보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 Seoul National University |
연구책임자 |
유한상
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201800002882 |
과제고유번호 |
1711036533 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-04-14
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키워드 |
인수공통전염병.브루셀라.병원성 인자.면역반응.예방대책.기초자료.Zoonoses.Brucella.Virulence factors.Immune responses.Control measures.Basic information.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800002882 |
초록
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연구의 목적 및 내용
본 연구는 세포내 기생세균인 브루셀라균의 병원성인자 및 숙주세포 감염경로의 규명을 통해 숙주 면역반응 및 다양한 치료로부터 회피함으로서 감염여부 판단 및 숙주 내 제거가 어려운 브루셀라균의 문제를 해결하고 제어 물질 발굴을 통해 새로운 근절프로그램의 기초자료 확보하기 위해 진행되었다. 본 연구의 1차 년도에는 브루셀라균의 변이주 제작을 통해 3가지 숙주세포에서의 침입능, 생존능, 증식능등을 분석하고 이들의 상호작용을 분석하였으며 2차년도에는 변이주가 숙주세포 감염시 나타내는 유전체, 단백질, 그리고 cyt
연구의 목적 및 내용
본 연구는 세포내 기생세균인 브루셀라균의 병원성인자 및 숙주세포 감염경로의 규명을 통해 숙주 면역반응 및 다양한 치료로부터 회피함으로서 감염여부 판단 및 숙주 내 제거가 어려운 브루셀라균의 문제를 해결하고 제어 물질 발굴을 통해 새로운 근절프로그램의 기초자료 확보하기 위해 진행되었다. 본 연구의 1차 년도에는 브루셀라균의 변이주 제작을 통해 3가지 숙주세포에서의 침입능, 생존능, 증식능등을 분석하고 이들의 상호작용을 분석하였으며 2차년도에는 변이주가 숙주세포 감염시 나타내는 유전체, 단백질, 그리고 cytokine의 발현 등을 동정함으로서 병원성인자규명 및 이들 인자의 연관성을 분석하고 3차 년도에는 변이주의 유전체를 분석하고 앞서 연구된 변이주의 특성을 일으키는 유전적 차원 및 단백질 차원에서의 연관성을 연구함으로써 브루셀라균의 감염과 관련된 인자들을 분석하였다.
연구결과
브루셀라의 병원성인자 규명 및 이들 인자들의 상호작용을 조사하기 위해 transposon을 이용한 브루셀라의 변이주를 제작하였으며 특성 분석(생화학적 특성, 성장특성, Biovar 특성, 항생제 내성 특성)과 유전적 특성 분석(PCR, Southern blot, 핵심병원성인자, 2D electrophoresis)을 통해 제작된 변이주가 브루셀라 wild type과 유의한 특성을 가지는 것을 확인하였다. 브루셀라균의 RAW 264.7 세포와 THP-1 세포 자극을 통해서 변이주의 iNOS의 발현량 및 cytokine (IL-1β, IL-6, IL-12, INF-γ, TNF-α)의 발현정도와 Microarray 기법을 통하여 macrophage의 phagosome과 lysosome의 활성을 비교분석하였다. 이러한 연구의 결과, DnaK, ClpB와 같은 단백질의 aggregation의 억제를 통하여 병원성에 영향을 끼치는 단백질들의 발현 증가가 확인되었으며, 몇 변이주에서 SecA나 GAPDH 및 GNAT family와 같이 에너지 대사에 중요한 역할을 수행하는 물질들의 발현 감소가 확인되었다. 특히, 이 경우에는 성장 속도가 wild type보다 느리게 성장하는 변이주들에서 발현이 감소하는 것으로 확인되어, 이들 성장에 이 요소들의 감소 발현이 영향을 끼쳤을 것으로 생각된다. 또한 wild type 및 변이주가 감염된 세포에서 cytokines 발현을 비교 분석한 결과 변이주 C27과 C32로 자극한 세포가 wild type 감염 세포보다 TNF-α, IL-1β 그리고 IL-6의 발현이 상대적으로 높게 유도되어짐을 확인할 수 있었다. 이와같은 변이주 자극을 통한 macrophage 세포주(RAW 264.7 세포 그리고 THP-1 세포)에서의 면역반응 실험과 단백질 분석을 통하여 브루셀라의 변이주의 결핍 유전자와 이에 의해 합성된 브루셀라의 단백질이 면역반응유도와 서로 밀접한 관련이 있을 것으로 판단되며 본 연구는 향후 브루셀라 pathogenesis에 관한 연구에 중요한 기초자료로 사용되어질 것으로 생각된다.
연구결과의 활용계획
본 연구를 통하여 브루셀라증의 예방 및 브루셀라균의 특성을 분석하기 위하여 transposon을 이용한 브루셀라의 chromosome 상의 변이를 생성, 대식세포(RAW 264.7 and THP-1 cell)의 자극실험을 통하여 면역유도능을 확인하였으며 이러한 브루셀라 변이주에서의 결손 유전자의 역할 및 면역유도 조절에 미치는 영향을 분석함으로써 향후 브루셀라 pathogenesis 기전을 밝히는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있겠다. 또한 본 연구을 통하여 제작된 브루셀라 변이주는 상업적 활용가치가 높으며 특히 브루셀라의 조기 진단 또는 브루셀라 백신을 제작하기 위한 검증실험에 활용될 수 있을 것이다. 또한 학문적으로는 브루셀라의 세포내 침투기전 및 면역반응유도 기전을 밝히는데 활용될 수 있을 것이다. 이러한 다양한 활용을 통하여 브루셀라증으로부터 발생되는 경제적 손실의 감소 및 브루셀라증의 치료 개선에 도움을 줄 것이다.
(출처 : 한글요약문 4P)
Abstract
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Purpose & contents
Brucella abortus is zoonotic pathogen and a facultative intracellular bacteria. The bacterial infection is very important not only animals but also human in both economically and clinically. Therefore, purposes of this study were the development of control measures of B. abortu
Purpose & contents
Brucella abortus is zoonotic pathogen and a facultative intracellular bacteria. The bacterial infection is very important not only animals but also human in both economically and clinically. Therefore, purposes of this study were the development of control measures of B. abortus infection by understanding virulence factors and pathogenesis of the bacterial infection. As the first step, B. abortus transposon mutants were developed and invasion, survival, growth and biochemical characteristics of the mutants were investigated. In the second step, transcriptomes, proteomes and cytokine production were analysed in the host immune cells (RAW 264.7 cells, THP-1 cells) stimulated with the mutants. Finally, the relationship of the transcriptomes, proteomes and immune responses were investigated after genomic analysis of the mutants.
Result
In the comparison of B. abortus mutants with wild type, there was difference in the mutants of B. abortus in biochemical characteristics, growth rates, biovar, major virulence factors. Also, the insertion of transposon in the mutants were confirmed by PCR and Southern blot. Analysis of cellular proteins expressed in mutants indicated the close relation with phenotype of mutants. Induction of iNOS and cytokine (IL-1β, IL-6, IL-12, INF-γ, TNF-α) were different in the RAW 264.7 cells and THP-1 cells depending on the mutant. Activation pathways of phagosome and lysosome in the macrophages were also investigated by analysis of transcriptomes. From the analysis, virulence-related proteins, Dnak and ClpB and energy metabolism, SecA, GAPDH, GNAT family, were altered in the expression in the host cells. The difference was correlated with phenotype of B. abortus mutants. In the analysis of cytokine production, mutants C27 and C32 induced higher production of cytokine (IL-1β, IL-6, and TNF-α) than wild type. The difference was shown in the macrophage cells (RAW 264.7 and THP-1) in the analysis of transcriptome after stimulation with the B. abortus mutants. The analysis of mutants and host immune cells after stimulation with the mutants suggest that there is close relation with virulence factors of B. abortus with responses in the host immune cells. Those information will provide basic knowledge to understand pathogenesis B. abortus infection and develop control measures against the bacterial infection.
Expected Contribution
In this study, B. abortus transposon mutants were developed and different induction of transcriptomes and immune responses were observed in the host cells (RAW 264.7 cells, THP-1 cells) after stimulation with different mutants. Close relations were found out between B. abortus virulence factors and immune responses in the host cells. Those information obtained from this study will open new era to develop control measures by understanding the basic pathogenesis of the bacterial infection. Also, the information will be used to develop treatment in the human infection. Of the mutants, new vaccine strain might be developed after further study.
(출처 : SUMMARY 5P)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 187
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 189
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 190
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 190
- 8. 참고문헌 ... 190
- 9. 연구성과 ... 195
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 197
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 197
- 12. 기타사항 ... 197
- 별첨1 대표연구실적 ... 198
- 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 211
- 끝페이지 ... 235
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