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바이오인포매틱스 기법을 활용한 SARS 코로나바이러스의 유전정보 연구 (A Study on the Genomic Patterns of SARS coronavirus using Bioinformtaics Techniques)

  • 안인성;정병진;손현석
    • 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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    • 한국콘텐츠학회 2007년도 추계 종합학술대회 논문집
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    • pp.522-526
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    • 2007
  • 중중급성호흡기증후군(SARS, Severe Acute Respiratory Syndrome)은 전 세계적으로 알려진 바가 없었던 신종 급성 전염성 질환으로써, 2003년 아시아로부터 북미와 유럽지역까지 빠른 속도로 전파되어 나간 이후로부터 많은 과학자들의 연구의 대상이 되어오고 있다. 계통발생학적인 관점에서 SARS 바이러스는 Coronavirus 속에 속하는 것으로 알려져 있으나, 전체적인 유전정보 면에서는 다른 코로나바이러스들에 비하여 진화상으로 보존된 부분들이 현저하게 적은 경향을 나타낸다. 자연계에서의 SARS 코로나바이러스(SARS-CoV)의 숙주생물종에 대해서는 아직까지도 명확히 알려지지 않고 있다. 본 연구에서는 SARS-CoV의 유전서열들을 대상으로 다중서열정렬법, 계통발생학적 분석기법 및 다변량 통계분석법 등과 같은 바이오인포매틱스 분석기법들을 활용하여 이 바이러스의 유전정보 패턴을 분석하였다. Relative synonymous codon usage(RSCU)값을 포함하는 여러 유전정보 파라미터들은 Coronavirus와 Lentivirus 속과 Orthomyxoviridae과로부터 수집된 총 30,305개의 암호화 서열들로부터 계산이 되었으며 이 모든 계산은 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터의 SMP 클러스터 상에서 수행되었다. 분석 결과, SARS-CoV는 feline 코로나바이러스와 매우 유사한 RSCU 패턴을 나타내었는데, 이것은 기존에 보고되었던 혈청학적인 연구결과와 일치하는 결과였다. 또한 SARS-CoV와 human immunodeficiency virus 및 influenza A virus는 공통적으로 각각이 속한 속이나 과내에서 상대적으로 낮은 RSCU bias를 나타내어서 이와 같은 현상이 이들 바이러스들이 종 간 장벽을 뛰어넘어 전파되는 과정에 영향을 미쳤을 가능성을 시사하였다. 결론적으로 이와 같은 바이오인포매틱스 분석기법들을 활용한 대용량의 유전정보 분석은 유전체 역학 연구에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

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디지털 방송 콘텐츠 보호 유통 시스템 설계 및 구현 (Design and Implementation of a Protection and Distribution System for Digital Broadcasting Contents)

  • 이혜주;최범석;홍진우;석종원
    • 정보처리학회논문지C
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    • 제11C권6호
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    • pp.731-738
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    • 2004
  • 디지털 콘텐츠의 이용 증가와 함께 디지털 콘텐츠의 저작권 보호 및 유통이 점점 부각되고 있으며 이를 위한 디지털 저작권 관리(DRM, digital rights management) 기술은 다양한 종류의 디지털 콘텐츠 뿐만 아니라 저작권 권리를 보호하기 위해 적용 가능하다. 뿐만 아니라, 디지털 방송 기술 도입과 개인용 비디오 녹화기와 같은 저장 장치의 등장으로 저장되는 디지털 방송 콘텐츠에 대한 보호 기술도 요구되어 지고 있다. 현재 방송 콘텐cm에 대한 보호 방법은 특정 채널에 대한 시청자의 접근을 제어하는 제한 수신 시스템(CAS, conditional access system)으로, 이것은 디지털 방송 콘텐츠의 자유로운 콘텐츠 2차배포를 제한시킨다. 본 논문에서는 불특정 다수를 대상으로 방송되는 방송 콘텐츠에 대한 저장과 사용을 제어하고 자유로운 2차배포(superdistribution)를 허용하기 위해 암호화와 라이센스를 이용하는 DRM의 개념을 적용하고 각 부분들의 기능 검증을 위한 구현 결과를 보인다. 본 논문의 구현 시스템은 시청자의 STB(Set-top box)에 방송콘텐츠의 녹화를 허용하고, 사용자에 의한 2차배포가 가능하다는 장점이 있다. 따라서, 콘텐츠 제공자와 소비자 모두에게 신뢰성 있는 콘텐츠 보호 및 유통환경을 제공가능하다.

보조정보에 기반한 가변 얼굴템플릿의 이진화 방법의 연구 (A Study on A Biometric Bits Extraction Method of A Cancelable face Template based on A Helper Data)

  • 이형구;김재희
    • 대한전자공학회논문지SP
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    • 제47권1호
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    • pp.83-90
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    • 2010
  • 가변생체인식 방법 (Cancelable Biometrics)은 생체정보의 도난이나 도용으로부터 강인하며 재생성 가능한 생체템플릿을 제공하는 높은 보안성을 갖는 생체 인식방법이다. 본 논문은 가변얼굴인식 방법의 하나로써 얼굴생체템플릿을 나머지에 기반하여 이진화하는 방법을 제안한다. 이진화를 위한 입력 값으로, 우리의 기존 연구 결과로서의 가변얼굴템플릿을 이용하였다. 이 가변얼굴템플릿은 상이한 두 개의 형상 기반의 얼굴특징추출 방법 (Appearance based face recognition)을 이용하여 두 개의 얼굴특징벡터를 추출하고, 추출된 두 개의 얼굴특징벡터를 재배열 후 합하여 얻어진다. 우리의 기존방법으로 얻어진 얼굴특징벡터는 실수 값을 갖기 때문에 저장 시 기존의 암호화 방법과의 접목이 힘들며 원래의 생체정보 노출에 대한 잠정적인 위협이 될 수 있다. 본 논문의 나머지에 기반한 이진화 방법은 우리의 기존 가변얼굴템플릿에서 부분정보인 나머지를 이용하여 이진비트열을 생성하므로 향상된 보안성을 제공한다. 또한 본 논문의 이진화 기법은 합해진 특징벡터의 통계적인 특징으로부터 정의된 보조정보 (Helper data)를 이용하여 높은 인식 성능을 갖는다. 제안방법은 보조정보가 노출된 경우에서도 이진화된 가변얼굴템플릿이 원 얼굴특징벡터보다 향상된 인식성능을 보장한다. 제안하는 방법은 the extended YALEB face database를 이용하여 성능과 보안성에 대하여 평가 하였다.

분자진화 기술을 통한 Vibrio metschnikovii 유래 고활성 알칼리성 단백질 분해효소 생산균주 개발 (Strain Development for the Over-production of Alkaline Protease from Vibrio metschnikovii by Molecular Evolution)

  • 신용욱;이과수;조재형;이현환
    • 미생물학회지
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    • 제46권4호
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    • pp.383-388
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    • 2010
  • 알칼리성 단백질 분해효소 고생산 돌연변이 균주 Vibrio metschnikovii L12-23, N4-8, KS1으로부터 알칼리성 단백질 분해효소를 암호화하는 vapK (Vibrio alkaline protease K) 유전자들을 PCR에 의하여 분리한 다음 DNA shuffling, error-prone PCR 방법과 같은 분자진화 기술을 통해 고활성 단백질 분해효소를 생산하는 재조합 V. metschnikovii 균주를 제작하였다. DNA shuffling 방법을 통해 변형시킨 vapK-1 유전자와 이 유전자를 주형으로 error-prone PCR 기법을 통해 재 변형된 vapK-2 유전자를 cloning한 후 V. metschnikovii KS1 균주에 역도입하여 재조합 균주를 제조하였다. 재조합 균주들의 단백질 분해 능력을 조사한 결과 vapK-2 유전자가 2 copy 도입된 재조합 균주의 경우 야생형 균주인 V. metschnikovii RH530에 비해 43.6배 높은 단백질 분해활성을 보였으며 숙주인 V. metschnikovii KS1에 비해 약 3.9배 향상된 단백질 분해 활성을 확인할 수 있었다. 변형된 vapK-1과 vapK-2 유전자를 야생형 vapK 유전자의 염기서열을 비교 분석한 결과 단백질 분해 능력의 활성에 영향을 미치는 active site를 제외한 부분에서 변화가 일어났음을 확인 할 수 있었다. 변형된 유전자 vapK-1을 two copy를 포함한 재조합 플라스미드를 가진 V. metschnikovii KS1을 30 L fermentor로 배양 하였을 때 배양 후 35 시간에 18,000 PU/ml의 활성을 보였으며, 이는 향후 산업용 균주로서 사용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

Saccharomyces diastaticus의 포자형성 특이 글루코아밀라제의 특성 (Characterization of Sporulation-Specific Glucoamylase of Saccharomyces diastaticus)

  • 김은주;안종석;강대욱
    • 생명과학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.683-690
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    • 2010
  • 효모 Saccharomyces diastaticus 는 세포 외로 분비되는 glucoamylase I, II, III 동위효소 중 하나를 생산하여 전분을 가수분해하여 포도당을 생성할 수 있다. Glucoamylase I, II, III는 STA1, STA2, STA3 유전자에 의해 각각 암호화된다. 효모 Saccharomyces 속이 포자가 형성되는 시기에 세포 내에서 특이적으로 발현된다고 알려진 glucoamylase (SGA)의 분자생물학적 및 생화학적 연구를 수행하기 위한 일환으로 S. diastaticus YIY 345 형질전환체의 배양 상등액으로부터 SGA 정제를 시도하였다. 황산암모늄 침전, DEAE-Sephadex A-50, CM-Sephadex C-50, Sephadex G-200 chromatography 등의 정제과정을 거쳐서 비특이 활성이 174배 증가된 0.22 mg의 순수한 SGA를 얻었다. HPLC와 SDS-PAGE 분석을 통해 이 효소는 63, 68 kDa의 단위체로 구성된 이합체임을 확인할 수 있었다. Con-A Sepharose 친화성 크로마토그피와 탈당쇄 효소를 처리한 결과로부터 SGA는 N-연결형 당쇄로 수식되었으며 단백질 부분은 59 kDa이었다. 정제한 SGA와 세포 외 분비성 glucoamylase의 효소학적 특성을 조사하고 비교한 결과 SGA의 최적 pH와 온도는 각각 5.5와 $45^{\circ}C$로 나타났으며 세포 외 분비성 glucoamylase는 5.0과 $50^{\circ}C$로 나타났다. SGA는 세포 외로 분비되는 glucoamylase에 비해 열처리 및 SDS에 대해 더 민감한 반응성을 나타내었다.

리블로스 1,5- 이인산 탄산화효소 유전자의 분리 및 특성규명 (Isolation of a Rice Genomic Clone Encoding Ribulose-1,5-bisphosphate Carboxylase)

  • 박성순;김희진;김정호;김한집;이종섭;이광응;최양도
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제37권5호
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    • pp.361-369
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    • 1994
  • Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase small subunit(rbcS)의 광유도 발현과 엽록체로의 단백질 이동 메카니즘을 연구하기 위해 벼의 게놈으로부터 rbcS 유전자를 분리하여(GrbcS) 그의 염기서열을 결정하였다. GrbcS의 유전자 염기서열 결정 결과, 단백질 암호부위는 한 개의 intron과 두 개의 exon으로 이루어져 있고 이들은 47개의 transit peptide를 포함하는 175개의 아미노산을 암호화하는 것으로 밝혀졌다. GrbcS의 이러한 구조적인 성질은 다른 단자엽 식물의 그것과 비교적 일치하고 genomic Southern blot analysis 결과 rbcS 유전자는 벼의 게놈상에 상대적으로 적은 규모의 multigene family로 존재한다는 것이 밝혀졌다. GrbcS의 유전자 염기서열과 그로부터 유추된 아미노산의 염기서열은 벼로부터 분리된 다른 rbcS와 매우 유사함을 보였고 다른 식물체로부터 분리된 그것과도 높은 유사성을 보였다. GrbcS의 5’ 앞쪽 부분에는 G-box, 3AF1-binding site, GATA site와 같은 광유도 발현 유전자에 공통적으로 존재하는 염기서열을 지니고 있었다.

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무선 인터넷 서비스를 위한 HTTP 기반의 응용 계층 보안 프로토콜 ((An HTTP-Based Application Layer Security Protocol for Wireless Internet Services))

  • 이동근;김기조;임경식
    • 한국정보과학회논문지:정보통신
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    • 제30권3호
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    • pp.377-386
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    • 2003
  • 현재 무선 인터넷에서 안전한 서비스를 제공하기 위하여 Secure HyperText Transfer Protocol(S-HTTP), Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions(S/MIME), Secure Sockets Layer(SSL)/Transport Layer Security(TLS)와 Wireless TLS(WTLS) 등의 여러 가지 보안 프로토콜이 사용되고 있다. 그러나 S-HTTP와 S/MIME은 특정 응용에 한정적으로 사용 가능하며 SSL/TLS와 WTLS는 채널 보안으로 인하여 자원 낭비가 심할 뿐만 아니라 전자 서명 기능 또한 제공하지 못한다. 본 논문에서는 S-HTTP와 SSL/TLS의 장점을 수용하고 HTTP 기반에서 TLS 보안 메커니즘을 이용한 새로운 형태의 응용 계층 보안 프로토콜인 Application Layer Security(ALS)를 제안한다. ALS는 HTTP 기반에서 동작하므로 다양한 하부 전송망에 독립적이고, 보안을 필요로 하는 응용에 대하여 보안 인터페이스를 제공하는 방법을 통하여 특정 응용에 종속적이지 않는 특성을 가진다. 또한, TLS의 검증된 보안 메커니즘을 적용하여 안전성을 확보하였고, 인증, 기밀성, 무결성, 전자 서명 서비스 및 부분 암호화를 지원함으로써 응용에서 요구하는 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 마지막으로 본 논문에서는 ALS를 이용한 Wireless Application Protocol의 단대단 보안 구현 내용을 기술한다.

사물 인터넷 환경에서 안전한 전자의료정보 관리 프로토콜 설계 (A Design of Secure Electronic Health Information Management Protocol in the Internet of Things Environment)

  • 박정효;김낙현;정용훈;전문석
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제3권10호
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    • pp.323-328
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    • 2014
  • 지그비 기반의 U헬스 시스템에서 가장 취약한 부분인 지그비 통신을 사용하는 무선 구간에서의 취약점을 분석하고 해당 취약점을 보완하기 위해 본 논문을 제안한다. 지그비에서 기존에 제기되었던 취약점들 이외에 본 논문에서는 지그비 통신에서 사용하는 64bit의 고유식별주소를 노출하는 것 자체를 취약점으로 규정하고 고유식별주소의 노출을 막기 위해 임시식별주소를 사용하였다. 제안 시스템은 지그비 보안 서비스 중에서 암호화를 위해 하나의 네트워크 키만을 사용하는 레지덴셜 모드의 메커니즘을 사용한다. 레지덴셜 모드는 전체 네트워크의 모든 노드들이 하나의 공통키를 사용하기 때문에 키가 유출될 경우 지그비 네트워크의 보안체계가 한 번에 무너질 위험성이 있다. 그러므로 이러한 위험에 대비하기 위해 네트워크 키를 보안 정책에 따라서 주기적으로 갱신하는 방식을 사용했다. 본 제안 시스템의 평가와 비교 분석에서는 기존 시스템에서 노출되었던 고유식별주소를 숨길 수 있고, 공용 네트워크 키 또한 주기적으로 갱신하므로 키 유출로 인해 발생할 수 있는 위험성을 감소시켰다.

표고 A 교배형 구분을 위한 CAPS 마커의 개발 및 적용 (Development and Application of a Cleaved Amplified Polymorphic Sequence Marker for Discriminating A Mating Type Alleles of Lentinula edodes)

  • 박미정;유림;장영선;가강현
    • 한국균학회지
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    • 제48권4호
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    • pp.389-396
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    • 2020
  • 표고는 한국에서 가장 많이 소비되는 식용버섯 중 하나이다. 표고는 사극성의 교배계를 따르며, 표고의 교배형은 자웅이주성의 다른 담자균류와 마찬가지로 서로 독립적인 두 유전자좌, A와 B에 의해 결정된다. 표고의 A 유전자좌에는 한 쌍의 homeodomain (HD) 전사인자가 암호화되어 있으며 이들의 N말단에서 나타나는 높은 변이가 A 교배형의 다양성에 중요한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 표고 품종과 야생종에서 많이 발견되는 11종의 A 교배형을 구분할 수 있는 CAPS 마커를 개발하고자 하였다. A 유전자좌에서 변이가 큰 부분을 PCR을 통해 증폭한 뒤 두 가지 제한효소 HaeIII와 EcoRI로 절단하여 DNA 단편의 크기 및 양상을 살펴봄으로써 11종의 A 교배형을 서로 구별할 수 있었다. 또한 해당 방법이 이핵균주의 교배형을 확인하는 데 활용할 수 있는지도 살펴보았다.

저전력 장비에 적합한 효율적인 RSA 기반의 PAKE 프로토콜 (Efficient RSA-Based PAKE Procotol for Low-Power Devices)

  • 이세원;윤택영;박영호;홍석희
    • 정보보호학회논문지
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    • 제19권6호
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    • pp.23-35
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    • 2009
  • 패스워드 기반의 키 교환(PAKE) 프로토콜은 난수를 공유하거나 PKI가 구축되어 있지 않은 환경에서 공유한 패스워드를 사용하여 세션키를 공유할 수 있게 함으로써 안전한 통신을 제공하는 암호학적 도구이다. RSA를 사용하여 효율적으로 설계하는 것이 쉽지 않기 때문에 대다수의 PAKE 프로토콜들은 Diffie-Hellman 키 교환을 기반으로 설계되어 왔다. 본 논문에서는 RSA 암호화의 효율성을 활용하여 비대칭 통신환경에 적합한 효율적인 RSA-PAKE 프로토콜을 제안한다. 제안하는 RSA-PAKE 프로토콜이 이론적인 계산량과 파라메타를 바탕으로 한 실험을 통하여 얼마나 효율적인지 판단한다. 제안하는 RSA-PAKE 프로토콜에서 비대칭 통신환경의 저전력 장비는 계산적으로 기존 프로토콜 중에서 안전하고 가장 효율적인 CEKEP보다 약 84% 효율적인 비용으로 키 교환을 수행할 수 있다. 특히, 일정 부분의 연산을 키 교환 과정이 진행되기 이전에 수행함으로써 키 교환 과정의 효율성을 극대화 할 수 있다. 제안하는 RSA-PAKE 프로토콜의 안전성은 RSA 문제를 기반으로 렌덤 오라클 모델에서 증명한다.