초록 ▼

□ 연구개요
혐기성 호흡을 통한 황산이온의 환원은 황 동위원소 분별작용을 일으키며 반응 산물인 황화수소는 황산이온에 비해 가벼운 동위원소 조성을 지니게 된다. 황 동위원소 분별작용은 지질학, 미생물학, 환경과학 등 다양한 학문 분야에서 미생물에 의한 황산염 환원작용의 지시자로 이용되어 왔지만, 현생환경과 퇴적기록에서 관찰되는 넓은 범위의 ³⁴S/³²S 분별작용은 황 동위원소 조성이 황산염 환원미생물의 활동 여부를 넘어서 미생물의 생리나 성장 환경에 대한 정보 또한 배태하고 있음을 시사한다

□ 연구개요
혐기성 호흡을 통한 황산이온의 환원은 황 동위원소 분별작용을 일으키며 반응 산물인 황화수소는 황산이온에 비해 가벼운 동위원소 조성을 지니게 된다. 황 동위원소 분별작용은 지질학, 미생물학, 환경과학 등 다양한 학문 분야에서 미생물에 의한 황산염 환원작용의 지시자로 이용되어 왔지만, 현생환경과 퇴적기록에서 관찰되는 넓은 범위의 ³⁴S/³²S 분별작용은 황 동위원소 조성이 황산염 환원미생물의 활동 여부를 넘어서 미생물의 생리나 성장 환경에 대한 정보 또한 배태하고 있음을 시사한다. 본 연구는 배지 수준(culture-level)에서 제안된 황 동위원소 분별작용과 미생물 생리 사이의 경험적 상관관계에 대하여 황산염 호흡경로를 구성하는 효소 반응을 중심으로 세포 내 수준(intracellular-level)에서 생화학적 인과관계를 제시하는 것을 핵심 목표로 하며, 이를 바탕으로 미생물 호흡에 따르는 동위원소 분별작용의 정량모델 수립과 환경 및 지질시료의 황 동위원소 기록 해석에 기여하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
▪ 다중 황 동위원소 분석: 황의 네 안정동위원소의 미생물에 의한 분별작용을 측정하기 위한 자동화 설비를 제작하고 미생물 배양실험에 활용
▪ 황산염 환원효소 발현량 분석: APS 환원효소와 아황산염 환원효소의 발현량 정량분석을 위한 시발물질 및 실험조건 최적화를 수행하고, 전자공여체와 질소고정이 발현량에 미치는 영향을 확인
▪ 세포 내 인산화 잠재력 분석: 황산염 환원 미생물의 세포 내 ATP/AMP 비율을 발광효소를 이용해 최초로 측정하고, 질소고정에 따른 변화양상을 추적
▪ 다중 황 동위원소 분별작용 모델: 다중 황 동위원소, 황산염 환원효소의 발현량, 인산화 잠재력의 상호관계에 기반해 미생물 황 동위원소 분별작용과 호흡속도의 상관관계를 해석
▪ 환경시료 동위원소 연구에 적용: 미생물학적 연구를 통해 확립한 황 동위원소 분별 작용 모델을 이용해 과거 빙하기 퇴적기록의 황 동위원소 조성 변화를 해석

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▪ 다중 황 동위원소 분석시스템은 이번 과제를 통해 국내에 최초로 도입되며, 중견 과제의 연구목표인 미생물에 의한 동위원소 분별작용 뿐만 아니라 미세먼지와 같은 환경 문제, 의학 관련 다중 황 동위원소 응용 등 새로운 분야의 공동연구에 활용 가능함
▪ 화성을 포함한 지구 외 천체에서 생명 활동 추적이나 지화학적 황 순환 연구에서 다중 황 동위원소는 중요한 지시자로 이용될 수 있으며, 다중 황 동위원소 분석시스템은 눈앞에 다가온 우리나라의 달 탐사 연구 등에도 기여할 수 있을 것으로 기대됨
▪ 황산염 환원미생물의 황 동위원소 분별작용과 세포 내 기작에 대한 연구 결과는 현생환경과 퇴적암에 남겨진 황 동위원소 기록에 대한 생물학적 해석을 가능케 하며, 모델시스템으로서 탈질화 작용 등 다른 혐기성 호흡에 따르는 동위원소 분별작용 연구의 틀을 제공함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 1년차 (2019.9.1.~2020.2.29.) ... 6
• 2-2. 2년차 (2020.3.1.~2021.2.28.) ... 8
• 2-3. 3년차 (2021.3.1.~2022.2.28.) ... 10
• 2-4. 4년차 (2022.3.1.~2023.2.28.) ... 11
• 2-5. 5년차 (2023.3.1.~2024.2.29.) ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 39