초록 ▼

○ 연구개요
본 연구는 결핵의 잠복화를 억제하고 결핵신약의 항생능력을 향상시키기 위한 기반 연구로서, 호흡억제 조건에서 유도되는 결핵균의 적응과 생존에 중요한 역할을 하는 효소계[cytochrome bd quinol oxidase (CydAB). alkyl hydroperoxide reductase(AhpCD), alanine dehydrogenase(Ald), glycerol 3-phosphate dehydrogenase(GlpD)의 발현 유도에 관련된 조절계를 발굴하여 유전자발현 조절 기작을 결핵균과 동일한 호흡전자전달계를

○ 연구개요
본 연구는 결핵의 잠복화를 억제하고 결핵신약의 항생능력을 향상시키기 위한 기반 연구로서, 호흡억제 조건에서 유도되는 결핵균의 적응과 생존에 중요한 역할을 하는 효소계[cytochrome bd quinol oxidase (CydAB). alkyl hydroperoxide reductase(AhpCD), alanine dehydrogenase(Ald), glycerol 3-phosphate dehydrogenase(GlpD)의 발현 유도에 관련된 조절계를 발굴하여 유전자발현 조절 기작을 결핵균과 동일한 호흡전자전달계를 갖고 있으며 잠복화 생리기작이 비슷한 M. smegmatis(Msmeg)를 이용하여 연구하는 것을 목표로 한다.

○ 연구 목표대비 연구결과
1. 호흡전자전달계의 억제가 ald와 glpD 유전자 발현을 유도하는 기작과 관련 조절계 규명
결과: 호흡전자전달계 억제 시 Msmeg 내의 NADH/NAD⁺의 비율이 증가함. 이 결과 Ald에 의해 pyruvate가 alanine으로 전환되는 환원적아민화(reductive amination)반응이 진행되어 세포 내 alanine의 농도가 증가하고 alanine을 effector 분자로 사용하는 AldR 전사인자에 의해 ald의 발현이 유도됨. Msmeg에서 발굴된 glycerol catabolism에 관련있는 효소계를 암호화하는 glpFKD operon은 glycerol-3-phosphate를 인지하는 GylR 전사인자와 cAMP receptor protein, 그리고 SigF sigma factor(호흡억제 조건에서 발현유도)에 의해 발현이 조절됨. Journal of Bacteriology에 2편 논문 게재.
2. Msmeg에서 3개의 FurA paralog의 특성조사와 FurA regulon 발굴
결과: 3개의 FurA paralog들은 ROS 중 H₂O₂를 metal-catalyzed His oxidation(MCHO) 기작으로 인지하여 불활성화됨. RNA seq 분석을 통해 FurA regulon을 발굴함. Molecular Microbiology에 논문 게재.
3. 결핵균과 Msmeg의 cytochrome bd quinol oxidase 유전자(cydAB operon) 발현의 비교분석과 관련 조절계의 특성조사
결과: mycobacteria에서 cydAB의 발현은 호흡억제조건에서 유도되고, cAMP receptor protein(CRP)이 발현유도를 시키는 전사인자임. cydA 상위부분에 2개의 CRP 결합 부위가 존재. Msmeg에 존재하는 두 개의 CRP(MSMEG_6189, MSMEG_0539) mutant를 구축하고 RNA seq을 수행하여, CRP에 의해 조절되는 유전자를 발굴함.

○ 연구개발결과의 중요성
호흡억제조건에서 Ald와 cytochrome bd quinol oxidase 효소는 mycobacteria 세포내의 redox 항상성 유지에 중요한 효소임을 발견함. 최근 개발된 항생제인 Q203과 bedaquillin과 같은 호흡전자전달계 억제제의 항생효율을 위의 두 효소의 활성을 억제하면 크게 향상시킬 수 있음을 발견함.
호흡 억제 환경인 육아종 내의 결핵균의 생존에 필요한 효소계와 그 효소계 유전자의 조절계를 발굴함으로써 잠복화 결핵 치료의 기초 기반지식을 얻음.
본 연구과제를 통하여 생명체가 호흡전자전달계를 통하여 간접적으로 환경 내의 산소분압과 NO와 CO와 같은 호흡스트레스 신호들을 인지할 수 있다는 증거를 제시함으로써 신호전달학, bioenergetics 분야 및 redox sensing 기작분야에 새로운 학설로서 정립될 수 있는 고유한 지식체계를 창출함.


(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개요 ... 4
• 나. 연구의 가설 ... 5
• 다. 연구의 목표 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 목표달성도 ... 7
• 나. 호흡전자전달계의 억제가 ald와 glpD 유전자 발현을 유도하는 기작과 관련 조절계 규명 ... 8
• 다. Msmeg에서 3개의 FurA paralog의 특성조사와 FurA regulon 발굴 ... 10
• 라. Mtb와 Msmeg의 cytochrome bd quinol oxidase 유전자(cydAB operon) 발현의 비교분석과 관련 조절계의 특성조사 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 가. 과학적 지식의 증진과 결핵치료의 기반지식 제공 ... 16
• 나. 결핵균을 연구할 우수한 연구인력 양성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 26