초록 ▼

□ 연구개발 목표
시스템 생물학 기반 신규항생물질 발굴 연구실에서는 미생물 내에 존재하는 미발현 생합성 유전자 클러스터를 활성화시킬 수 있는 방법을 발굴하여, 질량분석기 기반 분자 대사체분석 시스템을 활용하여 이로부터 신규 대사체를 선발하고 이를 신약개발에 응용하는 것으로 최종목표로 함.

□ 연구개발 내용
연구목표에 도달하기 위하여 다음과 같은 연구를 수행함.
1. 시스템 생물학을 이용한 대사체 생합성 global regulator 탐색
- 선행 연구로 확보된 미생물 Streptomyces sp.,

□ 연구개발 목표
시스템 생물학 기반 신규항생물질 발굴 연구실에서는 미생물 내에 존재하는 미발현 생합성 유전자 클러스터를 활성화시킬 수 있는 방법을 발굴하여, 질량분석기 기반 분자 대사체분석 시스템을 활용하여 이로부터 신규 대사체를 선발하고 이를 신약개발에 응용하는 것으로 최종목표로 함.

□ 연구개발 내용
연구목표에 도달하기 위하여 다음과 같은 연구를 수행함.
1. 시스템 생물학을 이용한 대사체 생합성 global regulator 탐색
- 선행 연구로 확보된 미생물 Streptomyces sp., Colletotrichum sp. 등에서 전체 전사체와 전체 대사체를 분리함.
- 분리한 전사체(transcriptome)를 시퀀싱함. 대사체(metabolome)을 LC-MS/MS에 기반한 분자 네트워킹(molecular networking) 분석법을 이용하여 대사체의 차이를 분석함. 이를 바탕으로 대사체의 생산이 증가된 조건에서 전사량이 증가한 유전자를 선별하여 global regulator 후보군을 설정함.
- 선별된 전사인자 유전자를 클로닝 및 과발현하여 극한 조건에서의 생산 여부를 확인하여 최종 global regulator 유전자를 선별함.
2. 대사체 분석기법을 이용한 cryptic 대사체 발굴
- 질량분석기를 이용하여 대사체 분석 후 다변량 통계기법을 이용하여 cryptic 대사체 패턴 확인 및 선발.
- 분자 네트워킹 분석기법을 이용하여 LC-MS/MS로 분석한 MS fragmentation을 기반으로 대사체 구조 간 클러스터링을 수행함.
- 분자 네트워킹 분석기법으로 확보한 클러스터링을 분석하여, cryptic 대사체 및 신규 유도체를 프로파일링하여 표적 분리의 정보를 제공함.
3. 신규 cryptic 대사체의 표적 분리 및 구조규명
- 분자 네트워킹 결과를 기반으로 선발된 신규 cryptic 대사체에 대한 표적화를 통하여 빠르고 효율적으로 대사체를 분리함. NMR, MS, ECD, VCD등의 기기분석을 통해 신규 cryptic 대사체의 구조를 결정함.
4. Cryptic 대사체의 항생제 내성균에 대한 항균활성 연구
- 각 대사체의 항생제 내성균에 대한 항생력, quorum sensing 관련/비관련 독소 생산 및 바이오필름 조절 능력 등을 아래와 같은 실험 방법을 사용하여 조사함.
ㆍMIC, MBC 측정을 통한 항생제 내성균의 생장 저해/사멸 효과 확인
ㆍqRT-PCR이나 RNA-seq을 이용한 표적 발병인자의 발현 변화 확인
ㆍ단백질 및 펩타이드 독소의 정량 분석을 통한 독소 생산량 변화 확인
ㆍ바이오필름 정량 분석을 통한 바이오필름 형성 변화 확인

□ 활용계획 및 기대효과
- 시스템생물학 기반 미발현 유전자 활성화로 신규 생리활성 물질 발굴을 기대함은 물론, 기존의 전통적인 de-replication 방법을 넘어선 분자 네트워킹 시스템의 활용으로 신규 활성 물질 발굴 시간을 최단화 시킬 수 있을 것으로 기대함.
- 항생제 내성균에 활성을 갖는 신규 항생제의 개발을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 본 연구를 통하여 발굴한 신규 생리활성 물질들로 미생물 유래 신규 화합물 라이브러리를 구축하여 또 다른 다양한 활성 연구에 응용할 수 있을 것으로 기대함.
- 본 기초연구실 사업을 통한 여러 학문 분야의 융복합 공동 연구의 결과를 상위 5% 이내의 논문에 수편 투고함으로써 학문분야의 국가경쟁력 상승을 기대함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 10
• Ⅱ 연구개발 내용 및 성과 ... 11
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 11
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 14
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 42
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 43
• Ⅲ 기 타 ... 44
• 1. 인력 현황 ... 44
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 44
• Ⅳ 참고문헌 ... 45
• 첨부 ... 46
• 끝페이지 ... 67