Drag-tag으로 사용될 반복단위 단백질을 생물학적인 방법을 통해 생산함으로써 수용액 내에서 DNA 분리가 가능함을 확인하였다. 서로 다른 크기를 갖는 두 종류의 반복단위 단백질을 디자인하였고, 이를 발현시킨 뒤 정제하였다. 정제된 반복단위 단백질에 형광 dye를 포함하고 있는 100 base의 DNA를 연결하였고, 이 연결 물질을 모세관 내부가 수용액으로 충진된 microchip 상에서 전기영동 하였다. 그 결과 생물학적으로 생산된 반복단위 단백질이 SNP 분석과 같은 빠르고 효율적인 DNA 분석에 적합한 후보물질로 사용될 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 특정 아미노산들로 구성된 단위체가 반복되는 형태를 가지는 반복단위 단백질을 유전공학적으로 합성하는 방법들과 응용사례들을 소개하고 있다. 유전공학적 합성법은 단위체의 반복횟수를 정확하게 제어하면서 인식부위의 제한을 없애서 원하는 단백질만을 발현할 수 있도록 발전해왔으며, 최근 소개된 RDL과 CCM 방법에 의하여 가능해졌다. 반복단위 단백질의 응용사례로는 대표적으로 ELP, SLP, Prolamin 등의 단백질을 합성하여 생체재료나 약물전달시스템을 개발하는데 응용하거나, ELFSE의 drag-tag 개발에 응용되는 연구들이 진행되고 있다. 화학적으로 합성된 고분자에 비해 유전공학적으로 합성된 반복단위 고분자의 경우, 고유의 물리적 성질과 함께 환경에 미치는 유해함이 상대적으로 적다는 점 때문에 미래의 신소재로 기대되고 있다.
Phytophthora capsici 집단의 유전적 특성 분석용 DNA marker를 선발하고자 HindIII로 처리된 P. capsici 95CY3119 균주의 genomic DNA library를 임의로 cloning 시킨 후 southern blot 분석을 실시하여 선발된 clone들의 특성을 조사하였다. Probe로 사용하기 위해 선발된 clone 내에 삽입된 DNA 단편들은 HindIII로 처리된 P. capsici 95CY3119의 genomic DNA와 특이적으로 강하게 반응했다. 조사된 probe 중 PC9은 HindIII로 처리된 국내 P. capsici 균주들의 genomic DNA와 Southern 분석시 많은 밴드를 형성하였으며, 분리포장 단위별 균주들 간에는 물론 동일 포장 분리균주들 간에도 그 차이를 나타냈다. 그 밴드 양상을 기초로 집괴분석을 실시한 결과, 각 균주의 유전적 다양성이 잘 나타났다. Prove PC22는 다른 Phytophthora속과 Pythium속 균주들의 genomic DNA들과의 Southern hybridization에서는 반응을 나타내지 않았지만 특이적으로 P. capsici 균주들과는 다수의 밴드를 형성하였다. 이들 P. capsici 종특이적 DNA probe들은 추후 국내 및 전세계에 분포하는 P. capsici 집단의 유전적 다양성 분석 및 종동정에 유용한 marker로서 활용될 수 있을 것이다.
The genetic diversity of plant growth-promoting rhizobacterial (PGPR) fluorescent pseudomonads associated with the sugarcane (Saccharum officinarum L.) rhizosphere was analyzed. Selected isolates were screened for plant growthpromoting properties including production of indole acetic acid, phosphate solubilization, denitrification ability, and production of antifungal metabolites. Furthermore, 16S rDNA sequence analysis was performed to identify and differentiate these isolates. Based on 16S rDNA sequence similarity, the isolates were designated as Pseudomonas plecoglossicida, P. fluorescens, P. libaniensis, and P. aeruginosa. Differentiation of isolates belonging to the same group was achieved through different genomic DNA fingerprinting techniques, including randomly amplified polymorphic DNA (RAPD), amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA), repetitive extragenic palindromic (REP), enterobacterial repetitive intergenic consensus (ERIC), and bacterial repetitive BOX elements (BOX) analyses. The genetic diversity observed among the isolates and rep-PCR-generated fingerprinting patterns revealed that PGPR fluorescent pseudomonads are associated with the rhizosphere of sugarcane and that P. plecoglossicida is a dominant species. The knowledge obtained herein regarding the genetic and functional diversity of fluorescent pseudomonads associated with the sugarcane rhizosphere is useful for understanding their ecological role and potential utilization in sustainable agriculture.
남조류 분리균주들은 주어진 배양조건에 따라서 특징적인 세포모양이 결핍되거나 형태가 변형되기 쉽기 때문에, 형태학적으로 종을 정확하게 구분하기 어렵다. 형태학적 지표대신에 단일 혹은 조합된 반복염기를 프라이머로 이용한 repetitive oligonucleotides-primed PCR (ROP-PCR)을 수행하여 담수계 오염을 일으키는 독성 남조류 Anabaena와 Oscillatoria 속의 구성원들의 DNA 밴드양상을 구별하였다. 그람음성 세균에 빈번하게 분포한 것으로 알려진 ERIC및 REP 반복염기, 남조류의 게놈으로부터 파생된 STRRIA와 LTRR 반복염기, 그리고 진핵생물의 반복염기를 이용하여 수행한 ROP-PCR은 남조류 분리균주들의 특이적이고 반복적인 DNA 지문 및 뚜렷한 유전형을 동정하게 하였다. 분리균주의 그룹분석은 ROP-PCR에 이용된 프라이머에 따라서 유의성있는 차이를 나타내었다.
DNA 다형성을 이용한 누에 유전자 해석기술을 개발하기 위하여 광식성 누에 계통 J111과 비광식성계통 $C_3$의 DNA를 분리하여 유전자 은행을 제작하였다. 누에 유전자 은행은 genomic DNA를 EcoRI로 절단한후 pUC18에 ligation 시켜 DH5$\alpha$ E. coli에 형질전환 시켰다. 형질전환 후 얻어진 colony는 15개 누에 품종의 genomic DNA에 hybridization하였을 때 누에의 품종에 관계없이 highly repetitive, moderately repetitive 및 single 혹은 low copy number 로 구분되었다. RFLP마커에 적합한 single 및 low-copy number band만을 형성하는 colony probe을 신속하게 선발하고자 colony또는 genomic DNA로 hybridization하였다. Single 및 low-copy number의 특성을 가진 219개의 clone을 선발하여 Hind III등 8종의 제한효소별로 처리한 genomic DNA를 이용하여 다형성을 검정하여 J111과 $C_3$ 계통간 다형성을 보인 46개의 clone을 선발하였다. 선발된 clone의 일부를 J111과 $C_3$를 교배하여 얻은 $F_2$의 blot에 hybridization 결과 RFLP clone들이 양친검정에 이용가능하여 누에 RFLP 연관 지도 작성의 기반을 조성하게 되었다.
도열병균, Magnaporthe grisea, 균주간의 유전적 유연관계를 분석하고 그들의 유전에 관한 '기본 정보를 얻고자 DNA polymorphism 분석을 실시하였다. 기주가 다른 도열병 균주들이 공시되었고 cloning에 의해 벼 도열병균 KJ201레이스 균주로부터 생성된 임의 선발 genomic clone들이 공시균주들간의 polymorphism을 밝히기 위해 사용되었던 바 그중 repectitive sequence를 보유한 repeated copy clone 하나가 선발되었다. Clone pMJ6에 의해 밝혀진 repetitive sequence는 Southern hybridization시 벼 분리균주에는 약 30개, 다른 기주 분리균에도 20∼33개의 밴드를 형성하였다. 반면 피 분리균주에는 단지 두 개의 밴드만을 나타내 분리기주가 다른 균주간에 뚜렷한 polymorphism이 존재하였으며 parsimony 분석에서도 역시 아주 먼 cluster를 형성하여 피 분리균은 다른 기주 분리균과 유전적으로 상당히 먼 것으로 추정되었다. 공시균의 genomic DNA를 HindIII로 처리했을 때 pMJ6에 의한 밴드양상은 공시균을 EcoRI으로 처리했을 때의 MGR probe의 밴드 양상과 유사하여 이 repeated copy clone이 도열병균주간의 유전적 유연관계를 분석하는데 MGR 못지않게 유용할 것으로 보인다.
본 연구는 마늘(Allium sativum L.)의 기초적인 유전적 특성을 파악하기 위해, 단양마늘을 대상으로 염색체 DNA의 반복서열의 양상을 확인하고, 고반복서열이 매우 빠르게 reassociation되는 특성을 이용하여 이들에 해당되는 부분을 분리하고, 클로닝하였다. 이들 고반복서열 클론의 게놈 내의 copy수는 대체적으로 $10^{5}~10^{7}$이었다. 이 중 일부 클론의 염기서열과 분석한 결과, G/C 함량은 25~40% 정도로 낮았고, 일부서열의 내부에서는 소단위의 염기서열이 반복배열되어 있었다. 단양을 비롯한 문경, 서산, 의성 품종 사이에서 해당 반복서열의 변이정도를 조사하기 위하여, 다섯종류의 고반복서열을 탐침으로 이들 품종 마늘에 대한 RELP(restriction fragment length polymorphism)분석을 한 결과 이들 서열의 유전적변이는 거의 나타나지 않았다.
재조합 DNA probe를 이용하여 국내 Fusarium oxysporum 분화형간의 분류 가능성을 탐색하고 그들의 유전적 변이를 분석하였다. F. oxysporum f. sp. lycopersici, cucumerinum, fragariae, garlic, sesami 등 5종의 분화형을 공시하여 RFLP 분석을 실시하였다. Repetitive copy clone인 세종의 재조합 클론 pFC46, pFC52, pFC57을 이용하여 HindIII로 처리한 F. oxysporum의 genomic DNA에 대해 southern hybridization한 결과 나타난 밴드의 양상은 분화형에 따라 차이가 명확히 밝혀져 이들을 이용한 분류가 가능하였다. 또한 RFLP 분석 결과 f. sp. sesami는 다른 분화형에 비해 다소 변이가 심했으나 다른 분화형들은 변이가 거의 없어 f. sp. sesami를 제외한 f. sp. lycopersici 등 4종의 Fusarium oxysporum 분화형의 균주들은 채집 지역에 관계없이 대체로 유전적으로 안정되어 있는 것으로 판단되었다. Hybridization밴드의 양상에 기초하여 유전적 유연관계를 집괴 분석한 결과 각 분화형별로 유사도가 매우 높게 별도의 유사군을 형성하였다.
본 연구에서는 E. coli. Salmonella, Shigella, Vibrio 등 4속의 주요 식중독유발 그람 음성 세균들을 대상으로 반복성 염기서열인 REP DNA sequence를 응용한 REP-PCR을 실시하였다. 이전의 보고에서 이들 4속의 식중독 유발세균 중 각각 혹은 일부를 대상으로 반복성 염기서열을 이용한 PCR을 적용한 사례는 있지만 그때 적용한 primer, PCR 반응조건 및 전기영동조건 등이 다양하였다. 그러므로 본 연구에서는 이와같은 4속의 세균들에 대하여 최적화된 동일한 primer와 PCR 반응조건 및 전기영동조건을 표준조건으로서 적용하였다. 그 결과로서 모든 4속의 식중독 세균 균주마다 REP-PCR 후 생성되는 fingerprinting pattern에서 속마다 1-3개의 공통적이며 독특한 band가 생성되는 것이 확인되어 이러한 pattern을 이용한 속 수준의 분리 동정과 그와 같은 주요 band들 이외의 부수적인 band들을 고려하여 종 수준까지의 분리도 가능함을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 반복적 DNA 염기서열을 이용한 REP-PCR이 주요 식중독 세균의 분리 동정 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다. 또한 본 연구를 통하여 얻은 결과는 더 많은 속(genus)의 식중독세균을 대상으로 한 새로운 분리 동정 방법을 확립하기 위하여 사용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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