초록 ▼

□ 연구개요
RNA 종류에는 유전정보를 전달하는 기능을 하는 mRNA 이외에 단백질로 번역되지 않는 ncRNA (noncoding RNA)들이 존재하며 다양한 생명현상에 능동적으로 관여하고 있다. 그러나 ncRNA 작용의 다중성 및 협동성에 의한 세포 대사 조절 메커니즘은 베일에 싸여 있었다. 본 연구의 목표는 ryeA/sdsR(ryeB)–pphA 오페론를 모델로 ncRNA에 의한 세포 대사 조절의 다중성 및 협동성의 메커니즘을 밝힘으로써, 세포내 핵심 조절 인자로서의 ncRNA의 다면적 작용 메커니즘을 규명하는데 있었다. 이

□ 연구개요
RNA 종류에는 유전정보를 전달하는 기능을 하는 mRNA 이외에 단백질로 번역되지 않는 ncRNA (noncoding RNA)들이 존재하며 다양한 생명현상에 능동적으로 관여하고 있다. 그러나 ncRNA 작용의 다중성 및 협동성에 의한 세포 대사 조절 메커니즘은 베일에 싸여 있었다. 본 연구의 목표는 ryeA/sdsR(ryeB)–pphA 오페론를 모델로 ncRNA에 의한 세포 대사 조절의 다중성 및 협동성의 메커니즘을 밝힘으로써, 세포내 핵심 조절 인자로서의 ncRNA의 다면적 작용 메커니즘을 규명하는데 있었다. 이를 위하여 본 연구에서는 1) ryeA/sdsR(ryeB)-pphA 오페론을 모델로 하여 서로 안티센스인 RyeA와 SdsR(RyeB) ncRNA 발현의 상호조절 작용을 분석하고, 2) 각 ncRNA 사이의 기능적 상호작용을 밝히고, 3) 이러한 상호 조절 이 pphA 유전자 발현 및 세포표현형에 미치는 영향을 분석하여, 4) RyeA/SdsR(RyeB)에 의한 새로운 세포 대사조절 네트워크에서 ncRNA 작용의 다중성과 협동성을 통한 다면적 기능의 중요성을 규명하였다. 특히 본 연구를 통하여 SdsR(RyeB)가 세포 필라멘트를 동반하는 Hfq 의존성 세포사를 유발하지만, RyeA가 SdsR(RyeB)에 의한 세포 사멸을 억제한다는 것을 밝힘으로써 SdsR(RyeB)/RyeA라는 새로운 독소/항독소 시스템 (T/A 시스템)을 제시할 수 있었다. 또한 세포성장에 따라 ryeA/sdsR(ryeB)–pphA 발현을 조절하는 신개념의 ncRNA 기반 세포대사 조절 메커니즘 모델을 제시하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
ryeA/ryeB(sdsR)의 유전자 발현 양상 분석의 연구목표에서는 RyeA와 RyeB (RyeB는 SdsR로 재명명)의 정확한 5’ 및 3’ 말단 결정, ryeA 유전자와 ryeB(sdsR) 유전자의 프로모터 및 종결자 영역의 특성 규명의 결과를 얻었고, RyeA 또는 RyeB(SdsR)가 자기 자신의 유전자 또는 상대 유전자 발현에 미치는 영향 분석의 연구목표에서는 서로의 유전자가 서로의 발현을 억제, 서로의 발현 억제로 RyeA는 지수성장기에서, RyeB(SdsR)은 성장정지기에서 배타적인 발현 조절 규명, RyeB(SdsR)의 Hfq 결합자리 규명의 결과를 얻었고, RyeA 및 RyeB(SdsR) 타겟 인식 도메인 분석의 연구목표에서는 RyeB(SdsR)의 타겟인식 도메인 특성 규명의 결과를 얻었고, 서로의 타겟에 미치는 RyeA/RyeB 영향 분석에서는 ryeA 프로모터 돌연변이 균주와 ryeB(sdsR) 프로모터 돌연변이 균주에서 변화하는 유전자 분석의 결과를 얻었고, 세포 인자 및 표현형 연관성 분석의 연구목표에서는 RyeB(SdsR)의 독소 작용 규명, RyeA의 항독소 작용 규명, 새로운 독소/항독소 시스템 (toxin/ antitoxin system) 발견의 결과를 얻었고, pphA 발현에 필요한 인자의 정의의 연구목표에서는 pphA 발현에 필요한 프로모터 규명, pphA 전사체의 규명의 결과를 얻었고, RyeB(SdsR) 및 RyeA가 pphA 발현 및 세포 표현형에 미치는 영향의 연구목표에서는 RyeA/RyeB(SdsR)-pphA 전사 조절 메커니즘 규명, RyeA 및 RyeB(SdsR) 돌연변이의 표현형 규명, RyeA/RyeB에 의한 새로운 세포 대사조절 네트워크 규명의 결과를 얻었고, Hfq 의존성 특성 규명의 연구목표에서는 RyeB(SdsR)의 타겟 인식에 필요한 Hfq 결합자리 규명의 결과를 얻었고, RyeA/RyeB(SdsR) 대사 조절 신호를 통한 새로운 개념의 대사 조절 모델 제시의 연구 목표에서는 RyeA/RyeB(SdsR) regulatory circuit 모델의 연구결과를 얻음으로써 목표를 100% 달성하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
1) 학문적, 인력양성 측면: 세포내 핵심 조절 인자로서의 ncRNA 기능을 ryeA/ryeB-pphA 오페론에 초점을 맞추어 다면적으로 조사함으로써 ncRNA의 기능의 일차원적인 개념을 뛰어 넘어 새로운 개념의 대사 조절 메커니즘을 밝힐 수 있었고, 이를 통하여 세포에서 생리적 환경에 따라 작동하는 ncRNA 매개 대사 조절 모델을 구체적으로 제시할 수 있었다. 또한 본 연구의 핵심인 ncRNA 매개 세포대사 조절 연구를 통해서 생화학, 분자생물학, 세포생물학의 이론과 실험기술을 겸비하고, DNA 및 단백질 관련 전문성 뿐만 아니라 RNA 조작기술 및 분석기술에 대한 전문성을 갖는 인력을 양성할 수 있었다. 2) 기술적, 경제․산업적 측면: 본 연구를 통하여 세포의 글로벌 대사 조절의 핵심 인자로써 작용하는 ncRNA의 기능을 이해하고, 세포대사 조절과정에서 ncRNA의 다양한 기능을 발굴함으로써 포스트 게놈 시대에 요구되는 ncRNA 매개 대사조절 작용 메커니즘에 대한 원천기술을 확보할 수 있다. 이러한 원천기술은 고효율 균주 최적화 등과 같은 세포대사공학에 새로운 방법론을 제시하여 줄 수 있다. 또한 RyeB 발현은 다중약물내성과 관련되어 있기 때문에 연구 결과는 사회적으로 중요한 다중약물내성 극복을 위한 새로운 치료전략을 개발하는데 활용할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1-1. 연구의 필요성 ... 5
• 1-2. 연구의 최종목표 ... 7
• 1-3. 연구의 범위 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 2-1. RyeA와 RyeB 발현의 상호조절 작용 분석 ... 9
• 2-2. RyeA와 RyeB 사이의 기능적 상호작용 규명 ... 11
• 2-3. RyeA/RyeB 기능적 상호작용이 pphA 발현에 미치는 영향 분석 ... 15
• 2-4. RyeA/RyeB에 의한 새로운 세포 대사조절 네트워크 규명 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 3-1. 학문적, 인력양성 측면 ... 19
• 3-2. 기술적, 경제·산업적 측면 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 35