파리지옥풀 first trap leaf에만 발현하는 유전자군을 탐색하기 위하여 기내배양 식물체와 포충능력을 가진 3년생 실생주을 이용하여 각각의 포충잎 (leaf base), 꽃조직 (flower tissue) 및 포충잎트랩 (first trap leaf)으로부터 분리한 RNA로 Fluorescent differential display (FDD)를 실시하였다. First trap leaf특이발현 유전자 15개를 screening하여 염기서열을 분석하였다. 분리된 DNA들은 protease inhibitor (Pl), myo-inositol-1-phosphate synthase 및 lipocalin-type prostaglandin D syn-thase 유전자들과 매우 유사하였다. 또한 Northern blot분석 결과, 이들 유전자들이 first trap leaf에 특이적으로 발현하고 있는 것을 확인하였다 FDD방법은 세포, 조직 및 기관에 특이적으로 발현하고 있는 유전자들을 선발하는데 매우 유용한 수단으로 사용될 수 있다.
연구배경 : 산소기가 여러 종류의 급성 폐손상에 중요한 역할을 한다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 생체내에는 여러 항산화 방어기전이 존재하는데, SOD는 두 개의 superoxide radical이 과산화수소와 산소로 dismutation되는 과정을 $10^4$배 촉진시키는 효소로서 산소기에 대한 일차적인 방어기전으로 작용한다. Eukaryotic 세포내에는 두 가지 종류의 SOD가 존재하는데, 하나는 세포질에 위치하고 이중체(dimeric)의 구조를 가지며 구리와 아연을 포함하는 효소(CuZnSOD)이고, 또 하나는 미토콘드리아에 있고 사중체(tetrameric)의 구조를 갖는 망간을 포함하는 효소(MnSOD)이다. 내독소에 의한 백서의 급성 폐손상 모델에서 내독소 투여 후 시간 경과에 따른 백서 폐장의 MnSOD와 CuZnSOD의 유전자 발현을 관찰하여 이를 급성 폐손상의 양상과 비교하고자 본 연구를 시행하였다. 방법 : 백서에 E. coli의 내독소를 투여한 후 0, 1, 2, 4, 6, 12, 18, 그리고 24시간 후에 백서를 희생시켜 폐장을 얻은 후 폐장의 총 RNA를 single step phenol extraction 방법으로 추출하였다(n=3, respectively). 총 RNA를 formaldehyde를 함유한 1.2% agarose gel 에 전기영동하고, gel의 RNA를 nylon membrane으로 transfer시켰다. Nylon membrane을 $^{32}P$로 labeling시킨 MnSOD와 CuZnSOD를 probe로 하여 hybridization하고 autoradiography를 시행하였다. 결과 : 내독소률 투여하고 4시간후부터 MnSOD mRNA가 발현되기 시작하여 6시간에 최고치를 보였고, 약 12시간까지 지속되었으며, 24시간이 경과한 후에는 대조군의 수준으로 감소되었다. CuZnSOD 유전자는 내독소를 투여하고, 1 시간후부터 발현되기 시작하여 24시간까지 지속되었는데, 18시간에 최고치에 도달하였다. 결론 : 이상의 결과는 SOD가 백서에서 내독소에 의해 유발된 급성 폐손상에 대한 방어기전에 관여 할 가능성을 시사하는 것으로 생각된다.
대식세포는 IL-1, IL-6, $TNF-{\alpha},\;IFN-{\gamma}$의 중요한 근원이고, 전염성의 병원체와 종양 세포에 대해 저항하는 주요한 effector 세포이다. 이것은 cytokine signal에 의해 세포파괴가 되도록 활성화 된다. 이번 연구에서 우리는 산더덕의 물 추출물이 cytokine, nitric oxide와 같은 effector 분자를 유도하기 위해 대식세포를 활성화하는지를 알아보기 위하여 실험하였다. 산더덕 추출물에 의한 대식세포의 NO 생성은 농도 의존적이고, 시간 의존적이었다. iNOS는 시간이 지날수록 발현이 유도되었다. 산더덕 추출물에 의한 IL-1과 IL-6 mRNA 유도는 시간 의존적으로 증가 되었고, 처리 후 24시간에 최고점에 도달하였다. 이것은 활성화된 대식세포가 종양세포를 죽일 수 있음을 말한다. $TNF-{\alpha}\;mRNA$의 양은 시간이 지나도 일정하였고, $IFN-{\gamma}\;mRNA$의 양은 산더덕 추출물의 처리 1시간 후에 빠르게 강화되었다. 이러한 결과로부터 산더덕은 효과적인 면역조절자이고 대식세포의 항종양활성을 강화함을 알 수 있다.
본 연구에서는 새로운 미백제를 개발하기 위하여 2',4'-dimethoxyflavone을 합성하였으며 멜라닌 형성 세포에서의 미백효과를 연구하였다 2',4'-Dimethoxyflavone은 프리 라디칼 소거활성(DPPH)이나 mushroom tyrosinase에 대한 직접적인 저해 효과는 없었다. 2',4'-Dimethoxyflavone을 48 h 처리한 B16 멜라노마 세포에서의 멜라닌 생합성 저해효과는 $5{\mu}g/mL$에서는 멜라닌생성이 27% 정도 감소되었다. 2',4'-Dimethoxyflavone은 농도에 비례해서 B16 멜라노마 세포내의 tyrosinase 활성을 저해하였으며, western blot을 이용하여 tyrosinase 단백질 발현도 감소시키는 것으로 확인되었다. 또한, RT-PCR을 이용하여 2',4'-dimethoxyflavone이 멜라닌 생성 과정에 관련하는 유전자 발현을 조사한 결과 tyrosinase와 tyrosinase 관련 단백질(TRP-1)의 mRNA발현을 억제 하였으며 TRP-2의 발현량에는 영향이 없었다. 이 결과로 2',4'-dimethoxyflavone은 멜라닌 형성세포에서 멜라닌 생성에 관여하는 타이로시나제와 TRP-1 유전자 발현 조절을 통하여 미백 효과를 나타내는 것으로 생각된다.
PCR 방법을 이용하여 K11 RNA 중합효소를 coding하는 Klebsiella phage gene 1을 cloning 하였고 lac 전사촉진제 조절 하에 발현시켰다. K11 RNA 중합효소는 DAEA-sephacel과 Affigel blue column chromatographies를 사용하는 상용 방법으로 분리하였다. DAEA-sephacel의 0.2-0.3 M $NH_4Cl$ 분획에서 K11 RNA 중합효소의 활성을 보였고, 다음 단계의 Affigel blue column에서 SDS-polyacryl amide gel 상의 단일 band로 분리되었다. K11 RNA 중합효소는 T7 그룹 phage RNA 중합효소로 다른 T7 그룹phage RNA 중합효소와 많은 상동성을 보인다. (대장균 phage T7, T3과 Salmonella tyhimurium phage SP6 RNA 중합효소). 이미 우리는 T7과 SP6 전사촉진제 변이체를 제조한 바 있고 T7과 SP6 RNA 중합효소의 전사촉진제 특이성을 연구한 바 있다 (이상수와 강창원, 1993). K11 RNA 중합효소의 전사촉진제 특이성을 알아보기 위해 SP6 전사촉진제 변이체를 사용하여 in vitro K11 RNA 중합효소의 활성을 측정하였다. 이 변이체 중 K11 전사촉진제와 가장 유사한 것이 가장 높은 K11 RNA 중합효소 활성을 보였다.
구제역바이러스(FMDV)는 Picornaviridae 과의 Aphthovirus 속의 한 종류이며, 야생과 가축의 소와 돼지에 감염한다. FMDV는 감염 조직에서 중증의 염증반응을 포함한 다양한 임상적 증후들을 일으킨다. FMDV 게놈 RNA는 약 8.3 kb 길이의 양성-단일 가닥을 가지고 있으며, 하나의 긴 단백질 번역틀(ORF)을 만든다. 이 ORF는 바이러스의 단백질가수분해효소에 의해서 구조단백질과 비구조단백질로 나누어진다. FMDV의 FMDV 2C 단백질은 FMDV 유전자에서 만들어지는 비구조단백질로서 염증과 세포사를 포함한 FMD 병리 과정과 바이러스 복제에서 중요한 역할을 한다. 이 연구에서 우리는 FMDV 2C가 염증 유도 사이토카인인 tumor necrosis factor alpha (TNFα)의 세포내 발현을 유도하는 가능성을 검토하였다. FMDV 2C의 돼지 세포인 IBRS-2 세포내 발현은 TNFα의 유전자 발현 조절 부위인 프로모터의 활성화를 이용하여 전사수준에서 TNFα의 mRNA와 단백질 생성을 증가시켰다. 추가적으로, 소포체 스트레스를 감소시키는 화학물질인 4-phenylbutyric acid (4-PBA) 처리는 FMDV 2C에 의해 유도된 TNFα 발현을 감소시켰다. 소포체 스트레스 반응을 매개하는 전사인자의 한 종류인 ATF4는 TNFα 프로모터의 활성을 유도하고, TNFα의 mRNA와 단백질 발현을 증가시켰다. 하지만, ATF4의 기능 결핍 돌연변이체 단백질의 발현은 FMDV 2C에 의한 TNFα 생성을 유도하지 못하였다. 이들 결과들은 FMDV FMDV 2C 단백질이 ATF4-매개 TNFα 발현을 통해 임상적 염증반응을 증가시키고, 이는 소포체 스트레스의 유도와 연관되어있음을 제시한다.
국내 재배종 토마토 서광 품종으로부터 분리한 Polygalacturonase 유전자(PG2)의 3'측 1.1 kb cDNA 단편을 식물 형질전환용 운반체에 antisense 방향으로 삽입한 후 자엽을 이용하여 토마토내 도입하여 형질전환 토마토를 획득하였다. 형질전환 토마토(T$^{0}$ )를 도입시켜 그 종자를 1 mg/mL 농도의 kanamycin 함유 MS 배지에서 발아시켜 분리 집단 중에서 T$_1$9 식물체를 얻었다. T$_1$9의 Genomic Southern blot 분석 결과, antisense PG 유전자 1개가 염색체 내로 삽입되었음을 확인하였고 RNA gel blot 분석으로 endogenous PG mRNA보다 antisense PG RNA가 강하게 발현됨을 확인하였다. T$_1$9 계통 10개체의 성숙 토마토 과피조직내의 PG 효소 활성도 4~60%까지 저해되었다.
간성 지방생성과 지방 대사에 있어서 FABP5의 역할에 대하여 알아보고자 하였다. 마우스에 바이러스 입자를 이용하여 간에서 FABP5를 과발현 그리고 침묵시켜 이용하였다. 마우스에 서양식 또는 일반 사료를 1주일간 섭취시키고 24시간 동안 금식한 후 희생하였다. 간을 기계적으로 분쇄하여 웨스턴 블?으로 단백질 농도를 측정하였고, mRANA 분석에는 RT-PCR을 이용하였다. 간과 혈청의 지질 분석에는 박층 크로마토그래피를 이용하였다. 서양식이나 고농도 포화 지방식을 급식한 쥐에서 FABP5 발현이 높은 증가를 보였으나, FABP5 mRNA 발현은 급식에 비해 단식조건에서 급격히 감소하였다. FABP5를 과발현 시킨 상태에서 급식과 금식을 실시한 결과 간성 TG가 중요하게 증가하였다. 간성 유리 콜레스테롤은 급식상태에서 현저히 감소하였다. FABP5 발현 억제 시 간성 TG가 상당히 감소하였다. 결과들에서 보듯이, FABP5가 간지질 생성에 중요한 역할을 하며, 정상 상태 및 탄수화물 유도 조건에서 간성 TG 저장형성에 관여할 것으로 사료된다. FABP5는 비알코올성 지방간 질환, 대사증후군, 비만 치료에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 더 나아가, FABP5 발현에 어떤 전사인자가 관여하는지에 대한 연구가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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