초록 ▼

연구개요
“Colibactin”은 대장암 발병을 유도하는 유전독성 하이브리드 폴리케타이드-비리보솜 펩티드임. 임상 데이터에서는 생체 내에서 colibactin 유전독성이 주로 주요 DNA 가교 대사산물에 의해 발생한다고 제안하지만, colibactin 유전자좌는 대부분 알려지지 않은 생물학적 활성을 가진 다양한 대사산물 집합을 생성함. Colibactin은 E. coli에 존재하는 특정 유전자로부터 생합성 되며, 전체 생합성 과정이 규명됨.
Colibactin 이외에 새로운 골격을 가지는 것으로 추정되는 다른 신규물질도

연구개요
“Colibactin”은 대장암 발병을 유도하는 유전독성 하이브리드 폴리케타이드-비리보솜 펩티드임. 임상 데이터에서는 생체 내에서 colibactin 유전독성이 주로 주요 DNA 가교 대사산물에 의해 발생한다고 제안하지만, colibactin 유전자좌는 대부분 알려지지 않은 생물학적 활성을 가진 다양한 대사산물 집합을 생성함. Colibactin은 E. coli에 존재하는 특정 유전자로부터 생합성 되며, 전체 생합성 과정이 규명됨.
Colibactin 이외에 새로운 골격을 가지는 것으로 추정되는 다른 신규물질도 해당 유전자로부터 생합성되는 것이 밝혀져 있으나, 이 물질에 대한 화학구조, 생합성경로 및 생리활성에 대한 정보는 전무함. 본 연구에서는 10종의 새로운 colibactin 유전자에 의해 생성되는 생리활성 신규화합물들의 구조와 생합성 경로 등에 대해 규명함.

연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 “colibactin 생합성 유전자에서 생산되는 생리활성 신규화합물 1종 이상 규명” 이었으며, 연구결과, 총 10종의 신규화합물의 화학구조, 생합성경로를 밝혀내었으며, 결과적으로 연구목표를 달성하였음.
신규화합물의 분리는 High-performance liquid chromatography (HPLC) 기법과 LC-MS 기법을 주로 사용하였고, 화학구조의 규명은 UV-vis spectrum, HRMS, MS/MS, NMR 분석 (1H, 13C, COSY, HSQC, HMBC, NOESY)을 주로 활용하였으며 해석이 어려운 부분은 ECD, Olefin cross-metathesis 등의 방법을 이용해 최종구조를 규명하였음.
규명된 화학구조를 기반으로 생합성 반응을 예측하고, 그 반응을 매개하는 E. coli DNA 내의 특정 유전자 후보를 확인하였음. 해당 유전자가 불활성화된 E. coli 균주의 대사체 분석을 통하여 구조규명된 물질의 생산이 되지 않는 것을 확인하여 최종생합성경로를 제시함.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
마이크로바이옴 유래 새로운 골격의 대사체, 이들의 신규 생합성 경로 및 활성을 발견함으로써, 4차산업혁명 시대에 각광받고 있는 장내 미생물을 이용한 의약품 개발을 가속화 할 수 있고, 인간의 대장암을 유발하는 물질인 colibactin의 활성을 억제하는 화학·생물학적 전략을 세울 수 있음.
또한, 인간-마이크로바이옴간 상호작용을 밝혀냄으로써, 마이크로바이옴을 이용한 혁신적인 신약개발에 의한 획기적인 고부가가치를 창출할 수 있음. 더 나아가, 제약산업 및 임상 현장에 사용될 수 있는 마이크로바이옴 유래 질병치료제 개발을 위한 전략 수립에 유용한 정보를 제공할 수 있음.
결론적으로 마이크로바이옴이 인간에 질병을 일으키는 데에 중요한 역할을 하는 물질과 이들의 기전을 밝혀냄으로써, 이를 이용한 치료·예방법을 개발하여 국민 건강에 이바지 할 수 있고, 국내적으로 미흡한 마이크로바이옴관련 기초 연구기반기술을 확립 및 확충하는데 기여할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 대사체분석 및 타겟 설정 ... 4
• 2) 대량배양을 통한 타겟물질 분리 및 구조규명 ... 5
• 3) 분리된 타겟물질의 생합성경로 규명 및 활성 테스트 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1) 기술적 측면 ... 12
• 2) 산업(경제)적 측면 ... 12
• 3) 사회적 측면 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 1) 성과 관리 추진체계 ... 12
• 2) 연구개발성과의 활용계획 및 타 연구에의 응용방안 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 21