• Applied Biological Chemistry
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• 제37권1호
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• pp.56-63
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• 1994

오이모자이크 바이러스(CMV)의 외피단백질 유전자의 일정한 염기서열을 보유하는 부분과 CMV RNA에 대항한 헤머헤드(hammerhead) 구조의 ribozyme을 만드는 올리고뉴클 레오타이드(oligonucleotide, nt)를 DNA 합성기를 이용하여 제조하였다. 올리고뉴클레오타이드의 양쪽가닥을 서로 합친 후 제한효소 BamHl과 SacI으로 처리하여 플라스미드 pBS SK(+)에 삽입하였고 CMV 기질과 ribozyme 클론의 염기서열을 결정하여 확인하였다. 기질과 ribozyme 클론 $1\;{\mu}g$ BssHII이나 SspI으로 처리한후 T7 RNA 합성효소를 이용하여 튜브내에서 전사반응을 실시하였다. 제한효소 BssHII를 처리한 경우 만들어진 기질 RNA의 크기는 176 nt 였는데 50 nt의 CMV RNA 염기, 6 nt의 Xbal 제한효소 염기, 120 nt의 벡터에서 비롯된 염기를 포함한다. Ribozyme RNA의 크기는 164 nt인데 38 nt의 ribozyme 염기부분과 그외는 기질의 것과 같은 염기를 포함한다. CMV 기질 RNA는 ribozyme RNA에 의하여 특이적으로 절단되어 96 nt와 80 nt 두개의 조각을 만들었다. 이러한 특이적 절반은$37^{\circ}C$ 보다 $55^{\circ}C$에서 더 빠르게 일어났다. SspI으로 처리한 경우 만들어진 기질 RNA(2234 nt)도 역시 위치 ribozyme에 의해 두조각으로 절반되었으며 SspI 처리 후 만들어진 ribozyme RNA(2222 nt)에 의해서 특이적으로 절단되었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권5호
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• pp.355-360
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• 1996

시험관내에서 합성한 오이모자이크 바이러스 RNA단편을 성공적으로 절단한 ribozyme (한국농화학회지 37: 56-63(1994))을 담배 식물체에 발현시켜 바이러스 저항성 식물체를 만들려고 하였다. 해당 ribozyme의 염기서열을 함유한 DNA 단편을 꽃양배추 바이러스 35S promoter와 nopaline 합성효소 terminator에 연결시키고 연결 부위 및 ribozyme의 염기서열을 확인하였다. 염기서열을 확인한 합성유전자를 Agrobacterium tumefaciens LBA4404에 합성유전자를 함유한 E. coli HB101을 E. coli HB101(pRK2073)를 helper로 Agrobacterium tumefaciens LBA4404와 함께 배양하는 tri-parental mating system을 이용하여 도입시켰다. Ribozyme 유전자를 함유한 Agrobacterium 세포를 담배잎 조각과 함께 배양한 후 항생제인 kanamycin을 함유한 MS 배지에서 자란 열개의 작은 식물체를 재분화하였다. 형질전환한 식물체내에 ribozyme 유전자가 존재하는지의 여부는 합성효소증폭반응(PCR)을 이용하였던바, 일곱개체가 예상된 570 염기쌍의 DNA 단편을 가지고 있었다. 이들 중 네 개체로부터 RNA을 분리하여 formamide를 함유한 agarose에서 전기영동한 후 35S-ribozyme-nos의 DNA 단편으로 Northern hybridization을 행하였던 바, 식물세포내의 nuclease에 의해 ribozyme RNA가 분해된 듯 감지 할 수 없었다. 따라서 ribozyme을 이용하여 바이러스 저항성 식물체를 얻으려면 nuclease에 의해 분해되지 않는 ribozyme이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2004년도 국제학술심포지움
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• pp.22-26
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• 2004

A self-replicating RNA ligase ribozyme was converted to a cross-catalytic format whereby two ribozymes direct each other's synthesis from a total of four component substrates. Each ribozyme binds two RNA substrates and catalyzes their ligation to form the opposing ribozyme. The two ribozymes are not perfectly complementary, as is the case for replicating nucleic acid genomes in biology. Rather, the ribozymes contain both template elements, which are complementary, and catalytic elements, which are identical. The specificity of the template interactions allows the cross-catalytic pathway to dominate over all other reaction pathways. In the presence of $2{\mu}M$ each of the corresponding substrates, one ribozyme catalyzes the synthesis of the second ribozyme with an initial rate of $6.8{\times}10^{-3}\;min^{-1}$, while the second ribozyme catalyzes the synthesis of the first with an initial rate of $2.9{\times}10^{-3}min{-1}$. As the concentration of the two ribozymes increases, the rate of formation of additional ribozyme molecules increases, consistent with the overall autocatalytic behavior of the reaction system. Here, I present results that possibly demonstrate a clue for a self-replicating molecule by showing an RNA ligase ribozyme, which is reminiscent of 'Prebiotic Era'.

• 미생물학회지
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• 제47권3호
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• pp.188-193
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• 2011

C형 간염바이러스(hepatitis C virus; HCV) 증식을 효과적이며 특이적으로 제어할 수 있는 유전산물로서, HCV 증식조절인자인 NS5B RNA replicase 존재에 의해 allosteric하게 활성이 유도될 수 있는 HCV internal ribosome entry site (IRES) 표적 hammerhead 리보자임을 개발하였다. 이러한 리보자임은 HCV IRES 염기서열 중 +382 nucleotide 자리를 인지하는 hammerhead 리보자임, NS5B RNA replicase와 특이적으로 결합하는 RNA aptamer 부위, 그리고 aptamer와 NS5B와의 결합에 의해 리보자임 활성을 유도할 수 있도록 구조적 변이를 전달할 수 있는 communication module 부위 등으로 구성되어 있다. 이러한 allosteric 리보자임에 의해 세포 배양에서 HCV의 replicon 복제가 효과적으로 억제됨을 실시간 PCR 분석을 통하여 관찰하였다. 특히, HCV 지놈을 표적하는 리보자임 단독, 또는 HCV NS5B에 대한 RNA aptamer 단독에 의한 HCV 복제 억제능보다 allosteric 리보자임에 의한 HCV 복제 억제능이 더 뛰어났다. 따라서 개발된 allosteric 리보자임은 HCV 증식의 효과적인 증식 억제 선도물질로 활용될 수 있을 것이다.

• Genomics & Informatics
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• 제5권1호
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• pp.6-9
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• 2007

An RNase P ribozyme library has been developed as a tool for functional genomics studies. Each clone of this library contains a random 18-mer and the sequence of M1 RNA, the catalytic subunit of RNase P. Repression of target gene expression is thus achieved by the complementary binding of mRNA to the random guide sequence and the successive target cleavage via M1 RNA. Cellular expression of the ribozyme expression was confirmed, and EGFP mRNA was used as a model to demonstrate that the RNase P ribozyme expression system can inhibit the target gene expression. The constructed RNase P ribozyme library has a complexity of $1.4\times10^7$. This novel library system should become a useful in functional genomics, to identify novel gene functions in mammalian cells.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권3호
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• pp.431-435
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• 2012

In this study, we describe a novel approach to achieve replicative selectivity of conditionally replicative adenovirus that is based upon trans-splicing ribozyme-mediated replacement of cancer-specific RNAs. We developed a specific ribozyme that can reprogram human telomerase reverse transcriptase (hTERT) RNA to induce adenoviral E1A gene expression selectively in cancer cells that express the RNA. Western blot analysis showed that the ribozyme highly selectively triggered E1A expression in hTERT-expressing cancer cells. RT-PCR and sequencing analysis indicated that the ribozyme-mediated E1A induction was caused via a high fidelity trans-splicing reaction with the targeted residue in the hTERT-expressing cells. Moreover, reporter activity under the control of an E1A-dependent E3 promoter was highly transactivated in hTERT-expressing cancer cells. Therefore, adenovirus containing the hTERT RNA-targeting trans-splicing ribozyme would be a promising anticancer agent through selective replication in cancer cells and thus specific destruction of the infected cells.

• Genomics & Informatics
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• 제3권4호
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• pp.172-174
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• 2005

Recent anti-cancer approaches have been based to target tumor-specifically associated and/or causative molecules such as RNAs or proteins. As this specifically targeted anti-cancer modulator, we have previously described a novel human cancer gene therapeutic agent that is Tetrahymena group I intron-based trans-splicing ribozyme which can reprogram and replace human telomerase reverse transcriptase (hTERT) RNA to selectively induce tumor-specific cytotoxicity in cancer cells expressing the target RNA. Moreover, the specific ribozyme has been shown to efficiently retard tumor tissues in xenograft mice which had been inoculated with hTERT-expressing human cancer cells. In this study, we assessed specificity of trans-splicing reaction in cells to evaluate the therapeutic feasibility of the specific ribozyme. In order to analyze the trans-spliced products by the specific ribozyme in hTERT-positive cells, RT, 5'-end RACE-PCR, and sequencing reactions of the spliced RNAs were employed. Then, whole analyzed products resulted from reactions only with the hTERT RNA. This study suggested that the developed ribozyme perform highly specific RNA replacement of the target RNA in cells, hence trans-splicing ribozyme will be one of specific agents for genetic approach to revert cancer.

• 미생물학회지
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• 제43권3호
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• pp.159-165
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• 2007

C형 간염바이러스(hepatitis C virus; HCV)증식을 효과적이며 특이적으로 제어할 수 있는 유전산물을 개발하기 위하여 HCV 중식조절이자인 NS5B RNA replicase 존재에 의해 allosteric하게 그 활성 이 조절될 수 있는 HCV internal ribosome entry site (IRES) 표적 hammerhead 리보자임을 개발하였다. 우선 HCV IRES 염기서열 중+382 nucleotide(nt) 부위가 리보자임에 의해 가장 잘 인식되었음을 관찰하였다. 이러한 allosteric 리보자임은 NS5B RNA replicase와 특이적으로 결합하는 RNA aptamer 부위, aptamer와 NS5B와의 결합에 의해 리보자임 활성을 유도할 수 있도록 구조적 변이를 전달할 수 있는 communication module부위 및 HCV IRES의 +382 nt를 인지하는 hammerhead 리보자임 등으로 구성되도록 설계하였다. 특히 in vitro selection기법을 활용하여 NS5B 의존적으로 리보자임 활성을 증가시킬 수 있는 communication module 염기서열을 밝혀내었다. 이러한 리보자임은 단백질이 없거나 대조 단백질인 bovine serum albumin이 존재할 때에는 절단반응을 유도하지 못하였으나 HCV NS5B 단백질이 존재할 매에만 효과적으로 NS5B 농도 의존적으로 절단 반응을 유도할 수 있음을 관찰하였다. 이러한 allosteric 리보자임은 HCV중식의 효과적인 증식 억제 선도물질 뿐만 아니라 HCV 치료선도물질의 스크리닝용 도구 및 HCV 조절 인자를 탐색할 수 있는 HCV 진단용 리간드로서도 활용될 수 있을 것이다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제38권6호
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• pp.522-527
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• 1995

흑조위축병 바이러스(RBSDV)에 대한 antiviral agent를 개발하기위하여 RBSDV 게놈 조각 3번을 절단하는 망치머리형 구조의 라이보자임을 설계하였다. 라이보자임과 기질의 oligonucleotides는 DNA 합성기로 합성 후 서로 합치고, pBluescript KS(+)에 삽입하였다. 라이보자임과 기질 RNA는 $T_3$ RNA polymerase로 기내 전사하여 각각 193과 183 nucleotide의 RNA를 얻었다. 기질 RNA는 라이보자임 RNA에 의해 $55^{\circ}C$에서 2개의 조각으로 절단되었으나 $37^{\circ}C$에서는 절단되지 않았다. 또한 RBSDV의 3번 조각 RNA도 동일한 라이보자임에 의해 절단되었다. 이러한 결과로 합성된 헤머해드 라이보자임은 기내 절단 능력을 가지며 형질전환 식물체에서 antiviral agent로 이용될 수 있을 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제26권12호
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• pp.2033-2037
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• 2005

In vitro selection was used to isolate $Mg^{2+}$-dependent self-cleaving ribozymes with cis-cleavage activity from a pre-tRNA library having 40-mer random sequences attached to 5'-end of E. coli $tRNA^{Phe}$. After 8 rounds of SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment), RNA molecules which can self-cleave at the high concentration of $Mg^{2+}$ were isolated. The selected ribozymes can carry out the self-cleavage reaction in the presence of 100 mM $Mg^{2+}$ but not in 10 mM $Mg^{2+}$. The cleavage sites of the ribozymes are located at +3 and +4 of $tRNA^{Phe}$, compared with +1 position of 5'-end cleavage site of pre-tRNA by RNase P. New RNA constructs deprived of its D stem-loop, anticodon stem-loop, variable loop and T stem-loop, respectively showed the cleavage specificity identical to a ribozyme having the intact tRNA structure. Also, the new ribozyme fused with both a ribozyme and $tRNA^{Leu}$ showed the cleavage activities at the various sites within its sequences, different from two sites of position +3 and +4 observed in the ribozyme with $tRNA^{Phe}$. Our results suggest that the selected ribozyme is not structural-specific for tRNA.