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효모의 재조합 변이주를 이용한 인간 Centromeric Alphoid DNA Repeat의 안정성에 관한 연구
김광섭,신영선,이상엽,안은경,도은주,박인호,임선희,선우양일,Kim, Kwang-Sup,Shin, Young-Sun,Lee, Sang-Yeop,Ahn, Eun-Kyung,Do, Eun-Ju,Park, In-Ho,Leem, Sun-Hee,SunWoo, Yang-Il 한국미생물학회 2007 미생물학회지 Vol.43 No.4
Centromere는 채세포분열과 생식세포분열 등 맡은 주요 기능을 담당하는 고도로 분화된 구조이다. Alphoid DNA (${\alpha}$-satellite)는 인간뿐 아니라 모든 영장류의 염색체 내 centromere에서 발견되는 반복서열의 대부분을 차지한다. 인간 인공염색체(Human Artificial Chromosome, HAC)의 개발에서 가장 핵심적인 부분은 centromere의 분리 및 안정적인 유지에 있다. 이 영역은 출아효모에서 alphoid DNA 반복서열을 hook으로 이용하여 Transformation-associated recombination (TAR) cloning법을 사용하여 선택적으로 분리할 수 있다. 이러한 실험방법으로 먼저 repeat array를 rolling-circle amplication (RCA)를 통하여 약 5 kb까지 길이를 연장시킨 후, 효모내에서 상동성재 조합을 이용한 TAR cloning법을 사용하여 분리할 수 있다. 이렇게 분리된 35 kb-50 kb 길이의 4종류의 centromeric DNA repeat arrays (2,4,5,6 mer)를 사용하여, 반복서열의 안정성 유지를 조사하기 위해 상동성재조 합 변이주인 rad51, rad52, rad54를 사용하여 비교 분석하였다. 야생주, rad51과 rad54 변이주를 이용하여 형질전환을 수행한 결과, 반복서열의 크기에 있어서 많은 변화를 나타내었다. 반면, rad52 변이주는 야생주와 다르게 형질전환빈도가 매우 낮은 비율로 나타났으나, centromeric DNA repeat array의 안정성은 3배 이상으로 높게 나타냈다. 이러한 결과들을 미루어, rad52 변이주를 사용하여 centromeric DNA repeat arrays의 형질전환실험에서 발생하는 맡은 변이를 줄일 수 있을 것으로 보인다. 이러한 유전적 방법은 HAC 제작에서 반복서열의 유지에 훨씬 효율적으로 사용할 수 있을 것으로 사료된다. The centromere is a highly differentiated structure of the chromosome that fulfills a multitude of essential mitotic and meiotic functions. Alphoid DNA (${\alpha}$-satellite) is the most abundant family of repeated DNA found at the centromere of all human chromosomes, and chromosomes of primates in general. The most important parts in the development of Human Artificial Chromosomes (HACs), are the isolation and maintenance of stability of centromeric region. For isolation of this region, we could use the targeting hook with alphoid DNA repeat and cloned by Transformation-Associated Recombination (TAR) cloning technique in yeast Saccharomyces cerevisiae. The method includes rolling-circle amplification (RCA) of repeats in vitro to 5 kb-length and elongation of the RCA products by homologous recombination in yeast. Four types of $35\;kb{\sim}50\;kb$ of centromeric DNA repeat arrays (2, 4, 5, 6 mer) are used to examine the stability of repeats in homologous recombination mutant strains (rad51, rad52, and rad54). Following the transformation into wild type, rad51 and rad54 mutant strains, there were frequent changes in inserted size. A rad52 mutant strain showed extremely low transformation frequency, but increased stability of centromeric DNA repeat arrays at least 3 times higher than other strains. Based on these results, the incidence of large mutations could be reduced using a rad52 mutant strain in maintenance of centromeric DNA repeat arrays. This genetic method may use more general application in the maintenance of tandem repeats in construction of HAC.
(Photosensitive Polymers VII) Mechanism of Photosensitized Curing Reaction of Cinnamoylated Polymers
김광섭,심정섭,Kim, Kwang-Sup,Shim, Jyong-Sup Korean Chemical Society 1966 대한화학회지 Vol.10 No.4
cinnamoylated photosensitive polymer의 광증감 경화반응기구를 반응속도론적으로 연구했다. Cinnamic acid(C)와 증감제(S)의 first excited singlet and lowest triplet energy level diagram과 증감제의 농도증가에 따른 sensitivity의 포화 등의 사실로부터 이 반응의 주요과정은 C와 S의 광 energy흡수에 의한 $C^{*(1)}$ 및 $S^{*(1)}$로의 여기, $S^{*(1)}{\to}S^{*(3)}$ intersystem crossing, S의 excimer 형성, $S^{*(3)}{\to}C^{*(3)}$ energy transfer 그리고 $C^{*(3)}$와 C의 termination 등임을 가정하고 다음 반응속도를 구했다. $-\frac{d[C]}{dt} = \frac{K_1[C]}{K_2 + [C]}[\frac{I^c_{abs}}{K_3 + [S]} + \frac{K_4[C]}{(K_5 + [C])(K_6 + [S])}(I^s_{abs} + \frac{K_7I^c_{abs}[S]}{K_8 + [S]})]$ $I^c_{abs}$와 $I^s_{abs}$ ;C 및 S의 광흡수율 $K_n$;상수 적외선 흡수스펙트럼 분석의 결과, Cinnamoyl 에스테르화도와 sensitivity의 관계 및 증감제의 농도와 sensitivity의 관계에 대하여 발표된 실험 data는 윗식을 만족시키므로 가정한 반응기구에 대한 뒷받침을 얻었다. The multistep mechanism of photosensitized curing reaction cinnamoylated photosensitive polymer is proposed from the energy level diagram of cinnamic acid and sensitizer, and from the fact that excess of sensitizer brings the sensitivity to a limiting value etc. Various factors which have effects on the ability of sensitizer are also discussed. The mechanism involves following steps: activation to the first excited singlet states of cinnamoyl group(C) and sensitizer(S) by their absorption of photon, their intersystem crossing to the lowest triplet state, bimolecular internal quenching by formation of excimer of sensitizer, triplet excitation energy transfer and intermolecular addition between cinnamoyl group in ground state and that in triplet state. The rate equation derived from this mechanism is $-\frac{d[C]}{dt} = \frac{K_1[C]}{K_2 + [C]}[\frac{I^c_{abs}}{K_3 + [S]} + \frac{K_4[C]}{(K_5 + [C])(K_6 + [S])}(I^s_{abs} + \frac{K_7I^c_{abs}[S]}{K_8 + [S]})]$ where $I^c_{abs}\;and\;I^s_{abs}$: the rates of absorption of photon by cinnamoyl group and sensitizer $K_n$: Constants. It is proved with the cinnamate of poly(glyceryl phthalate)(PGC) in the absence of sensitizer using the infrared analytical method and successfully applied for the experimental data reported on the effects of the degree of cinnamoyl esterification and the concentration of sensitizer upon the sensitivity.