초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
유기 합성 화학을 기반으로 하여 다양한 기능성 변형 뉴클레오시드 소재를 합성·확보하여 다양한 연구 분야의 수요자들에게 분양한다. 또한 기능성 변형 뉴클레오시드를 기반으로 하여 핵산의 2차 구조 및 단일 염기 다양성, miRNA와 mRNA 탐지가 가능한 형광 올리고뉴클레오티드를 설계·합성하여 변형 핵산 소재의 폭을 넓히고, 이러한 소재들로 변형 핵산 은행의 체계적이고 폭넓은 시스템을 구축하여 다양한 응용범위를 가지는 수요에 대처한다.
핵산은 자연상에서 유전정보를 포함하는 물질로서 그 응용범위가 분자

□ 연구의 목적 및 내용
유기 합성 화학을 기반으로 하여 다양한 기능성 변형 뉴클레오시드 소재를 합성·확보하여 다양한 연구 분야의 수요자들에게 분양한다. 또한 기능성 변형 뉴클레오시드를 기반으로 하여 핵산의 2차 구조 및 단일 염기 다양성, miRNA와 mRNA 탐지가 가능한 형광 올리고뉴클레오티드를 설계·합성하여 변형 핵산 소재의 폭을 넓히고, 이러한 소재들로 변형 핵산 은행의 체계적이고 폭넓은 시스템을 구축하여 다양한 응용범위를 가지는 수요에 대처한다.
핵산은 자연상에서 유전정보를 포함하는 물질로서 그 응용범위가 분자생물학적인 이용에서부터 특정 유전자를 억제하여 질병을 치료하는 치료용도, 핵산 기반의 신호전달 시스템등과 같은 다양한 분야로 응용범위가 확대되고 있다.
핵산은 단분자인 뉴클레오시드와 이의 중합체인 올리고뉴클레오티드로 나눌 수 있는데, 본 연구실은 단분자 뉴클레오시드를 이용하여 항바이러스제의 후보물질로서의 응용뿐만 아니라, 약물 전달 물질로서 리포좀과 수화젤화 화합물로의 응용을 연구하여왔다. 또한 이러한 변형 뉴클레오시드를 이용하여 다양한 기능성을 가지는 올리고뉴클레오티드를 합성·응용할 수 있는데, 이의 SNP 탐침자로서의 가능성을 제시한 바 있다. 다양한 형광 뉴클레오시드를 합성하고, 이를 올리고뉴클레오티드에 도입하여 생체 내 중요한 miRNA, mRNA 또는 다양한 핵산의 2차 구조의 탐지에 응용하였으며, 이러한 소재의 확보는 생명과학 및 의학 분야의 수요자들에게 흥미로운 소재가 될 것으로 기대된다. 그 동안 수행되어진 다양한 연구 개발 사업으로부터 본 연구실은 다양한 변형 핵산 소재를 개발하고 또 이를 안정하게 확보하는 것과 더불어 이러한 소재들의 개발 노하우를 이용하여 다양하고 고순도의 변형 핵산 소재들을 확보하고자 한다. 확보된 소재들을 체계적으로 관리·분양하는 시스템의 구축을 통하여 생명과학 및 의학, 재료과학 등과 같은 다양한 분야의 연구 그룹의 수요자들의 요구를 충족할 수 있는 소재 은행으로 발전시키고자 한다.

□ 연구개발성과
본 연구실에서는 형광체가 도입된 뉴클레오시드인 형광 뉴클레오시드로 기존의 소광체와 형광체로 구성된 분자 비컨(Molecular beacon)에서 소광체가 없는 분자 비컨(Quencher-free molecular beacon)으로 더 향상된 기술을 구축하였다. 이를 응용하여 반복 염기서열의 탐지나 SNP 표지물로써의 역할을 할 수 있게 하였고, 특정 단백질과의 상호작용 연구 역시 가능하게 하였다.
핵산의 다양한 이차구조 형성에 대한 탐지뿐만 아니라, 생체 내 중요한 물질인 ATP에 대해서 탐지할 수 있는 DNA, RNA 압타머 서열을 소광체가 없는 분자 비컨에 도입하여 향상된 탐지 능력을 보여주었으며, 이중나선을 이루는 형광 올리고뉴클레오티드의 서열 재배치에 따른 구조 변화를 통해 신경전달물질에 관련된 mRNA의 탐지 방법을 개발하였다.
또한, 기존에 개발된 형광 파장 변화를 유도할 수 있는 polyadenylate로부터 형광 핵산 최소 단위체에 대한 연구 및 단분자와의 상호작용을 연구하고 분석하였으며, 핵산의 다양한 구조에 적용하여 miRNA, 삼염기 반복서열 등을 포함하는 생체 내 중요 서열을 탐지하는 핵산 시스템에 적용하여 응용 가능성을 확인하였다.이와 더불어 G-quadruplex 형성을 유도하는 형광 핵산 서열을 개발하고, 이를 압타머 서열, 손상된 염기 서열에 적용하여 핵산의 구조 변화를 유도하여 응용 범위를 확대하였다.
뉴클레오시드의 염기에 다양한 작용기를 도입한 새로운 형광 염기 유사체를 합성하여 형광 핵산 소재의 범위를 확대하였고, 이들의 광물리적 성질을 확인하고 분석하여 형광 핵산 시스템으로의 적용 가능성 또한 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
핵산을 이용한 연구 분야는 현재 DNA 나노 구조물, 논리 회로, SNP 탐침 시스템, 그리고 유전자 치료제와 같이 다양한 분야로 확산되어 가고 있는 핵산을 이용한 연구 분야에서 볼 수 있듯이 점차 그 범위가 넓어지고 있으며, 변형 핵산 소재의 응용성은 기존의 항바이러스제와 같은 1차적인 요구에서 그 응용범위가 확대되고 있다. 핵산의 염기서열과 상보적인 결합은 유전 정보를 포함하는 것뿐만 아니라 구조적으로 다양한 생체 고분자를 표현할 수 있고, 예측 가능한 나노 구조체의 형성을 유도할 수 있다는 특징이 있다. 자연의 핵산이 가지는 서열 특이성을 방해하지 않으면서 원하는 기능을 포함하면서도 생체내에 적합한 변형 핵산 소재를 얻기 위해서는 핵산의 변형 기술이 필수적인 반면 국내에서는 화학적으로 변형 핵산을 합성하는 연구팀이 많지 않기 때문에 체계적이고 효율적인 합성 및 관리 시스템의 구축은 앞서 언급한 핵산 관련 연구 분야 및 생명과학, 재료과학 등의 분야에 활력을 불어 넣을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 11
• 2-1. 연구수행내용 및 성과 ... 11
• 2-2. 대표적 성과 ... 21
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 23
• 3-1. 목표 ... 23
• 3-2. 목표 달성여부 ... 26
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 28
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 28
• 붙임. 참고문헌 ... 29
• 끝페이지 ... 29