초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 효모에 human ceramide 유전자를 도입하여 스핑고신을 기본 구조로 하는 세라마이드 생합성하는 것을 목적으로 하였다. 따라서 본 연구에서는 효모 Saccharomyces cerevisiae의 스핑고리피드 대사회로를 조절하고, 인간 유래의 6 종류 ceramide synthase와 sphingolipid desaturase를 도입하며, 대사경로 재구성을 위한 deletion mutant를 제작하여 기존에 생합성되던 파이토세라마이드 대신 다양한 구조를 가지는 세라마이드를 생합성 하고자 하였다.

□ 연구개요
본 연구에서는 효모에 human ceramide 유전자를 도입하여 스핑고신을 기본 구조로 하는 세라마이드 생합성하는 것을 목적으로 하였다. 따라서 본 연구에서는 효모 Saccharomyces cerevisiae의 스핑고리피드 대사회로를 조절하고, 인간 유래의 6 종류 ceramide synthase와 sphingolipid desaturase를 도입하며, 대사경로 재구성을 위한 deletion mutant를 제작하여 기존에 생합성되던 파이토세라마이드 대신 다양한 구조를 가지는 세라마이드를 생합성 하고자 하였다. 생합성된 세라마이드는 구조분석과 대사물질 분석을 통하여 재구성된 경로를 탐색하고 배양 및 정제프로세스 최적화 하여 대량 생산 시스템을 구축하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 S. cerevisiae에서 human ceramide를 생산하고자 기존 sphingolipid의 대사회로를 최적화하고 외래 유전자 도입으로 새로운 대사경로를 구축하여 human ceramide 생산 균주를 개발하고자 하였다. 본 연구는 외래 유전자 도입을 통하여 ceramide 대사 회로를 재구성하고, 중간 대사물질 분석으로 ceramide 합성에 관여하는 영향 인자를 분석하는 대사공학적 방법과, 발현 유전자 분석을 통한 단백질 공학 방법을 활용하여 유전자 조절 네트워크를 고안하고, 발효 정제 공정이 최적화 된 균주를 개발하여 S.cerevisiae에서 human ceramide의 대량 생합성을 목표로 하였다. 본 연구는 1) 시스템 대사공학적 방법으로 human ceramide 생합성을 위한 이종 유전자의 선정과 도입, 2)human ceramide 생합성 효율 향상을 위한 일부 대사회로의 증폭 및 차단, 3) 생산된 human ceramide의 구조분석 및 생산성 증대를 위한 발효공정 최적화 및 회수 정제 프로세스 개발 과정으로 연구를 위한 3단계 전략을 수립하였다. 본 연구 목표대비 연구결과는 1, 2차년도의 연구 결과 다양한 구조를 가지는 human ceramide 생합성을 위한 일부 대사회로의 차단 및 인간 유전자를 도입한 균주를 확보하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
세라마이드는 보습효과 및 피부재생효과, 라멜라 형성효과가 뛰어난 생리활성물질로 지금까지 주로 동물의 뇌, 척수조직 또는 식물체로부터 추출하여 왔으며 현재는 효모로부터 전구체를 생산한 후 지방산과 합성하는 반합성법으로 생산되는 세라마이드가 대부분 사용되고 있다. 그 외 세라마이드가 가지고 있는 가격적인 문제를 극복하기 위한 대안으로 사용되는 유사 세라마이드가 있지만 유사 세라마이드는 기존 세라마이드와 비슷한 구조이기는 하나 화학 합성으로 인한 안정성의 문제와 기존 세라마이드와는 달리 항균, 항염 기능은 수행하지 못하는 기능면에 있어서 세라마이드와많은 차이를 보이고 있다. 본 연구 개발 결과로 효모 S. cerevisiae에서 인간 유래의 6가지의 세라마이드 synthase 및 스핑고리피드 desaturase를 도입하여 생합성한 다양한 구조를 가지는 human ceramide는 기존 사용되는 세라마이드의 단점을 해결할 수 있는 생리활성물질로의 효과가 클 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 1) Saccharomyces cerevisiae의 스핑고리피드 대사 경로 분석 ... 7
• 2) Human ceramide 생합성을 위한 대사 경로 재구성 ... 8
• 3) Human ceramide 생합성을 위한 이종 유전자 도입 검토 ... 9
• 4) 생합성 효율 향상을 위한 deletion 방법 및 관련 유전자 선별 ... 9
• 5) 다양한 유전자 벡터 시스템 확립 ... 10
• 6) 개발 균주의 유전자 조절 네트워크 고안 ... 10
• 7) Human ceramide 생합성 균주 확보 ... 11
• 8) Human ceramide 생합성을 위한 배양 초기조건 확립 ... 12
• 9) Human ceramide 생합성 관련 대사물질 분석 ... 13
• 10) Human ceramide 생합성관련 발현 유전자 분석 ... 13
• 11) 생합성된 human ceramide의 구조 분석 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 20