대장균에서 DNA 결합 단백질로 확인된 DNA-binding Protein from Staved cells (DSP)는 DNA를 보호하는 중요한 기능을 한다는 것을 보여주었다. 이 연구의 목표는 야생형 대장균과 dps 유전자 결손 대장균(${\Delta}dps$ E.coli)의 특성 비교를 통해 여러 종류의 스트레스에 대해 대장균에서 DPS의 기능적 역할을 설명하는 것이다. 다양한 스트레스 상태에서 자외선 흡광도계(UV-spectrophotometer)를 이용하여 야생형 대장균과 dps 유전자 결손 대장균의 세포성장을 측정하였으며, 각각의 대장균 세포 성장 속도를 비교함으로써 우리는 대장균에 존재하는 DPS 단백질의 기능적 역할을 확인하였다. 야생형 대장균에 비해 dps 유전자 결손 대장균은 영양분 결핍, 산성화, 열충격, 다양한 활성산소종 스트레스들에 민감한 현상을 나타내었으며, 이것은 DPS가 다양한 극단적인 스트레스에 중요한 기능을 한다는 것을 제안하였다. 결론적으로 대장균의 DPS는 다양한 환경적인 스트레스로부터 DNA와 강하게 결합하여 유지함으로써 세포를 보호하고 세포성장에 결정적인 기능을 한다는 것을 증명하였다.
차세대 염기서열 분석기술의 발달로 대량의 전사수준의 단위체들이 발견되었는데, 이것들 중 대부분의 전사체들은 비암호화 RNA들이다. 이들 중 긴 비암호화 RNA (lncRNA)들은 200개 이상의 뉴클레오티드를 가지며 단백질로 번역이 되지 않는 기능적 RNA 분자들이다. 식물의 lncRNA들은 RNA Pol II, Pol III, Pol IV, Pol V에 의해 전사체가 만들어지고, 전사 후 이들 lncRNA들은 추가적인 splicing과 polyadenylation 과정이 일어난다. 식물의 lncRNA들은 그 발현수준이 매우 낮고, 조직 특이적으로 발현 되지만, 이들 lncRNA들은 외부자극에 의해 강한 발현이 유도된다. 환경스트레스를 포함한 각기 다른 외부자극에 의해 많은 식물 lncRNA들의 발현이 유도되었기 때문에 이들 lncRNA들은 식물의 다양한 생물학적 기능과 식물의 생장발달 과정에 있어 새로운 조절 인자로 고려되고 있다. 특히 후성유전학적인 유전자 억제, 크로마틴 변형, 타겟모방, 광형태형성, 단백질 재배치, 환경스트레스 반응, 병원균 감염등에 관련하여 기능을 한다. 또한 어떤 lncRNA들은 short RNA들의 전구체로 역할도 한다. 최근 식물에서 많은 lncRNA들이 분리 동정되었지만, 이들 lncRNA들의 생리학적인 기능에 대한 현재의 이해는 여전히 제한적이고, 이들의 세부적인 조절 메커니즘 연구는 지속적으로 이루어져야 할 것이다. 이 총설에서는 식물 lncRNA들의 생합성 및 조절 메커니즘과 현재까지 밝혀진 분자수준에서의 중요한 기능들을 요약 정리하였다.
본 연구에서는 식품에 적용할 수 있는 코팅방법인 리포좀과 더블에멀션의 안정성을 연구하기 위해 기능성 아미노산인 BCAA를 함유한 리포좀과 더블에멀션을 제조하였다. 리포좀의 입자크기는 pH 7보다 pH 4에서 더 작게 나타났는데, 이는 양쪽성 이온인 BCAA가 pH 4에서는 양전하를, pH 7에서는 음전하를 띠기때문에 음전하인 레시틴과의 상호작용을 하여 그 크기에 차이가 있는 것으로 판단된다. 제타전위의 절댓값은 pH 7보다 pH 4에서 더 크게 나타나 pH 4에서 리포좀의 분산안정성이 더 높은 것으로 나타났다. 더블에멀션은 초기 입자의 크기가 $100{\mu}m$ 이내, 제타전위는 모두 절댓값이 30 mV 이상이었으나, 시간이 경과함에 따라 그 크기가 커지고, 제타전위의 절댓값은 감소하는 경향을 보였다. 리포좀과 더블에멀션의 BCAA 포집율은 모두 97% 이상이었고, 누적 방출율은 리포좀에서 더 크게 나타났으나 5일간 누적방출율은 30% 미만으로 나타났다. 따라서 리포좀과 더블에멀션은 높은 효율로 특정 기능성 물질을 안정적으로 포집한다는 특징을 가지며, 추후 계속적인 연구를 통해 이를 식품 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
기존 웹 기반 시스템들의 정보들은 단순하게 정보 제공자로부터 사용자로의 단방향 흐름이며 하이퍼링크로 연결된 정적인 문서 구조로 구성되어 있다. 이로 인해 정보의 갱신이 느리고 제공자와 사용자간의 상호 작용이 낮은 실정이다. 또한 학술정보를 독점하거나, 무기화하여 사용자의 자유로운 접근을 방해하고 분산되어 있는 대량의 디지털 콘텐트에 대한 상이한 포맷과 전송 프로토콜로 적시성 있는 정보의 검색과 수집이 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해 사회적 네트워크 기반 위에 사용자 참여와 공유를 지향하도록 차세대 웹을 도입하고 생명과학 관련 학술 정보에 대한 자유로운 접근과 상호운용성을 증진시키기 위해 OAI 프로토콜을 사용한 생명과학 문헌정보 네트워크를 설계한다. 이 네트워크는 첫째, 최신 논문, 세미나 발표자료, 연구노트, 연구 보고서 등의 자료를 공유 및 교환하고 사용자들 간에 커뮤니티를 구성할 수 있는 Open Repository 기능, 둘째, 분산되어있는 생명과학 관련 문헌정보에 대한 메타데이터를 수집 저장하는 OAI 프로토콜 기반의 Open Collection 기능, 셋째, 개방형 접근이 가능한 생명과학 관련 문헌정보 메타데이터를 서비스하는 Open Access 기능, 마지막으로, 회원 관리, 통계 그리고 등록된 자료에 대한 인증 절차를 하는 Administration 기능 등 4가지로 구성된다.
단백질 상호작용 관련 데이터들이 기하급수적으로 증가하고 있는데 그러한 데이터들을 수동으로 갱신하고 관리하는 작업은 엄청나게 많은 시간과 노력을 요구한다. 뿐만 아니라 개발자가 아닌 비전문가인 생물학자들이 시스템 구성 데이터베이스들을 갱신하고 관리하며 분석 시스템을 운영한다는 것은 현실적으로 거의 불가능하다. 이러한 측면에서 단백질 상호작용 정보를 이용한 효율적인 단백질 기능분석 시스템인 WASPIFA에 대해 자동적으로 데이터를 갱신하고 관리할 수 있는 시스템을 설계하고 개발하였다. WASPIFA 시스템은 단백질의 상호작용 관련 데이터들을 통합하여 사용자가 편리하게 데이터를 검색할 수 있으며 단백질 상호작용에 관련된 정보 즉, 기능 및 주석 정보, 도메인 정보, 도메인 간의 상호 작용 정보 등을 제공해 주는 유용한 단백질 기능분석 시스템이다.
본 연구는 척수 앞뿔의 세포손상을 준 흰쥐를 대상으로 수영운동과 미노싸이클린의 치료적 중재를 통해 운동기능과 신경계의 회복을 알아보고 운동에 의한 척수손상의 신경학적 회복기전을 밝히는 것의 목적이 있다. 본 연구의 진행은 Sprague-Dawley계 흰쥐 28마리의 허리뼈 1-2번 사이에 6-OHDA로 척수손상을 일으킨 다음 3일 후에 치료를 시작하였다. 수영은 주 5회 15분간 운동을 실시하고 미노싸이클린은 척수손상을 유발한 후 12시간마다 복강내 주입하였다. 척수손상을 유발한 후 치료를 시작하기 전에 운동기능의 평가를 시행하며 2주 동안 4번의 검사가 이루어졌으며, Bcl-2 발현에 관한 측정은 2주간 치료 후 검사하였다. BBB 척도에서 대조군에 비해 실험군에서 7일에 차이가 있었으며, 14일에는 II, III군에 비해 실험군 Ⅳ군에서 증가하였다. Bcl-2의 면역학적 소견에서 실험군 모두 대조군에 비해 척수 앞뿔에서 Bcl-2의 발현이 증가되었으며, 실험군 Ⅳ에서 가장 많은 Bcl-2의 발현이 관찰되었다. 척수손상 후 미노싸이클린과 수영은 행동학적, 면역학적 소견을 긍정적으로 개선시키는 것으로 나타났으며, 수영과 미노싸이클린을 함께 실시한 경우 세포사멸의 감소와 운동기능의 회복에 효과가 있음을 알 수 있었다.
최근에 해조류 유래 기능성소재는 항종양성, 항바이러스성, 항혈액응고 및 면역력 증강 등의 다양한 생리활성기능을 갖는 것으로 알려져 있다. 특히 해조다당류를 저분자화하면 다양한 생체조절기능성이 월등히 높게 나타나고 있음이 보고되고 있다. 따라서 해조다당류를 해조류로부터 효과적으로 추출할 수 있는 추출방법의 최적화 및 해조다당류의 저분자화를 통하여 해조다당류 기능성 증진 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 최근 부각되고 있는 해양 미생물 유래 해조다당류 분해효소를 이용한 기능성 신소재 개발 및 산업적 응용에 대하여 논하고자 한다.
지하공동구의 도시 생명선 기능유지를 위해서는 24시간 모니터링을 수행해야 하며 부족한 인력을 대체하기 위한 기술개발이 필요하다. 일반적인 관리방법으로는 지하 공간 특성을 반영하기 어려워 본 연구에서는 지하공동구를 대상으로 공간정보 기반의 디지털 트윈 시스템 요구사항을 도출하였다. 물리적 공간과 가상공간으로 구분하였으며, 물리적 공간은 멀티모달 영상센서 체계 구축의 기반이 되는 센서의 종류와 배치도를, 가상공간은 지하공동구에 대한 시스템 아키텍처를 구성하였다. 그리고 업무에 따른 시스템 기능을 제시하였다. 지하공동구 디지털 트윈을 통해 재난을 예방하고, 조기에 대응하여 도시 생명선의 기능유지에 효과적일 것으로 예상한다.
도시의 개발은 불투수면의 증가, 토지이용의 변화, 용수 수요 증가를 초래하였고, 최근에는 기후변화 양극화 현상으로 도심내 물순환체계를 더욱 왜곡시키는 문제를 초래하였다. 1962년부터 서울의 도심지가 본격적으로 개발되기 시작하면서 7.8%였던 불투수율이 2010년에는 50%까지 증가하였다. 토지의 피복상태가 숲과 흙일 때는 강우의 10%는 하천으로, 토양 흡수는 50%, 증발이 40%가량 된다. 보통 토양에 흡수된 물은 토양층에서 머물렀다가 중간유출되어 하천으로 유입되거나 지하수로 전환된다. 그러나 개발로 인하여 아스팔트나 콘크리트로 포장된 경우 55%가 하천으로 유입되고 토양으로 흡수되는 양은 15% 정도로 강우가 급격하게 유출되어 빠져나가 버린다. 도시 불투수면적의 증가는 단순히 치수와 이수의 문제뿐만 아니라 도심의 하천 및 녹지공간에 조성되어 있는 생태계 유지에 필요한 최소한의 수량인 생태용수 확보마저 위협하고 있다. 도심 하천의 환경생태유량 확보는 하천의 정상적인 기능을 유지할 뿐만 아니라 하천의 자정 능력을 향상하며, 수생생물의 서식환경을 보존에 기여하므로 도심의 자연성 회복에 있어 매우 중요하다. 도시 생태환경은 녹지의 단절과 파편화로 연속성을 확보하지 못하고 있는데, 이렇게 단절되고 파편화된 생태계를 연결하여 생태축을 확보하면 도시 생태계의 건강성을 증진시킬 수 있다. 대부분의 도시에서 관리하고 있는 가로수 및 띠녹지 등 녹지공간(그린 네트워크, Green Network)을 활용하여 수원 함양이나 수질정화 기능(블루 네트워크, Blue Network)을 부여하면 녹지와 수자원을 연결한 그린-블루 네트워크를 형성하여 도시 생태용수확보에도 기여할 뿐만 아니라 나아가 도심 하천의 자연성 회복에도 기여할 것으로 기대된다. 본 연구는 도시의 가로수와 띠녹지를 활용하여 빗물저장 기능과 침투기능을 확대하기 위해 기존에 녹지 및 공원 관리 차원에서 가로수 도시계획이 수립되고 관련 사업이 진행되어 온 현행 제도상의 문제점을 검토하여 제도적 개선 방안을 제안하는 것에 목적을 둔다.
식물생명공학 분야에 있어 기능유전체 연구는 식물체가 지니고 있는 유용한 유전자의 생물학적 기능을 밝히고, 농업적 유용성을 확보하여 가치를 부여하는 것을 목적으로 한다. 배추는 우리나라 대표 음식 중의 하나인 김치의 주원료이며 식품영양학적으로도 우수성이 인정되었고 약 5만 ha에서 연간 약 250만 톤이 생산되어 1조원의 국내 시장 및 1억 달러의 수출액을 기록하는 경제작물이다. 그리고 우리나라가 주요 종자수출국의 위치를 차지하고 있어 재배에 있어서나 경제적, 상업적으로 그 중요성이 매우 높은 작물이다. Multinational Brassica Genome Project (MBGP)가 시작되고 배추와 같은 속에 속하는 애기장대의 전 염기서열 분석이 완료됨으로써 배추의 기능유전체 연구가 더욱 활발해 질 수 있는 환경이 마련되었다. 또한 유전자 기능 분석 연구에 필요한 새로운 기술들이 계속 개발되고 있으며 우리나라를 선두로 하여 국제적으로도 연구가 이루어져 해마다 많은 성과들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 기능유전체 연구의 첫 단계인 배추 돌연변이체 유기 방법을 시작으로 다양한 표현형의 돌연변이체를 소개하고 이 돌연변이 배추의 게놈내 flanking DNA 분석 및 유전자 동정, microarray를 이용한 유전자 분석, 대표적인 기능유전체 연구 사례를 제시하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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