• 한국응용곤충학회지
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• 제56권2호
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• pp.153-164
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• 2017

이중나선형 RNA (dsRNA)를 이용한 유전자 발현 억제기술이 다양한 생명체에서 기능 유전체학을 연구하는 데 이용되고 있다. 이 기술의 원리는 전사후 단계에서 유전자 발현을 조절하는 RNA 간섭에 기인된다. dsRNA를 이용하여 특정 유전자의 발현 억제는 심각한 치사효과를 줄 수 있다. 이러한 분자기작을 해충 방제에 적용하여 특정 dsRNA를 이용한 새로운 살충제를 개발하고 있다. 본 종설은 dsRNA를 이용한 RNA간섭 원리를 설명하고 이를 이용한 해충 방제를 구현한 여러 예를 살펴본다. 그리고 해충방제를 실현시키기 위해 현재 이 기술이 담고 있는 한계를 고찰하고 이에 대한 대응 방안을 본 종설에서 제공하고자 한다.

• Reproductive and Developmental Biology
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• 제30권3호
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• pp.181-187
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• 2006

최근 돼지의 장기를 사람에게 이식하는 이종간 장기 이식에 관한 연구가 급속히 발전되고 있다. 그러나 돼지의 장기를 이식할 경우 가장 큰 문제점 중의 하나는 돼지 genome 내에 존재하는 내인성 레트로바이러스(porcine endogenous retrovirus; PERV)가 인간에게 그대로 전이될 수 있다는 것이다. 이에 대한 대안으로 최근 활발히 연구되고 있는 RNA 간섭을 통한 PERV RNA의 발현을 최대한 억제하는 방법이 제안되고 있는데, RNA 간섭(RNA interference)은 double-standard RNA(dsRNA)가 상보적인 표적 mRNA를 분해하여 결과적으로 표적 단백질의 발현을 특이적으로 억제하는 현상을 의미한다. 본 연구에서는 PERV에 대한 RNA 간섭 현상을 일으키는 shRNA 유전자를 레트로바이러스 벡터를 이용하여 돼지세포에 RNA)가 상보적인 표적 mRNA를 분해하여 결과적으로 표적 단백질의 발현을 특이적으로 억제하는 현상을 의미하다. 도입한 후 PERV의 발현율 감소 여부를 조사하였다. 그 결과, gag-pol 유전자와 env 유전자 발현은 각각 대조군 세포의 4%와 10% 정도로 억제되었다. 한편, virus 입자의 생산에서 gag-pol 유전자는 대조군 세포에 비해 300배 이상 억제되었으며, env 유전자에서는 20만 배 이상 억제되었다. 이상의 결과를 미루어 볼 때 형질 전환 돼지를 이용한 이종 장기 이식에 있어서 RNA 간섭 현상을 이용한 PERV의 발현을 억제하는 시도는 생물학적안전성을 크게 증가시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.19-27
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• 2010

최근에 고속 genome-wide RNA 간섭 스크리닝 기술은 복잡한 세포 기능을 이해하는 생명공학 연구의 핵심적인 도구로 자리 잡고 있다. 그러나 관련 연구에서 발생되는 수많은 영상을 수작업을 통해 분석하는 것은 많은 시간과 노력이 요구된다. 따라서 세포영상의 자동분석 기술은 매우 시급히 확보되어야 하는 기술이며, 그 중 영상 분할은 자동분석을 위한 첫 단계로서 가장 중요한 과정이라 할 수 있다. 세포영상의 자동분할에서는 영역의 겹침 현상과 영역별 모양의 다양성 및 영상 특성의 불균일성 등이 정확한 세포 분할을 어렵게 만드는 주원인으로 작용한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 영상 특징들의 국부적인 연속성과 특징 벡터 기반의 워터쉐드 알고리즘을 적용한 새로운 자동 세포 분할 알고리즘을 제안한다. 영상 특징들의 연속성을 국부적인 영역으로 제한함으로써 영역별 모양의 다양성 및 영상 특성의 불균일성에 따른 문제점을 극복할 수 있으며, 특징벡터의 사용을 통해 하나의 영상특징만을 고려한 경우 발생되는 겹침 영역에서의 분할 성능 저하를 개선할 수 있다. 세포영상 분석을 위한 소프트웨어 패키지인 Cellprofiler와의 비교/분석 실험을 통해 제안 알고리즘의 효율성을 입증하였다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제56권1호
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• pp.61-67
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• 2017

복숭아순나방(Grapholita molesta)은 두 가지 주요 성페로몬 성분(Z-8-dodecenyl acetate and E-8-dodecenyl acetate)을 갖고 있다. 이 성페로몬 성분의 생합성 과정 분석은 포화지방산의 10번 탄소에 이중결합을 합성하는 불포화효소($10{\Delta}$ DES)가 종 특이적 광학이성체 형성에 필수적이라고 제시하였다. 그러나 이 효소의 분자적 특징에 대해서 분석되지 않았다. 본 연구는 복숭아순나방 성페로몬 샘의 전사체에서 $10{\Delta}$ DES로 추정된 불포화효소(Gm-comp1575)의 단백질 기능 영역을 분석하였다. Gm-comp1575 유전자는 370개의 아미노산 서열 정보를 암호하고 있으며 분자량은 약 43.2 kDa 그리고 등전위점(pI)은 8.77로 추정되었다. 이 불포화효소는 4개의 막투과영역을 지니고 있으며, 6개의 탄수화물 결합 위치가 아미노 말단과 세포내 영역에서 갖는 것으로 추정되었다. 분자계통분석은 Gm-comp1575가 다른 종에서 알려진 $10{\Delta}$ DES와 유사성이 높은 것으로 밝혀졌다. Gm-comp1575 전사체는 암컷 성페로몬 샘 및 다른 복부 조직에서 발현되었다. 이 유전자 발현에 대한 RNA 간섭 처리는 처녀 암컷으로 하여금 사과원에서 수컷을 유인하는 능력을 크게 감소시켰다. 이러한 결과는 Gm-comp1575가 복숭아순나방의 성페로몬 생합성과 관련이 있는 유전자라고 제시하고 있다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제61권1호
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• pp.211-219
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• 2022

지난 10년 동안, 이중 가닥 RNA (double-stranded RNA, dsRNA)를 이용한 특정 유전자 발현 간섭(RNA interference, RNAi) 기술은 의약품 개발뿐만 아니라 작물보호 분야에 해충방제부터 익충보호까지 다양하게 그 기술이 사용되어 왔다. 그동안 학계 및 산업체에서 활발히 연구되어 온 RNAi기술을 이용한 작물 및 익충보호제는 상용화를 눈앞에 두고 있다. 미래 농업 시장에서 해충방제제와 익충보호제로써의 개발을 위한 RNAi의 기술적 응용은 상당한 잠재력을 가지고 있지만, 현장에 직접 사용되기에는 아직 여러 가지 한계점이나 극복해야 할 과제가 남아있다. 본 리뷰에서는 최근에 활발히 진행되고 있는 작물보호제 및 익충보호제(protection of crops and beneficial insects)로써의 dsRNA의 다양한 활용과 그 잠재성(potential)을 소개하고자 한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권2호
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• pp.159-168
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• 2008

Nanog is a newly identified member of the homeobox family of DNA binding transcription factors that functions to maintain the undifferentiated state of stem cells. However, molecular mechanisms underlying the function of Nanog remain largely unknown. To elucidate the regulatory roles of Nanog involved in maintenance of P19 embryonal carcinoma (EC) stem cells, we transfected three small interfering RNA (siRNA) duplexes targeted against different regions of the Nanog gene into P19 cells. The Nanog siRNA-100 duplexes effectively decreased the expression of Nanog up to 30.7% compared to other two Nanog siRNAs, the Nanog siRNA-400 (67.9 %) and -793 (53.0%). When examined by RT-PCR and real-time PCR, the expression of markers for pluripotency such as Fgf4, Oct3/4, Rex1, Sox1 and Yes was downregulated at 48 h after transfection with Nanog siRNA-100. Furthermore, expression of the ectodermal markers, Fgf5 and Isl1 was reduced by Nanog knockdown. By contrast, the expression of other markers for pluripotency such as Cripto, Sox2 and Zfp57 was not affected by Nanog knockdown at this time. On the other hand, the expression of Lif/Stat3 pathway molecules and of the endoderm markers including Dab2, Gata4, Gata6 and the germ cell nuclear factor was not changed by Nanog knockdown. The results of this study demonstrated that the knockdown of Nanog expression by RNA interference in P19 cells was sufficient to modulate the expression of pluripotent markers involved in the self-renewal of EC stem cells. These results provide the valuable information on potential downstream targets of Nanog and add to our understanding of the function of Nanog in P19 EC stem cells.

• 생명과학회지
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• 제27권12호
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• pp.1494-1499
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• 2017

Candida albicans에 의한 구강 감염(캔디다증)은 구강 점막에 빈번하게 발생하며 잘 알려진 질병이다. 구강 캔디다증은 생명을 위협하는 정도의 곰팡이 감염증은 아니나, 특정상황에서 개인에게 심각한 위험을 초래할 수도 있다. 마이크로 RNA는 세포 내에서 다른 타겟 유전자를 저해하는 작은 크기의 RNA 분자이며 단백질을 코딩하지는 않고 번역과정을 억제하는 조절자로서의 역할을 하고 있다. 본 연구는 C. albicans의 마이크로RNA를 처음으로 동정하고 그러한 마이크로RNA가 지닌 기능을 조사하기 위함이다. 이를 위하여 C. albicans의 small RNA를 차세대 염기분석법을 통하여 분석하고 그러한 RNA들의 2차 구조를 생물정보학적 방법으로 조사하였다. 분석한 small RNA들은 마이크로 RNA라고 불리울 수 있는 특징들을 가지고 있었으며, 특별히 높게 발현되고 있는 두개의 마이크로 RNA 정도 크기의 RNA가 CBP1 유전자의 3' 말단 비번역구역(UTR)에서 반대방향으로 발현하는 것을 밝혀 내었다. 우리는 이러한 C. albicans의 RNA가 CBP1 유전자를 타겟으로 하여 조절하는지 알아보기 위해 RNA를 인위적으로 합성한 후 세포 내로 주입하고, 형광형미경으로 도입 사실을 확인하였다. 하지만 4시간과 8시간 후에 CBP1의 발현 변화는 관찰되지 않았다. 따라서, 이러한 결과는 C. albicans가 마이크로RNA에 의한 RNA 간섭(RNAi) 작용이 다른 진핵세포와는 다르게 작용하는 것을 알 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권4호
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• pp.534-542
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• 2021

CRISPR/Cas를 이용한 유전체 편집과 유전자 발현 조절을 위한 기술에서 sgRNA는 표적서열을 인식하는 역할을 한다. gal 프로모터를 표적서열로 하여 유전체 편집에 필요한 sgRNA의 표적인식서열의 길이와 유전자 발현 조절에 필요한 sgRNA의 표적인식서열의 길이를 Cas9-NG에서 체계적으로 비교하였다. 유전체 편집의 경우, sgRNA의 표적인식서열을 구성하는 20개의 뉴클레오티드에서 3개의 뉴클레오티드의 결손만을 허용하였다. 하지만, 유전자 발현 조절에는 표적인식서열에서 11개의 뉴클레오티드가 결손되어도 표적서열을 인식하고 결합할 수 있다는 것을 밝혔다. 따라서, sgRNA의 표적인식서열에서 4개 이상의 뉴클레오티드의 결손이 있는 경우에 sgRNA/Cas9-NG는 표적 DNA 서열에 특이적으로 결합을 하지만, 엔도뉴클레아제의 활성을 갖지 못하기 때문에 유전체 편집을 할 수 없는 것으로 판단된다. 이 결과는 인공전사인자 개발과 합성생물학 분야의 다양한 CRISPR 기술 발전에 도움을 줄 것이다.

• 식물병연구
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• 제16권1호
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• pp.10-20
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• 2010

Root-knot nematodes cause billions of dollars in crop losses annually have a broad range of host over 2,000 species of plants. These nematodes are known as obligate, sedentary endo-parasites in a plant host to feed upon to complete their life cycle. To prevent the plant parasitic nematode, methyl bromide was widely applied as a soil fumigant. Other strategies to prevent or control nematodes involve RNAi-mediated suppression, R gene transformation, natural products or chemical treatments, the expression of peptide or proteins in susceptible plants, and others. Over the last decade, the entry in GenBank for Meloidogyne reveals 73,340 ESTs and recently two complete Meloidogyne spp. genomes sequences have simultaneously been presented by two groups. Recent works have demonstrated the effect of RNAi suppression to nematode target genes. These results will provide novel members of genes as a foundation for studies focused on understanding the function of M. incognita nematode genes as well as for the development of novel target genes for parasite control. Thus the successful development of biotechnology-derived plants with nematode resistance will result in large yield benefits for producers as well as environmental benefits and will accelerate the research related to pathogensresistant crops.

• 대한화장품학회지
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• 제45권1호
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• pp.57-67
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• 2019

직경 $10{\mu}m$ 미만의 대기 미립자 물질(particulate matter, PM10)은 다양한 신체기관에서 산화 스트레스와 염증반응을 유발한다. 본 연구의 목적은 인간 표피 각질형성세포(HEK)에서 PM10에 의해 유도되는 반응성 산소종(ROS) 생성의 메커니즘을 알아보는 것이다. 배양된 HEK를 PM10에 노출시켰을 때 ROS가 증가하였으며, 이는 항산화제 apocynin에 의해 저해되었다. PM10에 의해 유도되는 ROS 생성에서 NADPH oxidase(NOX) family의 역할을 규명하기 위하여 이들의 mRNA 발현을 분석하였다. PM10은 NOX1, NOX2, dual oxidase (DUOX)1 및 DUOX2의 mRNA 발현을 증가시켰다. 다른 NOX들에 비교하여 DUOX1 및 DUOX2의 발현 수준이 높았으며, 이들 효소의 maturation factors, 즉 DUOXA1와 DUOXA2의 mRNA 발현도 PM10에 의하여 증가하였다. 칼슘 의존성 효소인 DUOX1과 DUOX2가 PM10에 의해 유도되는 ROS의 생성을 매개하는지 조사하였다. 선택적인 세포내 칼슘 킬레이터인 BAPTA-AM은 PM10 및 칼슘 ionophore A23187에 유도된 ROS 생성을 감소시켰다. 작은 간섭 RNA (siRNA)에 의한 DUOX2의 하향 조절은 PM10에 의해 유도된 ROS의 생성을 감소시켰고 DUOX1 siRNA는 영향이 없었다. PM10은 interleukin $(IL)-1{\beta}$, IL-6, IL-8 및 interferon $(IFN)-{\gamma}$ 등 사이토카인의 발현을 증가시켰다. siRNA에 의한 DUOX2의 하향 조절은 $IFN-{\gamma}$의 발현을 저해하였지만 다른 사이토카인의 발현은 저해하지 않았다. 본 연구는 PM10에 노출된 HEK의 ROS 생성 및 염증 반응에서 DUOX2가 중요한 역할을 함을 시사한다.