초록 ▼

본 연구는 방사선 저항성 진핵 미생물인 크립토코쿠스를 이용하여 방사선 반응 전사체를 확보하고 이를 바탕으로 생물학적 방사선 반응 모델인 RAD-NET을 구축하였다. 방사선 반응 전사체를 바탕으로 진핵 미생물이 방사선 노출 시 DNA 손상 복구 관련 유전자, 산화적 스트레스 및 샤페론 관련 유전자들의 발현량이 증가하고 ergosterol 합성 및 대사 관련 유전자의 발현이 감소함을 확인하였다. 이러한 DNA 손상복구 유전자와 산화적 스트레스 유전자의 결손이 일어난 경우 방사선에 대한 저항성이 감소함을 확인할 수 있었다. RAD-NET

본 연구는 방사선 저항성 진핵 미생물인 크립토코쿠스를 이용하여 방사선 반응 전사체를 확보하고 이를 바탕으로 생물학적 방사선 반응 모델인 RAD-NET을 구축하였다. 방사선 반응 전사체를 바탕으로 진핵 미생물이 방사선 노출 시 DNA 손상 복구 관련 유전자, 산화적 스트레스 및 샤페론 관련 유전자들의 발현량이 증가하고 ergosterol 합성 및 대사 관련 유전자의 발현이 감소함을 확인하였다. 이러한 DNA 손상복구 유전자와 산화적 스트레스 유전자의 결손이 일어난 경우 방사선에 대한 저항성이 감소함을 확인할 수 있었다. RAD-NET을 바탕으로 신규 방사선 반응 유전자 RIG1 (Radiation-Induced Gene 1), RIG2(Radiation-Induced Gene 2), RIG3 (Radiation-Induced Gene 3) 및 방사선 반응 핵심 전사조절인자인 BDR1 (a bZIP TF for DNA damage response 1)을 동정하고 기능에 대한 연구를 수행하였다.

실험결과 RIG1, RIG2, RIG3 유전자는 방사선 저항성 뿐만 아니라 DNA 손상 스트레스에도 관여함을 확인하였고 Bdr1은 RIG 유전자 뿐만 아니라 DNA 손상 스트레스 관련 유전자의 발현을 조절함을 확인하였다. 진핵 생물에서 Rad53 인산화 효소를 매개로하는 신호전달체계는 DNA 손상 스트레스에 중요한 것으로 알려져 있다. 해당 연구에서는 전사체 분석을 통하여 Rad53의 방사선 반응 하위 유전체를 동정하고 Rad53와 Bdr1 전사조절인자간의 방사선 반응 신호전달체계를 규명하였다. 크립토코쿠스 방사선 반응 전사체 데이터와 FungiDB를 비롯한 다양한 공개 DB를 이용하여 생물학적 방사선 반응 모델인 RAD-NET을 구축하였다. RAD-NET의 산업적 활용을 모색하기 위하여 RAD-NET 예측 방사선 반응 유전자를 대상으로 항진균제 저항성 여부를 관찰하였고 그 결과 BDR1 과발현 균주가 플루사이토신에 대하여 민감성이 증가함을 확인하였다.

( 출처: 서지정보양식 - 초록 77p )

Abstract ▼

The aims in this research are acqusition of radiation-responsive transcriptome in the radiation-resistant fungi, Cryptococcus and construction of RAD-NET. The transcriptome revealed that expression levels of genes involved in DNA repair, oxidative stress response, and chaperone were increased, where

The aims in this research are acqusition of radiation-responsive transcriptome in the radiation-resistant fungi, Cryptococcus and construction of RAD-NET. The transcriptome revealed that expression levels of genes involved in DNA repair, oxidative stress response, and chaperone were increased, whereas those of genes such as ergosterol biosyntheis and metabolic pathway were decreased in response to gamma radiation. Strains deleted with genes involved in DNA repair system or oxidative stress response exhibited growth defect in response to gamma radiation. We characterized roles of RIG1, RIG2, RIG3, and BDR1, which is a master regulator of gamma radiation response. The Rig1, Rig2, and Rig3 play roles in both gamma radiation response and DNA damage stress response. The Bdr1 transcription factor regulated expression levels of RIGs genes and DNA damage stress responsive genes. This study revealed downstream genes of Rad53 kinase through transcriptome analysis. Furthermore, we elucidated mechanism of radiation-responsive signaling pathway between Rad53 kinase and Bdr1 transcription factor. In this study, we constructed an integrated database of radiation biology reaction gene network (RAD-NET) by using both Cryptococcus radiation-responsive transcriptome data and public Cryptococcus information database so that it can be used as an information system in industry. Strains deleted with the radiation-responsive genes predicted by RAD-NET exhibited wild-type levels of resistance in response to antifungal drugs. However, constitutive overexpression of BDR1 increased in susceptibility to flucytosine.

( 출처: BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET - Abstract 78p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 13
• 표목차 ... 16
• 그림목차 ... 17
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 19
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 21
• 1. 국가 방사선 반응지도 모델링 플랫폼 구축을 위한 정보시스템 제공 ... 21
• 제2절 연구개발의 목적 ... 21
• 1. 연구개발의 목적 ... 21
• 2. 연구기대효과 ... 22
• 가. 경제·산업적 측면 ... 22
• 나. 기술적 측면 ... 22
• 다. 학문적 측면 ... 22
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제1절 국외 동향 ... 25
• 1. 방사선 반응 정보의 체계적인 관리시스템 확보 ... 25
• 2. 진핵 생물(효모)을 대상으로 한 방사선 반응 메커니즘 분석 ... 25
• 3. 방사선 조절 메커니즘 이해를 위한 통합적인 네트워크 분석 ... 26
• 제2절 국내 동향 ... 26
• 1. 산업계 동향 ... 26
• 2. 학계 및 연구계 동향 ... 27
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 29
• 제1절 방사선 저항성 효모균의 방사선 저항성 메커니즘 규명 ... 31
• 1. 크립토코쿠스 방사선 반응 전사체 분석 ... 31
• 가. 방사선 저항성 진핵 미생물인 크립토코쿠스의 방사선 반응 전사체 확보 ... 31
• (1) 크립토코쿠스의 방사선 반응 전사체 확보 ... 31
• (2) 방사선 반응 전사체의 KOG 분석 ... 31
• 나. 방사선 반응 전사체를 RNAseq과 microarray를 활용하여 상호 검증 수행 ... 32
• 다. 방사선 반응 유전자 기능 규명 ... 34
• (1) DNA 손상 복구 유전자의 기능 규명 ... 34
• (2) 산화적 스트레스 저항성과 방사선 저항성과의 상관관계 규명 ... 35
• (3) Ergosterol 합성 관련 유전자와 샤페론 단백질의 방사선 저항성 관련 기능 규명 ... 36
• (4) Autophagy (자가포식)와 방사선 저항성과의 상관 관계 규명 ... 38
• 2. 방사선 저항성 감소 균주의 전사체 확보 및 분석 ... 39
• 가. 방사선 저항성 감소 균주의 동정 및 해당 균주의 전사체 확보 ... 39
• 나. 방사선 민감성 균주를 이용한 방사선 반응 신호 전달 규명 ... 41
• 다. Rad53 인산화효소와 Bdr1 전사조절인자간의 상관관계 규명 ... 46
• 3. RAD-NET 예측 방사선 저항성 관련 유전자 변이 균주 제조 및 기능 분석 ... 47
• 가. 전사체 분석을 통한 신규 방사선 저항성 관련 후보 유전자의 기능 분석 ... 47
• 나. RAD-NET 분석을 통한 방사선 반응 Hub 유전자 동정 ... 49
• 다. BDR1 변이균주의 하위유전체 분석 ... 51
• 제2절 크립토코쿠스의 방사선 반응 데이터 및 공개 DB를 활용한 통합 DB시스템 개발 ... 54
• 1. Cryptococcus의 방사선 반응 데이터 및 다양한 공개 DB를 활용한 통합 DB시스템 개발 ... 54
• 가. Cryptococcus 방사선 반응 통합 DB 구축을 위한 데이터 수집 ... 54
• 나. Cryptococcus DB 조사 및 활용 ... 54
• 다. Cryptococcus의 방사선 반응 통합 DB 설계 ... 54
• 라. 방사선 반응 통합 DB 검색 시스템 구축 ... 55
• 2. 방사선 반응 유전자 네트워크 데이터 통합 및 확장 ... 55
• 가. KOG DB 시스템 통합 ... 55
• 나. 미생물 네트워크 특화 DB(CryptoNet) 시스템 통합 ... 55
• 다. 네트워크 분석 통합 DB 현황 ... 56
• 라. 전사체 데이터 세트 상세 정보 조회 기능 변경 ... 57
• 마. 웹 어플리케이션 네트워크 그래픽 가시화 기능 구현 ... 58
• 바. 네트워크 그래픽 뷰를 활용한 유의한 허브 유전자 확인 ... 58
• 3. 방사선 반응 네트워크 데이터 시각화 인프라 변경 ... 59
• 제3절 방사선 반응 유전자의 항진균제 타깃 가능성 검토 ... 60
• 1. 방사선 반응 유전자 확보 및 균주 제조 ... 60
• 가. RAD-NET 예측 유전자의 항진균제 타깃 유전자 선정 ... 60
• 나. RAD-NET 예측 유전자의 항진균제 타깃 유전자의 변이 균주 제조 ... 60
• 2. 변이 균주를 활용한 감마선 반응 및 스트레스 테스트 수행 ... 61
• 가. RAD-NET 이용한 감마선 및 방사선 관련 스트레스 표현형 분석 ... 61
• 나. 변이균주를 이용한 병원성 인자 형성 확인 ... 62
• 3. 변이 균주를 활용한 항진균제 테스트 수행 ... 64
• 4. 방사선 반응 유전자의 항진균제 저항성 메커니즘 규명 ... 64
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 67
• 제1절 목표 달성도 ... 69
• 1. 최종 목표 달성도 ... 69
• 제2절 주요 연구성과 ... 69
• 1. 방사성 저항성 효모균의 방사선 반응 전사체 확보 ... 69
• 가. 성과의 우수성 ... 69
• 나. 기술적 파급효과 ... 69
• 2. 방사선 저항성 효모균의 방사선 반응 유전자 동정 및 방사선 저항성 메커니즘 분석 ... 70
• 가. 성과의 우수성 ... 70
• 나. 기술적 파급효과 ... 70
• 3. 생물체의 방사선 반응 네트워크 정보시스템(RAD-NET)개발 ... 71
• 가. 성과의 우수성 ... 71
• 나. 기술적 파급효과 ... 71
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 73
• 제1절 기대효과 및 활용방안 ... 75
• 1. 연구결과의 정책기여도 ... 75
• 2. 경제·산업적 측면 ... 75
• 3. 기술적 측면 ... 75
• 4. 학문적 측면 ... 75
• 서지정보양식 ... 77
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 78
• 끝페이지 ... 79