초록 ▼

고등세포와 매우 유사하다고 알려지는 분열효모인 Schizosaccharomyces pombe의 thioltransferase (glutaredoxin) 유전자의 발현 조절 기작을 확실히 구명하는 게 우선적인 연구 목표 이다. 특히, S. pombe에서는 여러 종류의 thioltransferase 유전자의 존재가 알려져 있어서 그들의 역할을 발현 조절의 구명을 통해서 이해하게 된다. 분열효모인 다섯 종류의 thioltransferase (glutaredoxin) 유전자를 분리하여 각각 그 염기서열을 결정하였고, 활성 측정을 통하여 다

고등세포와 매우 유사하다고 알려지는 분열효모인 Schizosaccharomyces pombe의 thioltransferase (glutaredoxin) 유전자의 발현 조절 기작을 확실히 구명하는 게 우선적인 연구 목표 이다. 특히, S. pombe에서는 여러 종류의 thioltransferase 유전자의 존재가 알려져 있어서 그들의 역할을 발현 조절의 구명을 통해서 이해하게 된다. 분열효모인 다섯 종류의 thioltransferase (glutaredoxin) 유전자를 분리하여 각각 그 염기서열을 결정하였고, 활성 측정을 통하여 다섯 유전자 모두 세포 내에서 발현됨을 확인하였다. 분리된 유전 자 포함 S. pombe 세포는 Grx4 (TTase 4) 포함 균주를 제외하고는 모두 다양한 스트레스 요인이 존재하는 고체 배지에서 우월한 성장을 나타내어, 스트레스 방어에 관여함이 확인되었다. 그러나, 분리된 Grx4 유전 포함 효모세포는 스트레스 요소의 존재하에서 성장이 억제되어, Grx4는 세포사 멸에 관련하는 것으로 추정되었다. 분리된 다섯 유전자의 upstream region을 fusion vector의 $\beta$ -galactosidase 유전자와 fusion 하여 TTase (Grx)-lacZ fusion 유전자의 전사 조절을 체계적으로 구명하였다. 대개의 경우 stress에 의하여 전사가 유도되었으며, 일부 TTase 유전자는 탄소원에 의 하여 조절 받는다는 사실이 확인되었다. 여러 가지 Pap1 또는 Aft1 결핍 돌연변이 균주를 사용하여 TTase (Grx) 유전자의 발현에 Pap1 과 Atf1의 관련 여부가 결정되었고, 이를 위하여 Pap1이 과잉 발현되는 pST1이 사용되었다. 야생형 S. pombe 세포를 사용하여 TTase mRNA 수준에 미치는 여 러 가지 stress의 효과도 검색되었다. S. pombe의 temperature-sensitive (ts) mutant library에서 TTase1 mRNA수준이 현저하게 저하된 mutant를 선별하여 zinc, mercury, cadmium, hydrogen peroxide, menadione 등을 처리하여 선별된 mutant들의 성질이 파악되었다. Complementation에 의 하여 TTase1의 전사에 관여한다고 추정되는 유전자 두 종류를 분리하였는데 uridine-cytidine kinase와 dehydrogenase 활성을 각각 갖는 것으로 추정되었다. 1. 다양한 기능을 갖고 있는 대표적인 산화-환원 단백질 중의 하나인 thioltransferase (glutaredoxin) 유전자들을 분열 효모에서 분리하여 그 생리적 역할을 비교, 분석함으로써 스트레 스 방어와 성장에 밀접하게 연결됨이 확인되었고, 여러 가지 TTase 존재의 필요성이 추정되었다. 2. LacZ fusion을 조성하여 개개의 TTase (Grx) 유전자의 전사 조절을 구명하여 여러 가지 스트레 스 및 탄소원에 의하여 조절된다는 것을 구명하였다. 3. 이미 알려진 Pap1나 Atf1외에 TTase 유전자의 조절에 관여하는 새로운 두 종류 유전자가 분리되 어 그 성질이 파악되었다. 4. TTase 활성 수준이 고등세포의 성장에 관여된다는 사실을 구명함으로써 암세포 등의 성장에도 밀접하게 관계할 것으로 추정되며 암 치료제의 개발에 target으로서의 가능성을 제시 할 수 있다. 5. Grx4의 경우 세포사멸에 관련되고 있다고 추정되어 Grx의 기능성 양면성이 예견되며 세포 내에 Grx가 산화-환원 상태를 조절하는 역할을 할 것으로 판단되고, 따라서 그 응용 가능성이 예상된 다. 6. 본 연구에서 얻은 결과를 이미 국내외 학술 잡지에 13 편 (SCI 등재 13 편)을 발표하였으며, 국내 외 학술 회의에 42 편 (해외 학술회의 16 편)을 발표하였다. 앞으로도 3, 4 편의 논문이 추가로 제출될 예정이다. 7. 본 연구를 통하여 박사 학위 배출 2명, 석사 학위 배출 10 명, 학사 학위 배출 13 명 등 전문 인 력 양성에도 기여하였다.

Abstract ▼

This study aims to precisely elucidate regulatory mechanism on the expression of thioltransferase (glutaredoxin) genes from the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, which is known to resemble higher cells. Since several different genes encoding thioltransferase have been known from the genomic D

This study aims to precisely elucidate regulatory mechanism on the expression of thioltransferase (glutaredoxin) genes from the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, which is known to resemble higher cells. Since several different genes encoding thioltransferase have been known from the genomic DNA of S. pombe, their physiological roles will be understood throughout their regulatory modes. Five kinds of genes encoding thioltransferase (glutaredoxin) were cloned from the fission yeast S. pombe, and their nucleotide sequences were determined. The cloned genes confirmed to be functional in S. pombe cells, which was convinced using TTase assay. The S. pombe cells harboring cloned TTase 1, TTase 2. Grx 3 (TTase 3) or Grx 5 (TTase 5) gene showed higher survivals on the solid media with various kinds of stressful agents, indicating that they are involved in the response against stresses. However, the S. pombe cells harboring the cloned Grx 4 gene gave rise to increased sensitivity against stresses, indicating that it might be involved in apoptosis. The upstream sequence of the five cloned TTase gene were fused to promoterless $\beta$ -galactosidase gene E. coli-yeast shuttle vectors to generate TTase (Grx)-lacZ fusion genes, which were used to study their regulatory mechanism. In most cases, the transcription of S. pombe TTase genes are induced under various stresses, and regulated by carbon sources. Using several Pap1-and/or Atf1-deficient strains, their participate in the expressing of TTase genes was examined. Also, the plasmid pST1 overexpressing the Pap1 protein was also used. The wild-type S. pombe cells were used to detect effects of stressful agents on the TTase mRNA levels. The S. pombe mutant strains significantly decreasing the TTase 1 mRNA level were screened among S. pombe temperature-sensitive library, and were characterized. Two regulatory genes, which are responsible for the expression of the TTase 1 gene, were isolated by complemetation. They appeared to be homologous to uridine-cydidine kinase and dehydrogenase. 1. The genes encoding thioltransferase (glutaredoxin), one of major oxidation-reduction proteins with multiple functions, were cloned from S. pombe. Their physiological roles were analyzed and compared with one another, and they were found to be closely linked with stress response and cell growth. The necessity of presence of various TTase in S. pombe was estimated. 2. The TTase (Grx)-lacZ fusion genes were constructed, and used to elucidate their regulatory mechanisms. They were found to be regulated by stresses and carbon sources. 3. The two additional regulatory genes, besides Pap1 and Atf1 proteins, were cloned and characterized. 4. TTase activity was found to linked to with the growth of higher cells, was estimated to be a target for the development of new anti-cancer agents. 5. Grx 4 was estimated to be involved in apoptosis, indicating the new function of Grx, and the feasibility of its application was suggested. 6. Throughout this study, we already published 13 papers (SCI 13 paper) and presented 42 papers (16 paper in international meeting) in academic conferences. And, 3 or 4 additional papers are anticipated in the near future. 7. Throughout this study, thesis papers of 2 doctors, 10 masters and 13 bachelors were produced.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...9
• 3. 결과 및 고찰 ...11
• 4. 결론 ...82
• 5. 인용문헌 ...83