초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
○ 도메인 스와핑을 통한 고효율 DNA 탈메틸 효소의 제작 및 필수 도메인 탐색
- DNA 탈메틸 효소간의 도메인 스와핑 및 탈메틸화 활성 비교분석
- 기존의 효소보다 뛰어난 고효율의 키메라 DNA 탈메틸 효소 개발
- 종자발달 상보성 검사를 통한 식물 내 DNA 탈메틸 유전자 기능의 필수 모듈 동정
○ DNA 탈메틸화 기작 모델 제작
- 애기장대 내 AP 엔도뉴클리아제의 활성 측정 및 최적 반응 조건 확립
- DNA 탈메틸 유전자와 AP 엔도뉴클리아제의 관계 규명 및 최적 반

Ⅳ. 연구개발결과
○ 도메인 스와핑을 통한 고효율 DNA 탈메틸 효소의 제작 및 필수 도메인 탐색
- DNA 탈메틸 효소간의 도메인 스와핑 및 탈메틸화 활성 비교분석
- 기존의 효소보다 뛰어난 고효율의 키메라 DNA 탈메틸 효소 개발
- 종자발달 상보성 검사를 통한 식물 내 DNA 탈메틸 유전자 기능의 필수 모듈 동정
○ DNA 탈메틸화 기작 모델 제작
- 애기장대 내 AP 엔도뉴클리아제의 활성 측정 및 최적 반응 조건 확립
- DNA 탈메틸 유전자와 AP 엔도뉴클리아제의 관계 규명 및 최적 반응 조건 탐색
- DNA 탈메틸화 과정에서 AP 엔도뉴클리아제 작동 모델 확립(Nucleic Acids Research(2014) Vol.42 no.18 pp.11408-11418)
○ 작물별 DNA 탈메틸 유전자 동정 및 DNA 탈메틸 유전자간 진화관계 분석
- 42종의 식물에서의 DNA 탈메틸 효소의 계통수 제작을 통한 진화 연구 수행
- 동물과 식물의 DNA 탈메틸화 진화양상 비교 분석(Biochemical and Biophysical Research Communications(2014) Vol.446 no.4pp.1067-1072)
(Biochemistry(2014) Vol.53 no.15 pp.2525-2532)
○ DNA 탈메틸 효소(DME)를 이용한 신개념 DNA 메틸화 분석법 개발
- PCR 기반의 고효율 DNA 메틸화 분석법의 개발 및 실효성 검정(특허출원 10-2013-0120946)
- 하나의 튜브에서 5mC의 제거 및 치환 조성 확립
- Cy3, Cy5를 이용한 DNA 메틸화 특이적 형광 표지법 개발(특허출원 10-2014-0148861)
○ 후성유전자좌 관련 형질전환 식물체 제작
- DNA 탈메틸 효소 과다발현 형질전환 식물체 선발
- DNA 메틸화 패턴 변화에 기인한 특이 형질 개체 선발

Abstract ▼

DNA methylation is one of epigenetic mechanisms that regulate chromatin structure and the interactions between DNA and proteins, thereby modulating gene expression. In plants, DNA methylation refers to the conversion of cytosine to 5-methylcytosine (5mC), plays a crucial role for developmental proce

DNA methylation is one of epigenetic mechanisms that regulate chromatin structure and the interactions between DNA and proteins, thereby modulating gene expression. In plants, DNA methylation refers to the conversion of cytosine to 5-methylcytosine (5mC), plays a crucial role for developmental processes such as transcription regulation, gene imprinting and silencing of transposable elements. Like most epigenetic modifications, the reverse process of DNA methylation occurs by passive or active mechanism, called DNA demethylation. The active DNA demethylation mechanisms are distinct between plants and mammals. In plants, DNA demethylases including DEMETER (DME) involve DNA demethylation pathway by removing 5mC directly unlike mammals. This study confirmed function of modified DME with only essential domains in vivo and in vitro. Also, we performed comparative phylogenetic analysis on DME homologs from various species including green algae, mosses and seed plants. To figure out the details of plant-specific DNA demethylation mechanism, AP endonucleases in Arabidopsis were identified and in vitro assays of the proteins with DME were conducted. Furthermore, we devised novel DNA methylation analysis using DME combined with PCR technique and tried to produce epigenetic mutants using DME over-expressed lines. This study uncovers plant-specific DNA demethylation mechanism and suggests DME-applicated DNA methylation analysis tool which is not based on conventional principles.