초록 ▼

□연구개요
방선균의 이차대사산물 생합성 조절에 관여하는 제어계들과 이들의 상호관계 연구를 통해 생합성 유전자군의 직접 활성화 또는 억제기능 해제의 방법으로 유용한 생리활성물질의 생산성 향상뿐만 아니라 신규 물질의 유도에도 적용할 수 있는 기반기술의 기초자료를 확보하고자 함. 산업적으로 중요한 항생물질인 rifamycin을 생산하는 희소방선균, Amycolatopsis mediterranei의 이차대사산물 생합성에 대한 global regulator 역할을 할 수 있는 AfsR, S-adenosyl-L-methionine(SAM

□연구개요
방선균의 이차대사산물 생합성 조절에 관여하는 제어계들과 이들의 상호관계 연구를 통해 생합성 유전자군의 직접 활성화 또는 억제기능 해제의 방법으로 유용한 생리활성물질의 생산성 향상뿐만 아니라 신규 물질의 유도에도 적용할 수 있는 기반기술의 기초자료를 확보하고자 함. 산업적으로 중요한 항생물질인 rifamycin을 생산하는 희소방선균, Amycolatopsis mediterranei의 이차대사산물 생합성에 대한 global regulator 역할을 할 수 있는 AfsR, S-adenosyl-L-methionine(SAM), guanosine nucleotide(ppGpp), 그리고 two component system sensor kinase 제어계의 연구를 통해 rifamycin 고생산을 가능하게 할 수 있는 기반기술 구축을 위한 기초자료를 확보하고자 함

□연구 목표대비 연구결과
방선균의 게놈은 8～9 Mb 정도의 크기에 약 8천개의 유전자가 존재하는 것으로 알려져 있지만 이 가운데 연구되어 그 기능이 완전히 밝혀진 유전자는 전체의 6%정도로 아주 미미하며 23%정도는 기존의 생명체에는 존재하지 않는 새로운 유전자들로 구성되어 있음. 또 방선균은 10～20가지 이상의 이차대사산물을 생산할 수 있는 유전자군(gene cluster)을 게놈에 포함하고 있으나 확인될 정도로 생산되는 물질은 일반적으로 1～4개 정도로 매우 적음. 이것은 적절한 유도 인자의 부재와 강력한 생합성 억제작용에 의해 발현이 전혀 일어나지 않거나 매우 낮은 휴면상태로 존재하기 때문임. 그러므로 유용 생리활성물질의 효과적인 생산제어를 위해서는 생산 균주가 가지는 제어메커니즘을 완전히 이해하는 것이 무엇보다 중요함. 따라서 본 연구에서는 산업적으로 중요한 항생물질인 rifamycin을 생산하는 Amycolatopsis mediterranei를 대상균주로 선정하고, afsR, S-adenosyl-L-methionine(SAM) 생합성 유전자(metK), guanosine nucleotide(ppGpp) 생합성 유전자(relA), 그리고 two component system에 관련된 two component system sensor kinase 생합성 유전자(tcsK)에 대한 연구를 모두 동시에 진행하였음. 우선 afsR, metK, relA, tcsK 제어유전자들을 존재여부를 탐색하고, fosmid를 이용한 전체 genomic library를 구축하여 각 제어유전자들을 클로닝하였음. 또한 A. mediterranei의 분자생물학적인 연구를 위해 conjugal transfer를 이용한 고효율 형질전환법을 최적화하였음. 각 제어유전자들의 기능분석을 위해 제어유전자를 위한 고발현 벡터 및 형질전환체를 구축하였으며, S. lividans TK24와 Amycolatopsis mediterranei에 도입하여 이차대사산물 생산유도 및 활성화 기능을 확인하였음. 그 결과, 제어유전자들의 고발현을 통해 S. lividans TK24로부터 actinorhodin 생산을 유도하였을 뿐만 아니라 A. mediterranei로부터 rifamycin 생산량을 제어유전자에 따라 rifamycin 생산을 3.1배 ~ 33배까지 증가시키는 것을 확인하였음. 따라서 본 연구를 통해 확인된 제어유전자들의 결과들은 앞으로 유용한 생리활성물질의 생산증대 및 새로운 신규물질의 생산유도에 필요한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것임

□연구개발결과의 중요성
이차대사산물 생합성 제어계에 관한 연구는 Streptomyces속 방선균을 중심으로 연구가 진행된 반면에 매우 중요한 생리활성을 생산하고 있지만 연구의 어려움 때문에 그동안 연구가 거의 진행되지 못한 희소방선균(rare actinomycetes)에 대한 연구는 전 세계적으로 큰 관심을 가지고 있음. 산업적으로 중요한 항생물질인 rifamycin을 생산하는 희소방선균, Amycolatopsis mediterranei에 대한 제어유전자 연구는 rifamycin 생산량 증대뿐만 아니라 새로운 생리활성물질의 유도에 사용될 수 있는 기반기술의 중요한 기초자료가 될 것임. 또한 본 연구를 통해 획득된 기초자료는 산업적으로 중요한 생리활성물질의 생산량 향상을 가능하게 하여 현재 제한된 연구투자 상황때문에 침체된 국내 제약산업을 활성화하는데도 기여할 수 있을 것임

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 및 중요성 ... 4
• 나. 국내외 연구개발 현황 ... 6
• 다. 연구방법 ... 10
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 11
• 가. PCR을 이용한 제어 유전자의 탐색 ... 11
• 나. A. mediterranei 10.2 Mb chromosomal DNA로부터 제어 유전자의 클로닝 ... 15
• 다. 염기서열 및 orf 분석 ... 18
• 라. 형질전환을 위한 접합전달법의 최적화 ... 19
• 마. 제어유전자의 기능분석을 위한 파괴용 벡터 및 knock-out 균주 구축 ... 23
• 바. 제어유전자의 기능분석을 위한 고발현 벡터 및 형질전한체 구축 ... 26
• 사. 고발현을 통한 제어유전자의 기능 분석 ... 28
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 37
• 가. 학문적·기술적 파급효과 ... 37
• 나. 경제·산업적 파급효과 ... 37
• 4. 참고문헌 ... 38
• 5. 연구성과 ... 40
• 끝페이지 ... 40