초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 다양한 미생물학적, 생화학적, 분자생물학적 기술을 이용하여 인간의 식이에 많이 포함되어 있고 장내 미생물의 대사 그리고 인간의 건강과 밀접한 관계를 가지는 복합탄수화물들(complex polysaccharides; 생전분, 저항전분, 셀룰로스, 헤미샐룰로스, 펙틴 등)을 분해하는 장내 미생물을 연구하여 최종적으로 인간에게 유익한 프로바이오틱 균주를 찾아내고 확인하는데 그 연구 내용의 목표가 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1년차 연구결과: 메타지노믹스를 활용한 복합탄수화물 분해 장

□ 연구개요
본 연구는 다양한 미생물학적, 생화학적, 분자생물학적 기술을 이용하여 인간의 식이에 많이 포함되어 있고 장내 미생물의 대사 그리고 인간의 건강과 밀접한 관계를 가지는 복합탄수화물들(complex polysaccharides; 생전분, 저항전분, 셀룰로스, 헤미샐룰로스, 펙틴 등)을 분해하는 장내 미생물을 연구하여 최종적으로 인간에게 유익한 프로바이오틱 균주를 찾아내고 확인하는데 그 연구 내용의 목표가 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1년차 연구결과: 메타지노믹스를 활용한 복합탄수화물 분해 장내 미생물의 분포 연구
- 인간의 분변 샘플을 활용하여 수용성 전분(soluble starch), 저항성 전분(resistant starch), 셀룰로스(cellulose), 아라비노자일란(arabinoxylan), 자일란(xylan), 아라비난(arabinan) 및 펙틴(pectin) 등의 다양한 복합탄수화물(complex polysaccharides)들을 기질로 배양하여 인간의 장내 미생물들의 변화 양상을 메타지노믹스를 통해 천이를 분석하였고, 펙틴과 저항전분에서 유의미한 분해와 매우 다양한 군집의 변화가 확인되었다.
○ 2년차 연구결과: 배양 가능한 복합탄수화물 분해 장내 미생물의 스크리닝 및 미생물학적 연구
- 펙틴과 저항전분 활용시 변화되는 장내 미생물의 군집 변화와 종다양성 및 종균등도의 군집 변화 특성을 통계적으로 분석한 후, 장내 환경 모사 인공배지를 통해 배양 가능한 장내 미생물들을 확인하고 이를 분리·동정했다. 펙틴을 분해하는 장내 Enterococcus mundtii Pe103과 저항전분을 분해하는 Bifiodobacterium adolesceintis P2P3을 분리하여 복합탄수화물의 활용능력, 단쇄지방산, 환원당 생성 등의 미생물 생리학적 특성을 분석했다.
○ 3년차 연구결과: NGS 및 바이오인포메틱스를 활용한 복합탄수화물 분해 장내 미생물의 대사연구
- 펙틴을 분해하는 E. mundtii Pe103과 저항전분을 분해하는 B. adolescentis P2P3의 전장 유전체 서열을 분석하고 다양한 바이오인포메틱스 분석을 통해 이들의 계통, 항생제, 독성, 이차대사산물 등 유전체의 특징과 큰 분자 형태의 펙틴과 저항전분을 분해하는 효소와 이들의 가수분해 산물인 작은 분자 형태의 수용성 당류를 대사하는 관련 효소를 탐색하고 in-silico 분석 결과를 도출했다.
○ 4년차 연구결과: 기능유전체학과 효소학을 접목한 복합탄수화물 분해관련 효소 및 대사체 연구
- 저항전분 분해와 활용에 밀접한 관련이 있는 것으로 예상되는 B. adolecentis P2P3의 효소를 동일 종간의 비교유전체 연구를 통해 예측하고 in-silico 분석하여 최종 3개의 효소를 선발하였다. 대장균 내 이종발현하여 3개의 효소를 확보하고 in-vitro 분석을 통해 효소학적인 특성을 연구하였고, 해당 효소는 저항전분을 분해하는 장내 비피도박테리움에서 발견되는 저항전분과립을 분해하는 신규한 α-amylase임을 밝혀내었다.
○ 5년차 연구결과: 복합탄수화물 분해 장내 미생물 중 기능성 프로바이오틱균의 특성 확인 및 활용 연구
- 저항전분을 분해하는 비피도박테리움의 프로바이오틱스적 활용 특성과 면역촉진 특성을 연구하였다. B. adolescentis P2P3은 RS유형 2,3,4를 거의 50%이상 분해했으며, 방출하는 환원당을 통해 다른 장내 세균의 생장을 촉진하는 것으로 확인되었다. 또한, tumor necrosis factor-α, interleukin-6 및 interleukin-12의 대식세포 활성을 촉진했다. B. adolescentis는 Th2 면역 반응을 선호하는 것으로 보고되었으나, B. adolescentis P2P3는 Th1형 사이토카인을 유도하는 결과를 보였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 복합 탄수화물에 따른 장내 미생물 균총으로 변화를 확인함으로 한국형 식이와 관련이 있는 중요한 미생물의 분포를 확인하였다.
- 장내 미생물 중 복합탄수화물 이용과 관련이 있고 여러 대사질환 및 식이 관련 병인인 자들에 영향을 미치는 주요 장내 미생물을 확보하고 이들의 유전체학적, 대사학적, 기능성학적인 가능성을 확인함으로 식품, 의약산업으로 활용가능한 프로바이오틱 균주를 발굴하였다.
- 최종적으로 국민 보건복지에 긍정적인 역할이 가능한 결과로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구 목적 ... 4
• 2) 연구 배경 ... 4
• 3) 연구 필요성 ... 5
• 4) 기존 연구와의 차별성 ... 5
• 5) 연차별 연구 목표 및 범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 연차별 연구접근 방법 ... 6
• 2) 연차별 연구수행 과정 ... 7
• 3) 연차별 연구수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 1) 성과관리 ... 18
• 2) 활용분야 및 방안 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 31
• 끝페이지 ... 45