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Adiponectin을 암호화하는 돼지 APM1 유전자의 염색체상 위치파악과 돌연변이 탐색 (Chromosomal Localization and Mutation Detection of the Porcine APM1 Gene Encoding Adiponectin)

  • 박응우;김재환;서보영;정기철;유성란;조인철;이정규;오성종;전진태;이준헌
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제46권4호
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    • pp.537-546
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    • 2004
  • APM1(adipose most abundant gene transcript 1)은 지방세포에서 분비된는 단백질로서 Adiponectin을 암호화하며 GBP-28, AdipoQ, Acrp30으로 불리워졌다. 이 유전자는 쥐의 16번 염색체 및 인간의 3번 염색체 q27 부위에 존재하며 지방의 대사 및 호르몬의 여러 과정에 중요하게 작용하는 것으로 알려져 왔다. 돼지에서 APM1과 양적형질과의 연관성을 알아보기 위하여 somatic cell hybrid panel과 radiation hybrid panel을 이용하여 염색체상의 위치를 밝혀냈다. 분석결과 이 유전자는 돼지 13번 염색체의 q41이나 q46-49에 존재하는 것으로 밝혀졌다. RH pnael의 분석 결과, 이 APM1과 가장 연관이 된 marker는 SIAT1(LOD score 20.29)로 밝혀졌으며 이미 보고된 지방과 관련된 양적형질 유전자 좌위와 일치하였다. 8개의 다른 품종을 이용한 SSCP 분석으로, 한국재래돼지와 한국야생돼지에서 두 개의 특이한 SSCP 타입이 발견되었으며 sequence 분석결과 두 개의 염기가 치환(T672C and C705G)되어 있음을 알 수 있었다. 이 유전자는 사람, 마우스, 소의 염기서열과 약 79-87%의 상동성을 가지고 있으며 다른 포유동물에서 밝혀진 signal sequence, hypervariable region, collagenous region, globular domain과 유사한 구조로 되어 있음을 알 수 있었다.

생쥐 배아에서 단백질 합성과 인산화에 의한 밀집현상의 조절 (Regulation of Compaction by Synthesis and Phosphorylation of Protein in Preimplantation Mouse Embryo)

  • 이동률;이정은;윤현수;노성일;김문규
    • 한국발생생물학회지:발생과생식
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    • 제3권1호
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    • pp.75-85
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    • 1999
  • 생쥐 초기 배아의 형태형성에 영향을 주는 세포질내 인자의 기원과 작용기작을 연구하기 위해 단백질 합성과 단백질 활성화 효소 (protein kinase)의 억제제를 처리한 배아의 세포질로 재조합된 배아에서 발생과 RNA합성, 단백질 인산화를 조사하였다. 단백질 합성 억제제인 cycloheximide (CHX)가 함유된 배양액에서 24시간 배양한 1-세포 배아의 제핵된 세포질을 두 개의 전핵을 모두 가진 절반의 1-세포 배아와 재조합한 P+P-CHX군의 배아 발생과 유전자의 활성화는 P+P군의 배아와 유사하였으나, 밀집 형성과 밀집형성이 일어나는 세포 시기는 빨라져서 P+2군과 유사하였다. 또한 초기 배아의 발생 시 1-세포기에서 2-세포기 사이에 일어나는 단백질 인산화가 형태형성과정에 미치는 영향을 알아보기 위해, tyrosine protein kinase와 serine-threonine protein kinase의 억제제인 genistein (Gen)과 6-dimethylaminopurine (6-DMAP)이 처리된 배아의 제핵된 세포질과 2개의 전핵을 가진 절반의 1-세포 배아를 융합시킨 P+2-Gen과 P+2-DMAP군 배아의 발생과 밀집현상을 대조군인 P+P와 P+2군과 비교하였다. P+2-Gen과 P+2-DMAP군 배아에 발생은 대조군에 비해 빨랐으며, 특히 P+2-Gen군 배아는 밀집이 4-세포기에 일어나 8-세포기에 일어나는 P+2-DMAP군의 배아에 비해 일어나는 시간과 세포 시기가 빨라졌다. SDS-PAGE 방법으로 분석한 재조합 3시간째 P+2-Gen과 P+2-DMAP군의 단백질 인산화량은 대조군인 P+P와 P+2군에 비해 증가하였으나 종류의 변화는 없었다. 한편 2차원 전기영동법을 이용하여 P+2-DMAP군의 배아에서 P+2-Gen에 비해 80KD와 110KD 단백질의 인산화가 억제된다는 결과를 얻었다. 이상의 결과들은 생쥐의 초기 배아에서 형태 형성의 조절은 유전자 활성화 또는 난자내 모계 mRNA에 의해 수정 후 합성되는 새로운 단백질에 의한 것이 아니고, 난자내에 존재하는 인자에 의해 조절됨을 시사한다. 이 인자들 중 단백질의 인산화는 배아 발생과 형태형성에 밀접한 관계가 있으며, 특히 초기 1∼2세포기 사이에 serine-threonine protein kinase에 의해 인산화되는 단백질이 밀집현상을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.

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유전체 관계행렬 구성에 따른 Landrace 순종돈의 육종가 비교 (Comparison of Breeding Value by Establishment of Genomic Relationship Matrix in Pure Landrace Population)

  • 이준호;조광현;조충일;박경도;이득환
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제55권3호
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    • pp.165-171
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    • 2013
  • 돼지 유전체 전장의 고밀도 단일염기다형 유전자형을 이용하여 혈연관계행렬을 구성하고 이를 이용하여 유전체 육종가를 추정하였다. 이상치를 제거한 랜드레이스 순종돈 448두의 40,706개 단일염기다형 유전자형 정보를 이용하였으며, G05, GMF, GOF, $GOF^*$ 및 GN의 5가지 방법을 이용하여 유전체 관계행렬을 구성하고 이를 이용하여 유전체 육종가를 추정하였다. GOF 방법에 의하여 계산된 혈연계수가 기존의 혈통정보를 이용한 혈연계수와 가장 작은 편차를 나타내고 평균소수대립유전자빈도를 이용하는 GMF 방법에서는 큰 차이가 나타나 대립유전자빈도 기준이 혈연계수의 평균이동을 유발함을 확인하였으며, $GOF^*$를 제외한 모든 방법에서 정규 분포형태의 멘델리안샘플링이 나타나는 것을 확인하였다. 등지방두께 평균과 90 kg 도달일령에 대한 육종가 추정 모형을 설정하고 유전체 관계행렬을 이용하여 유전모수와 육종가를 추정한 결과 혈통정보를 이용한 육종가와의 상관은 GOF 방법에서 가장 높게 나타났으며, 유전체 관계행렬의 척도(scale)에 베타함수를 이용한 $GOF^*$의 경우 모든 형질에서 유전분산이 크게 추정되어 분모부분을 구성하는 척도는 유전모수 추정치 영향하는 것을 확인하였다. 동일한 표현형 정보량을 이용할 경우 유전체관계행렬을 이용한 육종가 추정의 정확도가 혈통정보를 이용한 육종가보다 높게 나타났으며, 90 kg 도달일령보다는 등지방두께 평균에서 그 차이가 더 크게 나타났다. 집단 내 누적 표현형자료가 부족한 경우, 외래 유전자원이 도입되어 집단 내 혈연관계가 부족할 경우 또는 멘델리안 분포가 전혀 고려되지 않는 어린 동복자손의 육종가를 예측해야 하는 경우에 유전체 정보를 활용하면 유전능력 평가의 정확성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

한국 농촌 여성의 스트레스 정도에 따른 항산화 영양소 섭취와 대사증후군 위험도 (Intake of Antioxidant Nutrients and Risk of Metabolic Syndrome according to Degree of Stress in Rural Korean Women)

  • 윤정원;신윤진;강보리;변수지;김수아;김양하
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제46권7호
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    • pp.868-875
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    • 2017
  • 본 연구는 스트레스 정도에 따른 영양소 섭취와 대사증후군 위험도를 분석하고자 수행되었다. 본 연구는 40~69세 일반인구 집단을 대상으로 실시한 한국인 역학조사 사업 중 농촌 기반코호트를 이용하여 진행하였고, 그중 여성을 대상으로 분석하였다. 대상자들은 사회 심리적 건강측정도구(Psychosocial Well-being Index, PWI)를 기초로 하여 개발된 18문항의 단축형(PWI-SF)의 평균값을 기준으로 0~26점의 저스트레스군과 27점 이상인 고스트레스군으로 분류되었다. 영양 섭취 상태 및 식습관은 반정량식품섭취빈도조사방법(semi-quantitative food frequency questionnaire, SQFFQ)을 이용하여 평가하였다. 고스트레스군 대상자들은 저스트레스군보다 나이, 허리둘레, 혈압이 유의적으로 낮았으며 신장은 유의적으로 높았다. 혈액분석 결과에서는 고스트레스군이 저스트레스군보다 공복혈당, 인슐린 저항성 지수, 중성지방, 동맥경화 지수가 유의적으로 높았다. 영양소 섭취를 분석한 결과 고스트레스군 대상자들이 저스트레스군보다 항산화 영양소인 비타민 A, 비타민 C, 비타민 E, 엽산, 아연, 카로틴을 더 적게 섭취하였다. 과일과 채소의 섭취량 또한 고스트레스군이 저스트레스군보다 유의적으로 적었다. 스트레스와 대사증후군 위험의 관계를 살펴본 결과 고스트레스군 대상자들이 저스트레스군보다 대사증후군의 교차비가 유의적으로 높았다. 결과적으로 한국 농촌 여성에서 스트레스가 높을수록 항산화 영양소와 과일 및 채소의 섭취가 적었으며 대사증후군 위험이 증가하는 것으로 나타났다.

문화적 전략을 통한 한국 유전학-유전체학 연구체계의 혁신 모색 (A Pursuit of Innovation in the Korean Genetics-Genomics Research System through a Culturalist Strategy)

  • 이정호
    • 과학기술학연구
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    • 제6권2호
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    • pp.131-183
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    • 2006
  • 한국의 유전학 및 유전체학 연구는 서구로부터의 지식 수용과 후속 세대를 위한 교육의 짧은 역사를 가지면서도 현재 세계적 수준의 창의적인 과학 지식 생산에 참여하고 기여하려는 의지를 가지고 있다. 하지만 한국의 유전학과 유전체학은 파편화되고 편중된 양상으로 발달되어 있다. 최근의 세계적 생명과학의 추세인 유전체학의 첨단 연구를 중심으로 산개 형으로 편성된 한국의 유전체학 연구사업과 그동안 홀대받은 인간유전학, 이론 및 집단유전학과 같은 유전학의 분야들을 생명과학의 국가연구 체계의 하위체계인 유전학-유전체학 연구체계로 개념, 과학지식, 제도의 다층적 시각하에서 통합할 수 있다. 문화적 전략을 통한 연구 체계적 실천으로 혁신을 모색할 수 있다. 이 연구 체계적인 문화적 전략은 1. 기초과학 지향성의 강화, 2. 과학공동체성 증진, 3. 문화적 생물종 연구와 과학문화예술의 창조, 4. 유전학-유전체학의 과학학 지식의 형성과 확산으로 구성된다. 기초과학 지향성의 강화와 과학공동체성 증진은 과학자 사회의 구조적 측면에 변화를 가져오려는 전략 요소들이다. 문화적 생물종 연구와 과학문화예술의 창조는 과학자 사회와 거시 한국 사회의 접면을 확대하고 연결성을 높이려는 전략 요소이고, 유전학-유전체학의 과학학 지식의 형성과 확산은 과학자 사회의 바깥 또는 외부를 겨냥한 전략 요소이다. 이러한 문화적 전략은 한국 유전학-유전체학 연구체계의 문화적 구성성을 높이는 혁신을 지향한다.

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종자내 아미노산 합성 조절 유전자에 관한 연구 (Amino Acid Biosynthesis and Gene Regulation in Seed)

  • 임용표;서미정;조수진;이정희;이효연
    • 한국식물학회:학술대회논문집
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    • 한국식물학회 1996년도 제10회 식물생명공학심포지움 고등식물 발생생물학의 최근 진보
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    • pp.61-74
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    • 1996
  • Human and monogastric animals can not synthesize 10 out of the 20 amino asids and therefor need to obtain these from their diet. The plant seed is a major source of dietary protein. It is particular important in their study to increase nutritional quality of the seed storage proteins. The low contents of lysine, asparagine and threonenein various cereal seeds and of cystein and methionine. In legume seeds is due to the low proportions of these amino acids in the major storage proteins, we have tried to apply the three strategies; (1) mutagenesis and selection of specific amino acid analogue resistance, (2) cloning and expression study of lysine biosynthesis related gene, (3) transfomation of lysine rich soybean glycinin gene. The 5-methyltryptophan (5MT) resistant cell lines, SAR1, SAR2 and SAR3 were selected from anther derived callus of rice (Oryza sativa L. "Sasanishiki"). Among these selected cell lines, two (SAR1 and SAR3) were able to grow stably at 200 mg/L of 5MT. Analysis of the freed amino acids in callus shows that 5MT resistant cells (SAR3) accumulated free tryptophan at least up to 50 times higher than those that of the higher than of SAS. These results indicated that the 5MT resistant cell lines are useful in studies of amino acid biosynthesis. Tr75, a rice (Oryza sativa L., var. Sasanishiki) mutant resistant to 5MT was segregated from the progenies of its initial mutant line, TR1. The 5MT resistant of TR75 was inherited in the M8 generations as a single dominant nuclear gene. The content of free amino acids in the TR75 homozygous seeds increased approximately 1.5 to 2.0 fold compared to wild-type seeds. Especially, the contents of tryptophan, phenylalanine and aspartic acid were 5.0, 5.3 and 2.7 times higher than those of wild-type seeds, respectively. The content of lysine is significantly low in rice. The lysine is synthesized by a complex pathway that is predominantly regulated by feedback inhibition of several enzymes including asparginase, aspatate kinase, dihydrodipicolinat synthase, etc. For understanding the regulation mechanism of lysine synthesis in rice, we try to clone the lysine biosynthetic metabolism related gene, DHPS and asparaginase, from rice. We have isolated a rice DHPS genomic clone which contains an ORF of 1044 nucleotides (347 amino acids, Mr. 38, 381 daltons), an intron of 587 nucleotides and 5'and 3'-flanking regions by screening of rice genomic DNA library. Deduced amino acid sequence of mature peptide domain of GDHPS clone is highly conserved in monocot and dicot plants whereas that of transit peptide domain is extremely different depending on plant specie. Southern blot analysis indicated that GDHPS is located two copy gene in rice genome. The transcripts of a rice GDHPS were expressed in leaves and roots but not detected in callus tissues. The transcription level of GDHPS is much higher in leaves indicating enormous chloroplast development than roots. Genomic DNA clones for asparaginase genes were screened from the rice genomic library by using plaque hybridization technique. Twelve different genomic clones were isolated from first and second screening, and 8 of 12 clones were analyzed by restriction patterns and identified by Southern Blotting, Restriction enzyme digestion patterns and Southern blot analysis of 8 clones show the different pattern for asparaginase gene. Genomic Southern blot analysis from rice were done. It is estimated that rice has at least 2-3 copy of asparaginase gene. One of 8 positive clones was subcloned into the pBluescript SK(+) vector, and was constructed the physical map. For transformation of lysine rich storage protein into tobacco, soybean glycinin genes are transformed into tobacco. To examine whether glycinin could be stably accumulated in endosperm tissue, the glycinin cDNA was transcriptionally fused to an endosperm-specific promotor of the rice storage protein glutelin gene and then introduced into tobacco genomic via Agrobacterium-mediated transformation. Consequently the glycinin gene was expressed in a seed-and developmentally-specific manner in transgenic tobacco seeds. Glycinin were targeted to vacuole-derived protein bodies in the endosperm tissue and highly accumulated in the matrix region of many transgenic plant (1-4% of total seed proteins). Synthesized glycinin was processed into mature form, and assembled into a hexamer in a similar manner as the glycinin in soybean seed. Modified glycinin, in which 4 contiguous methionine residues were inserted at the variable regions corresponding to the C - teminal regions of the acidic and basic polypeptides, were also found to be accumulated similarly as in the normal glycinin. There was no apparent difference in the expression level, processing and targeting to protein bodies, or accumulation level between normal and modified glycinin. glycinin.

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일본뇌염바이러스의 Mutant M 단백질에 반응하는 다클론항체의 생산: 극성 아미노산 잔기의 바이러스 생산과정에서의 역할 (Production of the Polyclonal Antibody That Recognizes the Mutant M Protein of Japanese Encephalitis Virus: Role of Its Charged Residues in Virus Production)

  • 김정민;윤상임;송병학;김진경;이영민
    • 미생물학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.140-147
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    • 2010
  • 일본뇌염바이러스(Japanese encephalitis virus)는 모기 매개성 플라비바이러스에 속하며, 주로 동남아시아 지역에서 유행성 바이러스성 뇌염을 일으킨다. 일본뇌염바이러스는 외피를 가진 작은 바이러스로서, 양성가닥 RNA 게놈을 가지고 있다. 감염성을 띤 바이러스 입자는 capsid (C), membrane (M; prM 전구체로부터 생성), 및 envelope (E)과 같은 3개의 구조단백질로 이루어져 있다. 본 연구에서는 일본뇌염바이러스 생산과 정에 M 단백질의 N-말단부위에 위치한 극성 아미노산 잔기의 역할을 분석하였다. 일본뇌염바이러스의 infectious cDNA를 활용하여, M 단백질의 $E^9$$K^{15}K^{16}E^{17}$ 잔기를 알라닌으로 치환시킨 2개의 mutant cDNA (Mm1과 Mm2)를 각각 제작하였다. 각각의 cDNA로부터 합성된 mutant RNA를 세포에 트랜스펙션시킴으로써, 비록 세포 내에 축적된 3개의 구조단백질양은 변화가 없으나, 이들 세포로부터 생산된 바이러스의 양은 Mm2 RNA의 경우 ~1,000배 감소됨을 관찰하였다. 흥미롭게도, Mm2 RNA로부터 발현된 mutant M 단백질은 wild-type M 단백질을 인지하는 항혈청에는 반응하지 않았으나, mutant M 단백질을 항원으로 제작된 항혈청에는 반응하는 것을 알 수 있었다. 본 실험결과는 일본뇌염바이러스 M 단백질을 구성하는 3개의 극성 아미노산 잔기($K^{15}K^{16}E^{17}$)가 바이러스의 생산과정에 관여한다는 것을 암시한다. 앞으로, wild-type 또는 mutant M 단백질(Mm2)을 인식하는 2개의 항혈청은 이 단백질의 기능연구에 유용한 재료로 사용될 것으로 기대된다.

Present status and prospect for development of mushrooms in Korea

  • Jang, Kab-Yeul;Oh, Youn-Lee;Oh, Minji;Im, Ji-Hoon;Lee, Seul-Ki;Kong, Won-Sik
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2018년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.27-27
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    • 2018
  • The production scale of mushroom cultivation in Korea is approximately 600 billion won, which is 1.6% of the Korean gross agricultural output. Annually, ca. 190,000 tons of mushrooms are harvested in Korea. Although the numbers of mushroom farms and cultivators are constantly decreasing, the total mushroom yields are increasing due to the large-scale cultivation facilities and automation. The recent expansion of the well-being trend causes increase in mushroom consumption in Korea: annual per capita consumption of mushroom was 3.9kg ('13) that is a little higher than European's average. Thus the exports of mushrooms, mainly Flammulina velutipes and Pleurotus ostreatus, have been increased since the middle of 2000s. Recently, however, it is slightly reduced. However, Vietnam, Hong Kong, the United States, the Netherlands and continued to export, and the country has increased recently been exported to Australia, Canada, Southeast Asia and so on. Canned foods of Agaricus bisporus was the first exports of the Korean mushroom industry. This business has reached the peak of the sale in 1977-1978. As Korea initiated trade with China in 1980, the international prices of mushrooms were sharply fall that led to shrink the domestic markets. According to the high demand to develop new items to substitute for A. bisporus, oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) was received the attention since it seems to suit the taste of Korean consumers. Although log cultivation technique was developed in the early 1970s for oyster mushroom, this method requires a great deal of labor. Thus we developed shelf cultivation technique which is easier to manage and allows the mass production. In this technique, the growing shelf is manly made from fermented rice straw, that is the unique P. ostreatus medium in the world, was used only in South Korea. After then, the use of cotton wastes as an additional material of medium, the productivity. Currently it is developing a standard cultivation techniques and environmental control system that can stably produce mushrooms throughout the year. The increase of oyster mushroom production may activate the domestic market and contribute to the industrial development. In addition, oyster mushroom production technology has a role in forming the basis of the development of bottle cultivation. Developed mushroom cultivation technology using bottles made possible the mass production. In particular, bottle cultivation method using a liquid spawn can be an opportunity to export the F.velutipes and P.eryngii. In addition, the white varieties of F.velutipes were second developed in the world after Japan. We also developed the new A.bisporus cultivar "Sae-ah" that is easy to grown in Korea. To lead the mushroom industry, we will continue to develop the cultivars with an international competitive power and to improve the cultivation techniques. Mushroom research in Korea nowadays focuses on analysis of mushroom genetics in combination with development of new mushroom varieties, mushroom physiology and cultivation. Further studied are environmental factors for cultivation, disease control, development and utilization of mushroom substrate resources, post-harvest management and improvement of marketable traits. Finally, the RDA manages the collection, classification, identification and preservation of mushroom resources. To keep up with the increasing application of biotechnology in agricultural research the genome project of various mushrooms and the draft of the genetic map has just been completed. A broad range of future studies based on this project is anticipated. The mushroom industry in Korea continually grows and its productivity rapidly increases through the development of new mushrooms cultivars and automated plastic bottle cultivation. Consumption of medicinal mushrooms like Ganoderma lucidum and Phellinus linteus is also increasing strongly. Recently, business of edible and medicinal mushrooms was suffering under over-production and problems in distribution. Fortunately, expansion of the mushroom export helped ease the negative effects for the mushroom industry.

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고래회충 연구를 위한 웹기반 데이터베이스 구축 (Construction of Web-Based Database for Anisakis Research)

  • 이용석;백문기;조용훈;강세원;이재봉;한연수;차희재;유학선;옥미선
    • 생명과학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.411-415
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    • 2010
  • 본 연구에서는 Anisakis 연구를 위하여 웹을 기반으로 하는 데이터베이스를 리녹스 Cent OS 시스템이 설치된 Xeon 3.2 GHz cpu의 인텔 서버플랫폼 ZSS130 (삼성) 서버에 구축하였다. 운영체제를 설치한 후에 common gate interface(cgi) 기반의 웹서버 (http://www.anisakis.org)를 구축하고 NCBI에서 제공하는 WebBLAST 프로그램을 설치하였다. Anisakis 연구를 위한 웹기반 데이터베이스를 다음과 같은 순서로 구축하였다. 우선 회충목에 속하는 각종 서열(염기서열/ 아미노산서열, EST 서열, 미토콘드리아 Genome 서열)들을 멀티파스타 형식으로 다운로드 하였다. 다음으로NCBI에서 제공하는 formatdb 프로그램을 통하여 BLAST 검색이 가능하도록 데이터베이스화 하였으며 모든 염기서열들과 EST 서열들을 TGICL 프로그램을 통하여 clustering 및 assembing을 하였다. 그리고 NLS (Nuclear Localization Signal) 예측을 위해 EST 서열들은 Genscan 프로그램과 Emboss sixpack 프로그램을 사용하여 아미노산으로 변환하였다. 또한 벡터 서열과 E. coli 서열, 그리고 반복 서열들을 서버에 구축하여 서열들의 오염을 확인할 수 있게 하였다. 본 웹데이터베이스 서버의 구축을 통해 고래회충 및 회충목의 염기서열과 일치하는 서열을 자체 BLAST를 통해 매우 빠른 속도로 추출 할 수 있었으며, cDNA나 genomic DNA 라이브러리를 구축할 때 라이브러리의 상태를 쉽게 확인 할 수 있게 되었다. 또한 Clustering Res. 인터페이스를 통해 SNPs 연구 수행 시 매우 쉽게 실험용 시발체를 제작할 수 있으며 기 구축된 cDNA library의 활용을 annotated EST를 통해 극대화 시킬 수 있어 고래회충 관련 분자생물학적 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

Synechocystis sp. PCC 6803의 에너지 대사 결함 돌연변이 균주에서의 Poly(3-hydroxybutyrate) 축적량 증진 (Enhanced PHB Accumulation in Photosystem- and Respiration-defective Mutants of a Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803)

  • 김수연;최강국;박연일;박영목;양영기;이영하
    • 미생물학회지
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    • 제41권1호
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    • pp.67-73
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    • 2005
  • 본 연구에서는 남세균인 Synechocystis sp. PCC 6803 (Syn6803)을 대상으로 transposable element Tn5를 이용하여 획득된 1,200여 돌연변이주로부터 모균주에 비하여 PHB 축적량이 크게 증진된 균주를 선별하고, Tn5 삽입에 의해 결함을 나타낸 유전자를 확인함으로써 Syn6803에서의 PHB 생합성에 영향을 주는 세포내 생리학적 요인을 조사하고자 하였다. 모균주인 야생형 균주의 경우 질소원이 제한된 $BG11_0$ 배지에서의 PHB 생합성량이 건체량의 $4\%$ (w/w) 수준인데 반하여, $10-34\%$의 생합성량을 보이는 25개의 돌연변이 균주를 얻을 수 있었다. Inverse PCR을 이용하여, 선별된 돌연변이 균주내 돌연변이가 일어난 유전자를 조사한 결과, 아직까지 그 기능이 규명되지 않은 유전자가 대부분이었으나, NADH-ubiquinone oxidoreductase, O-succinylbenzoic-CoA ligase 또는 photosystem II PsbT protein과 같이 광합성과 호흡에 관여하는 유전자에 돌연변이가 일어난 4 균주와 histidine kinase가 결여된 1균주가 확인되었다. 이들 균주를 대상으로pulse-amplitude modulated fluorometer를 이용하여 세포내 $NAD(P)H/NAD(P)^+$비를 측정한 결과, 에너지 대사 흐름의 차단에 의해 세포내의 $NAD(P)HNAD(P)^+$비가 모균주에 비하여 현저하게 높은 것으로 나타났다. 이는 잉여의 전자로 포화된 세포, 즉 NAD(P)H에 의해 환원적 상태를 유지하고 있는 세포의 경우 PHB 축적 이 증진될 수 있음을 시사한다. 이러한 사실은 인위적으로 광합성과 호흡 관련 유전자가 제거되어 $NAD(P)H/NAD(P)^+$비가 높아진 것으로 알려진 다수의 Syn6803 돌연변이 균주들을 대상으로 PHB 생합성량을 조사한 결과로부터 재확인되었다.