보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
하선화
|
참여연구자 |
유민경
,
이여진
,
정예솔
,
장해진
,
임선형
,
이충환
,
김재광
,
이동엽
,
하선화
,
김재광
,
박상규
,
정은성
,
박유진
,
박진용
,
원중연
,
백승아
,
이경복
,
김태진
,
김예진
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2018-02 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201800043313 |
과제고유번호 |
1395049949 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2019-05-04
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키워드 |
기능성 터펜물질.터펜물질 생성기작.터펜생성 조절기작.터펜 대사체분석.가상 단일세포 시스템 구축.Terpene.Biosynthetic Pathway.Mastering Pathway.Metabolomics.Single-Cell Production system.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800043313 |
초록
▼
1. 기능성 터펜물질 생성기작 모듈링을 통한 최적의 대사공학 전략을 수립함: 논문 게재, 10건 ; 특허출원, 2건; 특허등록, 1건.
2. 터펜물질 생성 조절인자 기능검증을 통한 마스터링 기작을 규명함: 논문게재, 1건 ; 특허출원, 2건; 특허등록, 1건.
3. 터펜물질 대사체 분석을 통한 대사 네트워크 통합해석을 완료함: 논문게재, 5건.
4. 식물 1, 2차 대사물질 프로파일링을 통한 터펜물질 증진에 따른 대사간 상호관계를 규명함: 논문게재, 3건.
5. 시스템 생물학 분석을 통한 터펜물질 대사 네트워크
1. 기능성 터펜물질 생성기작 모듈링을 통한 최적의 대사공학 전략을 수립함: 논문 게재, 10건 ; 특허출원, 2건; 특허등록, 1건.
2. 터펜물질 생성 조절인자 기능검증을 통한 마스터링 기작을 규명함: 논문게재, 1건 ; 특허출원, 2건; 특허등록, 1건.
3. 터펜물질 대사체 분석을 통한 대사 네트워크 통합해석을 완료함: 논문게재, 5건.
4. 식물 1, 2차 대사물질 프로파일링을 통한 터펜물질 증진에 따른 대사간 상호관계를 규명함: 논문게재, 3건.
5. 시스템 생물학 분석을 통한 터펜물질 대사 네트워크 통합분석 환경을 구축 완료함: 논문게재, 4건.
(출처 : 보고서 요약서 3p)
Abstract
▼
Purpose&Contents
- Enhancement of the terpene precursors (IPP/DMAPP, GPP, FPP, GGPPs) and establishment of the optimistic metabolic engineering strategy through modulating the biosynthetic mechanisms of functional terpene metabolites to enhance in rice plants
- Construction of rice protoplast
Purpose&Contents
- Enhancement of the terpene precursors (IPP/DMAPP, GPP, FPP, GGPPs) and establishment of the optimistic metabolic engineering strategy through modulating the biosynthetic mechanisms of functional terpene metabolites to enhance in rice plants
- Construction of rice protoplast analysis system and study of mastering mechanism and function analysis of transcription factor genes
- Analysis of metabolite comparison and metabolic network intergration according to plant functional metabolites regulation mechanism
- Establishment of primary and secondary metabolic profiling techniques for evaluation of metabolic changes from transgenic plants.
- Reconstruction of metabolic network and in silico analysis to produce functional secondary metabolites in plant system
Results
- Terpenoid biosynthetic pathway has been modulated to three major stages: Mod-1, MEPs; Mod-2, PTases; Mod-3, TPSs. In this study, the function of the rice first committed steps (OsDXS and OsDXR) producing IPP/DMAPP was analyzed on carotenoid metabolism using the T4 generated transgenic plants, and the optimistic combination of Mod-1(MEPs) and Mod-3(TPSs) was established
- On the Mod-2 step, 10 predictive rice genes were identified as major prenyltransferase responsible for GPP/GGPP/FPP biosynthesis in rice, and their functional analyses were performed on gene expression patterns, biochemical activity modules and subcellular localization.
Eventually, the optimistic combination of Mod-1(MEPs) and Mod-2(PTases) were determined for the enhanced biosynthesis of GPP/GGPP/FPP in rice.
- Rice protoplast system was established to compare the efficiency of terpene biosynthesis following the combination of Mod-1,2,3 (MEPs/PTases/TPSs), for construction of rice Single-Cell Production system.
- Function analysis of transcription factor genes through in planta based Arabidopsis and rice protoplast analysis system
- Investigating of mastering mechanism and function analysis of genes related in functional metabolite biosynthesis in rice
- Interaction study of terpene related metabolites biosynthesis based on phenylpropanoid-biosynthetic rice system
- Analysis of major metabolites through metabolite profiling of rice plants and Construction of in-house plant metabolite library DB
- Gas-chromatography coupled with quadrupole mass spectrometry (GC-qMS) was used to analyze primary metabolites in plants. In addition, we established analytical methods to determine secondary metabolites related to the isoprenoid and phenylpropanoid biosynthesis. Next, the flavonoids, catechin, epicatechin, naringenin, and carotenoids were determined from several transgenic plants.
Thus, we investigated the effects of transgenesis. Finally, we confirmed the metabolic changes of the transgenic plants.
- Improvement of metabolic network and in silico analysis to produce functional secondary metabolites and integrative analysis of omics data and in silico model
Expected Contribution
- Establishment of the optimized metabolic engineering strategy for efficiently producing the functional terpene metabolites in rice plants
- Construction of rice Single-Cell Production System for efficient metabolic engineering of the functional terpene metabolites
- Understanding the mechanism of substance formation through the analysis of different metabolites and providing information for plant-based terpene biosynthesis
- Globalization of technology development in domestic plant metabolomics research
- Construction of plant derived functional metabolic network system for developing high value-added functional plant and producing useful functional material
- The established metabolomics approach could be used as an alternative method to predict food quality and identify metabolic links in complex biological systems.
- Contribution to optimizing of functional secondary metabolites synthetic pathway and improving productivity based on integrative approach in systems biology
(출처 : Summary 7p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 보고서 요약서 ... 3
- 국 문 요 약 문 ... 5
- Summary ... 7
- 목차 ... 9
- 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 10
- 제1절 연구 개발 목적 ... 10
- 제2절 연구 개발의 필요성 ... 10
- 제3절 연구 개발 범위 ... 16
- 제 2 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 18
- 제1절 : 식물 기능성 물질대사 생성기작의 모듈링 연구 ... 18
- 제2절 : 식물 기능성 물질대사 조절기작의 마스터링 연구 ... 34
- 제3절 : 식물 기능성 물질대사 조절기작의 대사체학 연구 ... 50
- 제4절 : 식물 기능성 물질대사 조절기작 해석을 위한 대사체 프로파일링 분석 ... 62
- 제5절 : 시스템생물학 기법을 통한 식물 기능성 대사 분석 ... 69
- 제 3 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 73
- 제1절 : 목표대비 달성도 ... 73
- 제2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타)를 기술 ... 76
- 제 4 장 연구 결과의 활용 계획 ... 77
- 제 5 장 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 78
- 제 6 장 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 78
- 제 7 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 79
- 제1절 식물 기능성 물질대사 생성기작의 모듈링 연구 ... 79
- 제2절 식물 기능성 물질대사 조절기작의 마스터링 연구 ... 80
- 제3절 식물 기능성 물질대사 조절기작의 대사체학 연구 ... 80
- 제4절 식물 기능성 물질대사 조절기작 해석을 위한 대사체 프로파일링 분석 ... 81
- 제5절 시스템생물학 기법을 통한 식물 기능성 대사분석 ... 82
- 제 8 장 기타사항 ... 82
- 제 9 장 참고문헌 ... 83
- 끝페이지 ... 88
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