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Deinococcus radiodurans OxyR 유사 단백질의 기능 분석

Title
Deinococcus radiodurans OxyR 유사 단백질의 기능 분석
Other Titles
Functional analysis of OxyR homologues from Deinococcus radiodurans: Role of OxyR protein in the resistance to peroxide and metal stress
Author
강민화
Advisor(s)
이진원
Issue Date
2014-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
Deincoccus radiodurans (D. radiodurans)는 극한 환경에서도 잘 살아 남을 수 있는 세균으로서 특히 이온화 방사선에 대한 저항성이 크다고 알려져 있다. 이러한 특징은 이온화 방사선의 부산물로 생성되는 활성산소에 대한 저항성과도 밀접한 연관이 있을 거라고 생각된다. 세포 내의 핵산, 단백질, 지질 등을 산화시켜 산화적 스트레스를 유발하는 활성산소에 대한 저항성을 위해서는 활성산소를 신속히 감지하여 활성산소에 대한 저항성을 가진 유전자 발현을 조절하는 단백질이 필요하다. 활성산소를 감지하는 단백질 중 현재까지 가장 많은 연구가 진행된 단백질로는 그람 음성 세균에 주로 존재하는 OxyR단백질과 그람 양성 세균에 주로 존재하는 PerR단백질이다. OxyR과 PerR 단백질은 전사조절인자로서 활성산소인 과산화물을 감지하게 되면 과산화물을 분해할 수 있는 카탈라아제 등의 과산화물 저항 유전자들의 발현을 증가시킨다. 그람 음성 모델 세균인 대장균에서 그 기능이 가장 많이 밝혀져 있는 OxyR의 경우, 과산화물을 감지하면 활성화되어 카탈라아제 유전자인 katG와 같은 과산화물 저항 유전자의 전사를 촉진하게 된다. 그람 양성 모델 세균인 바실러스에서 연구가 많이 진행된 PerR은 과산화물 저항성에 관련된 유전자들의 전사억제인자로 작용하는데, PerR이 과산화물을 감지하게 되면 더 이상 전사억제인자로 작용하지 못하게 됨으로써 과산화물 저항성 유전자들의 발현이 증가하게 된다. 본 연구에서는 D. radiodurans에 존재하는 두 종류의 OxyR 유사 단백질과 한 종류의 PerR 유사 단백질이 활성산소 저항성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위해 D. radiodurans에 존재하는 두 종류의 OxyR 유사 단백질을 암호화하는 oxyR1 (DR0615)과 oxyR2 (DRA0336), PerR 유사 단백질을 암호화하는 fur (DR0865), 그리고 과산화물을 분해하는 주요 카탈라아제를 암호화하는 katE (DR1998) 유전자의 결실 돌연변이 균주를 제작하여 이들의 활성산소 저항성 및 금속이온 저항성을 분석하였다. 주요 카탈라아제를 암호화하는 katE유전자를 돌연변이 시킨 균주에서는 과산화수소에 대한 저항성이 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 기존에 알려진 것과는 달리 oxyR과 fur유전자가 결실된 돌연변이 균주의 과산화수소 저항성은 야생형과 비교하여 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 카탈라아제 활성 분석을 통해 D. radiodurans에서는 과산화수소를 처리하지 않았을 때에도 많은 양의 카탈라아제가 발현된다는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과들을 통해 D. radiodurans는 과산화물의 존재 여부와 관련 없이 일정한 양의 과산화물 방어기작을 유지한다는 사실을 알 수 있었다. 비록 OxyR단백질이 기존에 알려진 것과는 달리 과산화물을 감지하지는 않았지만, 망간이온이 스트레스로 작용하는 조건에서는 야생형과 oxyR 돌연변이 균주의 차이를 관찰 할 수 있었다. 야생형보다 oxyR1 돌연변이 균주에서 망간에 대한 저항성이 증가 한 것을 확인할 수 있었고, oxyR2 돌연변이와 비교해보았을 때에도 oxyR1 돌연변이에서만 선택적으로 나타나는 반응임을 확인 할 수 있었다. 이것으로 보아 oxyR1 돌연변이가 과산화수소에 대한 저항성에는 관련이 없었지만, 망간 독성과 망간이온의 수송등과 직접적으로 혹은 간접적으로 연관이 있다는 결론을 내릴 수 있었다.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/131843http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000423259
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GRADUATE SCHOOL OF EDUCATION[S](교육대학원) > 생물교육전공 > Theses (Master)
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