초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
해양생물을 이용하여 관리/활용이 필요한 저분자 화합물 분석/발굴하고, 화합물 평가/생산/응용 기술의 기초를 확립
- 유용 천연물; 생리활성 천연물 규명과 생물학적 합성 방법론 구축
- 생물독; 화학적, 생물학적 생산과 분석 방법론 구축
- 해양생물 활용 화합물 생리활성 평가기술 개발
- 형광 소재 개발을 통한 천연물 응용 기술 개발

◼ 연구 내용
○ 천연물 분리/규명, 생리활성 탐색과 작용기전 규명
○ 해면 메타게놈 분석과 천연물 생합성

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
해양생물을 이용하여 관리/활용이 필요한 저분자 화합물 분석/발굴하고, 화합물 평가/생산/응용 기술의 기초를 확립
- 유용 천연물; 생리활성 천연물 규명과 생물학적 합성 방법론 구축
- 생물독; 화학적, 생물학적 생산과 분석 방법론 구축
- 해양생물 활용 화합물 생리활성 평가기술 개발
- 형광 소재 개발을 통한 천연물 응용 기술 개발

◼ 연구 내용
○ 천연물 분리/규명, 생리활성 탐색과 작용기전 규명
○ 해면 메타게놈 분석과 천연물 생합성 유전자군 규명, 이형발현 조건 탐색
○ 마비성 패독 정성, 정량 분석 방법론 확립, 유도체 확보
○ 마비성 패독 원인종 선별, 생합성 환경 조건 탐색, 대량배양 조건 확립
○ 미소동물플랑크톤 배양 안정화, 화합물에 대한 반응 조사와 정량화
○ 합성-물성 개선-구조 최적화를 통한 생체분자/금속이온 탐지 형광물질 도출

◼ 1년차(‘19)
❏ 목표
○ 유효 추출물 유래 활성 천연물/유도체 발굴 (5종)
○ 유용 천연물 생산 해면 메타게놈 데이터 확보 (해면 3종)
○ 마비성 독소 정성, 정량 분석 방법론 확립
○ 마비성 독소의 원인종 선별과 독소 생산에 관여하는 환경조건 (영양염, 미네랄 등 첨가) 탐색
○ 미소동물플랑크톤 및 독성 화합물 확보
○ 활성 천연물 및 형광 유도체 합성 (15종), 형광센서 분자 합성 및 검증
❏ 내용
○ 6종의 고역가 생리활성 천연물 발굴
○ 3종의 천연물 생산 해면으로부터 메타게놈 데이터 확보
○ 재현성 높은 정성, 정량 분석 방법 확립
○ 마비성 독소 생산이 가능한 3종 선별 완료, 독소생산수율 18 ug/L 달성
○ 미소동물플랑크톤 5종 배양 조건 확립, 독소 원인 생물과 독소 확보
○ 형광 유도체 22 종 합성, 4 종 검증

◼ 2년차(‘20)
❏ 목표
○ 유효 추출물 유래 활성 천연물/유도체 발굴 (8종)
○ 해면 메타게놈으로부터 유용 천연물 생합성 유전자군 도출 (1종)
○ 마비성 독소 합성법 개발 (STX 1종) 표준시료로서의 재현성 평가
○ 유독 와편모조류의 독소생산에 관여하는 환경 조건 (빛 파장의 영향) 탐색 - 독소 생산 수율 20 ug/L
○ 독성화합물에 대한 미소동물플랑크톤의 생태적 반응조사
○ 형광 유도체 물성 개선 (3종)
❏ 내용
○ 8종의 고역가 생리활성 천연물 발굴 (암세포독성 2종, 이온채널 억제 6종)
○ PKS-TPS hybrid 유전자군 발굴, terpene cyclase 유전자 그룹 도출
○ dcSTXol 합성 및 구조분석 완료
○ 독소 생산 와편모조류 생장에 영향을 줄 수 있는 빛 파장 확인, 독소 생산 수율 300 ug/L 달성
○ 독성 화합물 노출에 의한 생태적 종말점 발굴, 독화된 패류와 유독 와편모 조류 노출에 의한 생태적 반응 조사
○ 개선 형광 유도체 3 종 확보

◼ 3년차(‘21)
❏ 목표
○ 유효 추출물 유래 활성 천연물/유도체 발굴 (7종)
○ 활성 천연물 생합성 유전자군 이형발현 조건 탐색 (10종)
○ 화학/생물학적 방법을 이용한 마비성 독소 유도체 확보 (5종)
○ 유독 와편모조류의 독소 생산에 관여하는 환경 조건 (물리적, 생물학적 환경) 탐색
○ 독성 화합물에 대한 미소동물플랑크톤의 분자생물학적 반응조사
○ 형광 유도체 최적화 (3종)
❏ 내용
○ 7종의 고역가 생리활성 천연물 발굴 (이온채널 억제 5종, 형광 1종, 암세포독성 1종)
○ Terpenoid계 천연물 생합성 유전자의 대장균 이형발현 조건 탐색, 해면 메타게놈 분석을 위한 공생 미생물 분리와 유전체 추출법 개선, 연안 해면 2종과 홍합으로부터 메타게놈 DNA 추출, 연안 해면으로 부터 방선균 분리
○ 화학적 합성을 통해 STX, dcSTX, LWTX, 11-epi-LWTX, 마비성 패류독소 공통 전구체 총 5가지 유도체를 확보
○ 생물학적 요인(박테리아)을 활용한 유독 와편모조류의 독소 수율 증진 방안 탐색
○ 독성화합물 (G. catenatum 배양체)에 의한 미소동물플랑크톤 전사체 변화 분석
○ 신규 효소 활성 분석 센서 플랫폼 개발 및 분석 응용

◼ 4년차(‘22)
❏ 목표
○ 활성 천연물/유도체 작용 타겟 단백질 규명 (2종)
○ 활성 천연물 이형발현 조건 확립 (1종)
○ 패독 표준물질 제조 (15종),저독성 독소 생리활성 평가
○ 유독 와편모조류의 독소생산을 위한 복합적 환경 조건 탐색
○ 독성화합물의 생물독성평가기법 확립
○ 생체분자탐지용 형광 물질 도출 (3종)
❏ 내용
○ 고역가 생리활성 천연물 2종의 작용 기전 규명 체내 효능/독성 측정
○ 연안 해면 2종과 홍합 1종으로부터 메타게놈 추가 확보/분석, 천연물 ectoine 이형발현 조건 탐색으로 관련 효소 발현 확인, 연안 해면 유래 방선균 유전체 분석을 통한 천연물 생합성 유전자군 발굴
○ 화학 합성을 통한 마비성 패류독소 생산 및 분석 표준시료 제작, 저독성 패류독소 유도체에 대한 항균 효과 탐색
○ 복합 환경요소 적용으로 C. punctatum의 배양 진행, 독소 생산용도 세포 배양실과 수확실 구축
○ MBA와 미소동물플랑크톤 평가기법과의 상관관계 규명, 생물 독성 평가 가이드라인 제시
○ 금속이온 검출을 위한 KF-Hpy 유도체 5종 도출

□ 연구개발성과
○ 생리활성 천연물 발굴 (항암, 진통, 형광 활성 천연물 – 21종),
○ 고역가 천연물 작용 기전 규명과 체내 효능/독성 검증 (방사선감각 천연물 1종, 이온 채널 억제 천연물 1종)
○ 해양 무척추동물 메타게놈 추출/분석법 확립,-국내/열대 해면 메타게놈 확보와 분석(열대 해면 3종, 연안 해면 2종, 홍합 1종),
○ 천연물 생합성 유전자군 예측/주석 (PKS, NRPS, TPS),
○ Ectoine 생합성 유전자군 이종발현 조건 확보 - 효소 발현 확인, 천연물 생산 진행중
○ 해면 공생미생물 분리와 전장 유전체 분석, 천연물 생합성 유전자군 예측/주석, Illimaquinone 생합성 유력 PKS-TPS hybrid 유전자군 발굴
○ 마비성 독소 HPLC-PCOX-FLD, UPLC-HRMS/MS 분석법 확립,
○ 천연 마비성 독소 4종 및 공통 전구체 1종 확보 - 표준시료로서 유효성 평가
○ 천연 및 합성 유도체 17종 확보, 유도체 항균활성 평가
○ 독소 생산 와편모조류 확인 (7종; Alexandrium 6종, Gymnodinium 1종)
○ 고독성 독소 생산 신종 미세조류 (C. punctatum) 발굴
○ 와편모조류 성장과 독소생산 환경 규명 - 독소 생산 수율 300 ug/L 이상 달성,
○ 독소 생산 와편모조류 배양/수확 파일럿 시설 구축
○ 마비성 독소에 대한 동물플랑크톤의 반응을 분자 수준(전사체 분석)에서 규명
○ 미소 동물플랑크톤 활용 화합물 독성 평가기술 개발 - 적용 가이드라인 도출, 기존 방법(쥐실험(MBA)과의 유관성 규명
○ Thienopyridinone 골격을 갖는 KIOST-Fluor (KF) 형광 유도체 37종 확보
○ 생체분자탐지 형광 프로브 3종 (황화수소:KF-DNBS, F-actin: KF-P1, KF-P2) 도출

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ (천연물 발굴) 다양한 검색계를 활용한 효능 탐색 지속하여 신규 효능 발굴
○ (천연물 작용기전/생체효능 규명) 천연물 골격 기반 유도체 합성으로 구조/효능 상관 관계 규명, 개선 유도체 개발을 통한 의약 선도물질 발굴
○ (해양생물 메타게놈) 지속적인 분석/검증을 통해 유용 유전자군, 단백질, 천연물 발굴
○ (마비성 독소 분석법) 마비성 독소 생산/활용 연구에서 분석 수단으로 활용
○ (마비성 독소 합성 유도체) 약리학적 유용성 탐색으로 의약 선도물질 발굴
○ (마비성 독소 생산 와편모조류) 표준물질 생산 및 의약 후보물질 발굴
○ (미소동물플랑크톤 활용 독성 평가기법) MBA 대체/보완하는 독성 평가기법으로 활용, 활성 천연물 개발 연구에서 물질의 이온채널 억제 효능 검정에 활용
○ (독소 노출 플랑크톤 전사체 정보) 해독 기전 및 바이오마커 발굴 연구에 활용
○ (생체분자 탐지용 형광물질 개발) KF와 관련 형광 프로브 기술 산업화 모색

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제 개요 ... 7
• 1-1. 연구개발 목표 및 내용 ... 7
• 1-2. 연차별 연구개발 로드맵 ... 10
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 2-1. 생리활성 천연물 발굴과 작용기전 규명 ... 11
• 2-2. 천연물 메타게놈 분석 및 이형발현 조건 탐색 ... 38
• 2-3. 마비성 독소 분석법 개발과 표준시료 확보 ... 75
• 2-4. 마비성 독소 원인종과 독소 생산 조건 규명 ... 91
• 2-5. 화합물 독성 평가기법 개발 ... 114
• 2-6. 생체분자 탐지용 형광물질 도출 ... 125
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 137
• 3-1. 정성적 연구개발성과 ... 137
• 3-2. 정량적 연구개발성과 ... 142
• 3-3. 세부 정량적 연구개발성과 ... 145
• 3-4. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 151
• 3-5. 연구성과의 의의 ... 157
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 159
• 4-1. 목표 달성도 ... 159
• 4-2. 관련 분야 기여도 ... 160
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 161
• 6. 최종평가시 제시된 수정·보완사항 반영내역 ... 162
• 끝페이지 ... 165