• 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.

• 한국수정란이식학회지
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• 제30권3호
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• pp.249-255
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• 2015

Diabetes mellitus, the most common metabolic disorder, is divided into two types: type 1 and type 2. The essential treatment of type 1 diabetes, caused by immune-mediated destruction of ${\beta}-cells$, is transplantation of the pancreas; however, this treatment is limited by issues such as the lack of donors for islet transplantation and immune rejection. As an alternative approach, stem cell therapy has been used as a new tool. The present study revealed that bone marrowderived mesenchymal stromal cells (BM-MSCs) could be transdifferentiated into pancreatic cells by the insertion of a key gene for embryonic development of the pancreas, the pancreatic and duodenal homeobox factor 1 (PDX1). To avoid immune rejection associated with xenotransplantation and to develop a new cell-based treatment, BM-MSCs from ${\alpha}$-1,3-galactosyltransferase knockout (GalT KO) pigs were used as the source of the cells. Transfection of the EGFP-hPDX1 gene into GalT KO pig-derived BM-MSCs was performed by electroporation. Cells were evaluated for hPDX1 expression by immunofluorescence and RT-PCR. Transdifferentiation into pancreatic cells was confirmed by morphological transformation, immunofluorescence, and endogenous pPDX1 gene expression. At 3~4 weeks after transduction, cell morphology changed from spindle-like shape to round shape, similar to that observed in cuboidal epithelium expressing EGFP. Results of RT-PCR confirmed the expression of both exogenous hPDX1 and endogenous pPDX1. Therefore, GalT KO pig-derived BM-MSCs transdifferentiated into pancreatic cells by transfection of hPDX1. The present results are indicative of the therapeutic potential of PDX1-expressing GalT KO pig-derived BM-MSCs in ${\beta}-cell$ replacement. This potential needs to be explored further by using in vivo studies to confirm these findings.

• Applied Biological Chemistry
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• 제38권3호
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• pp.224-231
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• 1995

형질전환 식물체에서 외래 단백질의 발현을 높이기 위하여, 외래 단백질 유전자를 TMV RNA 또는 Gy2 5'-untranslated leader 부위와 재조합시킨 plasmid들을 제조하였다. pGA643에서 유래된 이들 plasmid에는 cauliflower mosaic virus의 35S promoter와 Gy2 terminator를 포함하고 있고, 외래 유전자로는 옥수수의 10kDa zein (10kZ) 유전자를 사용하였다. Gy2 또는 TMV RNA의 leader 부위는 promoter 부위와 단백질 coding sequence 사이에 삽입하였다. Agrobacterium을 매개로 하는 leaf disc 형질전환법을 이용하여 재조합 단백질들을 담배에 도입하였다. Leader를 포함하지 않은 도입 유전자의 전사 효율이 leader를 포함하는 도입 유전자들 보다 높았지만, leader를 포함한 mRNA들이 보다 효율적으로 전사되었다. 이는 5'-untranslated sequence의 길이와 AUG codon 주위의 context에 의한 영향보다는 이들 leader sequence의 특이적 염기서열에 의한 영향이 큼을 의미한다. 이러한 결과는 형질전환된 담배에서 외래 유전자의 전이효율을 조절하는 데 있어서 Gy2와 TMV의 leader sequence들이 enhancer로서 역할을 하고 있음을 의미한다.

• 식물조직배양학회지
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• 제25권4호
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• pp.283-288
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• 1998

비선택성 제초제인 bialaphos는 고등식물에 있어서 glutamine 합성을 억제 하여 식물체를 고사시킨다. Acetyltransferase에 의해 encoding된 bialaphos저항성 유전자는 세균 Streptomyces hygroscopicus SF1239로부터 cloning된것을 사용하였다. Bialaphose 저항성 유전자를 Agrobacterium 감염법을 이용하여 국내에서 재배되는 벼(동진)에 도입한 결과 약30%정도의 형질전환 식물체를 얻을 수 있었다. $\textrm{T}_{1}$ 세대의 17개체는 hygromycin과 bialaphos에 대한 저항성 유전형질이 3:1로 분리되었다. 또한 Southern 분석을 실시한 결과 wild type의 식물체에서는 Bar 유전자의 검출을 볼 수 없었으나 형질전환 식물체의 경우 Bar 유전자의 검출이 가능하였다. $\textrm{T}_{3}$세대의 형질전찬 식물체와 wild type의 식물체를 포장상태에서 비선택성 제초제인 바스타를 살포하고 3주 후에 관찰한 결과 형질전환 식물체는 외형적으로 아무런 피해를 받지 않고 정상적으로 생장하였으나, wild type의 식물체와 잡초는 모두 고사하였다. 이상의 결과를 종합해보면 hygromycin과 bialaphos 저항성 유전자는 Agrobacterium감염법을 이용하여 단자엽 식물인 벼에 도입할 수 있다는 것을 보여준 것이며, 또한 bialaphos 저항성 유전자가 식물에 도입됨으로써 비선택성 제초제에 대한 저항성 식물을 개발 할 수 있다는 것을 보여 주었다.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.102-111
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• 2016

본 연구의 목적은 BrDSR(Drought Stress Resistance in B. rapa) 유전자의 기능을 명확히 밝히고, 배추에서 건조 스트레스 반응 유전자들을 분석하는데 있다. 내혼계배추('CT001')와 BrDSR 완전장(438bp의 오픈리딩프레임)을 지닌 pSL100 vector를 재료로 아그로박테리아를 이용한 배추 형질전환을 수행하였다. PCR 분석을 통해 4개체의 형질전환체를 확보하였고, 이들의 BrDSR 발현량은 건조 스트레스 조건에서 비형질전환체 대비 약 1.9-3.4배 정도 더 큰 것으로 분석되었다. 또한 표현형 분석에서도 BrDSR이 과발현된 형질전환체들은 건조 스트레스에 저항성을 보이며 정상적인 생장을 하였다. 기 구축된 건조 스트레스 반응 유전자의 상호발현 네트워크를 기반으로 BrDSR과 밀접한 관련이 있는 유전자들을 분석하기 위해 B. rapa 135K cDNA microarray 데이터를 분석하였다. 그 결과, 환경 스트레스와 관련하여 식물체에서 잎의 노화와 자가소화에 관련된 것으로 보고된 'dark inducible 2(DIN2, AT3G60140)'와 'autophagy 8h(ATG8H, AT3G06420)' 유전자가 확인되었다. 위 결과들을 근거로 BrDSR 유전자는 건조 스트레스에 대한 저항성 향상에 중요한 역할을 할 것으로 판단되었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.33-37
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• 2006

박과 (Cucurbitaceae) 작물에서 박 (Lagenaria siceraria Standl.)은 식용뿐만 아니라 주로 저온 신장성의 확보와 토양전염성 병해를 회피하기 위한 수단으로서 수박의 대목으로 많이 사용된다. 유전공학 방법을 이용한 토양병 내성이 증대된 신품종 개발이 필요한 요즘 박 형질전환체 개발의 효과적인 시스템 확립을 위하여 식물형질전환 연구에 매우 효율적으로 이용되는 마커인 GFP 유전자를 도입하였다. 실험재료로 이용된 박 계통은 9005, 9006 및 G5였으며, 신초 유기를 위한 선발 배지는 3.0 mg/L_ BAP + 100 mg/L kanamycin +500 mg/L cefotaxime + 0.5 mg/L $AgNO_3$, pH 5.8이었다 박 선발배지에 치상된 자엽 절편체는 3주 정도 지나면 절단면 즉 치상 부위에서 작은 돌기들이 발생하였고, 갈수록 절편체는 갈변하여 고사하였다. 선발된 개체에서는 신초가 발생하였으며 선발 후 7주가 경과하면 pot로 이식하여 발근된 완전한 식물체를 얻을 수 있었다. 본 실험결과 박 형질전환 시 genotype에 따른 신초 발생률에 상당한 차이를 보였는데 계통 9005의 경우 신초 발생율이 0.0%이였으며 계통 G5의 경우 4.1%이였다. 형질전환으로 발생된 신초는 GFP가 발현되지 않는 것과 GFP가 발현되는 것 두 가지 양상을 볼 수 있었다. PCR 및 Southern blot 분석을 한 결과, 9006과 G5 두 genotype에서 형질전환 신초에서 GFT 유전자를 가지고 있는 것으로 확인되었으며 GFP 유전자가 도입된 박 형질전환체를 얻을 수 있었다. 따라서 GFP 유전자는 박 형질전환시 유식물체에서 형질전환체를 쉽게 선발할 수 있는 유용한 마커로 이용 될 수 있다.

• 식물조직배양학회지
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• 제28권5호
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• pp.289-296
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• 2001

유전공학 기술은 지금까지 발전 유지하여 온 전통 육종기술의 약점을 보완하고 연계할 때만이 무한한 잠재력을 발휘할 수 있기 때문에 농업생산에서 새로운 전기를 마련할 수 있는 품종개발을 전제로 연구 방향을 설정하는 것이 바람직하다. 따라서 우리나라의 품종 보급의 양대 축인 정부 주도의 식량작물 육종사업과 개인 종묘회사가 주도하는 원예작물 육종사업에 필요한 유전공학연구를 수행해야 할 것이며 철저한 현황파악과 성공가능성을 세계 경쟁의 입장에서 분석하여 연구의 우선 순위를 정하고 집중적인 인력 양성과 연구투자를 지속하여야 결실을 얻을 것으로 본다. 유전공학연구의 기본 방향으로는 실용화 촉진을 위한 연구와 원천기술확보를 위한 기초 연구로 대별하여 농가 또는 작물 육종기관에 필요한 연구는 농림부에서 주관하고 원천 기술 확보를 위한 기초연구는 과학기술부에서 주도하여 구체적이고 실현 가능한 정책을 수립 추진하여야 할 것이다. 구체적으로 실용화 촉진연구는 전통 육종 기술의 목표인 획기적 수량증대, 작물의 재배안정성 향상 및 품질 개량범주에 속하는 유전자 전환작물 개발 및 생리활성물질 생산 작물의 개발로 볼 수 있으며 기초 연구로서는 각 작물의 유전체 연구개발과제라고 생각된다. 이미 선진국에서는 몬산토 등 대기업을 중심으로 대두, 옥수수, 감자, 유채 등 주요 작물에서 제초제 저항성, 내충성, 내병성 등 유전자 전환작물을 상용화하여 농업 생산비를 절감하고 수량성을 향상시키는 등 기술 부가가치를 높이고 있으며, 이들 수확물을 수출하거나 또는 종자로 수출하여 농업의 상업화와 국제화를 추진하고 있는 동시에 지적소유권을 선점하고 그 기술까지 수출하고 있는 실정이다. 국내에서도 유전공학 연구가 어느 정도 수행되어 벼를 비롯한 주요 농작물의 형질 전환 기술이 정립되었고 다양한 소재로부터 개발된 신기능성 형질전환작물이 개발되고 있으나 아직은 농가 및 농장에 보급되지 못하고 연구소나 대학 실험포장에 격리 실험을 실시 중에 있다. 또한 기초 연구인 유전체 연구로 국, 공립연구소 및 대학 실험실에서 벼, 배추, 고추 등 일부 작물에서 산발적으로 시작되어 유전자 지도 작성 및 유용 유전자 개발 등 필수적인 연구를 시작하고 있으나 연구비와 인력 부족으로 국제 경쟁력을 갖추지 못하고 있다. 그러므로 앞으로의 과제는 연구 중에 있는 과제들을 보다 활성화하여 연구결과를 조속히 얻도록 노력해야 하며 새로 시작하는 과제는 연구기관의 능력과 연구 후의 실용화를 촉진할 수 있도록 일괄 system 확립을 전제로 하는 협동연구체제로 수행하는 것이 바람직하다. 그 동안 식량작물의 종자개량 및 보급사업은 정부주도로 국공립 연구소를 중심으로 수행되어 왔으나 앞으로는 민영화 및 기업화를 촉진하는 정책을 추진하여야 외국의 종자회사 또는 농업 생산자와 경쟁할 수 있는 농기업 체제가 탄생될 것이다. 또한 국공립 연구 기관은 대학 및 개인회사연구소의 농업 연구를 지원하는 Infra system 확충을 목표로 연구 방향을 수정해야 할 것이며 유전 자원 연구, 작물 유전체 연구 등 직접적으로 수익성이 없는 기초적 연구에 치중하여 나라 전체의 연구 수준을 향상시키도록 노력해야 21세기에 농업에서 국제 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 보여진다.

• 한국균학회소식:학술대회논문집
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• 한국균학회 2014년도 추계학술대회 및 정기총회
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• pp.9-9
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• 2014

Null mutants generated by targeted gene replacement are frequently used to reveal function of the genes in fungi. However, targeted gene deletions may be difficult to obtain or it may not be applicable, such as in the case of redundant or lethal genes. Constitutive expression system could be an alternative to avoid these difficulties and to provide new platform in fungal functional genomics research. Here we developed a novel platform for functional analysis genes in Magnaporthe oryzae by constitutive expression under a strong promoter. Employing a binary vector (pGOF1), carrying $EF1{\beta}$ promoter, we generated a total of 4,432 transformants by Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. We have analyzed a subset of 54 transformants that have the vector inserted in the promoter region of individual genes, at distances ranging from 44 to 1,479 bp. These transformants showed increased transcript levels of the genes that are found immediately adjacent to the vector, compared to those of wild type. Ten transformants showed higher levels of expression relative to the wild type not only in mycelial stage but also during infection-related development. Two transformants that T-DNA was inserted in the promotor regions of putative lethal genes, MoRPT4 and MoDBP5, showed decreased conidiation and pathogenicity, respectively. We also characterized two transformants that T-DNA was inserted in functionally redundant genes encoding alpha-glucosidase and alpha-mannosidase. These transformants also showed decreased mycelial growth and pathogenicity, implying successful application of this platform in functional analysis of the genes. Our data also demonstrated that comparative phenotypic analysis under over-expression and suppression of gene expression could prove a highly efficient system for functional analysis of the genes. Our over-expressed transformants library would be a valuable resource for functional characterization of the redundant or lethal genes in M. oryzae and this system may be applicable in other fungi.

• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1121-1129
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• 2016

밀의 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)]은 밀가루의 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소이며 가공적성을 나타내는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 TaGlu-Ax1 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. TaGlu-Ax1 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀에서 존재하는 TaGlu-Bx7 유전자의 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 TaGlu-Ax1 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카세트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, TaGlu-Ax1와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 210개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 TaGlu-Ax1과 HPTII가 모두 삽입된 20개의 형질전환 라인을 획득하였다. TaGlu-Ax1와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T₁ 세대의 종자에서 밀 TaGlu-Ax1 유전자가 전사와 번역되어 오직 TaGlu-Ax1만을 가지는 marker-free 식물체를 T₁세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. TaGlu-Ax1 유전자가 발현되는 marker-free 형질전환 식물체는 야생형(wild type)과의 표현형 차이는 없었다. 형질전환 벼의 쌀가루의 제빵적성을 비교하였을 때 TaGlu-Ax1 유전자만이 발현되어서는 제빵적성이 더 나아지지 않았다. 그러므로 더 많은 밀 고분자 및 저분자 글루테닌, 글리아딘의 유전자의 집적과 조합이 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 필요하다. 결론적으로 TaGlu-Ax1 marker-free 형질전환 벼는 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 좋은 재료로 사용될 것이다.

• 생명과학회지
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• 제24권6호
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• pp.618-625
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• 2014

쌀가루는 많은 식품 가공에 이용된다. 그러나 밀가루 반죽이 빵과 면을 포함한 많은 식품 가공 제품에 적합한 반면에, 쌀로 만든 반죽은 신장성과 탄력성이 부족하다. 고분자 글루테닌 서브유닛(HMW-GS)은 밀의 가공 적성을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서, 우리는 아그로박테리움(Agrobacterium) 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 '조경'으로부터 HMW-GS를 암호화하는 밀 Glu-1Dy10 유전자를 발현하는 marker-free 형질전환 벼 식물체를 개발하였다. 오직 Glu-1Dy10 유전자와 HPTII (hygromycin phosphotransferase II) 저항성 유전자만을 포함하는 분리된 DNA 조각들로 구성된 두 가지 발현 카셋트(cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움(Agrobacterium) EHA105 에 도입하였다. Glu-1Dy10 또는 HPTII를 함유하는 EHA105 를 각각 3:1 비율로 벼 캘러스에 접종하였다. 290개의 하이그로마이신(hygromycin) 저항성 $T_0$ 식물체 중에서 우리는 벼 게놈에 Glu-1Dy10과 HPTII 유전자가 모두 삽입된 29개의 형질전환 라인을 획득하였다. 우리는 Glu-1Dy10 유전자가 벼 게놈 내로 도입된 것을 Southern blot 분석을 통해 다시 확인하였다. 형질전환 벼 종자에서 Glu-1Dy10의 전사(Transcripts)와 단백질을 semi-quantitative RT-PCR과 Western blot 분석을 통해서 확인하였다. 최종적으로, 오직 Glu-1Dy10 유전자를 갖는 marker-free 식물체를 $T_1$ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다.