초록 ▼

기능성 유전체학 및 단백질체학을 통한 항생물질 생합성 조절경로 연구
세포분화 및 항생물질 생산 조절의 핵심 유전자 bldA에 의한 단백질 발현 변화 분석을 통해 Streptomyces trypsin inhibitor와의 관련성 및 발현 기작 규명
Protease 및 protease inhibitor에 의한 항생제 생산 및 분화조절 기작 모델 수립
항생물질 생합성 조절 인자, Stringent factor(ppGpp) 관련 유전자의 연구
S. coelicolor ${\Delta}relA,\;{\Delta

기능성 유전체학 및 단백질체학을 통한 항생물질 생합성 조절경로 연구
세포분화 및 항생물질 생산 조절의 핵심 유전자 bldA에 의한 단백질 발현 변화 분석을 통해 Streptomyces trypsin inhibitor와의 관련성 및 발현 기작 규명
Protease 및 protease inhibitor에 의한 항생제 생산 및 분화조절 기작 모델 수립
항생물질 생합성 조절 인자, Stringent factor(ppGpp) 관련 유전자의 연구
S. coelicolor ${\Delta}relA,\;{\Delta}rsh$ 변이주를 제작하여 형태적 분화양상 및 동역학적 분석
RelA/SpoT의 HD domain의 파쇄 및 중요 잔기를 치환하여 변이 균주의 형태적 분화 관찰
S.coelicolor의 DksA단백질의 생합성 kinetics를 분석 및 구조분석 중에 있음.
항생물질 과대생산의 최적화를 위한 대사공학 및 분자 균주 육종 연구
S. coelicolor의 탄소대사 관련 유전자를 파쇄한 결과, pgm, zwf2, zwf1 파쇄 순으로 actinorhodin의 높은 생산량을 유도함.
Acetyl-CoA carboxylase 과량발현 균주를 제작하여 actinorhodin 생산량을 야생균주에 비해 약 6배 증가시킴.
$\beta$-lactam 항생물질 생산 방선균 S.clavuligerus의 유전체 분석 연구
S. clavuligerus의 cosmid library 구축 및 cosmid end sequencing을 통한 S. coelicolor genome에서의 cosmid의 위치 추정
S. clavuligerus의 유전체 2.9 Mb 해독 및 S. avermitilis 유전체를 이용한 physical mapping
항생물질 생합성 유전자 함유 cosmid의 검색 및 염기서열 분석
환경유전자 은행 구축 및 환경유전자 발현 시스템 구축 연구
배양이 불가능한 미생물 DNA자원을 이용하여 신규항생물질 검색 및 system의 개발을 위한 Metagenome의 구축
Streptomyces의 대리균주 및 발현 체계의 개발

Abstract ▼

The following is the research topics that we, as members of ActinoGEN research team, has studied.
This study has used antibiotic producing Streptomyces species, and specifically S. coelicolor, of which the genome sequence was completely analyzed in 2002, was used as the model strain. Also, S. cla

The following is the research topics that we, as members of ActinoGEN research team, has studied.
This study has used antibiotic producing Streptomyces species, and specifically S. coelicolor, of which the genome sequence was completely analyzed in 2002, was used as the model strain. Also, S. clavuligerus which produces $\beta$-lactam was used for genomic analysis.
1. Functional genomics and proteomics on the pathway of antibiotic biosynthesis
2. Research on antibiotic biosynthesis regulator: stringent factor ppGpp
3. Metabolic engineering and molecular strain construction for optimization of antibiotic production
4. Genomics on $\beta$-lactam antibiotic producing S. clavuligerus
5. Construction of metagenome library and Streptomyces expression system

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발 과제의 개요...20
• 제 1 절 연구 개발의 목적...20
• 제 2 절 연구 개발의 필요성...21
• 제 3 절 연구 개발의 범위...22
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...25
• 제 1 절 기능성 유전체학(functional genomics, transcriptomics, proteomics) 통한 항생물질 생합성 조절 연구...26
• 1. 방선균의 분화와 이차대사산물 생산...26
• 2. 세포분화 및 항생물질 생산 조절의 핵심유전자 : bldA 및 adpA...26
• 3. 세포 외 단백질과 막단백질의 역할...28
• 4. 형태 분화 및 항생제 합성 관련 protease 및 protease inhibitor...29
• 5. 5. coelicolor의 proteomics...30
• 제 2 절 항생물질 생합성 조절 유전자의 과대발현 인자에 관한 연구...32
• 1. Stringent factor에 의한 항생제 생산 조절 연구...32
• 2. 방선균에서의 relA/spoT homologues에 대한 연구...33
• 3. Stringent factor와 관련된 보조인자의 기능연구...34
• 제 3 절 항생물질 대량 생산을 위한 대사공학(metabolic engineering) 및 분자균주육종...36
• 1. 산업균주의 목적 산물의 최적 생산을 위한 대사공학적 연구 경향...36
• 제 4 절 신규 항생물질 개발을 위한 항생물질 생산 방선균의 유전체(genomics) 분석 연구...39
• 1. 미생물의 유전체 연구...39
• 2. 방선균의 유전체 연구...40
• 3. S. clavuligerus의 항생물질 생산 및 생합성 유전자 연구...42
• 제 5 절 신항생물질 개발을 위한 환경유전자(metagenome)의 활용...47
• 1. 환경 DNA를 이용한 난배양성 미생물의 유용산물 개발...47
• 2. 방선균 host의 선정 및 개발...51
• 3. 메타게놈 라이브러리의 제작을 위한 vector의 선정...52
• 4. 유용 유전자 탐색(screening)...53
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...55
• 제 1 절 기능성 유전체학, 단백질체학을 통한 항생물질 생합성 조절경로 연구...56
• 1. Proteomics 연구방법 및 조건 확립...56
• 2. S. coelicolor의 막단백질의 동정 및 bldA 변이에 의한 발현양상의 변화...59
• 3. S. coelicolor의 세포 외 단백질의 동정 및 bldA 변이에 의한 발현변화...66
• 4. SCO0761(STI)의 발현기작 규명...72
• 5. 항생제 생산 관련 Protease와 protrease inhibitor의 in silico 분석...76
• 6. ScoP1 및 STI를 암호화하는 유전자의 파쇄...79
• 7. ${\Delta}SCO0762$ 균주와 ${\Delta}SCO5913$균주의 형태적 특성분석...82
• 8. 발효 동역학적 분석을 통한 protease 및 protease inhibtor의 기능분석...84
• 9. 상호작용 검색을 위한 S. coelicolor의 cDNA library의 구축...90
• 10. STI와 상호작용하는 단백질의 검색...96
• 11. ScoP2(SCO1355)외 STI와의 상호작용 분석...101
• 12. Protease 및 protease inhibitor에 의란 분화조절기작 모델수립...104
• 제 2 절 방선균의 항생물질 관련 유전자 과대발현 조절 기작 연구...105
• 1. Streptomyces에서 (p)ppGpp 생합성 단백질의 특성 및 계통학적 분석...105
• 2. Stringent factor 생합성 유전자(RelA/Rsh) 의 파쇄 및 기능 분석...107
• 3. 변이균주의 탄소원, 질소원, 인산원 고갈에 따?균주의 형태적 분화양상 관찰 및 동역학적 분석...112
• 5. RelA/SpoT homologues의 domain에 대한 연구...115
• 6. S.coelicolor RelA 단백질의 HD domain의 기능분석을 위한 HD domain 파쇄와 아미노산 치환...118
• 7. 변이균주의 형태적 분화 관찰...123
• 8. S. coelicolor M600 dksA 유전자 in silico 분석...127
• 9. Streptomyces coelicolor M600 의 Stringent response 관련 유전자 검색...129
• 10. S. coelicolor DksA 단백질의 생합성 kinetics 분석...132
• 11. DksA 단백질 구조분석...137
• 12. S. coelicolor M600에서 dksA 유전자 절제...140
• 제 3 절 항생물질 대량 생산을 위한 대사공학 연구...144
• 1. 목적 유전자의 in silico 분석...144
• 2. Glucose-6-phosphate dehydrogenase(Zwf), phosphogluco-mutase(Pgm)의 파쇄균주 제작...151
• 3. acetyl-CoA carboxylase coding 유전자의 cloning과 overexpression...158
• 4. 회분배양을 통한 Knock-in/-out 변이주의 발효배양 및 동력학 분석...159
• 5. RT-PCR을 통한 Phosphofructokinase(pfk), glucose-6-phosphate isomerase(Pgi), act gene cluster의 전사량 비교분석...169
• 제 4 절 $\beta$-lactam 항생물질 합성 방선균 S. clavuligerus의 유전체 연구...171
• 1. S. clavuligerus의 cosmid library 제작...171
• 2. S. clavuligerus cosmid의 양 말단 염기서열 분석...174
• 3. S. clavuligerus cosmid의 physical mapping...174
• 4. S. clavuligerus 유전체 해독을 위한 plasmid배제한 genomic DNA 준비...176
• 5. S. clavuligerus의 염기서열 일차 해독...179
• 6. S. clavuligerus 유전체의 comparative physical mapping...180
• 7. Glycolysis 관련 유전자 함유 cosmid의 검색...186
• 8. Glycerol 대사 관련 유전자 함유 cosmid의 검색...195
• 9. Arginine 생합성 관련 유전자 함유 cosmid 검색...203
• 10. Clavulanic acid 생합성 유전자 cluster가 포함된 cosmid 검색...207
• 11. Clavam 생합성 유전자 cluster 함유 cosmid의 검색 및 염기서열 분석...215
• 12. 항생물질 생합성 paralogue cluster 함유 cosmid의 검색 및 염기서열 분석...224
• 13. Cephamycin 생합성 cluster 함유 cosmid의 검색...230
• 14. BLIP 생합성 유전자 cluster가 포함된 cosmid의 검색 및 염기서열 분석...234
• 제 5 절 환경유전자원 은행 구축 및 환경유전자 발현 system의 구축...240
• 1. 고분자량 Metagnome DNA 추출 및 정제...240
• 2. 메타게놈 라이브러리 구축 및 라이브러리 특성분석...246
• 3. 방선균 surrogate host의 제작...252
• 4. 방선균 발현 vector의 제작...258
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...261
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...263
• 제 1 절 추가연구의 필요성 및 타 연구에의 응용...263
• 제 2 절 국제 협력 교류 계획...263
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...264
• 제 1 절 AcinoGEN의 구성 및 목적...264
• 제 2 절 전세계적으로 확산되는 항생물질 연구의 필요성...264
• 제 3 절 기술현황 분석...264
• 제 4 절 ActinoGEN의 핵심기술 및 연구의 수월성...265
• 제 5 절 예상되는 연구 결과의 EU 및 국제적인 공헌...265
• 제 6 절 예상되는 기대효과...266
• 제 7 장 참고문헌...267