• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.406-415
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• 2020

본 연구는 간척지 내 재배 가능한 내염성 사료용 옥수수를 선발하기 위해 EMS를 이용하여 돌연변이 집단을 구축하고 기내 선발 방법을 통해 내염성 증진 계통을 선발하였고, 연구결과는 다음과 같다. 1. 사료용 옥수수 모본인 KS140에 다양한 조건으로 EMS를 처리하여 발아율 및 식물의 생육 상태를 조사하였고, 발아율에는 영향을 미치지 않으면서 생육에 큰 영향을 주지않는 0.5% EMS를 돌연변이 유도 적정 농도로 선정하였다. 2. 기내 선발 방법을 통해 선발된 내염성 증진 계통 140ES91 계통을 이용하여 0.5% 염분 스트레스 처리 후 표현형을 조사한 결과, 대조군인 KS140 대비 식물의 초장 및 근장의 생육이 양호하였으며, 높은 proline 함량과 기공전도도를 보였다. 따라서 염분 스트레스 시 높은 proline 함량과 기공전도도가 140ES91 계통의 증가된 내염성과 관련이 있을 것으로 판단된다. 3. 내염성 증진 140ES91 계통의 유전변이 분석을 통해 유전자 기능에 영향을 미칠 수 있는 아미노산 변이를 유발하는 39개의 변이 유전자를 확인하였고, 변이 유전자와 내염성의 관계를 증명하기 위한 유전자 기능 분석이 요구된다. 4. 기 보고된 내염성 관련 유전자들의 발현 양상을 조사한 결과 ABP9과 CIPK31 유전자는 대조군 대비 염분 스트레스 처리 전후 140ES91 계통에서 높은 발현율을 보였으며, CIPK21 유전자는 염분 스트레스 처리 후 대조군에는 발현이 감소하나 140ES91 계통에서는 발현이 유지됨을 확인하였다. 따라서 140ES91 계통에서 보이는 내염성 관련 유전자들의 높은 발현율이 140ES91 계통의 내염성에 관여할 것으로 판단된다. 5. 이상의 결과 기내 선발 방법을 통해 선발한 내염성 증진 계통은 간척지와 같은 염류집적 토양에서 작물의 안정적인 재배와 생산이 가능한 내염성 증진 품종 개발의 육종소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권2호
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• pp.176-185
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• 2011

벼는 세계에서 가장 중요한 작물이며 크기가 383Mb로 게놈연구 모델 작물로 이용되고 있다. 또한 그 종자는 인간에게 탄수화물과 단백질 영양원을 제공한다. 벼 종자의 단백질은 약 8%를 차지하며 40%를 차지하는 콩 종자의 단백질 양에 비하여 상대적으로 적은 양을 나타낸다. 오스본의 분류에 의하면 종자 단백질은 수용성의 albumin, 염용해성 globulin, 알코올 용해성 prolamin 그리고 약산 또는 알카리 용해성 glutelin으로 나누어진다. Glutelin과 prolamin은 벼의 주요 저장단백질이다. 벼 glutelin 저장단백질 유전자의 발현분석을 위하여 일품벼 미숙종자의 발현유전자 (EST) 분석을 행하였다. 그 결과 11종의 미숙종자 발현 glutelin 유전자를 분리 하였으며 8개의 유전자는 염색체 2번에 위치하였다. Glutelin 유전자 발현양은 전체 미숙종자 발현유전자의 약 28.2%를 차지하였다. 또한 glu-04의 경우 같은 염색체 상에서 4.5 kb 떨어진 곳에 역방향의 같은 염기서열로 복제되어 있었다. 이와 같은 결과는 glutelin 유전자는 진화학적으로 복제되어 염색체 특이적으로 발현하는 것을 나타낸다. 종자 11개 glutelin 유전자들의 아미노산서열분석을 통하여 lysin 함량을 조사한 결과 glu05-type B7에서 4.51%의 높은 lysin 함량을 나타내었다. 향후 유전자의 과발현체를 이용한 lysin 함량을 높이는 영양성 강화 연구가 요구되어진다.

• 생명과학회지
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• 제28권3호
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• pp.369-375
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• 2018

Mycoplasma genitalium은 367개의 보존적 유전자를 가지고 있으며 단독배양이 가능한 원핵생물 중 게놈크기가 최소이다. 본 연구에서는 M. genitalium과 M. genitalium보다 보존적 유전자 수가 적은 14개 원핵생물 즉 세포외 공생을 하는 초고온성 고세균 Nanoarchaeum equitans, 식물 세포 내부 기생성 진정세균 혹은 곤충 세포 내부 공생성 진정세균 13종 등의 원핵생물에 보존적인 대사경로를 검토하였다. 이들은 11~71개의 대사경로를 가졌지만 완전한 대사경로는 1~24개였다. 전체 대사경로에 필요한 효소의 45.8%가 결핍되어 대사경로 구멍(metabolic pathway hole)이 매우 많아, 숙주의 효소와 함께 공유대사경로(shared metabolic pathway)를 나타내거나 필수물질의 상당 부분이 숙주에 의존적일 것으로 사료되었다. 세포막을 통한 물질이동에 필요한 유전자의 개수도 아주 적어 단순확산 내지 숙주의 단백질이 이들의 세포막에서 물질이동의 기능을 할 것으로 사료되었다. tRNA charging 경로만이 15개의 분석 대상 원핵생물 모두에 분포하였지만, 분석 대상 원핵생물들은 각각 5~20개의 tRNA charging 유전자를 보유하였다. 본 연구 결과는 배양 불가능한 식물 세포 내 기생성 그리고 곤충 세포 내 공생성 원핵생물들의 대사경로 이해에 대한 단서와 함께 농작물 피해 방지와 해충구제, 의약품 개발 등에 사용할 기초자료를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2004년도 Annual Meeting BioExibition International Symposium
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• pp.60-61
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• 2004

Metabolic engineering is now a well established discipline, used extensively to determine and execute rational strategies of strain development to improve the performance of micro-organisms employed in industrial fermentations. The basic principle of this approach is that performance of the microbial catalyst should be adequately characterised metabolically so as to clearlyidentify the metabolic network constraints, thereby identifying the most probable targets for genetic engineering and the extent to which improvements can be realistically achieved. In order to harness correctly this potential, it is clear that the physiological analysis of each strain studied needs to be undertaken under conditions as close as possible to the physico-chemical environment in which the strain evolves within the full-scale process. Furthermore, this analysis needs to be undertaken throughoutthe entire fermentation so as to take into account the changing environment in an essentially dynamic situation in which metabolic stress is accentuated by the microbial activity itself, leading to increasingly important stress response at a metabolic level. All too often these industrial fermentation constraints are overlooked, leading to identification of targets whose validity within the industrial context is at best limited. Thus the conceptual error is linked to experimental design rather than inadequate methodology. New tools are becoming available which open up new possibilities in metabolic engineering and the characterisation of complex metabolic networks. Traditionally metabolic analysis was targeted towards pre-identified genes and their corresponding enzymatic activities within pre-selected metabolic pathways. Those pathways not included at the onset were intrinsically removed from the network giving a fundamentally localised vision of pathway functionality. New tools from genome research extend this reductive approach so as to include the global characteristics of a given biological model which can now be seen as an integrated functional unit rather than a specific sub-group of biochemical reactions, thereby facilitating the resolution of complexnetworks whose exact composition cannot be estimated at the onset. This global overview of whole cell physiology enables new targets to be identified which would classically not have been suspected previously. Of course, as with all powerful analytical tools, post-genomic technology must be used carefully so as to avoid expensive errors. This is not always the case and the data obtained need to be examined carefully to avoid embarking on the study of artefacts due to poor understanding of cell biology. These basic developments and the underlying concepts will be illustrated with examples from the author's laboratory concerning the industrial production of commodity chemicals using a number of industrially important bacteria. The different levels of possibleinvestigation and the extent to which the data can be extrapolated will be highlighted together with the extent to which realistic yield targets can be attained. Genetic engineering strategies and the performance of the resulting strains will be examined within the context of the prevailing experimental conditions encountered in the industrial fermentor. Examples used will include the production of amino acids, vitamins and polysaccharides. In each case metabolic constraints can be identified and the extent to which performance can be enhanced predicted

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권3호
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• pp.253-261
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• 2007

본 연구에서는 제초제 저항성 bar 유전자 및 CP4-EPSPS 유전자를 포함하는 발현벡터로 형질전환되고 항생제 마커 유전자를 포함하지 않는 제초제 복합 저항성 감자 식물체를 육성하고자 실험하였다. Bar 유전자를 포함하는 pCAMBIA3300에 CaMV35S 프로모터에 의해 조절되는 CP4-EPSPS 유전자를 도입하여 식물체용 발현 운반체를 제작하고, 이를 Agrobacterium tumafaciens EHA105에 도입하였다. 태동밸리 잎 절편체를 Agrobacterium과 공동배양한 다음, phosphinothricin 0.5 mg/L이 첨가된 배지에서 선발하고 호르몬 무처리 MS발근시켜 형질전환체 (E3-6)를 얻었다. PCR, Southern 분석, 효소면역반응 분석 등을 통해 두 가지 유전자가 도입되었으며 이들이 정상적으로 발현됨이 확인되었다. E3-6 식물체는 glufosinate-ammonium의 어린 식물체 잎 도포처리, glyphosate 용액에 치상한 식물체 조직에서의 shikimate 축적 여부 조사를 통하여 조사한 결과, 두 제초제에 대해 저항성을 나타내었다. 또한 형질전환감자의 전식물체에 대해 glyphosate와 glufosinate-ammonium 각각의 용액 또는 이들의 혼합물을 처리한 후 제초활성 반응을 조사한 결과, E3-6 형질전환 감자는 두 제초제를 각각 단독으로 처리할 때나 혼합하여 동시 처리할 때에도 동일한 저항성이 나타남을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권6호
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• pp.937-945
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• 2020

N-acyl-homoserine lactone (AHL)-mediated quorum sensing (QS) plays a major role in development of biofilms, which contribute to rise in infections and biofouling in water-related industries. Interference in QS, called quorum quenching (QQ), has recieved a lot of attention in recent years. Rhodococcus spp. are known to have prominent quorum quenching activity and in previous reports it was suggested that this genus possesses multiple QQ enzymes, but only one gene, qsdA, which encodes an AHL-lactonase belonging to phosphotriesterase family, has been identified. Therefore, we conducted a whole genome sequencing and analysis of Rhodococcus sp. BH4 isolated from a wastewater treatment plant. The sequencing revealed another gene encoding a QQ enzyme (named jydB) that exhibited a high AHL degrading activity. This QQ enzyme had a 46% amino acid sequence similarity with the AHL-lactonase (AidH) of Ochrobactrum sp. T63. HPLC analysis and AHL restoration experiments by acidification revealed that the jydB gene encodes an AHL-lactonase which shares the known characteristics of the α/β hydrolase family. Purified recombinant JydB demonstrated a high hydrolytic activity against various AHLs. Kinetic analysis of JydB revealed a high catalytic efficiency (k_cat/K_M) against C4-HSL and 3-oxo-C6 HSL, ranging from 1.88 x 10⁶ to 1.45 x 10⁶ M^-1 s^-1, with distinctly low K_M values (0.16-0.24 mM). This study affirms that the AHL degrading activity and biofilm inhibition ability of Rhodococcus sp. BH4 may be due to the presence of multiple quorum quenching enzymes, including two types of AHL-lactonases, in addition to AHL-acylase and oxidoreductase, for which the genes have yet to be described.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제26권6호
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• pp.581-590
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• 2000

Alterations in the cellular genome affecting the expression or function of genes controlling cell growth and differentiation are considered to be the main cause of cancer. Over 30 oncogenes can be activated by insertional mutagenesis, single point mutations, chromosomal translocations and gene amplification. The ras oncogenes have been detected in $15{\sim}20%$ of human tumors that include some of the most common forms of human neoplasia and are known to acquire their transforming properties by single point mutations in two domains of their coding sequences, most commonly in codons 12 and 61. The ras gene family consists of three functional genes, N-ras, K-ras and H-ras which encode highly similar proteins of 188 or 189 amino acid residues generically known as P21. ras proteins have been shown to bind GTP and GTP, and possess intrinsic GTPase activity. Experimental study was performed to observe the mutational change of the ras gene family and apply the results to the clinical activity. 36 Golden Syrian Hamster each weighing $60{\sim}80g$ were used and painted with 0.5% DMBA by 3 times weekly on the right buccal cheek(experimental side) for 6, 8, 10, 12, 14 and 16 weeks. Left buccal cheek (control side) was treated with mineral oil as the same manner of the right side. The hamsters were sacrificed on the 6, 8, 10, 12, 14 & 16 weeks. Normal and tumor tissues from paraffin block were completely dissected by microdissection and DNA from both tissue were isolated by proteinase K/phenol/chloroform extraction. Segments of the K-ras and H-ras gene were amplified by PCR using the oligonucleotide primers corresponding to the homologous region (codon 12 and 61) of the hamster gene, and then confirmational change of ras genes was observed by SSCP and autosequencing analysis. The results were as follows : 1. Malignant lesion could be found in the experimental side from the experimental six weeks. 2. One hamster among six showed point mutation of the H-ras codon 12($G{\rightarrow}A$ transition) at the experimental 10 and 14 weeks. 3. One of six at 6 weeks, two of six at 8 weeks and one of six at 12 weeks revealed the confirmational change of the H-ras codon 61($A{\rightarrow}T$ transversion). 4. The incidence of point mutation of H-ras codon 12 and 61 were 5.5%(2 of 36) and 11%(4 of 36) respectively. 5. Point mutation of the K-ras could not be seen during the whole experimental period. Form the above results, these findings strongly support the concept that H-ras oncogenes may have the influence of the DMBA induced carcinoma of hamster buccal pouch.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제2권4호
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• pp.368-375
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• 2013

국내에 자생하는 참억새(M. sinensis)와 물억새(M. sacchariflorus)의 잎과 지하경 조직 EST로부터 유전자의 전사를 조절하는 전사요소 탐색하여 저온에 반응하는 유전자를 분리하고 난지형 잔디에서 저온 반응의 차이를 알아보기 위하여 본 연구를 실시하였다. 분석 결과 탐색된 전사조절 요소의 종류는 총 50 종류로 나타났고, 그 중 WRKY family에 속하는 EST 절편이 226개로 가장 많이 발견되었다(9.6%). 그 중 억새 WRKY family를 기능이 밝혀진 다른 작물의 WRKY 유전자들과 비교 검색한 결과 약 80개의 억새 isotig가 저온에 반응하여 발현이 유도 또는 억제되는 것으로 나타났다. 그 중 애기장대와 벼에서 저온 처리 후 발현이 증가되는 것으로 알려진 억새의 MSIR7180_ WRKY4 유전자를 대상으로 그 발현양상을 조사한 결과 버뮤다그래스는 비교구에서와 비슷하게 처리기간 동안 높은 유전자의 발현을 보였고, 금잔디(Z. matrella)간의 교배를 통해 얻어진 세밀 품종은 처리기간 내내 발현이 미약하였다. St. Augustinegrass는 3일 동안은 비교구와 큰 차이가 없다가 5일째부터 발현이 증가하였고, Seashore paspalum은 처리 초기에 발현이 높다가 처리가 진행되면서 약해지는 경향을 나타냈다. 이 결과로 미루어 볼 때 버뮤다그래스와 St. Augustine grass는 저온 반응성이 신속하여 휴면을 준비하지만 금잔디와 Seashore paspalum은 휴면 돌입이 늦어 녹색이 상대적으로 늦게까지 유지되는 것으로 판단되어 저온 적응을 위한 또 다른 환경요인의 작용이 있을 것으로 여겨진다. 녹색 기간이 길고 내한성이 높은 품종의 개발을 위해서는 더 많은 유전자의 종합적인 고찰과 판단이 요구된다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제28권2호
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• pp.181-187
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• 2013

전분의 사용원료를 확인하는 방법은 전분입자의 크기 또는 형태 등으로 분류하는 이화학적인 방법이 연구되었으나 원료별 또는 동일한 원료라도 품종에 따른 차이점으로 인하여 명확하게 확인하기 어려운 단점이 있어 유전자분석법을 시도하였다. 시료는 고구마 전분, 감자 전분, 옥수수 전분 및 타피오카 전분 등 총 11종을 사용하였으며, 유전자추출은 DNeasy plant mini 키트, magnetic DNA purification system 및 CTAB 방법으로 하였으며 추출유전자의 증폭을 위하여 WGA 키트로 처리하였다. 그리고 고구마, 감자, 옥수수 및 타피오카 검출을 위한 유전자 부위는 SSR (simple sequence repeat, ib-286-F/ib-286-R), 자당합성효소(potato sucrose synthase, Pss 01n-5'/Pss 01n-3'), 전분합성효소(starch synthase, SSllb 3-5'/SSllb 3-3') 및 SSR (SSRY26-F/SSRY26-R)를 각각 사용하였다. 그 결과 대부분의 경우 WGA를 처리한 경우에는 사용원료의 확인이 가능하였다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제27권2호
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• pp.109-116
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• 2007

환경스트레스에 강한 내성을 지닌 신품종 톨페스큐를 개발할 목적으로 산화스트레스에 의해 강하게 유도되는 SWPA2 promoter 하류에 CuZnSOD와 APX 유전자가 엽록체에 동시에 발현하도록 제작한 벡터를 Agrobacterium법을 이용하여 톨 페스큐에 도입하였다. Hygromycin이 첨가된 선발배지에서 내성을 가지며 재분화된 형질전환 식물체를 pot로 이식하여 기내 순화시킨 후, Southern 분석을 실시하여 본 결과, 발현벡터의 T-DNA 영역이 형질전환 식물체의 genome에 성공적으로 도입되었음을 확인하였다. 형질전환 식물체 잎 절편을 산화스트레스와 중금속을 포함하고 있는 용액에 처리하여 엽록체의 손상정도를 조사한 결과, 비형질 전환체에 비해 형질전환체는 강한 내성을 나타내었다. 또한 유식물체 수준에서 MV를 처리하여 내성을 비교한 결과, 비형질전환체에 비해 형질전환체는 손상을 덜 받았다. 이와 같은 연구결과는 CuZnSOD와 APX 유전자를 엽록체에 동시발현시키는 기술이 다양한 환경스트레스에 대해 복합재해내성을 가지는 다양한 작물을 개발하는데 유용하게 이용될 수 있음을 나타낸 결과이다.