초록 ▼

본 연구과제(연구기간 30개월)는 식물 병원 바이러스 유전체의 기주식물 적응과 저항성 극복 기전 연구 몇 유용 단백질의 식물체내 생산을 위한 식물바이러스 벡터의 활용으로 이미 확보되어 보관하고 있는 여러 작물에서 분리한 CMV 계통들에 대한 전장의 cDNA 클론을 확보하고, N. benthamiana에서 감염성을 검정하였다. 분리된 오이모자이크바이러스에 대해 감염성이 확인된 클론으로 부터 전장 염기서열을 결정하고 감염성 클론들에 대한 기주특이성을 in vitro transcription system을 통하여 담배 등의 모델식물과 분

본 연구과제(연구기간 30개월)는 식물 병원 바이러스 유전체의 기주식물 적응과 저항성 극복 기전 연구 몇 유용 단백질의 식물체내 생산을 위한 식물바이러스 벡터의 활용으로 이미 확보되어 보관하고 있는 여러 작물에서 분리한 CMV 계통들에 대한 전장의 cDNA 클론을 확보하고, N. benthamiana에서 감염성을 검정하였다. 분리된 오이모자이크바이러스에 대해 감염성이 확인된 클론으로 부터 전장 염기서열을 결정하고 감염성 클론들에 대한 기주특이성을 in vitro transcription system을 통하여 담배 등의 모델식물과 분리된 작물(콩, 무, 호박, 시금치, 고추, 토마토 등)에서 수행하였다. 그 중 무에서 분리한 오이모자이크바이러스를 선정하여 전장의 감염성클론을 제작하고 담배, 토마토, 고추, 메론 등의 식물에 감염성을 검정하였다. 특히 바이러스의 종류에 따라서는 같은 종의 바이러스일지라도 바이러스가 분리한 식물에는 감염이 되나 다른 식물에서는 감염되지 않는 등 기주특이성을 갖는 분리주가 있는데 이들 바이러스이 기주특이성을 결정하는 바이러스의 인자를 확인하고 분석하기위해 다양한 식물에 바이러스를 접종하여 감염특성을 분석하였다. 그 결과 담배에서는 두 바이러스가 모두 감염되는 양상을 보였다. 그러나 무와 배추에서는 Gn-CMV가 감염되는 반면 기존의 Y-CMV는 감염되지 않는 특성을 보였다. 또한 토마토에서는 Y-CMV가 감염되는 특성을 보이는 반면 Gn-CMV는 감염되지 않는 특성을 보여 무나 배추에서의 반응과는 반대의 결과를 보여주었다. 또한 식물의 저항성유도를 해석하기 위해 2b GFP가 발현하는 형질전환 담배를 활용하여 2b가 deletion된 CMV(CMV-2b△)와 CMV-Fny를 감염시켰을 때 바이러스의 유전자 일부가 존재하는 경우에는 동일한 유전자가 억제되는 PTGS가 유도되는 것을 확인하였고, 내재성유전자(35S프로모터가 내재된 담배)가 존재하는 담배에 CMV-A1-35S 프로모터를 삽입한 바이러스벡터를 접종하였을 때 TGS가 유도되는 것을 확인하였다. 이후, 종자를 채취하여 후대에서의 GFP발현의 유무를 확인한 결과 식물내재성 유전자(GFP) 전사의 억제에 의한 사일런싱(TGS)현상에 의해 종자에서 GFP발현이 억제되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과는 특정 프로모터 제어에 의해 하류 유전자가 조절되고 있는 것으로 판단되었다. 위의 결과를 통하여 CMV 2b유전자가 식물의 기주적응 및 식물저항성의 극복 또는 회피기구에 관여하는 것으로 판단되었으며 향후 이 유전자를 활용하여 바이러스저항성 해석 및 바이러스저항성 육종소재로서 활용 가능할 것으로 생각되었다. 식물바이러스 벡터를 활용한 식물체내 외래 유용유전자의 고효율 발현을 위하여 식물바이러스 suppressor(CMV 2b::GFP 및 PVY HC-Pro)를 발현하고 있는 형질전환체를 확보하여 바이러스저항성회피기작회피 형질전환식물체에 CMV의 2b유전자 전체가 결함된 CMV-H1(CMV-2b△)과 2b의 일부가 남아있는 CMV-A1 벡터 각각에 외래 인체단백질, interleukin 1 receptor antagonist(IL-1RA)를 삽입한 감염성 클론을 제작하였고 in vitro transcription system을 이용하여 야생형 N. benthamiana와 형질전환 N. benthamiana (2b::GFP와 HC-pro)에 접종하였다. 각각의 개체로부터 RT-PCR을 진행하여 감염성을 확인하였고, Western blotting으로 단백질이 안정적으로 발현하고 있는 것을 확인하였다. 이 결과로부터 개발된 CMV벡터는 다양한 식물바이러스의 기주적응과 관련된 유전자를 탐색하고 기주저항성 기구의 회피기구분석이 용이 하였으며 외래유전자의 안정적 발현과 식물저항성회피 유전자 도입식물을 활용하였을 경우 보다 고효율로 단백질을 안정적으로 생산됨으로써 향후 치료용 단백질생산에 효율적을 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 13