환자 모니터링 시스템에서 에너지 효율적인 이동성 지원 방안 연구

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2013. 2. 전화숙.최근 삶의 질이 향상되면서, 헬스케어 산업에 대한 관심이 증가되고 있다. 이와 더불어 헬스케어 기술의 보급화는 만성적 질병을 가지고 있는 환자나, 노인들에게 간병인의 도움을 최소화할 수 있게 도움을 줄 것으로 전망된다. 헬스케어 시스템 중에서 환자 모니터링 시스템은 응급 상황에 대한 신속한 대처를 위해서 환자의 신체 상태를 유무선 인터페이스를 통해 지속적으로 관찰하는 시스템을 말한다. 환자 모니터링 시스템에서 환자의 신체 정보를 수집하고 전달하는 센서 노드는 잦은 배터리 교체 없이 오랫동안 환자의 몸에 부착되어 지속적으로 환자의 신체정보를 전송해야 하기 때문에 낮은 전력 소모가 필수적이다. 또한 병원에 입원한 환자가 병실 이외의 다른 곳으로 이동하더라도 환자 모니터링은 언제 어디서든 지속되어야 한다. 본 논문은 무선 센서 네트워크의 표준에서 근거리 무선 통신기술 중 가장 낮은 전력으로 통신이 가능한 IEEE 802.15.4 표준을 따르는 환자 모니터링 시스템을 고려한다. IEEE 802.15.4 표준은 낮은 전력 소모와 저렴한 가격 그리고 사용의 편의성을 제공하여 작은 네트워크를 구성하는데 적합한 표준이다. 그러나 이 표준에서는 이동성을 따로 지원하지 않기 때문에 환자 모니터링 시스템에서 이동성을 지원하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 기존의 환자 모니터링 시스템에서의 이동성 지원 연구는 센서 노드의 이동성에 초점을 맞추어 센서 노드의 에너지 소모는 크게 고려하지 않았다. 본 논문에서는 센서 노드의 에너지 소모와 더불어 센서 노드의 이동에 의한 연결 실패 (link failure)를 줄이는 방법으로 AP (access point) 클러스터를 이용하는 방법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 각 AP들을 유선으로 연결하고 각 센서 노드와 AP간에 코디네이터 역할을 수행하는 코디네이션 노드를 두어 하위 센서 노드들의 이동성을 보장한다. 코디네이션 노드와 무선으로 연결된 AP를 중심으로 주변에 서비스 영역 (coverage)이 겹치는 인접한 AP들을 그룹으로 정의하며 이를 AP 클러스터 (AP cluster)라고 한다. AP 클러스터 내의 AP들은 클러스터에 속한 모든 코디네이션 노드들의 정보를 가지며, 이를 통해 코디네이션 노드가 주기적으로 전송하는 데이터를 클러스터 내의 모든 AP들이 동시 수신 가능하도록 한다. 각 AP들은 수신한 데이터 패킷을 통해 채널의 품질을 측정하고 이 정보들을 비교하여 채널 품질이 더 좋은 AP로 코디네이션 노드의 연결을 직접 갱신할 수 있게 한다. 이로써 이동성 지원을 위해 코디네이션 노드가 AP와 주고 받아야 할 데이터를 줄일 수 있고 이와 더불어 AP와의 데이터 교환으로 소모되는 에너지를 줄일 수 있다. 또한 코디네이션 노드의 이동과 함께 인접 AP들이 코디네이션 노드의 정보를 갱신하여 끊김 없는 이동성을 지원한다. 본 논문에서 제안하는 환자 모니터링 시스템에서 에너지 효율적인 이동성 지원 기법은 모의실험을 통해 성능평가를 수행하였다. 성능평가 결과 제안한 에너지 효율적인 이동성 지원 기법은 AP와 코디네이션 노드간의 불필요한 메시지 교환을 줄임으로써 기존 기법들에 비하여 절반 이하의 전력 소모를 보인다. 더불어 AP 클러스터 내의 인접 AP들이 코디네이션 노드의 데이터를 동시에 수신하여 공유함으로써 서비스 영역이 확장되는 효과를 주어 연결 실패율이 기존 기법에 비하여 현저히 낮음을 확인할 수 있다.1. 서 론 1 2. 관련 연구 5 2.1 IEEE 802.15.4 표준의 특성 5 2.2 IEEE 802.15.4 장치의 결합 및 분리 8 2.3 기존 이동성 지원 기법의 문제점 및 한계 11 3. 제안하는 에너지 효율적인 이동성 지원 기법 15 3.1 시스템 모델 15 3.2 제안하는 기법의 전체적인 구조 및 동작방식 19 3.3 제안하는 환자 모니터링 시스템 23 3.3.1 코디네이션 노드와 AP 클러스터의 이동 과정 24 3.3.2 제안하는 기법에서 신호의 수신 이득을 높이기 위한 방법 28 4. 모의실험 31 4.1 실험 환경 31 4.2 실험 결과 및 분석 33 5. 결 론 38 참고 문헌 39 AbstractMaste

STAT3의 새로운 종양 발생 기능 연구 및 커큐민에 의한 이 전사인자의 활성화 억제 메커니즘 기전 규명

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 융합과학기술대학원 분자의학 및 바이오제약학과, 2018. 8. 서영준.Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is a transcription factor that is latent but aberrantly activated in the majority of cancers. STAT3 has been shown to play a key role in inflammation-associated tumorigenesis. Thus, this transcription is an attractive molecular target for the development of new cancer therapeutics. A large number of therapeutic strategies have explored selective inhibition of STAT3 signaling, such as small molecule inhibitors, natural compounds and interference oligonucleotides. Curcumin is a natural compound isolated from the turmeric (Curcuma longa L., Zingiberaceae) that has been reported to have inhibitory effects on STAT3 signaling. However, the mechanisms underlying the inactivation of this transcription factor are still elusive. In this study, I found that curcumin inhibits persistently overactivated STAT3 signaling in H-Ras transformed breast epithelial cells (H-Ras MCF10A). STAT3 has been found to be sensitive to redox regulation. Therefore, thiol modifications of specific cysteine residues in this transcription factor largely affect its conformation and transcriptional activity. I found the cysteine residue 259 of STAT3 as a putative binding site of curcumin through a computer docking and LC-MS/MS analyses. Moreover, curcumin failed to interact with cysteine 259-mutated STAT3 and to induce apoptosis. The electrophilic α,β-unsaturated carbonyl moiety of curcumin appears to be essesntial for its binding to STAT3 in H-Ras MCF10A cells. Tetrahydrocurcumin that lacks such moiety barely inhibited STAT3 and induced apoptosis in the same cell line. Taken together, these findings suggest that curcumin can abrogate aberrant activation of STAT3 through direct interaction, thereby inhibiting STAT3-mediated mammary carcinogenesis. Besides STAT3, nuclear factor-κB (NF-κB) plays pivotal roles in inflammation and inflammation-associated tumorigenic processes. Emerging evidence has shown that these two transcription factors cooperatively promote cancer development through regulation of a subset of genes. STAT3 and NF-κB control both distinct and overlapping genes in tumorigenesis. NF-κB activation is commonly regulated by IκB kinases (IKKs). However, interactions between STAT3 and IKK still remain largely unknown. In the present study, I found that STAT3 regulates the expression of IKKα without affecting that of the other subunits, IKKβ and γ in H-Ras MCF10A cells. I also observed that STAT3 binds to and stabilizes IKKα protein, thereby regulating the p100/p52 processing in the noncanonical NF-κB pathway. Based on these findings, it is speculated that STAT3 mediated-IKKα stabilization can contribute to mammary carcinogensis. Notably, curcumin downregulated the IKKα expression but not its mRNA expression. Moreover, tetrahydrocurcumin that lacks the α,β-unsaturated carbonyl moiety failed to decrease the protein level of this kinase and to inhibit cell growth. Thus, it is likely that curcumin downregulates IKKα expression probably through direct interaction with STAT3. Table of Contents Abstract --------------------------------------------------------------ⅶ Table of Contents --------------------------------------------------ⅲ List of Figures -------------------------------------------------------ⅹ List of Abbreviations ----------------------------------------------- xiii Statement of Purpose-----------------------------------------------------1 Chapter Ⅰ General Overview-------------------------------------------------------- 2 Part 1. A review of effects of curcumin 1. Introduction ----------------------------------------------------------- 3 2. Structure of curcumin ----------------------------------------------- 4 3. Anti-oxidant and pro-oxidant properties of curcumin -------- 5 4. Effects of curcumin on hallmarks of cancer --------------------- 6 5. Curcumin as a Micheal acceptor ----------------------------------- 9 6. Clinical trials---------------------------------------------------------- 10 7. Conclusion------------------------------------------------------------- 11 Part 2. Crosstalk between STAT3 and NF-κB 1. Introduction ----------------------------------------------------------- 12 2. STAT3 signaling pathway------------------------------------------- 13 3. NF-κB signaling pathway------------------------------------------- 14 4. Relationships between STAT3 and NF-κB pathways----------- 16 5. Conclusion ------------------------------------------------------------ 17 Chapter Ⅱ Curcumin interacts directly with the Cysteine 259 residue of STAT3 and induces apoptosis in H-Ras transformed human mammary epithelial cells-------------------------------------------------------------19 1. Abstract -------------------------------------------------------------- 20 2. Introduction --------------------------------------------------------- 22 3. Materials and Methods -------------------------------------------- 25 4. Results --------------------------------------------------------------- 37 5. Discussion ----------------------------------------------------------- 44 Chapter Ⅲ STAT3 regulates IKKα expression in H-Ras transformed human mammary epithelial cells------------------------------------------------------69 1.Abstract -------------------------------------------------------------- 70 2. Introduction --------------------------------------------------------- 71 3. Materials and Methods -------------------------------------------- 74 4. Results --------------------------------------------------------------- 81 5. Discussion ----------------------------------------------------------- 86 Chapter Ⅳ Curcumin inhibits H-Ras transformed human mammary epithelial cell growth through downregulation of IKKα expression----------104 1. Abstract -------------------------------------------------------------- 105 2. Introduction --------------------------------------------------------- 107 3. Materials and Methods -------------------------------------------- 110 4. Results --------------------------------------------------------------- 115 5. Discussion ----------------------------------------------------------- 118 Conclusion--------------------------------------------------------------------------127 References--------------------------------------------------------------------------130 Abstract in Korean---------------------------------------------------------------164 Docto