| 초록 |
연구목표 ○ 농생물 기반의 유용한 대사 회로 조절을 위해서는 농생물의 유전체 정보를 기반으로 한 시스템 생물학 해석 및 응용기술 개발이 필요하다. 이러한 기술들을 위해서는 다양한 오믹스 기법들과 함께 생물시스템을 좀 더 자세히 이해하기 위한 수학적 모델링 연구가 병행되어야 하나, 지금까지의 게놈 수준의 연구들이 오믹스 데이터를 기반으로 한 통계적 분석에 주안점을 두었다고 한다면, 앞으로의 연구 방향은 세포내부의 대사, 조절, 신호전달 네트워크 등을 비롯한 다양하고 정교한 기작들을 통합적으로 이해하고, 이를 통해 복잡한 생명 현상을 체계적으로 규명하는 데 있다. 대표적 가지과 식물 중 하나인 토마토를 대상으로 genome 스케일의 대사체학 연구가 최근 2014년에 이루어졌다. NMR, MS, HPLC를 사용하는 멀티 대사체학 기술 플랫폼을 사용하였으며 엽록체 이소프레노이드 생합성 경로에 포함하는 대사산물의 상관 네트워크 구성에 초점이 되고 있다. ○ 따라서, 본 과제는 멀티 대사체학 기술을 이용하여 고추의 기능성 물질을 포함하여 1ㆍ2차 대사체 프로파일링을 수행하고 대사 네트워크를 분석할 수 있는 플랫폼 개발과 더불어 유용자원 생산 모델 개발에 필요한 중요한 정보 지식을 제공한다. 연구내용 ○ GC-MS 분석기를 이용한 1차 대사산물 프로파일링 기술 구축 및 분석: 현재 GC-TOFMS 분석기기를 이용하여 50여 가지의 1차 대사산물 프로파일링 할 수 있는 기술을 확보하고 있으나 GC-qMS 기기 및 이에 따른 mass spectrum과 retention indices를 활용한 대사산물 데이터베이스를 이용하여 100여 가지 이상의 친수성 저분자 화합물 및 친유성 화합물 프로파일링 기술을 확보하고 분석을 수행했다. ○ 카로티노이드 프로파일링: 식물을 재료로 하여 HPLC 및 LC-MS 분석을 통해 카로티노이드 대사산물의 정성 및 정량 분석을 실시했다. ○ 토코페롤 등 친유성 물질 프로파일링: MS 기반 GC를 이용하여 각종 친유성 화합물 프로파일링 데이터를 수집했다. ○ 파이토스테롤 대사산물 프로파일링: GC-MS 분석기기를 이용하여 이소프레노이드 생합성 경로에 존재하는 파이토스테롤 대사산물 프로파일링을 수행하였다. ○ 페놀릭 산 및 캡사노이드 대사산물 프로파일링: GC-MS 분석기기를 이용하여 페닐알라닌 생합성 경로에 존재하는 페놀릭 엑시드 및 캡사노이드 대사산물 프로파일링을 수행하였다. ○ 대사체학을 이용한 유전자원 다양성 평가 및 바이오마커 개발: 고추 유전자원의 1차 대사산물을 프로파일링 데이터를 이용하여 주성분분석 (PCA), HCA 등과 같은 판별분석을 수행하며 이를 통해 고추시료 다양성을 측정하고 판별에 가능한 바이오마커를 탐색했다. ○ 대사체학을 이용한 고추시료 품질 평가 기술 개발: 2차 대사산물 프로파일과 함께 1차 대사산물 프로파일 데이터의 상관관계를 이용하여 품질을 예측할 수 있는 모델을 구축하여 품질 평가 기술을 개발했다. 기대효과 ○ 대사체학을 이용한 고추 식물의 계통 분류 기술 및 품질관리 시스템 구축 ○ 농생물 시료 중 1․2차 대사체 데이터베이스 구축을 통한 고부가가치 물질 생산 원천기술 확보를 포함한 농생명공학 연구기반 기술 확립 (출처 : 요약문 3p) |
