• 생명과학회지
• /
• 제30권3호
• /
• pp.285-290
• /
• 2020

구제역바이러스(FMDV)는 Picornaviridae 과의 Aphthovirus 속의 한 종류이며, 야생과 가축의 소와 돼지에 감염한다. FMDV는 감염 조직에서 중증의 염증반응을 포함한 다양한 임상적 증후들을 일으킨다. FMDV 게놈 RNA는 약 8.3 kb 길이의 양성-단일 가닥을 가지고 있으며, 하나의 긴 단백질 번역틀(ORF)을 만든다. 이 ORF는 바이러스의 단백질가수분해효소에 의해서 구조단백질과 비구조단백질로 나누어진다. FMDV의 FMDV 2C 단백질은 FMDV 유전자에서 만들어지는 비구조단백질로서 염증과 세포사를 포함한 FMD 병리 과정과 바이러스 복제에서 중요한 역할을 한다. 이 연구에서 우리는 FMDV 2C가 염증 유도 사이토카인인 tumor necrosis factor alpha (TNFα)의 세포내 발현을 유도하는 가능성을 검토하였다. FMDV 2C의 돼지 세포인 IBRS-2 세포내 발현은 TNFα의 유전자 발현 조절 부위인 프로모터의 활성화를 이용하여 전사수준에서 TNFα의 mRNA와 단백질 생성을 증가시켰다. 추가적으로, 소포체 스트레스를 감소시키는 화학물질인 4-phenylbutyric acid (4-PBA) 처리는 FMDV 2C에 의해 유도된 TNFα 발현을 감소시켰다. 소포체 스트레스 반응을 매개하는 전사인자의 한 종류인 ATF4는 TNFα 프로모터의 활성을 유도하고, TNFα의 mRNA와 단백질 발현을 증가시켰다. 하지만, ATF4의 기능 결핍 돌연변이체 단백질의 발현은 FMDV 2C에 의한 TNFα 생성을 유도하지 못하였다. 이들 결과들은 FMDV FMDV 2C 단백질이 ATF4-매개 TNFα 발현을 통해 임상적 염증반응을 증가시키고, 이는 소포체 스트레스의 유도와 연관되어있음을 제시한다.

• 생명과학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.376-386
• /
• 2016

에폽토시스에 의한 세포자멸사는 암세포에 대한 항암제 효능의 핵심적 기전이다. 항암제의 대표적인 두 종류로 알려진 DNA-손상 약제(DNA-damaging agents, DDAs)와 미세소관-손상 약제(microtubule-damaging agents, MDAs)가 암세포에 야기하는 초기 항암신호전달 기전은 다르지만, 최종적으로는 대부분 미토콘드리아 의존-에폽토시스를 통해 암세포를 사멸시킨다. 한편, DDAs에 의한 에폽토시스 유도에는 wild-type 종양억제 단백질 p53의 역할이 매우 중요하다. 그러나 인체 암의 약 50% 이상이 p53유전자의 돌연변이 때문에 종양억제 단백질로서의 p53 기능이 불활성화 되어 있다. 따라서 p53과 무관하게 에폽토시스를 유도할 수 있는 MDAs를 이용한 항암치료는 돌연변이 p53을 지닌 암세포에 대해 유리한 화학요법으로 이해된다. 최근 본 연구진은 인체 급성 백혈병 세포주인 Jurkat T 세포를 모델로 하여, MDAs (nocodazole, 17-α-estradiol, 혹은 2-methoxyestradiol)의 항암작용과 관련된 세포주기 정지 및 에폽토시스 유도 기전을 구명하였다. 그 결과, Jurkat T 세포를 MDAs로 처리할 경우, 유사분열방추사의 결함에 의한 세포주기(전중기, prometaphase) 정지, 장시간에 걸친 Cdk1의 활성화, 활성화된 Cdk1에 의한 에폽토시스 조절인자들(Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1 및 Bim)의 인산화, 이에 따른 Bak 활성화, 미토콘드리아막 손상 및 카스파아제 연쇄 활성화에 의해 에폽토시스가 유도됨을 밝혔다. 또한 동일한 MDA 처리 조건하에서 Bcl-2 혹은 Bcl-xL의 과발현시켜 에폽토시스 진행을 차단할 경우, Jurkat T 세포는 약제처리 후에 전중기 정지된 4N 상태에 도달하지만, 이어서 유사분열 불이행(mitotic slippage) 및 내재복제(endoreduplication)가 진행되어 다배수체들(polyploids; 8N, 16N)을 생성하게 됨을 확인하였다. 이러한 결과는 MDAs처리에 따른 다배수체들의 생성을 차단하는 세포 내 기전으로서, 전중기 정지된 4N 세포의 에폽토시스에 의한 제거가 매우 중요함을 보여준다. 특히, 다배수체는 유전적으로 매우 불안정하여 암세포의 항암제 내성 획득 및 암 재발과 직접 연관되는 것으로 알려져 있으므로, 에폽토시스 기전에 결함이 있는 암세포를 대상으로 MDAs를 이용한 항암 화학요법을 시행할 경우에는 다배수체 세포의 생성을 차단하기 위한 새로운 수단이 반드시 병행되어야 할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
• /
• 제24권10호
• /
• pp.1046-1054
• /
• 2014

${\beta}$-1,3-glucanase는 다양한 바이오공정에 널리 사용되어지는 효소로서 산업적 이용가치 증대를 위해 ${\beta}$-1,3-glucanase의 대량생산이 요구되어 지고 있다. 본 연구에서는 반복서열 ${\delta}$-sequence에 의한 integration를 통해 Aspergillus oryzae유래의 ${\beta}$-1,3-glucanase (EXGA)의 과발현 유도를 연구하였다. 먼저 효모내의 여러 염색체상에 EXGA 유전자를 integration하기 위해 $pRS{\delta}K$-exgA와 $pRS{\delta}K$-exgA 플라스미드를 구축하였다. 이 플라스미드는 유전자의 구성적 발현을 위한 ADH1 프로모터, 분비생산을 위한 signal sequence와 ${\beta}$-1,3-glucanase유전자의 integration을 위한 ${\delta}$-sequence를 포함하고 있다. 먼저 $pRS{\delta}K$-exgA 플라스미드를 $BY4742{\Delta}exg1$ 균주에 형질전환하고, 재조합 ${\beta}$-1.3-glucanase가 안정하게 과발현 및 분비생산됨을 확인하였다. 다음으로 geneticin 선별을 통한 integration 유도와 ${\beta}$-1,3-glucanase 활성과의 관계를 조사해보기 위해 $pRS{\delta}K$-exgA 플라스미드를 $BY4742{\Delta}exg1$ (YKY082) 균주에 도입한 결과, geneticin 농도 증가에 따라 ${\beta}$-1,3-glucanase 활성도 증가되었고, geneticin 농도 0.8 mg/ml가 ${\beta}$-1,3-glucanase과발현에 적합한 농도임을 확인 할 수 있었다. 이어서 $pRS{\delta}K$-exgA 플라스미드는 연속적 ${\delta}$-integration에 의해 효모세포 내에 도입되어, 한번, 두번, 세번 그리고 네번의 integration에 의해 ${\beta}$-1,3-glucanase의 비활성은 0.063, 0.095, 0.131 그리고 0.165 unit/ml/$OD_{600}$로 증가되었다. 또한 연속적 integration에 의해 ${\beta}$-1,3-glucanase의 활성이 증가됨에 따라 다양한 염색체에 도입된 EXGA 유전자의 복제수(integration 빈도)도 같이 증가되었음을 확인하였다. 따라서 본 연구 결과는 반복적 ${\delta}$-sequence integration방법을 통해 재조합 ${\beta}$-1,3-glucanase의 활성을 점진적으로 안정하게 증가시킬 수 있음을 제시하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.349-356
• /
• 2015

최근 차세대염기서열해독법(Next Generation Sequencing, NGS)의 급속한 발전에 힘입어, 다양한 가축 종에 대한 전장유전체 수준의 해독 및 분석 연구수행이 가능하게 되었다. 소의 경우 현재 한우, 칡소, 흑우, 제주흑우 4품종의 재래소가 국제연합식량농업기구 가축다양성 정보시스템에 등록돼 있는 상태이다. 이러한 재래유전자원은 최근 NGS 기술을 이용 전장유전체에 걸친 대용량의 단일염기다형성 정보를 얻는데 성공하였으며, 또한 한국 재래소품종이 유럽기원의 소 품종들과 유전학적으로 차이가 있다는 점이 밝혀졌다. 또한 소 유전체학 분야에서 이 NGS의 응용은 유전체의 구조적 변이 특히 종전 대용량으로 정확한 발굴이 어려웠던 전장유전체에 널리 퍼진 복제수변이의 발굴에 성공적으로 적용되었다. 이러한 일련의 성공에도 불구하고 최근 NGS를 이용한 연구는 내재적인 한계점이 있었는데, 이는 연구 당시 고가의 연구비용 및 분석의 난해함으로 인해 각 대표 소 품종의 단수 또는 소수 개체에 대해서만 적용되었다는 점이 그 대표적 예라 할 수 있을 것이다. 즉, NGS에서 파생된 데이터의 보다 정확한 생물학적 의의를 찾기 위해서는 추가 실험적 검증과 더불어 면밀한 해석이 필요하다는 점을 시사하는 것이다. 최근 차세대염기서열 해독 비용이 지속으로 하락하고 있으며, 이는 단수개체가 아닌 집단수준에서의 NGS 적용이 가능해 짐에 따라 다양한 집단유전체학적 이론이 접목된 연구가 가능해지고 있다. 현재 국내 재래소 품종에 대한 집단수준에서의 연구는 극히 미흡한 상태이나, 이러한 상황은 최근 고밀도 칩, 차세대염기서열 자료와 같은 대용량 유전정보를 생산, 분석 중에 있어 재래가축에 대한 집단수준에서의 연구가 일부 해소될 것으로 기대된다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제38권1호
• /
• pp.55-62
• /
• 1995

한국 마늘 바이러스의 유전자 구조와 병 발생 메카니즘을 연구하기 위하여, 바이러스가 감염된 마늘잎으로부터 바이러스 입자를 분리하고 RNA를 추출하였다. 그 virus RNA를 이용하여 마늘 바이러스 cDNA 유전자 은행을 만들어 일부 clone의 염기 서열을 결정하였다. 여기에서 얻은 cDNA clones 중에서 poly(A) tail을 갖는 clone S81를 분리하고 873 bp의 전체 염기서열을 결정하였다. Clone S81의 염기서열을 다른 식물 바이러스와 비교한 결과 potexvirus의 껍질단백질 부분의 염기서열과 $30{\sim}40%$의 유사성을 보여주었다. Clone S81은 바이러스 RNA의 3' 말단 부위에 해당하고, 껍질단백질의 N-terminal 3개 아미노산이 빠진 open reading frame (ORF) 및 3'-noncoding region을 포함하고 있다. 3' 말단 부분에는 바이러스 복제과정에서 cis-acting element로 작용한다고 여겨지는 hexamer motif와 polyadenylation signal이 존재한다. 이 clone을 probe로 하여 Northern blot을 실시한 결과 genome의 크기는 7.5 knt라는 것을 알 수 있었고 clone S81은 potexvirus의 cDNA clone이라는 결론을 얻었다. 한국 마늘에서 이 바이러스의 분포 양상을 알아보기 위해 껍질단백질에 대한 항체를 만들었다. 먼저 발현벡터를 이용하여 대장균에서 대량으로 발현시키고 affinity chromatography로 껍질단백질을 정제하였다. 그 단백질을 토끼에 주사하여 껍질단백질에 대한 항체를 얻었다. 이 항체를 사용하여 다양한 지역에서 재배되는 마늘잎의 추출액에 대해 immunoblot을 실시하였다. 그 결과 분자량 29,000과 27,000 위치에서 signal을 보였다. 분자량 27,000 단백질이 29,000이 분해되어 생긴 산물인지 알아보기 위하여 그 추출액을 $37^{\circ}C$에서 시간을 달리하여 incubation한 후 immunoblotting하였다. 그 결과도 마찬가지로 같은 위치에서 signal을 보여줬다. 따라서 한국 마늘에는 재배되는 지역에 따라 다소 다르기는 하지만 대체로 두 종류의 potexvirus로 감염되어 있다고 추정된다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제48권1호
• /
• pp.23-33
• /
• 2005

우리나라 농수산 분야의 현 여건을 SWOT 분석을 통해 확인해 보면, 강점 요인으로는 두터운 연구활동인력, 연구시설 등 연구 인프라의 구축, 선진국과 거의 격차가 없는 연구능력과 기술수준 등을 들 수 있다. 반면, 약점 요인으로는 관련 학회 및 연구소의 선도적 역할 부족, 차세대 연구인력의 감소, 특정학교 출신 연구인력 중심의 주류집단화, 국가정책 책임자 및 주요의사결정에 관여하는 경우나 인사 등이 적다는 점을 들 수 있다. 또한, 기회 요인으로는 동물복제연구 등 바이오산업에 대한 사회관심도 증가, 최신분야에서의 국제공동연구의 활발, 미개척분야가 많아 개발할 여지가 많다는 점 등을 들 수 있으며, 위협요인으로는 선진 각국의 농수산물 시장개방 압력 증가로 인한 수입 농산물의 증가, 전업농가수 감소로 인해 산업 존립기반이 위협 받고 있다는 점, 연구 결과의 경제적 사회적 효과 요구의 강화 등으로 볼 수 있다. 따라서 농수산 분야의 연구활동 활성화를 위해서는 중 장기 연구전략계획 수립, 농수산전문인력 DB 구축과 타분야 연구진 또는 농수산 세부분야간의 연계활용, 전략적 연구지원 분야의 도출 및 적정 연구지원단가 산출, 농수산 기초연구 특별프로그램 개발, 학회 내 정책기획 분과 신설, 평가문화의 개선 및 농수산 연구활동의 계량적 성과지표 개발 등에 따르는 본 분야의 연구지원을 위한 시스템의 구축과 활용이 필요하다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제39권6호
• /
• pp.430-436
• /
• 1996

대장균에서 xylose isomerase(XI) 생산의 조절양상을 밝히기 위한 연구의 일환으로 유도물질인 xylose에 의한 XI 생산유도 및 glucose에 의한 이화물 억제 양상을 조사하였다. XI 생산 유전자인 xylA 유전자의 발현을 조절하는 xylR 유전자가 염색체에 존재하는 상태에서 xylA 유전자가 고복제수 유래의 플라스미드에 존재하는 경우 (pEX202/DH77)와 저복제수 유래의 플라스미드에 존재하는 경우(pEX102/DH77)에는 염색체에 존재하는 경우 (JM109)보다 0.4% xylose 첨가에 의한 XI의 유도생산이 각각 1.9 및 1.7배 정도 증가하였다. 염색체에 존재하는 xylR 유전자에 의해 생산된 xylR유전자 산물이 xylA 유전자가 플라스미드에 존재할 경우에도 염색체에 존재할때와 마찬가지로 작용하는 것으로 나타났다. 형질전환주 pEX202/DH77과 pEX102/DH77 및 친주 JM109에서 다 같이 0.2% glucose 첨가에 의해 완전히 XI 유도생산이 억제되었으며 이와같은 glucose에 의한 이화물 억제는 1 mM cAMP의 첨가로 해제되었다. DM 최소배지에서 xylose에 의한 XI 유도시 1 mM CAMP를 첨가하면 0.4% xylose만 첨가했을때 보다 XI 생산이 1.7 내지 2배 정도 증가하었다. Xylose isomerase와 cAMP 생산 변이주(xyl, cya ; TP2010)에 xylA 유전자를 형질전환시킨 pEX13/TP2010은 xylose 첨가로 Xl가 유도생산되지 않았고 cAMP를 함께 첨가해야만 XI가 유도되었다. 이와같이 대장균의 xylA 유전자에서 XI의 생산조절에는 xylose이외에 cAMP도 필수적인 효과물질임을 알 수 있었다.