초·중등생을 위한 생명과학분야 과학캠프의 효과

박지나 高麗大學校 大學院 2010 국내석사

생명과학교육의 활성화로 초·중등생의 과학 흥미 및 생활과학 접근성을 향상시키기 위하여 전국 생활과학교실과 대학주관의 과학캠프를 대상으로 생명과학분야의 수업에 대해 알아보았다. 또한 대학에서 실시하는 생명과학캠프가 참가학생과 주최학교, 나아가 사회에는 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 2009년 여름방학기간동안 실시된 고려대학교의 생명환경과학캠프에 참여한 초·중생을 대상으로 총 385부의 설문자료를 분석하였다. 분석 방법은 통계프로그램 SPSS를 이용하였다. 1. 생활과학교실과 과학캠프에서의 생명과학교육 쉽고 흥미로운 과학을 체험할 수 있도록 교육과학기술부 산하기관인 한국과학창의재단에서 ‘생활과학교실’을 운영하고 있었다. 전국 42개의 책임운영기관을 중심으로 진행되었고 수업 주제들은 내용별로 8분야로 나눌 수 있었다. 생명과학과 관련된 주제의 90개 수업 중 인체·세포 42개(47%), 식물 25개(28%), 동물 11개(12%) 그리고 기타 12개(13%)로 분류할 수 있었다. 대학에서 주관하는 과학캠프는 2009년 1월부터 8월까지 전국 9개의 4년제 대학에서 실시되고 있었으며 생명과학분야를 주제로 하는 캠프는 고려대와 충북대로 국내 2개 대학에서 주관하고 있었다. 2. 참가 학생들의 만족정도 및 과학캠프의 효과 대학 주관의 생명환경과학캠프에 참가한 학생들의 83.6%가 과학에 흥미가 있었고 캠프 이후 64.2%가 과학에 대한 흥미가 높아졌다고 답하였다. 이로 인하여 과학캠프가 학생들에게 과학에 대한 흥미를 증가시키는 효과를 가졌음을 알 수 있었다. 캠프에 자발적으로 참여한 학생은 46.9%로 부모님이나 학교, 기관에 의해 강제적으로 캠프에 참가한 학생이 상대적으로 많았다. 하지만 76.1%의 학생들이 캠프가 흥미 있었다고 답하였고, 캠프가 학교수업에 도움이 될 것 같다는 학생이 66%임을 보아 자발적 참여가 아니더라도 캠프의 효과가 긍정적임을 알 수 있었다. 이는 캠프 참가에 대해 72.7%가 만족한다는 결과와 앞서 언급한 과학 흥미도의 변화로 설명할 수 있을 것으로 보인다. 캠프에 참가한 50.9%의 학생들이 재참가 의사를 밝혔으며 57.9%가 캠프 추천에 긍정적으로 답하였다. 이는 학생들이 과학캠프에 얼마나 만족하고 있는지 다시 한 번 확인시켜주는 결과라 할 수 있다. 캠프 참가 학생들의 73.5%는 비정규 과학교육의 필요성과 중요성에 대해 이미 인식하고 있었다. 또한 41.9%가 현재 비정규 과학교육을 받고 있었으며 실험, 체험 위주의 교육이 이론과 함께 병행되는 과학교육을 희망 하고 있음을 알 수 있었다. 과학캠프는 학생들의 장래 희망에도 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 38.5%에 가까운 학생들이 과학캠프가 장래희망에 도움이 되었다고 답했으며 57.7%의 학생들이 앞으로 과학 관련분야의 직업을 가지고 싶다고 답하였다. 이러한 결과는 과학캠프가 현재 이공계 기피현상으로 인해 과학 전문 인력이 부족한 사회 문제를 근본적으로 해결해줄 수 있는 방책이 될 가능성을 보여준다고 할 수 있다. 사회문제 해결의 역할 뿐만 아니라 학교 홍보에 있어서도 과학캠프는 긍정적 영향을 주고 있었다. 캠프 참가 이후 캠프를 주최한 대학교 이미지가 긍정적으로 인식되었다는 학생이 71.9% 이었으며 주최 대학교에 입학하고 싶다는 의사를 표시한 학생 또한 58% 임을 보았을 때 대학에서 주최하는 과학캠프는 학생 스스로에게는 물론이고 사회와 주최 대학에 까지 긍정적인 영향을 미친다는 결과를 얻을 수 있었다. This study was examined present condition of informal science education and effect of science camp. The purpose of this research was to be aroused science interest and risen accessibility to science by checking about ‘Life science class’ and universities in the whole country. In addition, this investigation was analysed satisfaction of participants in the science camp taken place at the Korea Univ. by 385 surveys. Those results were as follows: 1. Life science class and science camp The Life science class was organized by 42 agencies and the module was shared every class. The number of subjects about life science were 90; plant 25, human body and cell 42, animal and insect 11, and others 12. The two camps' main subject among 9 universities was life science. They were opened by Korea Univ. and Chungbuk Univ., 2. Satisfaction of participated students and effect of science camp The positive science interests rate of participate students in the science camp was 83.6%, the increasing of science interests after the science camp was 64.2%. Participants of 46.9% joined voluntarily, students of 76.1% was interested in the camp and 66% among the participants expressed their thoughts that the science camp would be help to school science class. The satisfaction about the science camp participation was 72.7%, and 50.9% wanted to rejoining the camp. The students of 57.9% expressed intention of recommendation the science camp. On the perception of informal science education, students of 73.5% answered necessary. The effect of the science camp to future job was 38.5% and the intention to get a job in the sphere of science was 57.7%. After the science camp, increasing of positive image about the university was 71.9% and students of 58% expressed interests to enter the university.

파이토크롬 A가 과다발현된 단자엽 모델식물 Brachypodium 및 ABF3 유전자가 도입된 생명공학 잔디 분석

최윤성 전남대학교 대학원 2012 국내석사

Brachypodium distachyon is recently suggested to be a new and alternative monocot model plant, because it has many characteristics for being a model plant including self-fertility, small stature, short life cycle, simple growth requirements, and a small genome. Furthermore, Brachypodium distachyon was selected as a model plant for bioenergy crops and its genome sequencing has been completed. In this study, we obtained transgenic Brachypodium distachyon plants overexpressing oat phytochrome A gene (PHYA) to analyze light responses of the monocot model plant. After transformation, putative transgenic plants were selected using the herbicide resistance assay. Genomic integration of the transgene was confirmed by genomic PCR and Southern blot analysis, and gene expression was validated by northern and western blot analyses. Furthermore, homozygous transgenic lines were selected and their phenotypic characteristics were analyzed. Transgenic Brachypodium plants showed significantly shorter coleoptile lengths under far-red light than wild-type control plants, and also early flowering in the long-day condition. These results suggest that phytochrome A plays an important role in far-red light signaling and flowering in the monocot model plant as well as many dicot plants. Another subject of this study was to analysis of transgenic creeping bentgrass overexpressing Arabidopsis abscisic acid responsive element (ABRE)-binding factor 3 (ABF3) gene. The ABF3 gene was introduced into creeping bentgrass in order to develop a stress-tolerant variety of turfgrass. Transgenic plants were confirmed by the herbicide resistance assay, genomic PCR and northern blot analysis. The transgenic plants overexpressing ABF3 displayed significantly enhanced drought tolerance with higher water content and slower water loss rate than the control plants. Furthermore, the stomata of the ABF3 transgenic plants closed more than those of non-transgenic creeping bentgrass plant. In addition, the transgenic plants showed enhanced tolerance to heat stress. These results suggest that the overexpression of the ABF3 gene in creeping bentgrass might enhance survival in water-limiting and high temperature environments through increased stomatal closure and reduced water losses.

마우스 배아줄기세포 신경분화의 유전자 발현 데이터에 대한 Eigengene 기반의 유전자 군집분석

양정은 한양대학교 대학원 2008 국내석사

Although at least one hundred thousand genes had been predicted in human being, the human genome project has reported only twenty five to thirty thousand genes, so far. Many reports from that and other research suggest that in order to express the life phenomena in highly complicated lives, not only genes but also their relationships, so called genetic network, play essential roles. According to evolution of lives, genetic network has become differentiated to modularized form. The functional module of genetic network means a tightly related group of genes isolated in genetic network and may carry out a specified biological function. The aim of this research is to develop the efficient algorithm to identify a functional module through cluster analysis of gene expression data. Many clustering algorithms have been applied to analyze gene expression data, such as hierarchical clustering (Eisen et al., 1998), K-mean clustering (Herwig et al., 1999), and self-organizing maps (SOM) (Tamayo et al., 1999). Usually most of them assort the genes according to their similarities or dissimilarities between their expression profiles, but they are not suitable for identifying functional modules because of no consideration of relationships between genes. A clustering framework, which had been developed by our lab (Han, 2007; Kim, 2007), was modified and applied to gene expression profile of nervous differentiation with cDNA microarray experiments. It takes advantage of SVD (singular value decomposition) that detects biologically meaningful gene expression patterns and dominant eigengene of each cluster can represent coherent pattern clearly. The advanced clustering processes (1) begin with modified K-means that constructs subsets of genes on dominant common expression pattern according to similarities between expression profiles of genes. (2) And then, these subsets of genes are iteratively concentrated, through refinement algorithm, to subsets including genes showing tightly coherent expression pattern. (3) Through the enrichment of clusters, missed genes were included in clusters through estimation of covariance to each cluster. As the results, a number of 134 clusters were obtained from the expression data of 6,331 genes, and biological function of each cluster was predicted as a module with Gene Ontology (GO). Especially, genes related to neurogenesis were significantly gathered in cluster 1 and 2. The Cluster 1 showed increased expression pattern and included Notch1, Ncdn, Unc5b and so on. The other side, the Cluster 2 revealed down-regulated pattern and included, Nrp2, Hey1, Zfhx3 and so on. The investigation of biological functions about each cluster indicated that this clustering framework is useful tool for analysis of gene expression data and identification of functional module of genes. Human genome project가 완성 단계에 이르면서 대부분의 생명과학자들의 기대와는 달리 이만 오천에서 삼만 개의 유전자만을 확인할 수 있었다. 그러므로 고도로 진화된 생명체에서는 유전자뿐만 아니라 유전자 사이의 관계 즉, 유전자 네트워크가 생명현상을 발현함에 있어 핵심적 역할을 수행함을 암시한다. 유전자 네트워크는 진화의 과정에서 특정 생명현상을 수행하는 부분이 모듈화 되었으며, 유전자 모듈은 생명현상과 연관되는 유전자들의 기능적 단위체로 고려할 수 있다. 따라서, 유전자의 군집화는 유전자 모듈을 추적하여야 한다. 현재까지 개발된 군집화 알고리즘은 Hierarchical Clustering, KMeans Clustering, 및 SOM 등 여러 가지가 있지만, 유전자의 기능적 모듈화보다는 발 현패턴에 의존하여 유전자를 군집화한다. 본 연구에서는 기존의 K-means 알고리즘에, singular value decomposition (SVD)의 패턴추출기법을 적용하여, 유전자의 기능적인 패턴을 분석하고 군집화하는 방법을 개발 및 개량 구현하였다. 이 군집화 알고리즘을 요약하면 다음과 같다. 1) 먼저, SVD를 수행하여, 고유유전자 (Eigengenes)를 추출하고, 이 고유유전자를 기준으로 K-means를 수행한다. 이 과정 을 통하여 발현패턴을 기준으로 유사하게 발현하는 유전자들의 군집들을 빠른 수행시간 에 생성하게 한다. 2) 이전 과정에서 생성된 군집내의 유전자들 중에 군집과 연관성이 적은 유전자를 순차적으로 제거함으로써 군집의 집중도를 증가시킨다. 3) 마지막 enrichment 과정 으로, K-means 과정에서 놓친 유전자를 포함시키고 또한 복합적 과 정에 관여하는 유전자를 군집에 포함시키는 overlapping 군집화를 수행한다. 마우스의 배아줄기세포의 신경분화과정에 Day 1,2,3,6,12,15에 관찰한 유전자 발현 데이터에 본 연구에서 개발 및 개량된 군집화 프로그램을 적용하여 본 결과, 6,331개의 유전자를 134개의 군집으로 분리할 수 있었다. 각 군집의 생물학적 기능의 연관성을 Gene Ontology (GO)의 생물학적 기능과 생화학적 기능에 대해서 군집의 분포를 관찰한 결과 발현 패턴 유사성뿐만 아니라, 생물학적 및 생화학적 기능에 따라 군집화 됨을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 이러한 군집분석기법이 유전자 발현 데이터의 분석에서 동일한 생물 학적 기능의 발현과 관련된 유전자들을 분리 할 수 있을 것으로 추정되며, 생명체 시스 템의 기저를 형성하는 유전자 네트워크의 기본 모듈로써의 유전자 군집을 파악할 수 있 을 것이다.

효모(saccharomyces cerevisiae)의 미토콘트리아 전자전달계(ETC)의 구성 유전자 결실변이종에서 glucose 농도에 따른 성장특성 분석

박상미 고려대학교 생명환경과학대학원 2013 국내석사

Caloric restriction(CR) has been known to prolong lifespan a variety model organisms. However CR mechanism remains unclear. Reactive Oxygen Species(ROS) theory have been proposed on the mechanism of life extension. Electron transport chain(ETC) occur in oxidative phosphorylation as a major step in energy metabolism. Mitochondrial ETC and CR mechanisms that may be more relevant. Recently, CR allegations that mitochondrial function is activated. CR cell is higher than the non-CR cell oxygen consumptions, but ROS level is low, ATP level has a similar. This means that the CR is to increase the efficiency of mitochondria. This experiment was performed to evaluate that single knock-out gene growth curve by measuring the associated gene extend the life in Saccharomyces cerevisiae. Showed four patterns, each patterns could distinguish between genes that are important for growth. Especially, sdh1ᇫ, sdh2ᇫ, sdh4ᇫ compared with the wild type is lowed and decreased gradually, which are an essential genes for growth. Doubling times of atp5ᇫ, atp15ᇫ are much longer than wild type. ATP5, ATP15 are essential genes for growth because the number of objects take longer to create. 식이 제한은 다양한 모델 개체에서 수명연장 효과가 있다고 알려져 있으나, 식이 제한의 수명 연장 기전은 아직 불분명하다. 식이 제한에 의한 수명 연장 기전에 관한 이론 중 하나로 활성 산소 이론이 제시되고 있다. 활성 산소는 세포 내 미토콘드리아의 전자전달계에서 주로 생성되고, 미토콘드리아는 ATP 생산에 가장 중요한 장소이며 노화 과정에서 중요한 역할을 한다. 최근 식이 제한으로 미토콘드리아의 기능이 활성화된다는 주장이 있다. 식이 제한 세포는 식이 제한하지 않은 세포보다 높은 산소 소비를 보이나 ATP의 양은 유사하게 나타나고 활성 산소의 생성은 낮은 특징이 있다. 이는 식이 제한이 미토콘드리아의 효율성을 높이는 것이고 식이 제한과 미토콘드리아의 전자전달계와 연관성이 높다 할 수 있다. Saccharomyces cerevisiae에서 단일 유전자 결실 변이종의 성장 곡선을 측정하여 전자전달계 유전자의 성장과 관련된 유전자를 보고자 이 실험을 시행하게 되었다. 4가지 pattern으로 구분할 수 있었고, 성장에 중요한 역할을 하는 유전자를 구별할 수 있었다. SDH1, SDH2, SDH4는 단일 유전자 결실 시 발효 과정을 거친 후 호흡 대사가 일어나지 않고, 안정기에 들어서도 점점 감소하는 양상을 보이는 효모의 성장에서 그 역할을 대신 할 수 없는 가장 중요한 유전자로 여겨진다. RIP1,COR1, CYT1, QCR2, QCR7, QCR8, COX6, COX7, COX9, COX12, ATP1, ATP4, ATP5, ATP7, ATP15, ATP17는 성장에 중요도가 높은 유전자로 관련된 기능이 약화되거나 결실되면 발효 과정을 거친 후 호흡 대사가 일어나지 않고, 효모의 성장에서 그 역할을 대신 할 수 없는 중요한 유전자이다. QCR9, COX5a는 관련된 기능이 약화되거나 결실되면 발효에서 호흡으로 변하는 다이옥시 이동이 보이지 않았다. 실험에 사용된 전자전달계의 유전자 대부분은 글루코스 2%와 0.5%의 성장 곡선의 배가 시간 분석을 통해 야생형과 비교해 성장 속도가 비슷하거나 길어졌고, 특히 ATP5, ATP15는 성장 속도에 가장 큰 영향을 주는 중요한 유전자로 나타났다. 대부분의 전자전달계 구성 유전자들은 식이 제한하여도 야생형과 유사하게 세포 성장 속도에는 영향을 주지 않았으나, ATP15는 식이 제한에 영향을 주어 식이 제한과 연관성이 있는 유전자라고 조심스럽게 추측해 본다. 이 실험으로 통하여 알게 된 효모의 성장에 중요한 유전자와 식이 제한 관련 유전자를 이용하여, 식이 제한과 연관된 수명 연장 기전의 관계 규명에 한 걸음 더 다가갈 수 있는 밑거름이 될 수 있을 것으로 본다.

Comprehensive molecular genetic analysis in glioma patients by next generation sequencing

Taeeun Kim 고려대학교 생명환경과학대학원 2024 국내석사

Background Glioma, the most common malignant primary brain tumor, is caused by multiple genomic alterations. The evolving classification of CNS tumors emphasizes the significance of molecular testing. NGS offers the assessment of parallel combinations of multiple genetic alterations, chromosomal changes, and gene rearrangements, identifying actionable mutations that guide treatment approaches. This study comprehensively analyzed glioma patients using multi-gene NGS panels, providing powerful insights to inform diagnostic classification and targeted therapies. The analysis detected diverse genetic alterations, including SNVs, small InDels, CNVs, gene fusions, and intragenic deletion. Materials &Methods We conducted a targeted panel-based NGS analysis on formalin-fixed and paraffin-embedded nucleic acids extracted from a total of 147 glioma patients. These samples underwent amplicon capture-based library preparation and sequenced using the OCA platform. The resulting sequencing data were then analyzed using the available bioinformatics tools. Results A total of 301 mutations, encompassing SNVs and InDels, were found in 132 out of 147 tumors, accounting for 89.8% of cases. These mutations were in 68 different genes. In 62 tumor samples (42.2%), CNVs with gene amplifications occurred in 25 genes. Moreover, 25 tumor samples (17.0%) showed gene fusions in 6 genes and intragenic deletion in a gene. Our analysis identified actionable targets in several genes, including 11 with mutations, 8 with CNVs, and 3 with gene fusions and intragenic deletion. These findings could impact FDA-approved therapies, NCCN guideline-based treatments, and ongoing clinical trials. Conclusion We analyzed precisely diagnosing the classification of gliomas, detailing the frequency and co-occurrence of genetic alterations and identifying genetic alterations with potential therapeutic targets in patients with gliomas by NGS-based molecular analysis. The high-throughput NGS analysis is an efficient and powerful tool to comprehensively support molecular testing in neurooncology. 배경 가장 흔한 악성 원발성 뇌종양인 교종은 여러 유전체 변화로 인해 발생한다. 중추신경계 종양의 진화하는 분류는 분자 검사의 중요성을 강조하고 있다. 차세대염기서열분석은 다양한 유전자 변화, 염색체 변화 및 유전자 재배열의 병렬 조합을 평가하여 치료 접근을 안내하는 가능한 변이를 식별한다. 이 연구는 다중 유전자 차세대염기서열분석 패널을 사용하여 교종 환자를 종합적으로 분석하여 진단 분류 및 표적 치료에 대한 유용한 통찰력을 제공한다. 이 분석 결과 단일유전자변이, 작은 삽입과 결실, 복제수 변이와 유전자 융합 및 유전자 내 삭제를 포함한 다양한 유전적 변화를 감지했다. 재료와 방법 총 147명의 신경교종 환자로부터 추출한 포르말린 고정 및 파라핀이 포함된 핵산에 대해 표적 패널 기반 차세대염기서열분석을 수행하였다. 이 샘플들은 앰플리콘 캡쳐 기반 라이브러리 준비를 거쳤고 OCA 플랫폼을 사용하여 시퀀싱되었다. 그런 다음 사용 가능한 생물정보학 도구를 사용하여 결과 시퀀싱 데이터를 분석했다. 결과 단일유전자변이와 작은 삽입과 결실을 포함한 총 301개의 돌연변이가 147개의 종양 중 132개에서 발견되어 사례의 89.8%를 차지했다. 이러한 돌연변이는 68개의 다른 유전자에 있었다. 62개의 종양 샘플 (42.2%)에서 유전자 증폭이 있는 복제수 변이가 25개의 유전자에서 발생했다. 또한 25개의 종양 샘플 (17.0%)에서 6개의 유전자에서 유전자 융합과 유전자 내 삭제가 나타났다. 우리의 분석은 돌연변이가 있는 11개, 복제수 변이가 있는 8개, 유전자 융합 및 유전자 내 삭제가 있는 3개를 포함하여 여러 유전자에서 실행 가능한 표적을 확인했다. 이러한 발견은 미국식품의약청 승인 치료법과 미국종합암네트워크 지침 기반 치료 및 진행 중인 임상 시험에 영향을 미칠 수 있다. 결론 차세대염기서열분석 기반 분자 분석을 통해 교종의 분류를 정확하게 진단하고, 유전적 변화의 빈도와 동시 발생을 자세히 설명하며, 교종 환자의 잠재적 치료 목표와 함께 유전적 변화를 식별하는 것을 분석했다. 고처리량 차세대염기서열분석은 신경종양학에서 분자 검사를 포괄적으로 지원하는 효율적이고 강력한 도구이다.

α-Synuclein 응집 억제를 위한 서열 기반 펩타이드 설계

우상훈 한국공학대학교 일반대학원 2024 국내석사

알츠하이머, 파킨슨, 헌팅턴 질병과 같은 신경 퇴행성 질환은 인구 고 령화 사회에서 심각한 사회적 문제로 대두되고 있으며 치료 및 예방을 위한 대 책이 시급하다. 대표적인 신경 퇴행성 질환 중 하나로 인지, 운동장애 증상을 보이는 파킨슨 질환(PD)이 있으며, 이들 환자의 뇌신경 내에서는 α-Synuclein (α-Syn) 단백질을 주요 구성요소로 하는 단백질 응집체가 관측되는 것을 특징 으로 한다. 최근 이러한 뇌신경의 건강이 장내 미생물에 의하여 영향을 받는다 는 ‘brain gut-axis’에 대한 연구가 활발히 이루어져 오고 있으며 α-Syn의 응집 또한 장내 미생물 환경에 의하여 촉진될 수 있다는 보고가 있다. 특히, Champman 교수 등 연구자들의 보고에 따르면 장내 E.coli의 막단백질의 Curli 의 subunit, Csg-A가 장 내분비세포와의 상호작용을 통해 α-Syn의 응집에 영 향을 주고 미주신경을 통해 뇌에 영향을 미친다. 본 연구는 이러한 배경을 바 탕으로 E.coli내에 존재하는 chaperon 단백질인 Csg-C의 서열을 활용하여 Csg-A와 α-Syn의 상호작용 저해, amyloid의 형성 및 응집을 저해하는 펩타이 드 물질을 개발하고자 한다. α-Syn, Csg-A, Csg-C 단백질 간의 상호작용을 확인하고 예측하기 위 해서 논문 및 X-ray 단백질 구조 분석과 alphafold를 이용한 모델링을 수행하 였다. Csg-A가 α-Syn의 응집에 seed 역할을 한다는 보고를 바탕으로 Csg-A와 α-Syn 간의 서열 유사도를 확인하고 이들과 유사한 서열에 결합하는 Csg-C 부위를 발굴하여 α-Syn 응집 저해제로 활용하고자 하였다. Csg-A와 Csg-C는 모두 β-sheet들이 반복적으로 쌓여진 형태를 이루고 있는데, Csg-A의 5번째 β-sheet와 Csg-C의 4번째 β-sheet가 직접적으로 상호 작용하는 것을 확인하였다. 이를 기반으로 Csg-C의4번째 β-sheet (QSQTKQEKTLSL)의 길이를 줄이는 방식으로 5 - 12 mer로 다양하게 하여 Csg-C derived peptides를 디자인, 고체상 기반 합성(solid phase peptide synthesis) 및 분리 정제하였다. 이들 펩타이드의 α-Syn과의 응집에 대한 직접적인 저해 활성을 확인 하기 위해서 amyloid에 특이적으로 결합하는 Thioflavin T (ThT)를 활용하여 형 광증가를 확인하는 assay를 수행하였다. α-Syn와 Csg-C derived peptides를 3:1, 2:1, 10:1, 100:1 비율로 처리하여 ThT assay를 수행한 결과, Csg-C derived peptides 5 mer와 6 mer가 α-Syn 대비 10:1 또는 100:1 비율로 처리되었을 때, α-Syn과의 응집 저해 활성이 유의미하게 관측된다는 것을 확인할 수 있었다. 이들 펩타이드가 Csg-A의 α-Syn 응집에 대한 seeding 역할을 저해 할 수 있는 지 확인하기 위하여 α-Syn를 과발현하는 C.elegans에서의 펩타이드의 효능을 공동연구를 통하여 확인 중에 있다. 결론적으로 Csg-C를 mimic한 Csg-C derived peptides가α-Syn과의 응집 저해 활성을 가진다는 것을 일부 확인할 수 있었고 특히 Csg-C의 4번째 β -sheet의 C-term이 α-Syn과의 응집 저해 활성에 큰 영향을 미친다는 것을 유 추할 수 있었다. Csg-C derived peptides는 소량 사용하여도 α-Syn과의 응집 저해 활성을 보인다는 결과도 확인할 수 있었다. 추가적으로 이들 펩타이드가 Csg-A의 α-Syn 응집에 대한 seeding 역할을 저해할 수 있는지 확인이 필요하 며, 나아가 약물 전달법이나 peptide 분해 억제 등의 최적화 연구를 통해 고 효 율의 파킨슨 질병 치료제를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

돼지의 근육과 지방조직에서 발현하는 microRNA의 클로닝과 특성규명

서혜연 고려대학교 생명환경과학대학원 2010 국내석사

ABSTRACT MicroRNAs (miRNAs) are an abundant class of small regulatory RNAs that regulate the stability and translation of cognate mRNAs. Although an increasing number of porcine miRNAs has recently been identified, the full repertoire of miRNAs in pig remains to be elucidated. To identify porcine miRNAs involved in myogenesis and adipogenesis, we constructed small RNA cDNA libraries from skeletal muscle and adipose tissue and identified 89 distinct miRNAs that are conserved in pig, of which 15 were new. Expression analysis of all newly identified and selected known porcine miRNAs revealed that some miRNAs were enriched in a tissue-specific manner, whereas others were expressed ubiquitously in the porcine tissues examined. Our results expand the number of known porcine miRNAs and provide useful information for further investigating the biological functions of miRNAs associated with growth and development of skeletal muscle or adipose tissue in pig.

비만유발인자로서의 내분비계 장애물질이 인간 지방유래 줄기세포 분화에 미치는 영향

정애리 고려대학교 생명환경과학대학원 2010 국내석사

내분비계 장애물질은 인체 내에서 호르몬처럼 작용하면서 체내에서 이루어지는 여러 작용들을 교란시키는 유해물질이다. 이들은 스테로이드 호르몬과 비슷한 구조를 가지고 있기 때문에 특히 인체의 생식기계에 부정적 영향을 준다. 따라서 내분비계 장애물질이 인체에 미치는 영향에 대한 기존의 연구들은 생식독성에 그 초점이 맞춰져 왔다. 하지만 최근 내분비계 장애물질 이 비만유발인자로서의 역할을 한다는 연구결과가 나왔다. 이 연구들은 거의 쥐 유래의 지방전구세포를 이용한 실험이고 그 기전 역시 명확하게 밝혀지지 않았다. 본 연구는 인간 지방유래 줄기세포가 지방세포로의 분화에서 각 단계 마다 내분비계 장애 물질 처리를 통해 비만유발인자로서의 역할을 세포수준 에서 평가하고자 하는 것이다. 쥐 유래 지방전구 세포를 대조군으로 설정 하였으며 지방세포로의 분화 방법은 MSC의 분화방법과 동일하게 하였다. 인간 지방유래 줄기세포를 지방세포로 분화시키는 동안 지방구의 생성확인을 위해 Oil-Red-O 염색을 실시하였다. 또한 지방 특이 유전자인 C/EBPα와 Leptin의 발현 양상을 각 단계별로 확인하여 지방생성 과정을 보여주었다. 내분비계 장애 물질은 음식으로의 섭취가 많은 TCDD와 TBTO두 가지를 사용하였다. 호르몬의 처리농도는 Effective concentration을 기준으로 하였으며 2일마다 호르몬을 교체해 주었다. 결과는 각 농도별로 호르몬 처리 후 1일과 5일에 leptin의 발현양 비교를 통해 확인하였다. 본 연구는 내분비계 장애물질이 종류 및 노출 정도, 지방세포로의 분화 시기에 따라 비만을 유발인자로서의 역할을 제시하였다. 특히 저농도의 내분비계 장애물질에 장기간 노출되는 경우 지방생성의 증가로 인해 비만이 유도되는 결과를 얻었다. 또한 이는 인체의 나이와도 관련이 있어 어릴 때 노출 될수록 그 영향이 크다는 것을 보여준다. 이는 사회적인 문제로 대두되는 소아비만의 원인을 규명 하는데 도움이 될 것으로 보인다. 앞으로 지방 세포 분화에 내분비계 장애물질이 미치는 영향에 대한 지속적인 연구를 통해 비만의 원인 및 작용을 규명해야 할 것이다. Endocrine disruptors (EDs) are hazardous compounds that have hormone-like activity and disrupt endocrine signaling pathways in the human body. Because EDs have similar chemical structures to steroid hormones, particularly there are negative effects on reproductive systems of the human body. Therefore, previous studies about the human effects of EDs have been focused on reproductive toxicities. However, recent studies showed that EDs can act as obesogens. These studies used mouse-derived preadipocyte (3T3-L1) and the mechanism was not elucidated definitely. In this study, EDs were treated through each differentiation step of human ASCs into adipocytes, and effects as obesogens of EDs were evaluated in cell levels. 3T3-L1 was adopted for study control. Differentiation method of ASCs was same as that of MSCs. Oil-red O stain was performed for confirmation of lipid droplet formation during differentiation steps of human ASCs into adipocytes. Lipid-specific genes like C/EBPα and Leptin were identified at each differentiation step to demonstrate lipid formation. TCDD and TBTO as EDs were used because these two substances are much in the diet. Treatment concentration of EDs was defined according to effective dosage. EDs were replaced every other day. The results were checked comparing expressions of leptin on first/fifth day after treatment. This study indicated that EDs can result in obesity according to types/amounts of EDs and differentiation period. Also, this study showed the effects of EDs on obesity were greater in younger people. Hence, this study might seem to be helpful to ascertain etiology of childhood obesity. Further investigations should be made about effects of EDs on differentiation of human ASCs.

세 가지 신경분화유도액을 이용한 인간양수유래 줄기세포의 분화특성분석

임은혜 고려대학교 생명환경과학대학원 2010 국내석사

줄기세포는 자기복제가 가능하고, 신체의 각 기관을 이루고 있는 여러 종류의 세포로 분화할 수 있다고 알려져 있다. 줄기세포는 그 기원에 따라 배아줄기세포, 성체줄기세포, 태아줄기세포 등으로 나뉜다. 태아 줄기세포는 태아조직으로부터 얻어지며, 태아조직에는 태아혈액, 태아골수, 양수 등이 포함이 된다. 양수세포는 오랜기간 동안 산전진단을 위해 사용되어져 왔으나, 그 기원이나 특성에 대해서는 아직도 명확히 알려져 있지가 않다. 본 연구에서는 인간양수로부터 줄기세포를 분리하여 분리된 인간양수유래줄기세포 (human amniotic fluid-derived stem cells, hAFSCs)의 특성을 조사하였다. 또한, 18 종류의 hAFSCs 중에서 Oct-4 와 c-kit의 발현이 서로 다른 4개의 hAFSCs (AF1, AF16, AF17, AF18)로 부터 신경세포로의 분화를 시도하였다. hAFSCs를 신경세포로 분화시키기 위하여 서로 다른 3종류의 분화유도액을 사용하였으며, 첫 번째는 레티노산이 포함된 분화유도액 (induction medium 1, IM1), 두 번째는 레티노산과 IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine), indomethacin, insulin이 포함된 분화유도액 (induction medium 2, IM2), 세 번째는 IBMX, indomethacin, insulin이 포함된 분화유도액 (induction medium 3, IM3)을 사용하였다. 분화된 hAFSCs는 면역형광염색 및 역전사 중합효소연쇄반응을 이용하여 결과를 분석하였다. hAFSCs는 유세포 분석 결과 CD29, CD44, CD49d, CD73, CD90, CD105, HLA-ABC는 양성, CD106은 약한 양성, CD34, CD45, HLA-DR 은 음성반응을 나타내었다. 18종류의 hAFSCs를 Oct-4 및 c-kit의 RT-PCR을 한 결과, 각 유전자의 발현 정도는 다양하게 나타났다. 신경분화 유도의 결과, IM1에서 배양한 hAFSCs는 세포모양의 변화가 관찰되지 않았으나, IM2와 IM3에서 배양한 hAFSCs는 신경세포에서 보이는 작은 세포질의 형태 및 신경돌기와 축삭의 형태를 보유하는 세포로 분화되었음이 관찰되었다. 유전자 발현의 분석결과, IM1, IM2, IM3에서 배양한 hAFSCs 모두 신경세포 특이 유전자인 MAP2, NSE, NF-M, 그리고 tau를 발현하였으며, 특히 IM3에서 배양한 hAFSCs는 GFAP, trkA의 발현 역시 증가하였다. 결과적으로 레티노산이 포함된 분화유도액보다 IBMX, indomethacin, insulin이 hAFSCs를 신경세포로 분화하는데 보다 효과적이라고 판단된다.

BRCA1 게놈 재배열의 결실 규명에 관한 연구

조성임 고려대학교 생명환경과학대학원 2010 국내석사

BRCA1 and BRCA2 germ-line mutations predispose to breast and ovarian cancer. BRCA1 and BRCA2 are 81 and 84 kb long, with coding sequences of 5.7 and 10.2 kb, scattered over 22 and 26 coding exons, respectively. The large majority of the alterations identified in these genes are point mutations and small insertion or deletions. However, an increasing number of large genomic rearrangements are being identified and account for 0-40% of all disease causing mutations in various populations, especially in BRCA1. Here, we screened 304 high risk breast cancer patients who were tested negative for BRCA1 and BRCA2 mutations by sequencing using multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA) assay and detected 2 patients with 2 novel genomic rearrangements in BRCA1. The one was deletion of exon 13-15 in BRCA1, the other was deletion of entire BRCA1. We applied long range PCR for the former and a novel method for the latter to characterize novel deletions which has not been reported to date. A novel method was multiple sequence alignments which is homology search for the suspected 5’ and 3’ breakpoint regions. Finally, We characterized two novel rearrangements. The deletion of exon 13-15 in BRCA1 was c.4186-1593_4676-1465 deletion (11,467 bp), and the BRCA1 whole gene deletion encompassing the partial VAT1, NBR1, ψBRCA1, NBR2, BRCA1 and TMEM106A genes is the largest BRCA1 deletion reported so far: 332,803 bp. These deletions might be the result of homologous recombination mediated by two Alu-elements: The former rearrangement was AluSx and Alusp (intron12 and intron 15, respectively), and the latter between AluSq/x in VAT1 intron 4 and AluSg in next to TMEM106A. We therefore propose a novel and simple method to fine characterize breakpoint for rearrangement in genomic disorders by identifying sequence homologous similarity, especially Alu mediated homologous recombination. 유전성 유방암의 주요 원인 유전자로 알려진 BRCA1/2는 점 돌연변이나 한 개 또는 그 이상의 염기의 결실과 중복에 의한 돌연변이가 주로 보고 되었으나 최근에는 분자진단 기술의 발달로 특히 BRCA1에서의 수 십 Kb에 달하는 결실과 중복에 의한 게놈 재배열의 현상에 관심이 집중 되어지고 있다. 따라서 본 실험은 BRCA1/2 직접염기서열분석에서 음성을 보인 환자 304명을 대상으로 MLPA 분석 방법을 이용하여 게놈 결실과 중복의 선별검사를 진행하였으며 2명의 환자에게서 새로운 형태의 게놈 결실을 확인하였다. 각각의 결실의 기점을 밝혀내기 위하여 long range PCR과 함께 새로운 접근 방법인 다중 염기 서열 정렬 (multiple sequence alignment)을 이용하여 BRCA1 엑손 13-15를 포함하는 11, 467 bp 의 결실과 지금까지 보고된 BRCA1을 포함하는 결실 중 가장 큰 332,803 bp의 결손과 그 기점을 명확히 확인하였다. 결과적으로 이번 실험에서 시도한 다중 염기 서열 정렬 (multiple sequence alignment)을 이용하여 결실기점을 밝히는 새로운 검사 방법은 BRCA1 뿐 만이 아니라 다른 여러 유전자에서도 반복구조로 인하여 생기는 게놈 재배열의 genomic disorder의 규명에 효과적인 검사방법으로 이용될 수 있을 것이다.