병해충을 막기 위해 농업용 살충제가 광범위하게 사용되고 있다. 농약사용에 따른 생물학적 위해가 우려되며 농약이 또 다른 환경유해요인과 인체에 상승적으로 작용할 경우 농업재해로 이어질 가능성이 있다. 다양한 인자에 의한 DNA손상을 감지하는데 유용한 단세포 겔 전기영동법을 이용하여 살충제와 방사선에 의한 사람 림프구 DNA손상을 평가하였다. 각기 다른 농도로 살충제를 10분간 전처리한 림프구와 정상 림프구에 0-2.0 Gy의 방사선으로 조사한 다음 DNA 손상도를 평가하였다. DNA가닥 절단에 대한 표식인 tail moment의 증가는 감마선에 대해서 뚜렷한 선량-반응 관계를 나타내었다. 단세포 겔 전기영동법을 통한 평가결과 권장 사용농도 이상의 살충제는 림프구에 대한 유전독성을 나타내었을 뿐 아니라 방사선과 함께 상승작용을 일으켜 림프구 DNA손상을 더욱 증가시키는 것이 확인되었다. 이와 같은 결과는 환경재해의 방재 및 예방 조치에 필요한 생물정보를 사전에 제공하는 의미를 가진다.
지질의 산화로 일어나는 DNA손상 작용에 대한 천연 항산화성분의 억제작용과 그 기구를 조사하기 위하여 가정에서 상용(常用)하는 생강과 마늘에서 추출한 항산화성분을 각각, linoleic acid와 pBR322 DNA의 반응계에 첨가하여 $37^{\circ}C$에서 반응시키면서 경시적인 DNA 손상억제능을 조사하였다. 또한, linoleic acid와 생각 및 마늘추출물의 반응계에서 경시적으로 생성하는 superoxideanion(${\cdot}\;O_2^+$)과 과산화수소$(H_2O_2)$를 측정하여 이들 추출물의 활성산소소거능(活性酸素消去能)도 아울러 비교(比較) 검토(檢討)하고 다음과 같은 결과를 얻었다. 생각 및 마늘추출물을 첨가한 반응계에서는 대조구에 비하여 DNA 손상이 크게 억제되었으며 생각추출물의 DNA 손상억제능이 전(全)농도에 걸쳐 반응 4일까지 유지된 것으로 나타나 $555{\mu}g$ 이상의 농도에서 동일한 경향을 나타내는 마늘추출물에 비하여 상당히 큰 것을 알 수 있었다. 또한, 이들 추출물은 linoleic acid의 산화과정에서 생성된 superoxide anion과 과산화수소의 소거능이 컸으며 이러한 작용은 생각추출물이 마늘추출물보다 큰 것으로 나타나, 양(兩)추출물의 DNA 손상억제능이 활성산소종(活性酸素種)의 소거능(消去能)의 차이에 기인되는 것으로 나타났다. 한편, 상기(上記) 추출물의 항산화력도 뛰어나 반응 4일까지 POV 가 20millieq./kg 이하(以下)로 나타났는데 이것으로 보아 활성산소소거능(活性酸素消去能) 뿐만 아니라 과산화물의 생성에 관여하는 각종 free radical의 소거능도 클 것으로 생각된다.
곡류 및 두류에탄올 추출물의 발암억제효과를 검토하기 위하여 10종의 곡류를 선정해서 70% 에탄올 추출물을 얻은 다음 항변이활성, 항산화활성, DNA 손상 억제효과 및 발암 promotion 억제효과를 비교하였다. E. coli PQ 37 균주를 이용한 SOS chromotest에 의해서 항변이활성을 검색한 결과 화곡류에 비해 두류의 활성이 높은 경향을 보였으며, 특히 검정콩과 팥의 항변이활성이 높았다. 변이원 물질로 사용되는 mitomycin C는 DNA의 strand scission 현상을 유발함으로써 DNA의 손상을 초래하게 되므로, 이의 처리를 통하여 쌀겨 및 곡류 추출물이 DNA의 손상을 억제하는 정도를 측정하였다. 곡류중 조와 율무의 70% 에탄올 추출물의 DNA 손상억제 효과가 큰 것으로 관찰되었으며 두류중에는 검정콩과 흰콩의 70% 에탄올 추출물에서 강한 DNA 손상억제효과를 관찰하였다. 곡류 및 두류 에탄올추출물의 DNA 손상억제효과가 확인되었으므로 이들의 효과를 검증하기 위하여 Linoleic acid model system을 이용한 항산화활성을 측정하였다. DNA 손상억제효과와 유사하게 두류의 항산화 효과가 컸으며 율무>검정콩>조>흰콩>보리>현미의 순이였다. Epstein-Barr Virus (EBV)활성화 시험법을 적용하여 곡류 및 두류 에탄올추출물의 발암 promotion 억제 효과를 측정한 결과, 수수와 메밀의 발암 promotion 억제 효과가 관찰되었고 두류 중 검정콩과 팥에 있어서 강한 억제효과가 관찰되었다.
범죄 현장에서 눈으로 보이지 않는 지문의 위치를 파악하기 위해 254 nm의 단파자외선과 루비스(RUVIS;Reflective Ultraviolet Imaging System, 반사자외선이미징시스템) 장비를 사용하는 것이 매우 효과적이다. 최근 유전자 감식 기술의 발전으로 지문과 같은 극미량의 생체시료에서도 성공적으로 DNA 프로필을 확보할 수 있게 되었지만, 지문 탐색에 사용되는 단파자외선에 의해 DNA가 파괴될 수 있다. 본 연구에서는 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 4 종류의 자외선 광원을 대상으로 자외선 조사 시간과 조사 거리에 따른 DNA 손상 정도를 비교하였다. 단파 자외선을 사용하는 경찰 루비스, SIRCHIE 미니라이트 및 SIRCHIE 루비스의 경우에는 10 cm 거리에서 10초간 조사할 경우 약 50% 정도의 DNA가 손상되었고, 시료와의 거리가 가까울수록, 처리 시간이 길수록 DNA 손상 정도가 증가하였다. 이 장비들을 사건 현장에서 사용할 경우에는 유전자 감식 시료의 DNA에 많은 손상을 가져올 수 있기 때문에 1 m 이상의 거리에서 조사하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다. 반면 350 nm의 장파자외선을 사용하는 폴리라이트 장비는 단파 자외선 장비에 비해 DNA 손상 정도가 크지 않았다. 지문 탐색과 유전자감식을 모두 고려한다면, 자외선 광원의 종류에 따라 조사 거리와 조사 시간을 결정하는 것이 필요하다.
방사선에 노출된 고추유묘의 잎으로부터 세포핵을 분리하여 단세포전기영동방법인 comet 분석을 통하여 핵 DNA의 손상정도를 조사하였다. Comet 분석에서 꼬리부분의 길이 (T)와 머리부분의 길이 (H)를 측정하여 T/H 비율을 조사하였다. 무처리세포는 T/H 비율이 1.28이었으나 50 및 100 Gy의 방사선을 처리한 세포는 각각 3.54 및 3.39로 방사선처리에 의해 상당량의 핵 DNA가 손상을 입은 것으로 나타났다. Comet의 head-DNA량은 무처리가 76.8%였으나 50 및 100 Gy를 처리한 세포는 각각 55.9% 및 59.5%를 보였다. 고선량의 방사선을 처리하기 전에 미리 20 Gy 이하의 저선량 방사선을 종자에 전처리하였을 경우 종자의 발아 및 생장에 대한 영향은 없었지만, 후속 고선량에 대한 핵 DNA의 손상은 경감되는 경향을 보였다.
세포에 미치는 염화수은(II)과 이온화 방사선의 영향과 수은 처리 전 후 방사선 조사 시 그 상호 작용에 관해 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 염화수은(II)의 독성정도를 알아보기 위하여 사람의 자궁암 세포에 농도별로 염화수은(II)을 처리하였다. 세포의 생존율은 3가지 농도(1,0. 1,0. $0.01\;{\mu}M$)모두에서 유의하게 감소하였으며 이미 $0.1\;{\mu}M$에서 약 73%의 생존율이 감소하는 것으로 나타났다. 염화수은(II)과 방사선의 단독처리 시 DNA의 손상 정도에 비해 복합처리 시의 DNA손상 정도가 $2\sim4$배 정도 확연히 높아짐을 볼 수 있었다. 특히 방사선 후 수은 처리군은 DNA손상의 정도가 다른 처리군에 비하여 높게 나타났는데 이는 이미 기존의 보문에서 밝혀진 바와 같이 수은의 DNA수복에 관련되어 있는 Fpg protein에 미치는 영향 때문으로 사료된다. 이미 방사선에 의해 산화적 손상을 입은 DNA의 수복 기작을 수은이 방해하여 좀 더 높은 손상을 가져오는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 조리법에 따른 마늘의 항 유전 독성 효과를 확인하기 위해 생마늘, 구운 마늘, 초절임 마늘의 에탄올 또는 메탄올 추출물을 백혈구에 처리한 후 comet assay를 수행하였다. 그 결과 조리 방법, 추출 용매에 상관없이 모든 추출물에서 DNA 손상 억제 효과가 것으로 나타났으며 활성산소인 $H_2O_2$에 대한 DNA 손상 억제 효과는 생마늘 메탄올 추출물에서, 지질과산화물인 HNE에 대한 DNA 손상 억제 효과는 구운 마늘 메탄올 추출물에서 높은 것으로 나타났다. 또한 $H_2O_2$로 유도한 스트레스에서는 마늘 추출물의 농도를 1, 5, 10, 50 ${\mu}g$/mL으로 증가시킬수록 DNA 손상 억제능이 좋은 것으로 나타난 반면 HNE로 스트레스를 유도한 군에서는 저농도인 1 ${\mu}g$/mL에서 오히려 높은 효능이 나타났다. 따라서 마늘의 항 유전 독성 효과는 한국인의 일반적인 마늘 섭취 형태인 생마늘, 구운 마늘, 초절임 마늘에 상관없이 탁월한 것을 알 수 있었다. 이와 같은 마늘의 항 유전 독성효과는 식재료로써의 마늘의 소비 및 의약품 소재로써의 이용성을 증진시킬 수 있는 자료가 될 것으로 사료된다.
고대 DNA분석은 인류학, 고고학, 생물학자뿐만 아니라 대중의 관심사가 될 정도로 점차 중요성이 강조되고 있다. 고고학자와 생물학자는 인류의 기원과 집단의 이주, 민족의 형성 그리고 고대인의 질병과 매장문화를 규명하는데 있어 고대 DNA분석을 접목하고 있으며, 이미 멸종된 동물의 계통진화학적인 연구에도 이를 활용하고 있다. 고대 DNA분석의 새로운 전기가 마련된 계기는 고대 시료에서 추출되는 미량의 DNA 증폭을 가능하게 한 종합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction, PGR)법이 개발되면서였다. 그러나 고대 DNA는 탈아미노화나 절편화 등의 분자 손상 정도가 심한데 이것은 PCR에서 중합효소의 정확한 DNA 증폭을 방해하는 요인으로 작용한다. 시토신이 탈아미노화되어 우라실을 형성하는 것은 DNA의 염기치환오류를 일으킬 수 있으며, 이런 현상은 증폭 과정에서 고유의 염기서열에 대한 고정치환($C{\rightarrow}T$, $G{\rightarrow}A$)을 유도하게 된다. 또한 대부분의 고대시료는 외부 오염물에 노출되어 있는데, 특히 외부 DNA의 오염은 고대 DNA의 염기서열을 결정함에 있어서 부정확한 결과를 도출시키는 심각한 문제를 초래하곤 한다. 이와 같이 고대 시료는 오랜 기간 동안 자연 분해과정과 다양한 오염물질에 노출되어 있어 그 훼손 정도가 심한 것이 일반적이다. 고대 DNA 연구에 있어서 많은 생화학적 손상과 외부 DNA의 오염을 극복하기 위해서는 보통의 분자생물학적인 방법과 기준보다 더욱더 엄격한 검증 절차에 의하여 연구가 진행되어야 하며, 연구 결과의 신뢰성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 본 글에서는 고대 DNA의 손상과 오염물질에 의한 부정확한 염기서열결정과 오류를 보정하고 예방할 수 있는 연구 기준과 실험적 절차를 설명하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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