초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 시스템 생물학의 모델 균주인 벼 도열병균을 이용하여 산화효소 분비에 관련된 유전자군을 찾고 그 상호관계를 규명하여 분비 네트워크를 밝히는 것을 목표로 한다. 이를 위해 세부적으로는 산화효소 활성을 다양한 방법으로 측정하여 벼도열병균에 가장 적합한 방법을 선발하고, 대량 스크리닝을 위해서 선택된 방법을 microplate에 최적화시키며, T-DNA의 삽입위치가 분석된 형질전환체 라이브러리를 이용하여 산화효소 활성에 관련이 있는 유전자들을 결정한다. 이들에 대한 생물정보학적인 분석을 통해서

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 시스템 생물학의 모델 균주인 벼 도열병균을 이용하여 산화효소 분비에 관련된 유전자군을 찾고 그 상호관계를 규명하여 분비 네트워크를 밝히는 것을 목표로 한다. 이를 위해 세부적으로는 산화효소 활성을 다양한 방법으로 측정하여 벼도열병균에 가장 적합한 방법을 선발하고, 대량 스크리닝을 위해서 선택된 방법을 microplate에 최적화시키며, T-DNA의 삽입위치가 분석된 형질전환체 라이브러리를 이용하여 산화효소 활성에 관련이 있는 유전자들을 결정한다. 이들에 대한 생물정보학적인 분석을 통해서 상호관계를 규명하고 궁극적으로 벼도열병균의 산화효소 분비 네트워크를 규명한다.

□ 연구결과
Laccase와 peroxidase는 분비가 되는 산화효소들로서 벼도열병균의 병원성에서 중요한 역할을 담당한다. 이 연구에서 T-DNA 삽입 형질전환체를 이용하여 두 산화효소의 분비량 또는 활성을 측정하였다. 여러 방법을 비교한 결과 가장 안정적인 조건을 보인 ABTS를 이용하였다. 또한 대량의 스크리닝을 위해서 microplate를 적용하고자 최적화하였다. 비록 결과가 안정적이지 못하여 microplate를 이용한 스크리닝은 가능하지 못했지만 작은 삼각플라스크를 사용하여 정해진 목표를 달성하였다. 1,098개의 균주에 대해 시도하였으며 최종적으로 총 881개의 균주에 대해서 두 종류 산화효소에 대한 활성 측정자료를 확보하였다. 두 산화효소의 활성은 높은 상관성을 보였으며 활성이 크게 달라진 147개 후보 형질전환체를 선정하였다. 이 형질전환체들의 T-DNA 삽입 위치를 조사하여 관련된 유전자 51개를 확보하였다. 이들에 대해서 유전자 기능 및 네트워크를 분석한 결과, 미토콘드리아와 포자 발달에 관련된 기능들이 주로 관여했다는 결론을 얻었다. 이러한 발견은 기존의 연구에서 산화효소 결핍 형질전환체들이 보여주었던 표현형과 일치한다. 따라서 계획된 모든 목표를 달성함과 동시에 신빙성 있는 결과임도 간접적으로 증명이 되었다.

□ 연구결과의 활용계획
산화효소 활성을 높이거나 낮추는 유전자 후보군을 대량으로 확보한 것은 고무적인 일이다. 이제 이를 검증하는 과정을 거쳐야 한다. 단유전자 치환기술이나 유전자가위 편집기술 등을 통해서 해당 유전자를 제거한 knock out 형질전환체를 제작하여 그 기능을 검증할 수 있다. 이것은 유전자 기능 규명이라는 1차적인 목표를 달성할 뿐 아니라 그 유전자가 관련된 병원성, 산화효소 분비과정 등에 대한 2차적인 이해를 더할 수 있다.
또한 이러한 검증을 거쳐야 특허화 및 산업재산권으로 최종 확보가 가능하다.

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Our goal is to understand the gene networks involved in secretion of oxidative enzymes such as laccase and peroxidase, which has an important role in pathogenicity of the rice blast fungus, Magnaporthe oryzae. We performed large-scale phenotype screening for T-DNA mutant librar

□ Purpose&contents
Our goal is to understand the gene networks involved in secretion of oxidative enzymes such as laccase and peroxidase, which has an important role in pathogenicity of the rice blast fungus, Magnaporthe oryzae. We performed large-scale phenotype screening for T-DNA mutant library (~1,000) where T-DNA insertion information has been known. The oxidase activity involved in decomposition of phenolic compounds was examined in M. oryzae. The selected methods will be optimized to microplates for an automated screening system. A thousand of T-DNA tagged mutants previously identified were examined through the microplate screening system. Bioinformatics approach revealed that a network of the selected genes involved in oxidation of phenolic compounds.

□ Result
Although oxygen is essential for eukaryotic cells, some forms of oxygen are toxic to the cell.
Plants and animals use the toxic forms of oxygen to defend themselves against microbial attack. Pathogenic microorganisms have evolved oxidative enzymes that nullify the toxic forms of oxygen. Rice blast fungus, for example, secrets oxidative enzymes to overcome the innate defense of host plant. Laccase and peroxidase are secreted enzymes, which have important role in disease development of the rice blast fungus, Magnaporthe oryzae. Although few genes have been characterized in this fungus involving laccase and peroxidase activity but it is still important to understand the gene networks involved in the secretion of these enzymes. Here, we perform a large-scale phenotype screening for the activities of laccase and peroxidase using T-DNA mutant library deposited in the Center for Fungal Genetic Resources, Korea. Currently, we examined the laccase and peroxidase activities of 814 mutants and grouped them in four categories based on their enzymatic activities in liquid medium. Our analysis revealed the positive correlation between the peroxidase and laccase activities in mutants. Next, we randomly selected 37 mutants for measuring enzymatic activities in solid agar medium and compared the result with the activities observed in liquid media. We found similar trend in >50% mutants for peroxidase activity and in ≥40% mutants for laccase activity. However, 30%~40% mutants were insensitive in solid agar medium for their enzymatic activities of peroxidase and laccase, respectively.

□ Expected Contribution
These results showing the higher possibility to use this method for measuring enzymatic activity with higher efficiency. A further network analysis for the secreted genes will reveal how genes are interacted in the regulation of oxidative enzymes at the molecular level.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 26 5. 연구결과의 활용계획 ... 28 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29 7. 참고문헌 ... 30 8. 연구성과 ... 32 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 33 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 34 11. 기타사항 ... 36끝페이지 ... 36