초록 ▼

연구개요
모델 효모에서 유전자 교차와 재배열을 조절하는 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 상호 협력적-독립적 기능 연구를 통해 보편적인 생명 유지 원리와 함께 유전자 재조합 기술의 향상을 유도할 수 있는 기초생명과학 기술을 확립하고자 하였음.

연구 목표대비 연구결과
1. 모델 효모의 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 감수분열 특이적 기능과 Chromosome 구조 안정화 기전 규명
• 효모 코히신 유전자와 복제 단백질 A는 유전자 복제과정에서 유전체의 안정성과 유전자 발현, 그리고 유전체 손상을 위한

연구개요
모델 효모에서 유전자 교차와 재배열을 조절하는 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 상호 협력적-독립적 기능 연구를 통해 보편적인 생명 유지 원리와 함께 유전자 재조합 기술의 향상을 유도할 수 있는 기초생명과학 기술을 확립하고자 하였음.

연구 목표대비 연구결과
1. 모델 효모의 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 감수분열 특이적 기능과 Chromosome 구조 안정화 기전 규명
• 효모 코히신 유전자와 복제 단백질 A는 유전자 복제과정에서 유전체의 안정성과 유전자 발현, 그리고 유전체 손상을 위한 회복 단계에서 핵심적인 역할을 수행함. 본 연구에서는 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 감수분열 과정에서의 chromosome dynamics 연구를 single spot tracking method를 활용하여 조절된 환경에서 유전체 복제와 chromosome 구조 형성과정을 본 연구진이 보유한 Nikon 3차원 자동 초첨 형광현미경 PFS (perfect focus system)을 활용한 live-cell과 에서 관찰함.
• 효모 유전체 복제 과정에서 유전체의 구조의 안정화와 재조합 과정에서의 상동염색체의 접합을 위한 synaptonemal complex (접합구조) 연구 결과를 도출함. ➯ 논문게재: Lee et al., Nucleic Acids Research (2021년)
2. 효모 감수분열 특이적 Chromosome 구조형성 단백질 및 유전자 재조합의 연관성 규명
• 효모 코히신 복합체는 감수분열 과정 초기에서부터 분열 1기와 2기에 모두 관여하며 특히 chromosome 구조 형성에 중요한 핵심인자로 작용함. 염색체 구조형성 인자(Zip1, Zip2, Zip3)와 cohesin (Rec8, Rad61, Pds5)이 변이된 세포 주에서의 유전자 상동재조합의 변화와 특이성 연구가 수행되었음.
• 복제 단백질 A에 의한 유전자 교차 및 재배열 조절, 코히신 복합체에 의한 Chromosome 구
조 안정화 현상을 최초로 규명하는 연구가 수행되었음. ➯ 논문게재: Choi et al., Genome Biology (2022년); Choi et al., Experimental and Molecular Medicine (2020년)
3. DNA 이중가닥 절단 신호에 따른 복제 단백질 A와 유전자 재조합의 연관성 규명
• 본 연구를 통해 감수분열 과정에서 자매염색분체(sister chromatids)와 염색체 구조의 조절, 상동재조합에서의 strand exchange과정, 그리고 double-Holliday junction형성 과정 규명
• 재조합 산물인 교차(Crossover)형성에 단백질 A (RPA)가 염색체 변형과 상동염색체 결합 과정에서 작용하는 역할이 무엇인지에 대한 초고해상도 현미경 기법(Super-resolution microscopy, SIM)을 활용하여 세포 내의 염색체 다이내믹스에 관한 연구 결과 도출함.
• 효모에서의 복제 단백질 A (RPA)에 의해 프로그램 된 DNA 이중가닥절단 형성 및 후속 단계를 조절하는 기전에 대한 연구를 진행하였음. ➯ 논문게재: Joe et al., Journal of Microbiology (2022년)
4. 상동 재조합 과정에서 코히신과 복제 단백질 A의 주형가닥 선택 과정에서의 역할 규명
• 코히신 복합체와 그 조절 과정에 의한 DNA 가닥 교환(DNA strand exchange)을 상동주형선택(homolog template choice) 과정 규명
➯ 논문게재: Joo et al., Journal of Microbiology (2022년); Koh et al., Molecules and Cells (2022년); 특허출원 2건(2021년)

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
효모의 포자형성(감수분열) 과정에서 일어나는 유전자 재조합과 재배열의 조절 기전에 대한 다양한 해석이 제시되어져 오고 있음. 생식세포의 염색체 이상 현상의 확률은 높은 빈도수를 보이며, 특히 남성 정자에 비해 생식세포 분열이 완성되어 있지 않은 상태로 몇 십 년 동안 수정을 기다리는 여성 난자의 경우 염색체 불안정화 현상이 급격히 증가하게 됨. 이에 더해 감수분열 관련 유전자의 문제가 발생되면 Aneuploid 또는 Chromosome abnormality가 생기게 됨. 모델 효모를 활용하여 다각적인 해석과 그 원인을 규명 할 것임. 코히신에 의한 염색체 이상 질환 현상은 대부분의 생명체에 적용되며, 본 연구는 모델 효모를 이용하여 보편적인 유전형질의 보존과 변이과정 이해에 큰 기여를 할 수 있게 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구의 목표 및 내용 ... 4
• (2) 연구의 필요성 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 39