본 논문에서는 생물학적 실험에 의해 추출된 이종의 단백질 콤플렉스를 통해 대상 종의 콤플렉스를 단백질 상호적용 네트워크에서 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 이 예측은 먼저 이종사이에 단백질의 비교를 통해 상동성을 색인한 다음, 이 상동성을 이용하여 이종의 콤플렉스를 대상 종으로 변형하고 그 형태를 단백질 상호작용 네트워크에서 탐색하는 과정으로 수행된다. Swiss-Prot 데이터 베이스의 단백질들을 대상으로 상동성 색인을 색인하였으며, 콤플렉스 형태를 분석하기 위해 DIP의 단백질 상호작용 네트워크를 이용하였다.
서울시내 25개 자치구에 산재한 약수터에서 5주의 Yersinia pseudotuberculosis를 분리하여 생화학적 특성, 병원성의 유무 및 16S rDNA 분석을 실시하였다. 분리된 Y. pseudotuberculosis는 모두 병원성 유전자인 inv를 소유하고 있었으며, 16S rDNA를 증폭한 후 염기서열을 분석하여 NCBI Genbank에 등록된 다른 Yersinia 속 및 장내세균 등과 비교해 본 결과 Yersinia 속 등과는 97.5%에서 100%의 높은 상동성(Similarity)을 나타내었고, 다른 장내세균 등과는 93.0%에서 95.1%의 낮은 상동성을 나타내었다. 165 rDNA 염기서열을 기초로 계통수를 작성한 결과 크게 3개의 cluster를 형성하였는데 특히 Y.enterocolitica (Z49830)은 Y.pseudotuberculasis (Z21939)와의 상동성(97.7%)보다 Y.intermedia (X75279)와의 상동성(97.9%)이 더 높게 나타났으며, E. coli (Z83205)는 Proteus vulgaris (AJ233425) 와의 상동성(93.2%)보다 Salmonella enteritidis (U90318)와의 상동성(97.7%)이 더 밀접한 연관성을 나타내었다.
동충하초 균주의 종간 또는 종내의 근연관계를 구명하고자 단백질 분석을 실시한 결과 25개 공시 균주는 85%의 유사도범위에서 세개의 그룹으로 분류되었다. C. militaris 종내의 유사도는 $0.787{\sim}1.000$ 범위로 나타났으며 C. kyushuensis는 $0.958{\sim}1.000$으로 상당히 높은 유사성을 보였다. C. pruinosa역시 종내의 유사성이 $0.993{\sim}1.000$의 높은 수준을 보였다. C. militaris종내에서는 형태적으로 다른 C. militaris균주와는 달리 다소 매생한 형태의 자낭각을 형성한 C210균주와 C298균주가 단백질분석에서도 약 91%의 상동성을 보이며 clustering되었다. 또한 유충을 기주로 자실체를 형성하는 균주들(C108, C225-1, C228)에 있어서도 약 89%의 높은 상동성을 보이며 clustering되었다. C. militaris그룹과 가장 가까운 근연관계를 보인 그룹은 박각시 나방의 유충을 기주로하는 C. kyushuensis와 인시목의 번데기를 기주로 자실체를 형성하는 C. pruinosa로 C. militaris그룹과는 약 87%의 상동성을 보였으며 C. pruinosa와 C. kyushuensis간에는 88%의 상동성을 보였다. 인시목의 번데기를 기주로 자실체를 형성하며 평판배지상에서 분생포자를 형성하는 C. bifusispora는 불완전 균인 Paecilomyces tenuipes와 89%의 상동성을 보였으며 풍뎅이 성충만을 특이적으로 침입하는 C. scarabaeicola는 이 두종과 약 82%의 상동성을 보였다 C. militaris로 동정한 C118의 경우는 단백질 분석에서도 밴드양상이 C. militaris그룹과는 상당히 다른 양상을 보였다.
차풀(Cassia nomame)의 뿌리혹 공생세균인 Bradyrhizobium sp.(Cassia) CN9135의 nodD1 유전자를 중합효소 연쇄반응을 통해 크로닝하여 그 염기서열을 조사하였다. 염기서열로부터 유추된 NodD1 단백질은 Bradyrhizobium elkanii와 가장 높은 95%의 상동성을 나타내었다. 뿐만 아니라 nodD2 사이의 intergenic space 부위의 염기서열도 B. japonicum을 포함하는 다른 bradyrhizobia와는 상동성이 거의 없었으나 B. elkanii와는 88%의 높은 상동성을 나타내었다. 우리의 실험 결과는 Bradyrhizobium sp.(Cassia)가 B. elkanii와 매우 근연한 관계임을 보여 주고 있다.
이미 밝혀져 있는 mariner 전이인자의 전이효소를 암호화하는 부위에 대하여 퇴화성 primer를 사용하여 PCR 방법에 의해 누에(Bombyx mori)에서 ariner 유사 전이닌자의 잠정적인 전이효소 부위를 클로닝 하였다. BmoMAR로 망명된 이 PCR 클론으로부터 추론된 아미노산은 152개로 다섯 개의 종결코돈이 삽입되어 있었으며, Drosophila mauritiana의 active Mos 1에 37%의 아미노산 상동성을 보였다. 또한, 기존의 곤충들에서 밝혀진 mariner-like element에 대한 상동성은 DNA 수주에서는 Apis mellifera에 59% 그리고 아미노산 수준에서는 D. mauritiana 7.9 clone에 37% 상동성을 보였다. 이 결과는 mariner-like element가 B. mori에도 존재하고 있지만. 이들 전이인자의 전이효소를 암호화하는 부위에 종결코돈이 발견되는 것으로 보아서 비활성 전이인자 혹은 일존의 selenoprotein으로 추정된다.
본 논문에서는 생물학적 실험에 의해 추출된 특정 종의 단백질 상호작용 관계를 다른 여러 종에서 이미 밝혀진 단백질 상호작용 관계들을 통해 검증할 수 있는 방법을 제안한다. 이 검증을 위해 기본적으로 요구되는 이종간 단백질들 사이의 상동성 관계는 Swiss Prot 데이터베이스의 모든 단백질들에 대해 이름 패턴, 키워드, 서열 비교를 통해 구축된다. 즉, 특정 종에 대한 단백질 상호작용 관계를 여러 종의 단백질 상호작용 관계들로 상동화하고, 이 상동화된 관계들이 각각의 종에 어떠한 형태로 존재하는지의 여부를 판단함으로써 검증된다.
Ecdysteroid 생합성에 관련된 식물 유전자를 분리할 목적으로 ecdysteroid 생성능이 확인된 쇠무릎(Achyranthes japonica Nakai)으로부터 RNA를 분리하고, ecdysteroid 생합성에 관여한다고 알려진 cytochrome P45O family 유전자 4개와 곤충의 ecdysone 20-hydroxylase 유전자의 다중정렬 분석결과를 토대로 상동성이 높은 부위의 염기서열에 상응하는 degenerate primer를 사용하여 RT-PCR을 행하고, 고유한 염기서열을 가진 partical cDNA clone 14개를 선발했다. 기존에 ecdysteroid 생합성에 관여한다고 알려진 cytochrome P450 family 유전자들과의 염기 및 아미노산 서열의 상동성을 분석한 결과, 선발된 cDNA 중 6개가 cytochrome P45O fumily 유전자들과 상동성이 있는 것으로 나타났다. 이 중에서 4개의 clone은 곤충의 ecdysone 20-hydroxylase 유전자와도 상동성이 높아 ecdysteroid 생합성에 관련된 유전자로 추정되었다.
본 연구에서는 RAPD 분석 기법과 자생지 분포와 개화특징을 이용한 유연관계를 분석하기 위하여 10종의 Lycoris 종을 선별하여 연구를 수행하였다. 10종의 상사화 종은 크게 두 군집으로 분류되었다. L. sprengeri와 L. incanata은 가장 높은 상동성을 보였으며, 같은 개화 시기와 분홍색의 화색을 가지고 있었다. 춘기출엽형은 L. squamigera, L. sanguinea, L. koreana, L. sprengeri 그리고 L. incanata이었으며, L. squamigera와 L. sanguinea는 같은 군집 안에서 높은 상동성을 보였다. 또한 L. koreana, L. sprengeri 그리고 L. sprengeri 그리고 L. incanata도 군집안에서 높은 상동성을 보였다. L. radiata, L. radiata var pumila, L. albiflora 그리고 L. traubii의 꽃은 spider형이며 이러한 종은 다른 종과의 유연관계가 매우 낮은 상동성을 보였다.
배추흰나비 P. rapae와 P. brassicae GV의 DNA성상과 이를 기초로한 상동성을 검정한 결과 Tm값에서는 P. rapae GV DNA는 $83.7^{\circ}C$이고, P. brassicae GV DNA의 경우는 $84.0^{\circ}C$로 G+C 함량은 전자가 35.5%, 후자가 35.9%였다. 그리고 제한산소처리에 의한 DNA의 분석에서는 P. Rapae GV의 genome의 크기는 103 kb, P. brassicae GV DNA는 108kb로 나타났으며, 두바이러스 간의 상동성은 97.0%였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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