보고서 정보
주관연구기관 |
상명대학교 SangMyung University |
보고서유형 | 2단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2015-07 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201600009266 |
과제고유번호 |
1711015717 |
사업명 |
해양극지기초원천기술개발 |
DB 구축일자 |
2016-10-01
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키워드 |
와편모조류.공생체.발현유전체.NGS기법.유전자 전달.dinoflagellate.symbionts.expressed sequence tag.NGS techniques.gene transfer.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201600009266 |
초록
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◦ 와편모조류는 광합성을 하는 단세포 진핵생물로 성장조건이 충족되면 유해조류 대발생을 유발함.
◦ 이들은 세포내외에 많은 수의 공생체를 갖고, 수평적유전자 전달을 통해 유전자를 획득하여 왔음.
◦ 핵 안에 70-200개의 염색체와 약 250 Gb의 거대한 유전체를 갖고 있으며, 독특한 특징(뚜렷한 핵막, 히스톤 단백질이 없음, 응축된 염색체 구조 등)을 보임.
◦ 본 연구는 거대 유전체를 갖는 와편모조류의 발현유전체를 대규모로 발굴하고, 핵 유전체와 세포내 공생체 상호작용(공진화, 유전자전달과정)의 특성을 규명하는
◦ 와편모조류는 광합성을 하는 단세포 진핵생물로 성장조건이 충족되면 유해조류 대발생을 유발함.
◦ 이들은 세포내외에 많은 수의 공생체를 갖고, 수평적유전자 전달을 통해 유전자를 획득하여 왔음.
◦ 핵 안에 70-200개의 염색체와 약 250 Gb의 거대한 유전체를 갖고 있으며, 독특한 특징(뚜렷한 핵막, 히스톤 단백질이 없음, 응축된 염색체 구조 등)을 보임.
◦ 본 연구는 거대 유전체를 갖는 와편모조류의 발현유전체를 대규모로 발굴하고, 핵 유전체와 세포내 공생체 상호작용(공진화, 유전자전달과정)의 특성을 규명하는 것이 목표임.
◦ 우리나라의 고질적 해양 유해 조류인 무각, 유각 와편모조(Amphidinium, Gyrodinium impudicum, Prorocentrum minimum)의 배양 생리특성 파악
◦ 환경스트레스 물질에 대한 와편모조류의 생리적 광합성 반응 및 반수치사농도 EC50 파악
◦ 토착 와편모조류 Prorocentrum minimum 핵 유전체 크기 측정(약 9.1 Gb)
◦ 다양한 환경조건(온도, 염분, 오염물질 노출)에서 mRNA 분리 및 602개 cDNA 제작
◦ NGS기법(GS-FLX Titanium, HiSeq2000)으로 cDNA를 분석하여 2억 7,425만개 ESTs (Expressed Sequence Tags) 발굴 및 25.5 Gb 게놈 유전체 염기서열 정보 해독
◦ 와편모조류 고유 유전자 ORF 50,321개 발굴, Prorocentrum minimum의 유전자 BLAST-X 분석으로 30,923개의 유전자 주석 파악
◦ 와편모조류 발현유전체 단편을 이용한 gene ontology (GO) 분석으로 유전자 기능 파악
◦ 5‘-, 3’-RACE기법으로 와편모조류 상시발현유전자(Actin, Tubulin, cyclophilin, GAPDH) 전장 염기서열을 분석.
◦ 와편모조류 기능성 유전자(HSP70, HSP90, CYC, KatG, CRT, GST) 클로닝, 게놈구조, 유전자전달 및 real-time RT-PCR 발현양상 조사
◦ 와편모조류 개별 유전자를 이용하여, 복잡한 게놈 유전체 구조파악(인트론, 엑손 구조, gene copy, tandem repeat multicopy, mRNA editing)
◦ 환경오염물질 노출에 따른 Prorocentrum minimum의 항산화 효소 catalase, reduced glutathione 활성 분석
◦ 유각, 무각 와편모조류의 세포 소기관(엽록체, 미토콘드리아, 색소체) 분리 및 유전체 해독
◦ 와편모조류 Prorocnetrum minimum의 독특한 미토콘드리아(mt) 게놈 유전체 구조 해독 및 와편모조류의 미토콘드리아 유전자 재배열 규명
◦ 와편모조류 미토콘드리아 CO2 유전자 특성(CO2a, CO2b 분리 및 인트론) 규명, 이들 유전자의 핵 이동 (lateral gene transfer, LGT)
◦ 와편모조류 엽록체 암반응, 명반응에 관여하는 단백질 및 코딩 유전자(692개) 클로닝
◦ Chloroplast 유전자 psbA와 atpB minicircle, Prorocentrum minimum 엽록체 유전자 rbcL의 핵 이동 규명
◦ GS-FLX Titanium을 이용한 와편모조류 Prorocentrum minimum 게놈 유전체 473 Mb 염기서열 규명 및 특성 파악(ORF 예측, 엽록체, 미토콘드리아 유전자, 공생체 유전자)
◦ 대용량 illumina Hiseq2000 게놈 시퀀싱으로 30.4 Gb 염기서열 정보 발굴 및 고유 특성 파악(다배체성, 반복서열, 내공생체)
◦ 원핵-진핵생물 대진화 과정에서 와편모조류가 갖는 Mesokaryote의 진화적 특성을 규명
Abstract
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Ⅳ. Results of the R&D
◦ Determination of physiological growth responses of notorious marine armoured and unarmored dinoflagellates (Amphidinium, Gyrodinium impudicum, Prorocentrum minimum)
◦ Determination of physiological photosynthetic efficiency and median effective concentration (EC50)
Ⅳ. Results of the R&D
◦ Determination of physiological growth responses of notorious marine armoured and unarmored dinoflagellates (Amphidinium, Gyrodinium impudicum, Prorocentrum minimum)
◦ Determination of physiological photosynthetic efficiency and median effective concentration (EC50) of the test dinoflagelaltes exposed to environmental stressors
◦ Measure nuclear genome size of local dinoflagelalte Prorocentrum minimum (ca. 9.1 Gb)
◦ Construction of cDNA from mRNA isolated from various culture conditions (temperature, salinity, contaminants) (602 cDNA)
◦ Determined 274,250,000 ESTs and 25.5 Gb DNA seuqnces from test dinoflagelates using NGS techniques (GS-FLX Titanium, HiSeq2000), and their EST data characterization
◦ Discovery unique gene ORF 50,321 from dinoflagellate EST data, and gene annotation of 30,923 from Prorocentrum minimum by using NCBI BLAST-X searches
◦ Gene ontology (GO) analyses with donoflagellate EST data, and dtermined each gene
◦ Gene cloning of housekeeping genes (Actin, Tubulin, cyclophilin, GAPDH) by using 5‘-, 3’-RACE techniques
◦ Molecular gene cloning of functional genes (HSP70, HSP90, CYC, KatG, CRT, GST), genomic structure, gene transfer, phylogenetic relationships, and gene expression level using real-time RT PCR
◦ Based on individual genes of dinoflagellates, characterized complicate dinoflagellate genomic structure (intron, exon, gene copy, tandem repeat multicopy, mRNA editing)
◦ Analyzed activities of antioxidant enzymes catalase, reduced glutathione of Prorocentrum minimum exposed to environmental pollutants
◦ Isolation cellular organelles (chloroplast, mitochondria, plastid) from armoured and unarmored dinoflagellates, and determination of their genomes
◦ Characterization of dinoflagellate Prorocnetrum minimum mitochondria genome, and unusual gene arrangements
◦ Discovery of dinoflagellate mitochondrial CO2 gene (CO2a, CO2b segregation and intron) sequences and nuclear lateral gene transfer (LGT)
◦ Chloroplast gene cloning light and dark reaction in photosynthesis (692 numbers)
◦ Determination of chloroplast gene psbA and atpB minicircle, and rbcL gene transfer in Prorocentrum minimum
◦ Dinoflagerllate Prorocentrum minimum genome sequencing (473 Mb ) using GS-FLX Titanium, and its genome characterization (ORF prediction, chloroplast, mitochondria gene, symbiont gene)
◦ Large-scale genome sequencing of Prorocentrum minimum uisng illumina Hiseq2000 (30.4 Gb sequences) and discovery of unique gene and genomic characters (polyploid, repetitive, symbionts)
◦ Characterization of dinoflagellate as Mesokaryote in terms of marcroevoluion from prokaryote to eukaryotes
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