초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 딱정벌레목, 벌목, 나비목 곤충을 채집, 시료로부터 공생 박테리아 균주를 순수 분리, 배양하고, 공생 박테리아 균주를 화학적/유전자적으로 연구하여, 구조적으로 새로운 생리활성 천연물을 발굴, 구조를 규명, 심층 후속연구를 위한 생리활성 선도물질을 도출함. 그 중 구조적 신규성이 높은 생리활성물질의 생합성 유전자를 박테리아의 총유전자 염기서열로부터 규명함. 또한 박테리아 DNA 라이브러리를 구축하고 생합성 유전자 기반 DNA 라이브러리 스크리닝을 신규 생리활성물질 발굴에 활용하여, 박테리아 유래 천연물

□ 연구개요
본 연구에서는 딱정벌레목, 벌목, 나비목 곤충을 채집, 시료로부터 공생 박테리아 균주를 순수 분리, 배양하고, 공생 박테리아 균주를 화학적/유전자적으로 연구하여, 구조적으로 새로운 생리활성 천연물을 발굴, 구조를 규명, 심층 후속연구를 위한 생리활성 선도물질을 도출함. 그 중 구조적 신규성이 높은 생리활성물질의 생합성 유전자를 박테리아의 총유전자 염기서열로부터 규명함. 또한 박테리아 DNA 라이브러리를 구축하고 생합성 유전자 기반 DNA 라이브러리 스크리닝을 신규 생리활성물질 발굴에 활용하여, 박테리아 유래 천연물 연구에 있어서 화학적, 유전자적 접근에 의한 융합 연구 방법론을 확립함. 나아가 곤충 공생계에서 생리활성 천연물의 화학생물학적 역할을 규명함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 딱정벌레목, 벌목, 나비목 곤충 시료로부터 공생 박테리아 1,000 균주 분리, 배양
- 딱정벌레목 13종, 벌목 13종, 나비목 4종 등 총 30종 곤충 시료로부터 1,012 균주를 분리하고 배양함.
○ 신규 생리활성 천연물 50종 발굴, 구조 규명
- 우선 연구대상 균주를 증량 배양하여 크로마토그래피법에 의한 분리, 정제 후 분광학적 분석을 통하여 총 53종의 신규 생리활성 천연물의 구조를 규명하였으며, 생리활성 검색을 완료함.
○ 심층 후속 연구를 위한 생리활성 선도물질 3종 도출
- 딱정벌레목 렌지소똥풍뎅이, 남가뢰, 나비목 곤충 누에 공생 박테리아로부터 항암제, 항결핵제, 항생제 선도물질 각 1종 도출로 선도물질 총 3종 도출 완료.
○ 10 계열의 생리활성물질 생합성 유전자 규명
- Camporidine, bombyxamycin, lenziamide, UTJ3, tripartilactam, brevicillaene, dactylomycin, tenebriazine, pentaminomycin, JL29 등 10 계열의 생합성 규명 완료
○ 3,000종의 박테리아 DNA 라이브러리 구축 및 스크리닝
- 3,000종의 박테리아 DNA 라이브러리 구축을 완료함.
- 3종의 모핵에 대하여 생합성 유전자 기반 DNA 라이브러리 스크리닝을 완료함.
○ 화학적, 유전자적 접근에 의한 융합 연구 방법론 확립
- LC/MS 기반 화학 프로파일링 분석과 UV 스펙트럼 라이브러리에 근거한 균주 우선순위화 등 화학적 접근과 중요 모핵 생합성 유전자 기반 DNA 라이브러리 구축 및 활용 등 유전자적 접근법이 융합된 연구방법론을 확립하였음.
○ 곤충 공생계에서 천연물의 화학생물학적 역할 규명
- 누에가 누에 졸도병 유발 병원균으로부터 방어하기 위하여 공생 박테리아 유래 물질 piceamycin을 이용할 수 있음을 제시함.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 공생 박테리아 균주 분리, 배양 기술은 보다 다양한 곤충의 공생 박테리아의 물질을 연구할 때 적용할 수 있는 범용 기술로서 중요성이 높음. 확보된 균주는 천연물 연구는 물론, 미생물학, 생물공학, 생합성학, 생태학 등의 연구소재로 중요하게 활용됨.
○ 신규 생리활성 및 선도물질은 신약 및 화학적 탐침으로서의 개발 연구에 기여하며, 전합성, 새로운 반응 기전의 연구, 의약화학적 유도체화 등 유기화학, 약화학의 소재로서 중요함. 또한, 선도물질은 특허 확보, 기술이전 등 보다 직접적인 경제적 가치를 창출하는 중요성이 있음.
○ 생리활성물질의 생합성 유전자는 향후 유전자 기반 DNA 라이브러리 스크리닝에 직접적으로 활용되며, 추후 생합성 과정 및 기전 연구의 중요한 토대가 됨.
○ 확보한 DNA 라이브러리는 광범위한 생합성 유전자 기반 스크리닝에 활용함. 유전자에 기반 DNA를 스크리닝하는 기술은 향후 범용 기술로서 유전자 기반 천연물 연구를 활성화하는 중요성이 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구가설 및 도출 근거 요약 ... 4
• 다. 연구의 최종목표 ... 4
• 라. 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 시료 채집 및 공생 박테리아 균주 분리 ... 5
• 나. 신규 생리활성 천연물 (50종) 발굴, 구조 규명 ... 6
• 다. 심층 후속 연구를 생리활성 선도물질 (3종) 도출 ... 8
• 다. 생리활성물질 생합성 유전자 규명 (10계열) ... 8
• 라. 박테리아 DNA 라이브러리 구축 및 스크리닝 ... 13
• 마. 화학적 유전자적 접근에 의한 융합 연구 방법론 확립 ... 17
• 바. 곤충 공생계에서 천연물의 화학생물학적 역할 규명 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 28
• 끝페이지 ... 43