기문응애는 1919년 최초 발견 이래 세계적으로 다양한 나라 및 지역에서 발견되고 있다. 2015년 국내 기문응애 관련 보고에 따르면, 99개 시료를 이용한 실험 중 1개 시료에서 기문응애 특이 유전자가 검출되었으나 그 실체는 발견되지 않았었다. 그 이후로 기문응애와 관련된 문헌이 지속적으로 발표되지 않아, 기문응애의 존재 및 피해에 대한 인식이 부족한 현황이다. 이와 더불어, 꿀벌의 내부기생충인 기문응애의 육안관찰에 큰 어려움이 있어, 분자적 기법을 이용한 기문응애 특이 nested PCR법을 개발하고자 하였다. Nested PCR법은 100분자 이하의 주형도 증폭 가능하게 함으로써, 시료 내 극미량 존재할 수 있는 기문응애의 유전자를 검출할 수 있었다. 1회의 초고속 PCR(detection PCR)은 23개 시료 중 4개의 시료만이 양성결과를 보였으나, 연속으로 진행한 nested 초고속 PCR에서는 11개의 시료가 추가로 양성 결과를 보였다. 이처럼 우리는 nested PCR법을 적용시킴으로써 총 15개의 시료에서 기문응애의 특이 유전자가 검출된 것을 확인함으로써, 보다 정확하고 민감한 유전자 검사법이 되도록 개발할 수 있었다. 우리는 분자 진단 결과를 근거로 특이 유전자가 검출된 시료로부터 기문응애의 실체를 확인하기 위한 실험도 함께 진행하였으나, 채집된 개체들에서는 확인할 수 없었다. 그러나 기문응애 특이 유전자 진단을 통한 국내 기문응애의 존재 가능성을 제시하였으며, 이를 근거로 실체 확인을 비롯한 기문응애의 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.
Mu dJ(km lac) peron 융합을 이용하여 Salmonella typhimurium에서 산소에 의해 조절되는 여러개의 새로운 유전자좌를 확인하였다. 산소가 있는 조건에서 유도된 9개의 유전자와 무산소조건에서 유도된 13개의 유전자가 분리되었다. 유전자 융합체들은 조절윤전자 oxrA의 control에 근거하여 2classe로 구분되었는데, class I 유전자들은 ozrA에 의해 조절되고, class II 유전자들은이 조절 유전자에 의해 영향을 받지 않았다. 몇몇 anti-lacZ 유전자 융합체들으 최소배지에서 발현되지 않았고, LB상에서나 혹은 CAA 첨가배지에서 그 활성을 나타내었다. 대부분의 유전자 융합체들은 nitrate와 fumarate에서 발현이 억제되었다. ani 유전자 가운데 3개의 유전자는 상호형질도입 빈도에 의해 각각 $59{\pm}0.14$ map unit (YK114), $64{\pm}0.2$ map unit(YK120), and $93{\pm}0.29$ map unit(YK112) 로 결정되었다.
알츠하이머성 치매는 현존하는 치료법이 없어 경도인지장애 단계에서의 예방이 중요하다. 지금까지의 알츠하이머 연구는 대부분이 뇌영상 마커와 뇌척수액 마커에 집중되어 있었으며, 경도 인지 장애 단계에서의 탐색은 더욱 적었다. 이러한 점에서 혈액 유전자 발현을 이용한 경도 인지장애 단계 예측은 인지 능력에 따른 관련 유전자 식별과 접근 가능한 진단 및 치료 바이오 마커 탐색에 기여할 수 있다. 그러나 유전자 발현 데이터의 경우 환자 수에 비해 높은 차원을 가지기 때문에 과적합을 막고 질병 관련 유전자를 식별하기 위해서는 데이터에서의 의미 있는 차원만을 뽑아내는 차원 축소가 선행되야 한다. 본 연구는 유전자 발현데이터에서의 인지장애 분류를 위해 차원 축소기법과 신경망을 적용하여 인지 장애 정도를 예측하였다. 그 결과, Lasso 이용 차원축소와 신경망을 이용하여 97%의 정확도로 정상과 조기 경도 인지장애, 후기 경도 인지장애 환자를 분류 할 수 있었으며, 더 적은 차원에서도 분류가 가능했다. 이는 혈액 유전자 발현을 이용해 경도 인지장애 단계를 예측한 첫 번째 연구이며, 인지능력 저하에 따른 혈액 유전자 발현의 연관성을 확인하고 향후 조기 진단, 치료 표적 탐색에 기여한다.
Saccharomyces cerevisiae의 KEMI 유전자는 세포의 영양 상태에 따라 spindle pole body나 microtubules의 기능을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이 유전자 산물의 세포내 분포 및 기능을 규명하기 위하여, KEM1::lacZ 융합 유전자를 제조하였다. 즉, 클론된 KEM1 유전자에 대장균의 ${\beta}$-galactosidase 구조유전자를 갖는 mini-Tn10-LUK element를 무작위 삽입한 pool을 제조하고, 이를 분석하여 KEM1의 기능 부위가 약 3.5kb에 해당함을 확인하였고, KEM1의 기능이 살아있는 KEM1::lacZ 융합 유전자의 클론을 선별하였다. 이 클론을 ${\beta}$-galactosidase 항체를 이용한 indirect immunofluorescence 방법으로 분석하여 KEM1::lacZ 융합 단백질이 핵주변에 위치함을 확인하였다.
출아형 효모 Saccharomyces cerevisiae RAD3 유전자는 절제회복 및 세포의 생존에 필수적이며, DNA dependent ATPase와 DNA-RNA helicase활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 분열형 효모 Schizosaccharomyces pombe에서 절제회복과 세포의 생존에 필수적인 출아형 효모 RADS유전자와 유사한 유전자를 S. pombe genomic DNA library에서 분리하여 그 특성을 연구하였다. 분리한 RADS 유사유전자를 HRD3 유전자라 명명하였다. 발현 vector pET3a를 이용하여 분리한 HRD3 유전자를 과 발현하였을 때 HRD3단백질은 숙주단백질의 합성 억제 또는 분해 촉진을 유발하여 숙주세포인 대장균에 독성 효과를 나타냄이 관찰되었다. HRD3유전자와 lacZ유전자를 융합시킨 여러 가지 재조합 vector를 만들어 이들 융합단백질을 분리하였다. 이 결과 HRD3단백질의 카르복실 말단 부위가 DNA회복기능과 대장균에서의 독성효과를 나타내는 중요한 부위로 생각된다.
본 연구는 콩과 식물인 비수리의 유용유전자를 NGS (Next Generation Sequencing)와 분자생물학의 융합적인 연구를 통해 분리하고 가능성을 알아보고자 시행하였다. 비수리는 자원식물이지만 많은 유용물질을 가지고 있다. 특히 항당뇨 기능을 하는 D-pinitol을 많이 함유하고 있는데 아직까지 비수리에서 D-piniol의 생합성에 관련된 유전자가 분리 되지 않았다. 비수리에 비생물학적 스트레스(가뭄)를 처리하고 처리하지 않은 대조군과 같이 total RNA를 추출한 후에 library를 만들어 NGS를 실시하였다. 이를 통해 D-pinitol 생합성에 관련된 유전자들을 분리하여 in silico 상에서 염기서열을 확인하였다. 이를 뒷받침하기 위해 Blast 프로그램을 사용하여 D-pinitol 생함성에 관여하는 ononitol epimerase를 확인하였고 in vitro 상에서도 RT-PCR을 통해 유전자 발현이 증가됨을 확인함으로써 융합적 연구를 통해 유전자를 찾고 분리하여 발현양상을 확인하였다.
유전자 알고리즘은 공학 분야에서 필요한 여러 가지 최적화 문제에 대하여 최적에 가까운 해를 제공해주는 반복적 알고리즘으로 알려져 있다. 본 논문에서는 특정 교배방법에서 유전자의 배열순서가 적합도가 높은 스키마의 길이에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 이에 따른 유전자 알고리즘의 성능 변화를 두 개의 예제를 이용한 실험을 통하여 관찰하였다. 예제로 사용된 그래프 분할과 knapsack 문제를 위해 몇 가지 유전자 재배열 방법을 제시하였다. 실험결과에 따르면 유전자 재배열 방법마다 서로 다른 유전자 알고리즘 성능을 보여주었으며, 적합도가 높은 스키마의 길이를 고려한 재배열 방법이 재배열을 하지 않았을 때 보다 유전자 알고리즘의 성능을 향상시켜 주는 것을 관찰하였다. 따라서 주어진 문제에 적합한 유전자 재배열 방법을 찾는 것이 대단히 중요함을 확인하였다.
인슈린 유사체를 유전공학적 방법으로 생산하여 새로운 당뇨병 치료제로써의 가능성을 타진한다. 인슈린 B 사슬의 C 말단 아미노산 codon을 threonine 대신을 methionine을 지령하도록 하고 여기에 인슈린 A사슬을 지령하는 염기를 바로 부착시켜, 이를 대장균에서 발현시키므로써 외사슬 인슈린 선구체를 제조하고, 이를 분리 정제한 다음 취화브롬 으로 절단하므로서 ($B^{30}$-homoserine) 인슈린을 제조한다. 1. 외사슬 인슈린 전구체 유전자를 합성한 후 대장균의 발현 운반체내 e-galactosidase 유전자와 융합시켜 도입하므로서 재조합된 융합단백질을 생산하였다. 2. 재조합 대장균을 발효한 후 urea 융합단백질을 분리하고 DEAE-Sephacel과 Sephadex G-200을 이용하여 순수 정제하였다.
효모 Saccharomyces cerevisiae의 염색체상에 존재하는 superkiller 유전자인 SKIB 유전자를 cloning 시켜 ski 변이 주내에서 발현시켰다. 이 유전자의 C-말단부위에 E. coli의 tacZ 구조 유전자를 융합시켜 효모와 E. coli의 shuttle vector인 pSR605를 제조하고 이를 효모에 형질전환 시킨 후 나타나는 $\beta$-galactosidase의 융합단백질을 확인할 수 있었다.
본 연구는 항균제에 내성을 보이는 대장균의 특성을 알아보기 위해 설사환자에서 분리된 대장균에 대한 항균제 감수성 및 병원성 인자의 상관성을 분자융합적 기술을 통해 조사하였다. 분리한 대장균의 항균제 내성은 60주에서 ESBL(extendede spectrum ${\beta}$-lactamase) positive균주가 8주이고, negative균주는 52주였다. ESBL 양성 8주 중 2주는 병원성 유전자가 검출되지 않았으며, stb(3주), flich7(1주), flich7-eae(2주)로 나타났다. ESBL 음성 52주 중 26주는 병원성 유전자가 검출되지 않았고, stx1(3주), stb(10주), flich7 및 eae(각 2주), stx1-flich7(2주), stx1-stb(4주), flich7-stb(2주), flich7-stb-eae(1주)이었다. 결론적으로 항균제 내성이 증가하는 시대에 분자 융합적 관점에서 독력 유전자의 분포와 항균제 내성과의 관계는 적게 나타났으나, 향후 다양한 독력 유전자의 분석을 통한 융합기술연구가 이루어진다면 보다 정확한 병원성 인자를 추정할 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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