초록 ▼

□연구개요
점액세균은 다세포 자실체 형성으로 잘 알려진 그람음성 세균이다. 점액세균 Myxococcus xanthus의 인캡슐린은 180개의 EncA 껍질단백질이 20면체 구를 구성하고 ferritin-like protein EncB, 또 다른 ferritin-like protein EncC, 그리고 기능을 모르는 단백질 EncD를 담는다. M. xanthus의 인캡슐린은 자실체 형성에 필수적이며 박테리오신 활성, 이차대사산물 생산, S-활주운동성과도 연관되어 있다. 본 연구에서는 M. xanthus를 대상으로 인캡슐린 유전자

□연구개요
점액세균은 다세포 자실체 형성으로 잘 알려진 그람음성 세균이다. 점액세균 Myxococcus xanthus의 인캡슐린은 180개의 EncA 껍질단백질이 20면체 구를 구성하고 ferritin-like protein EncB, 또 다른 ferritin-like protein EncC, 그리고 기능을 모르는 단백질 EncD를 담는다. M. xanthus의 인캡슐린은 자실체 형성에 필수적이며 박테리오신 활성, 이차대사산물 생산, S-활주운동성과도 연관되어 있다. 본 연구에서는 M. xanthus를 대상으로 인캡슐린 유전자와 인캡슐린의 구성 및 기능을 분석하고, 자실체 형성과정에서의 역할을 조사하며, 박테리오신 활성기작을 규명하고자 하였다.

□연구 목표대비 연구결과
M. xanthus DZ2를 대상으로 삭제변이주 및 lacZ fusion 변이주들을 제조하였으며 이를 이용하여 인캡슐린 유전자들의 발현 및 기능을 분석함으로써 인캡슐린 유전자들의 발현조절에 대한 모델을 확립하였다. M. xanthus는 영양생장이 이루어지는 시기에는 EncC, EncD 단백질들이 주로 담긴 인캡슐린이 생산하고, 정체기 및 자실체 형성단계에서는 EncB 단백질이 담긴 인캡슐린이 생산하는 것으로 분석되었다. 이때 전사조절인자인 EncE 단백질이 인캡슐린 유전자의 발현을 전체적으로 통합하여 조절하는 것으로 사료되었다. 그리고 인캡슐린이 정상적으로 기능하려면 적절한 시기에 껍질단백질 EncA가 단백질분해효소인 EncF에 의해 분해되어야 하는 것으로 나타났다. encA와 encF 유전자가 삭제된 변이주는 황갈색 상태 고정형질을 보여 인캡슐린이 상변이(phase variation)에 관여되어 있음을 보였는데, 인캡슐린이 생산되지 않거나 EncF에 의해 분해되지 않으며 집단 내의 세포들이 모두 황갈색으로 고정되면서 자실체 형성능이 상실되며, 이차대사산물 생산 패턴이 바뀌는 것으로 분석되었다. 한편, Cystobacter fuscus에 대한 박테리오신 활성은 인캡슐린에 의해 생산이 영향 받는 항세균 물질인 myxovirescin 때문인 것으로 규명되었다. 본 연구에서는 또한 트랜스포존을 이용한 무작위 돌연변이 및 야생균주와 삭제변이주의 전사체 비교 분석을 통해 인캡슐린의 기능과 연관된 다수의 유전자들을 분리하였다.

□연구개발결과의 중요성
인캡슐린(encapsulin)은 세균과 고세균 전반에 광범위하게 존재한다. 하지만 각 세균 종류에서 어떤 기능을 수행하는지 정확히 알려져 있지 않다. 점액세균은 다세포 자실체를 형성하는 독특한 특성과 다양한 이차대사산물 생산으로 인해 순수학문적인 측면과 응용적인 측면 모두에서 관심이 많은 세균이다. 본 연구에서는 점액세균의 인캡슐린이 상변이와 밀접히 연관되어 있으며, 이를 통해 다세포 자실체 형성, 활주운동성, 이차대사산물 생산, 포식활동 등에 결정적인 영향을 미치는 것을 발견하였다. 이에 더해, 트랜스포존을 이용한 무작위 돌연변이와 전사체 비교 분석을 통해 인캡슐린의 기능과 연관된 다수의 유전자들의 선별함으로써 향후 이 분야의 연구에 필수적인 재료를 확보하였다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 가. 연구 배경 ... 5
• 1) 인캡슐린(encapsulin) ... 5
• 2) 점액세균의 인캡슐린 ... 6
• 나. 연구의 필요성 ... 8
• 다. 최종연구목표 ... 8
• 라. 연차별 목표 및 연구내용 ... 9
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 10
• 가. 연구재료 및 방법 ... 10
• 1) 균주 및 플라스미드 ... 10
• 2) 배지 및 배양 조건 ... 12
• 3) DNA 조작 및 서열분석 ... 13
• 4) 플라스미드 제조 ... 13
• 5) 변이주 제조 ... 14
• 6) 트랜스포존(transposon)을 이용한 무작위 돌연변이 ... 14
• 7) RNA 분리 및 전사체 분석 ... 14
• 8) 집락의 특성 관찰 ... 14
• 9) 자실체 형성 관찰 ... 15
• 10) DKxanthene 생산 분석을 위한 추출물 제조 ... 15
• 11) Myxovirescin 생산 분석을 위한 추출물 제조 ... 15
• 12) HPLC 분석 ... 15
• 13) Extracellular complementation ... 15
• 14) Western blotting ... 15
• 15) β-Galactosidase activity assay ... 16
• 16) PEG 침전물의 제조 및 항미생물 활성 조사 ... 16
• 나. 연구결과 ... 16
• 1) 배양시간에 따른 인캡슐린 유전자들의 발현 양상 분석 ... 16
• 2) 인캡슐린 유전자들이 상호간의 발현에 미치는 영향 조사 ... 18
• 3) 인캡슐린과 상변이(phase variation)와의 관계 분석 ... 19
• 4) 인캡슐린 껍질단백질 EncA와 단백질 분해효소 EncF와의 관계 ... 22
• 5) 인캡슐린과 박테리오신 활성 ... 23
• 6) encA 유전자의 전사조절인자 탐색 ... 25
• 7) encA와 encF 삭제변이의 억제자 변이(supressor mutation) 선별 ... 25
• 8) 인캡슐린에 발현이 영향 받는 유전자 분석: 전사체 분석 ... 27
• 9) encA와 encF 삭제변이가 fibA 유전자의 발현에 미치는 영향 ... 29
• 10) 인캡슐린과 HsfAB와의 관계 ... 29
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 30
• 가. 생장시기에 따른 인캡슐린 탑재단백질의 구성 변화 확인 ... 30
• 나. 인캡슐린 유전자들의 발현조절에 대한 모델 확립 ... 30
• 다. EncF 단백질에 의한 인캡슐린의 해체 ... 30
• 라. 인캡슐린과 상변이와의 관계 규명 ... 31
• 1) 점액세균의 상변이 ... 31
• 2) 인캡슐린과 상변이 ... 31
• 마. 인캡슐린의 기능과 연관된 새로운 유전자들의 확보 ... 32
• 1) encA와 encF 삭제변이의 억제자 변이 탐색을 통한 선별 ... 32
• 2) encA와 encF 삭제변이주의 전사체 분석을 통한 선별 ... 32
• 바. 인캡슐린의 점액세균에서의 기능에 대한 모델 ... 32
• 4. 참고문헌 ... 34
• 5. 연구성과 ... 37
• 끝페이지 ... 37