 시기부터 흉선에서 방출되는 시기가 마우스에서는 약 3주로 측정되었다.Somatic hypermutation 이 T cell 에서는 일어나지 않는 이유B cell 에서는 가변부위에서 somatic hypermutation 이라고 알려진 또 다른 변형이 일어난다. 이것은 B cell이 항원과 만나 활성화되기 전에는 일어나지 않는다. 항원에 반응하여 증식된 B cell clone에서 유전자 재배열을 통해 조립된 면역글로불린 가변부위 유전자 내에 point mutation이 활발하게 일어나면 다양성이 크게 증가한다.T cell receptor는 이와 같은 다양성을 보이지 않는데, 이는 막 결합 항원 수용체의 일부로만 작용하기 때문이다. T cell receptor 일정부위의 역할을 세포표면에 고정되어 가변부위를 지지하며, 가변부위와 항원 제시되고 있다. T cell의 중요한 역할을 체액성 면역반응과 세포성 면역반응을 자극하는 것이므로 T cell이 자기단백과 반응하지 않는 것이 매우 중요하다. 자가항원을 인식하는 T cell 은 발달 기간에 철저하게 제거되고 somatic hypermutation가 일어나지 않으면 면역반응 과정의 후반기에 자기단백을 인식하는 체성 변이체가 생기지 않도록 할 수 있게 된다. 이러한 제약이 B cell receptor 에 똑같이 적용되지 않는데, 이는 B cell이 항체를 분비하기 위해서는 대개 T cell의 도움이 필요하기 때문이다. B cell 의 수용체가 변이하여 자가반응을 하게 된 경우라도 이러한 반응을 도와줄 수 있는 자가반응 T cell이 없기 때문에 결국 항체를 생산하지 못하게 된다.T cell이 먼저 자기 구성 성분이고 수용체의 ligand 로서, 중요 부위인 MHC분자와 상호작용한 후에, somatic hypermutation를 통해 자가 인지능력을 비정상적으로 향상시킬수 있다는 주장도 있다. 이 경우 이와 반대의 주장도 성립된다. T cell receptor 는 ligand 의 일부로, 반드시 자기 MHC분자를 인식해야한다. 인지능력의 소실이나 그로 인한 반응능력의 소실을 가져올 수 있는 somatic hypermutation를 피하는 것이 중요하다는 것이다. 그러나 면역글로불린과 T cell 수용체 사이의 차이에 대한 가장 설득력있는 주장은 somatic hypermutation은 B cell만의 특별한 적응현상이고 이는 Bcell 이 세포 외액에서 효과작용을 수행하기 위해서는 아주 높은 친화력의 항체를 만들어야 하기 때문이라는 주장이다. 이러한 현상이 somatic hypermutation를 통해 일어나며 이러한 과변이체들이 더 효과적인 항원 결합을 위해 선택된다.T cell receptor의 일정부위 유전자는 단지 세포막을 통과하는 polypeptide 를 encode 하고 있을 뿐이다.MHC class2 가 thymic epitheria막하 부위)에 있는 피질의 가장자리에서, 큰 미성숙 이중음성흉선세포가 활발하게 증식한다. 이러한 세포들은 모든 연속되는 흉선세포군으로 분화될 수있다. 피질 깊은 곳에서는, 대부분의 흉선세포가 작은 이중양성세포이다. 피질의 기질은, 표면에 MHC class1 뿐만 아니라 MHC class2 분자를 발현하고 있는 긴 가지를 뻗은 돌기(long branching processes)를 가지고 있는 상피세포들로 구성되어 있다. 흉선 피질은 흉선세포들로 가득 차 있고 흉선 피질 상피세포들의 가지를 뻗은 돌기는 대부분의 피질 흉선세포와 접촉하고 있다. 흉선 피질 상피세포상의 MHC 뷴자들과 발달 중인 T cell의 수용체 사이의 접촉이 양성선택에서 결정적인 역할을 한다.MHC class1과 MHC class2 분자는 세포에 따라 다르게 분포하므로, 각 경우에 따라 이들을 인지하는 T cell 의 효과 기능이 달라질 것이라고 생각할 수 있다. CD8 양성 세포독성 Tcell은 자신들이 특이적으로 인식하는 특정 세포를 죽이도록 설계되어 있다. 이 때 MHC class1 분자가 바이러스와 같은 감염원에서 유래한 peptide조각항원을 CD8 양성 T cell에 제공한다. 바이러스는 어떤 유핵 세포든지 감염시킬 수 있기 때문에 거의 모든 유핵세포들이 지속적인 발현 정도는 세포에 따라 다르지만, 모두 MHC class1 분자를 발현한다.반면에 MHC class2 분자를 인지하는 CD4 T cell의 주 기능은 면역계의 다른 효과세포를 활성화하는 것이다. 따라서 MHC class2분자는 모든 세포에서 발견되는 것이 아니고 면역반응에 관여하는 B림프구나 dendritic cell, magrophage등에서 발견된다. CD4양성 T cell이 B cell 표면의 MHC class2 분자에 결합된 펩티드를 인지하면, B cell를 자극하여 항체를 생산하게 한다. 이와 유사하게 CD4양성 T cell이 대식세포 표면의 MHC class2분자에 결합된 peptide를 인지하면 대식세포를 활성148

자연과학| 2007.05.26| 4페이지| 1,000원| 조회(294)

면역, MHC, CD4, CD8, hypermutation

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Transcription Factor가 defect 되었을 때 발생이상보다는 면역계 이상이 생기는데 이유에 대해 추론하시오.

Transcription Factor가 defect 되었을 때 발생이상보다는 면역계 이상이 생기는데 이유에 대해 추론하시오.세균에서 operon 조절은 유전자의 transcription를 촉진하거나 억제하는 스위치와 같은 역할을 한다. 우리와 같은 다세포 진핵생물에서는 유전자 발현조절이 훨씬 더 복잡하다. 이는 세포마다 발현되는 유전자가 다르기 때문이다. 이러한 복잡한 유전자 발현과정은 외부에서 온 신호에 의해 전사인자(transcription factor)가 활성화 되며, 전사인자들과 RNA 중합효소(RNA polymerase)가 함께 복합체를 형성하면서 시작된다.Transcription factor 는 몇 가지 유형이 있다. Transcription factor 가 붙는 DNA 서열은 이들이 조절하는 유전자 가까이에 있거나 멀리 떨어져도40kbp(4,000 base pair)를 넘지 않는 거리에 있다. Transcription factor 가 붙은 DNA는 loop를 형성함으로써 promoter에 붙은 단백질과 상호작용을 하여 transcription 이 원활하게 일어나도록 도와준다. 많은 transcription factor 들은 유사한 삼차구조를 지니는 DNA-binding motif라고 하는 공통된 부위를 갖는다. 이러한 motif들은 transcription factor 가 DNA에 붙을 수 있게 해주며, 대표적인 것으로 "helix-turn-helix", "zinc finger"와 "leucine zippers"들이 있다. 수 백개의 transcription factor 들이 알려져 있다.따라서 transcription factor 는 유전자 발현에 있어 상당히 중요하며 이것이 defect되었을 때는 필요한 단백질이 생산되지 않아 그 세포는 본래의 기능을 할 수 없게 되거나 살아갈 수 없게 된다.체내에서 일어나는 물질대사 및 모든 생명유지현상들. 뿐만 아니라 면역계는 하나의 과정으로 이루어지는 것이 아니라 여러 단계의 신호전달에 의하여 최종 단계에 도달하게 된다. 그 중 단 하나에 이상이 생기거나 연결고리가 끊어지게 되면 최종적인 결과에 이상을 초래하게 된다.

자연과학| 2007.05.26| 1페이지| 1,000원| 조회(207)

면역, 유전자, T-CELL, 전사인자, B-cell

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Apoptosis and Cancer

Apoptosis and CancerChapter4 Apoptosis in Cancer Formation and ProgressionSeo, Ji-YoungEvolution of Cancer(Nature 411;342-348.2001 Fig1)p53 Bcl-2p53 Funtion(Nature 411;342-348.2001 Fig3)p53 Pathway(www.emdbiosciences.com)Bcl-2Bcl-2 family (1) pro-survival ; Bcl-2 subfamily (2) proapoptotic ; Bax subfamily (3) BH3 subfamily (Bcl-2 homology domain) 세포내 존재 위치 미토콘드리아와 핵막, endoplasmic reticulum인 것으로 알려져 있다. 특징 -All pro-survival Bcl-2-like genes are potentially oncogenic. - Proapoptotic family members may act as tumor suppressorsinhibitPhysiologic roles항산화제로서의 역할 활성 유해 산소 생성의 저지 핵과 미토콘드리아내로의 Ca2+유입저지 caspase활성화의 저지 cytochrome C의 유출저지 Bcl-2는 cell cycle inhibitory effect를 가진다.Signal PathwayCD95 (Apo-1/Fas)receptor TNF PI3K/AKT NF-kB Decoy receptor Death ReceptorCD95(Apo-1/Fas) belongs to the subfamily of death receptors which is part of the TNF-receptor superfamily. Members of this family are characterized by two to five copies of cysteine-rich extracellular repeats. Receptor Apo-1 anticipating that it might be the first of a series of apoptosis-inducing receptor. Fas that could be triggered to induce cytotoxicity by an agonistic monoclonal antibody Death receptor have an intracellular death domain(DD) DD is essential for transduction of the apoptotic signals. (Exp Cell Res 256;58-66.2000)(Science 281;1305.1998 Fig1)1) CD95 ReceptorCD95L, are involved in TCR-triggered apoptosis (Exp Cell Res 256;58-66.2000) Expressed in the developing and the mature liver (Exp Cell Res 256;58-66.2000)(Nature 407;789. 2000 Fig2)2) TNF세포사멸과정중 괴사(necrosis) 현상도 일으키는 것으로 알려져 있다. 따라서 세포면역물질이면서 종양을 괴사시킨다. 매우 다양한 생리활성을 나타내는데, 현재까지 알려진 중요한 작용만도 (1) pro-inflammatory agent (2) antiparasitic agent (3) immunomodulator cachectin (4) fibroblast growth factor (5) antiviral agent (6) normal tissue remodeling의 mediator과 같은 여러 가지 기능이 알려져 있다.3) PI3K/Akt Pathway(Nature Reviews cancer 2;489-501.2002 Box2)The PI3K (phosphatidylinositol3-kinase) pathway regulates various cellular processes, such as proliferation, growth, apoptosis and cytoskeletal rearrangement. PI3K are heterodimeric lipid kinases that are composed of a regulatory (p85) and catalytic(p110) subunit that are encoded by different genes. AKT acts downstream of PI3K to regulate many biological processes, such as proliferation, apoptosis and growth, but other signalling pathways are also known to be regulated by PI3K activity and might be involved in PI3K-mediated tumorigenesis.One of the main functions of PI3K is to synthesize the second messenger PtdIns(3,4,5)P3(PIP₃)from PtdIns(4,5)P₂(PIP₂).(Nature Reviews cancer 2;489-501.2002 Fig1)4) NF-κB(1) control of NF-kB activity (2) immunoregulatory functions (3) inhibit caspase activation and apoptosis (4) cell proliferation(Nature Reviews Cancer 2;301-310.2002 Fig2)5) TRAILTRAIL (tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand) induces apoptosis in various tumor cells in vitro TRAIL is constitutively expressed on murin natural killer(NK) cells in the liver and plays a substantial role in suppressing tumor metastasis. The TRAIL expression on liver NK cells might be induced by locally produced IFN-r in the liver. The TRAIL expression on liver NK cells was likely to be directly responsible for the anti-metastasis effect. (Nature medicine 7;94-100.2001) TRAIL contributes to IFNr-dependent NK cell protection from tumor metastasis. (The J Exp Med 193;6:661-670.2001)TRAIL-mediated anti-metastatic effect by liver NK cells(Immunity 18;1-6.2003 Fig1a)(Science 281;1305-1308.1998)6) Decoy ReceptorEnzymatic cleavageDcR1과 DcR2 는 경쟁적관계이다.Immune CounterattackApoptosis in the immune system is a fundamental process regulating lymphocyte maturation, receptor repertoire selection and homeostasis. Thus, death by apoptosis is as essential for the function of lymphocytes as growth and differentiation.Fas Counterattack암세포에서 발현되는 FasL활성화된 림프구에서 발현된 Fas활성화된 림프구의 세포고사 유발 결국은 암조직내에 침윤한 림프구를 제거.(Immunol Today 20;1:46-52.1999 Fig1){nameOfApplication=Show}

자연과학| 2007.05.26| 22페이지| 2,000원| 조회(719)

암, p53, signal, Cancer, Bcl-2

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[식품공학] 식품생명공학

오늘날의 식품공학에 관련되는 학문 및 기술분야에 관하여 논하라.안전하고, 영양적이며 바람직한 품질과 기호성을 갖는 식품을 저장하고, 가공하며, 포장하여 유통시키는 전체 과정을 식품공학이 담당하며, 이를 위하여 기초과학과 응용공학을 적절히 조합하여 연구한다. 식품공학에서 다루는 식품원료는 식물, 동물을 망라하므로 화학, 미생물학, 물리학의 지식을 필요로 하며. 공학적 기술뿐만 아니라 식품의 영양학 및 생화학, 유통과 관련된 경제학의 내용까지도 포함한다. 관련 학문 중 기초과학으로는 생명과학, 화학, 생화학, 미생물학 등이 있으며, 응용과학으로는 식품가공학, 발효식품학, 식품포장학, 식품위생학 등이 있다. 식품성분의 분석, 우수한 발효식품의 가공, 변질이 없는 포장방법의 개발, 식품생산공장의 운전관리 등이 식품공학 전공자들이 할 수 있는 대표적인 일이다. 한국의 식품산업은 2002년 현재 35조원 이상의 생산매출을 보이는 거대한 산업으로서 우리나라 국민총생산의 6%를 점하고 있으며, 전년도에 비하여 28%라는 큰 성장을 보였다. 최근에 여성의 사회진출이 증가하고 생활문화가 바뀌면서 가정에서의 식생활도 급변하고 있으며, 이는 다양한 가공식품이나 식자재의 수요를 유발시키고 있어서 식품산업을 급성장시키고 있다.식품공학은 이러한 중요성과 포괄성 때문에 첨단과학인 생명공학의 한 분야로 각광받고 있다. 또한 식품공학에 생물공학, 유전공학 및 전자공학을 응용하여 안전하고 부가가치가 높은 식품소재의 개발, 식품기능성의 체계적 해석, 전통식품의 과학화 및 식품공정의 첨단기술개발에 역점을 두고 있다2. 갈색화 반응 과정 (Maillard reaction)과 그 이용도를 설명하여라.모든 식품에서 자연발생적으로 일어나는 반응으로, 아미노산의 아미노기와 환원당의 카르보닐기가 축합하는 초기·중간·최종 단계를 거쳐 새로운 물질이 만들어지는 현상을 말하는데, 색깔이 갈색으로 변하기 때문에 갈변화 현상이라고도 한다.1912년 프랑스의 과학자 메일라드(Louis Camille Maillard)가 찌고 나서 말리기 때문에 효소에 의한 갈변은 일어나지 않으며 신선하였던 차잎의 색깔은 그대로 유지된다. 그러나 홍차를 제조할 때는 수증기로 쪄주는 과정 대신에 발효 과정을 거친 후 말리게 된다. 이 발효 과정 중에 효소에 의한 갈변 반응이 심하게 일어난다. 따라서 홍차의 경우에는 그 차잎의 색깔은 물론 그로부터 얻은 홍차 역시 짙은 적갈색을 갖는다.홍차 제조 과정에서 효소에 의한 갈변 반응이 가장 활발하게 일어나는 발효 단계에서 catechin 또는 gallocatechin 등의 polyphenol 화합물이 산화 중합되어 theaflavin 류 등과 같은 홍차 특유의 갈색 색소가 형성되는 것으로 알려져 있다. 한편, 홍차 제조 과정에서 유리 아미노산은 예비 건조 단계에서는 증가하나 발효 단계에서는 그 함량이 감소하며, 일부가 홍차의 향기를 구성하는 중요한 휘발성 carbonyl 화합물로 전환되는 것으로 생각되고 있다.3. 효소적 갈변 반응의 억제1) 효소 작용의 억제① 효소의 불활성화효소에 의한 갈변 반응을 억제하는 가장 효과적인 방법은 polyphenoloxidase를 불활성화 시키는 것이다. 즉, 효소의 본체는 단백질이므로 가열에 의하여 쉽게 불활성화된다. 대부분의 채소류나 과실류를 가공할 때 실시되는 데치기(blanching)는 그 본래의 목적이 통조림 또는 병조림할 채소류나 과실류 내부의 호흡가스를 제거하는 데 있으나 동시에 가열에 의한 효소들의 불활성화에 대해서도 효과적인 과정이 된다.② 최적 조건의 변동모든 효소들은 각각 효율적으로 작용할 수 있는 최적의 pH, 온도 및 기타의 조건들이 있다.Polyphenoloxidase의 경우 최적 pH는 일반적으로 5.8~6.8이다. 따라서 식품의 pH를 citric acid, malic acid, 염산, 인산 등을 가하여 산성으로 변동시키면 효소작용을 억제할 수 있다. Polyphenoloxidase 는 pH 3.0 이하에서는 그 활성이 완전히 상실된다. 또한 식품 자체를 저온에 둠으로써 효소 작용을 억제할) 환원성 물질의 첨가①아황산가스(SO2)또는 아황산염 용액의 이용아황산가스와 아황산염들은 갈변 반응 특히 효소에 의한 갈변 반응을 효과적으로 억제한다. 즉, 아황산염은 quinone과 부가화합물을 형성하여 산화가 더 이상 진행되는 것을 억제한다.실제로 감자, 사과, 복숭아 등의 가공에 있어서 갈변 반응을 억제하기 위하여 아황산가스처리법(sulfuring)과 아황산염 용액 침지법이 이용된다. 아황산가스 처리법은 이들 식품들의 건조 또는 저장 중의 갈변을 억제하기 위해서 아황산가스를 노출 흡수시켜주는 방법이다. 이 방법은 비용이 적게 드나 건조식품에 흡수되는 아황산가스의 농도를 조절할 수 없고 부식성이 큰 아황산가스를 폐기가스로 처리하여야 하는 큰 단점이 있다. 한편, 아황산소다, 산성 아황산소다의 일정한 농도의 용액에 이들 식품의 절편들을 침지한 후 건조 또는 냉동하는 아황산염 용액 침지법은 식품 속에 흡수된 아황산가스의 농도를 일정하게 조절할 수 있고 또한 부식성의 아황산가스가 발생하지 않는 등의 장점이 있으나 비용이 많이 든다. 이와 같은 아황산가스나 아황산염 용액의 처리는 미생물의 성장에도 강한 억제 작용을 갖고 있어서 부패 방지에도 도움이 되며 vitamin C를 보존하는 효과도 가지고 있으나 반면에 vitamin B1과B2를파괴시키는 결점이 있다.② SH 화합물Cystenine, glutathione 등의 일부 SH화합물은 효소에 의한 갈변 반응을 억제하여 준다. 예를 들면, 파인애플에 함유된 어떤 SH화합물은 파인애플의 갈변을 크게 억제하여 준다.③ 주석 이온주석 이온은 강한 환원력을 가지고 있으며 갈변을 억제하나 이와 같은 목적으로 주석산염을 식품에 첨가하는 일은 없다. 다만 내부에 특별한 칠을 하지 않은 통조림관을 사용한 복숭아, 사과 등의 통조림에서는 그 과즙 중의 유기산에 의해서 주석이욘이 상당량 용출되어 나오므로 이들 내용물에서 일어날 수 있는 갈변 반응을 억제하여 준다.4. 이용도갈변 반응은 식품의 가공 또는 저장 중 단순히 색깔을 갈색으칙적인 분자배열을 갖은 알파전분이 시간이 지남에 따라 규칙적인 베타전분 Micelle구조로 돌아가는 현상이다.A. 전분의 노화에 영향을 주는 인자1. 전분의 종류 : 전분의 구조와 분자량의 크기에 따라 다르며2. 전분의 농도 : 농도가 증가됨에 따라 노화가 빨라지며3. 아밀로오스와 아밀로펙틴의 함량 : 아밀로오스가 많으면 노화는 촉진되고, 아밀로펙틴이 많을수록 노화는 억제된다4. pH : 산성조건에서 노화촉진5. 수분 : 30 -60% 사이에서 노화촉진6. 온도 : 60℃ 이하에서 노화촉진7. 염과 각종이온의 존재 : 염과 각종이온 (Na, Ca, K, Ba 등)존재시 노화가 억제된다.B. 노화 억제법수분함량을 15% 이하로 조절함puffed – 고온기름에서 튀기는 것 (팝콘, 씨리얼)일단 호화시킨 후 수분제거 시켜 노화 과정을 억제시킴.냉동법- 수분결정화 시키는 방법설탕 첨가 – 설탕이 수화성이 강하므로 유효수분 함량을 감소시켜 노화 억제유화제 사용 – MG,SG 등 첨가 (우동)대체 감미료 3종류의 구조와 특징에 관하여 설명하여라.우리나라에서 사용이 허가된 고감미 감미료는 스테비오사이드(stevioside)와 글리시리친(glycyrrhizine)의 천연품과 사카린(saccharin), 아스파탐(aspartame), 아세설팜 칼륨(acesulfame K), 수크랄로스(sucralose)와 같은 합성품이 있다. 또한 발암성 논란이 있는 싸이클라메이트(cyclamate) 이외에 알리테임(alitame), 소마틴(thaumatin), 네오탐(neotame) 등도 부분적으로 이용되거나 개발되어 있다. 이들은 설탕보다 매우 강한 감미도를 보이며 대부분 체내에서 분해, 흡수되지 않기 때문에 저 칼로리라는 특징이 있다.1. D-Xylose(1) 무색-백색의 결정성 분말로 무취이고 감미를 가지고 있다. 결정은 바늘모양이고 천연의 당류이나 일반적으로 효모에는 발효되지 않으며 대다수의 동물에 거의 흡수되지 않는다. D-Xylose는 목당(Wood sugar)이라 하는데 천연의것으로 농도에 비례하고 수용액에서는 0.021%로 정상인의 20%가 쓴맛을 느낀다. 이 때문에 삭카린나트륨은 식품에 0.02%이상 사용하면 좋지 않다.(2) 사용법① 수용성으로 음료류수와 연제품, 야채절임 등에 사용 → 초기의 독성연구에서는 무해하다하여 장기간 사용되어 왔지만 1969년 쥐시험에서 방광에 종양형성이 발생한 연구보고가 있었고 발암성에 대한 문제를 가지고 있어 1973년에 사용이 금지된 적도 있었다.김치류와 뻥튀기에 삭카린나트륨을 사용할 수 없었으나 2001년 식품첨가물 기준규격 개정으로 기준치 이하로 사용이 허가됨.5. 스테비오사이드 (Stevioside)(1) 스테비아잎에서 얻어지는 성분이며, 스테비올 배당체로 칼로리가 없는 천연감미료이다. 남미 파라과이 주변이 원산지로 알려졌으며 원주민은 400년 이상 사용하여 온 것으로 알려졌다. 감미는 설탕의 150-300이고 다른 감미료나 식염, 아미노산 등과 병용하면 그 감미도가 크게 상승한다.(2) 사용법① 맛의 질과 기능성 및 천연 이미지를 목적으로 유가공품, 백설탕 등에 사용② 특히 저칼로리, 비부식성 등 건강의 이미지와 관계 있는 식품에 사용6. 아스파탐 (Aspartame)(1) 설탕의 200배가 되는 감미도를 가지고 있고, 아미노산을 원료로 만들었기 때문에 영양적이라고 주장되는 뒷맛이 없는 인공감미료로 설탕과 비슷하다. 고온에서 안정한 것이 특징이다. 건조상태에서 안정성이 아주 좋아 장기 보존하더라도 변질될 염려가 없으며 일반적으로 온도가 낮고 pH3-5의 산성측에서 안정성이 높다.(2) 사용법① 저칼로리 음료에 사용하는데 아스파탐은 단백질로서 1g이 4cal의 에너지를 발생하게 되므로 사용량을 설탕의 1/200 첨가하면 당도는 같으나 에너지 생성은 실제적으로 극소하다.② 산미와 조화가 잘 이루어지므로 산성음료에 감미질이 양호한 감미료로 이용③ 풍미 증강효과가 있다.④ 과일음료에서 향미의 증강효과가 있다.⑤ 착색음료에서 보존 안정성이 양호하다.7. 아세설팜칼륨(Acesulfame K, Ace분

자연과학| 2004.11.03| 8페이지| 1,000원| 조회(1,896)

갈변반응, 갈색화반응, 대체감미료, 전분의 호화, 전분의 노화

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