장내바이러스(enterovirus),로타바이러스(rotavirus),그리고 아데노바이러스(adenovirus)등 물을 통해 전파되는 환경바이러스의 신속한 검출 및 1 차적인 분류를 위해 올리고뉴클레오티드 DNA chip을 이용한 분석 시스템의 유용성에 대하여 연구하였다. BGM 세포배양실험에서 바이러스성 세포병변효과(cytopathic effect) 양성으로 판정된 세포단층으로부터 접종배양 3 일 후 세포내 모든 RNA를 분리하여 중합효소연쇄반응과 DNA chip으로 검출여부 및 유전형을 비교 분석한 결과 세포배양에서 양성으로 판정된 10개의 시료 중 3개가 바이러스 음성으로, 7개가 바이러스 양성으로 나타났다. 중합효소연쇄반응과 DNA chip에 의해 양성으로 나타난 7개 시료의 유전형은 두 방법에 의해 모두 장내바이러스로 동정되어 DNA chip에 의한 1차 동정의 유용성도 증명하였다. 세포배양 후 전기영동분석 없이 일차적인 동정과정까지 불과 3∼4 시간 이내에 수행해낼 수 있는 DNA chip분석은 특이성, 신속성, 및 경제성을 고루 갖추어 환경바이러스 검출방법론의 새로운 영역을 구성할 것으로 사료된다.
The effect of 3-aminobenzamide (3AB), an inhibitor of poly (ADP-ribose) polymerase, on ethyl methanesulfonate (EMS)-or bleomycin (BLM)-induced DNA repair synthesis and chromosome aberrations was examined during the cell cycle of Chinese hamster ovary (CHO)-K$_1$ cells. The synchronized cells were obtained by using thymidine double block method and mitotic selection method. Three assays were employed in this study: unscheduled DNA synthesis, alkaline elution and chromosome aberrations. 3AB alone did not induce DNA repair and chromosome aberrations in all phases. The post-treatment with 3AB inhibited DNA repair synthesis induced by EMS or BLM in G$_2$ phase, whereas 3AB did not affect chromosome aberrations induced by EMS or BLM in all phases. These results suggest that 3AB aggravates the cell cycle disturbance which occur after DNA damage, and leads to an accumulation of cells at G$_2$ phase, and inhibits DNA repair synthesis, while the effect 3AB on chromosome aberrations may need reevaluated.
Fumonisin B1 is a secondary metabolite of Fusarium moniliforme, a contaminant of corn and corn product. Fumonisin B1 has been shown to be responsible for major toxicological effects of the fungus in rats, horses, and pigs. Fumonisin B1 induced λ DNA fragmentation, which was increased with incubation time, reducing agent NADPH and metal ion (Cu2+). The DNA damage was inhibited by dimethyl sulfoxide (DMSO) or mannitol as radical scavenger for free radicals. DNA fragmentation, induced by fumonisin B1 in the presence of 1 mM NADPH and 0.1 mM CuCl2, was inhibited by 100 mM DMSO. By the in vitro reaction of fumonisin B1 with supercoiled plasmid pBR322 DNA, plasmid DNA was relaxed, eventually linearized in the agarose gel electrphoresis. From rifampicin sensitive E. coli CSH138 in bacterial mutagenesis system, the rifampicin resistant E. coli mutants were obtained by fumonisin B1. These results suggest that fumonisin B1 may be a possible environmental mutagen in bacterial mutagen assay system.
효과적인 외래생물 관리 전략 수립을 위해서는 도입 및 확산 여부 평가를 위한 정기 모니터링이 요구된다. 환경 DNA (eDNA, environmental DNA) 메타바코딩은 높은 검출 민감도를 가지고 다수의 종을 동시에 검출할 수 있어 외래생물의 출현 여부와 그 영향을 평가하는데 활발히 활용되고 있다. 국내에서는 어류를 중심으로 메타바코딩의 적용 가능성 평가가 이루어지고 있으며 타 분류군에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 환경 DNA 메타바코딩을 활용한 국내 외래생물 탐지 가능성을 확인하고자 했다. 분류군별 검출 가능성을 확인하기 위해 어류, 포유류, 조류, 양서류를 목표로 디자인 된 4가지 범용 프라이머(MiFish, MiMammal, Mibird, Amp16S)를 활용하여 대상종 검출 여부를 평가하였다. 그 결과, 총 55개 지점 중 17개 지점(Trachemys scripta, 3개 지점; Cervus nippon, 3개 지점; Micropterus salmoides, 7개 지점; Rana catesbeiana, 4개 지점)에서 대상종의 서식이 확인되었다. 대상지 내 조밀한 지점 선정에도 생태적 특성을 반영한 검출 지점에 차이가 나타났다. 큰입배스와 붉은귀거북을 중심으로 외래생물이 출현이 생물 군집구조(종 풍부도, 풍부도, 다양도)에 미치는 영향을 비교한 결과, 외래생물이 서식하는 지점에서의 다양도가 더 높게 나타났다. 또한 외래생물 출현 지점에서 출현 종 수가 1~4종 추가 검출되었으며 풍부도 또한 1.7배 높게 나타났다. 메타바코딩을 통한 외래생물 검출 결과 및 군집구조 비교는 eDNA를 통한 다량의 모니터링 데이터 구축이 다차원적 생태계 평가에 효율적으로 활용될 수 있음을 나타냈다. 또한 환경의 인위적, 자연적 변화에 따른 생물상 변화를 관찰하고 자연생태 분야의 환경영향평가 등 현황 평가 및 예측을 위한 주요한 기초자료로 활용 가능성을 제시하였다.
To detect the mutation in a given sequence, there are variety of methods developed by use of the gel electrophoresis. One of the methods, TGGE (Temperature Gradient Gel Electrophoresis), is a popular technique because it can detect mutations in DNA fragment with ease and at low cost. This study used 200 bp BamHI-digested DNA fragment containing the human $\varepsilon$-globin promoter which was mutated[$\varepsilon$ F1*(-141), GATA- I*(-163), and GATA-1* & $\varepsilon$F1]. This BamHI-digested DNA fragment was directly used to detect the mutated DNA fragment on 50% denaturant gel with temperature gradient of 45$^{\circ}C$ through $53^{\circ}C$. In agreement with the theoretical result of MELTSCAN program (Brossette and Wallet, 1994) the mobilities of mutated DNA fragments were shown to be nearly distinguished on the temperature gradient gel. In contrast to the above result the heteroduplex analysis under the temperature gradient condition was shown to detect the mutated DNA fragments through the heteroduplex formation between strands of mutated DNA and wild-type DNA.
Using single cell gel electrophoresis, DNA single strand breaks were determined in various marine organisms. DNA damage on fish blood cells was detected to know whether there was a difference between Incheon, Pohang, Masan, and Tongyeong as a control site. Tongyeong showed the lowest DNA damage among the study areas. Mussels, transplanted to Masan Bay for one month, revealed high DNA damage at sites with high economical activity. In two weeks exposure of polychaete to Incheon sediments, higher DNA damage was detected in the sediment adjacent to Incheon harbor than open sea. These results suggested that the marine organism from the polluted area revealed a relatively high DNA damage. In addition, these areas might be contaminated with genotoxic compounds and comet assay was useful as a bioassay to detect DNA damage in marine organisms.
Effects of hyperthermia on the induction of DNA single strand breaks and replication inhibition were studied in bleomycin-treated CHO-K$_1$ cells by alkaline elution and alkaline sucrose gradient sedimentation. Bleomycin-induced DNA single strand breaks of DNA were dose-and time-dependently increased, and these strand breaks of DNA were gradually rejoined as post-incubation time passed. Treatment with hyperthermia alone did not affect the induction of DNA single strand breaks. However, pre-exposure of cells to hyperthermia followed by bleomycin treatment greatly increased the single strand breaks, and also reduced the rejoining processes of bleomycin-induced DNA single strand breaks. Bleomycin selectively inhibited the replicon initiation. The combined treatment with hyperthermia and bleomycin markedly potentiated the nonspecific inhibition of replication.
The SNF2 family includes proteins from a variety of species with roles I cellular processes such as transcriptional regulation, recombination and various types of DNA repair. Several proteins with unknown function are also included in this family. Here, we report the cloning and characterization of hrp 2+ gene (helicase related gene from S. pombe) which was isolated by PCR amplication using the conserved domain of SNF2 motifs within the ERCC6 gene which encodes a protein involved in DNA excision repair. The hrp2+ gene was isolated by screening with yeast S. pombe genomic library. The isolated cloned contained 6.5 kb insert DNA. Southern blot analysis confirmed that S. pombe chromosome contains the same DNA as hrp2+ gene and this gene exists as a single copy in S. pombe genome. The 4.7 kb transcript of mRNA was identified by Northern blot. To examined the transcriptional regulation of hrp2+ gene, DNA damaging agents were treated. These results indicated that the hrp2+ gene may not be directly involved in DNA replication, but may be involved in damage response pathway.
멸종위기어류 퉁사리 Liobagrus obesus를 대상으로 종 특이 프라이머 한 쌍과 프로브를 제작하여 하천수 시료에서 추출된 환경 DNA로부터 퉁사리를 검출할 수 있는 실시간 PCR 분석방법을 개발하고자 하였다. 퉁사리 종 특이 프라이머와 프로브는 미토콘드리아 DNA의 cytochrome b (cytb) 유전자 영역 내에서 국내에 서식하는 65종의 담수어류 간에 단일염기다형성 부위를 고려하여 비교한 후 제작하였다. 실시간 PCR 분석에서 제작한 프라이머 및 프로브는 국내에 서식하는 65종의 담수어류 gDNA를 이용한 특이성 검증 결과, 퉁사리 gDNA에서만 양성으로 나타나 높은 특이성을 보였다. 퉁사리 gDNA의 연속 희석 농도를 이용한 검출한계 분석에서는 0.2 pg까지 검출이 가능한 것으로 나타나 높은 감도를 보였다. 이후, 제작한 프라이머 및 프로브를 사용하여 금강 중·상류 유역의 8개 지점에서 확보한 하천수 시료를 대상으로 실시간 PCR 분석을 수행한 결과, 5개 지점에서 퉁사리의 cytb 유전자가 검출되었으며, 해당 검출 지점들은 현장 조사 당시에 퉁사리가 채집된 3개 지점을 모두 포함하였다. 따라서, 본 연구에서 개발한 퉁사리의 종 특이 프라이머와 프로브를 이용한 실시간 PCR 분석 방법은 하천수 채수로 확보한 환경 DNA로부터 퉁사리의 cytb 유전자를 검출할 수 있어 기존 서식지 모니터링과 더불어 잠재적인 신규 서식지 발굴에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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