Oncomine Web site를 활용한 히스톤탈메틸화효소 JMJ유전자의 연구

국문 초록 (Abstract)

DNA microarrays는 기존의 Northern, Southern blotting과는 달리 한 번의 실험으로 대용량의 유전자를 분석할 수 있는 실험이다. 특히 DNA microarrays는 암 전사체 분석에 넓게 적용되고 있다. 암이란 모든 사람이 가지고 있는 유전자의 이상으로 발생하는 것이다. 특히 크로마틴 리모델링 중 히스톤 잔기에서 일어나는 메틸화, 탈메틸화에 의해 암 유전자가 발현이 증가되거나 억제가 된다. 따라서 Oncomine Web site를 이용하여 히스톤 메틸전이효소인 suv39h1 유전자와 히스톤 탈메틸화효소인 Jmj 유전자가 각각의 조직에서 어떤 발현차이가 있는지 알아보았다.
희소돌기아교세포종의 경우, Jmjd1c 유전자는 대조군에 비해 발현이 증가하였고, Suv39h1 유전자는 대조군에 비해 발현이 감소하였다. 이것으로 보아 Jmjd1c 유전자는 희소돌기아교세포종을 일으키는 가능성이 큰 유전자임을 입증하였고, Suv39h1 유전자는 희소돌기아교세포종을 억제하는 유전자임을 알게 되었다.
전립선암의 경우, Jmjd2a 유전자는 대조군에 비해 발현이 증가하였고, Suv39h1 유전자는 대조군과 차이가 없었다. 이것으로 보아 Jmjd2a 유전자는 전립선암을 일으키는 가능성이 큰 유전자임을 입증하였고, Suv39h1 유전자는 전립선암과는 연관이 없음을 알게 되었다.
대장암의 경우, Jmjd1a 유전자는 대조군에 비해 모두 발현이 증가하였고, Suv39h1 유전자는 대조군에 비해 발현이 증가한 것도 있고, 감소한 것도 있었다. 이것으로 보아 Jmjd1a 유전자는 대장암을 일으키는 가능성이 큰 유전자임을 입증하였고, Suv39h1 유전자는 일부 대장암을 일으키고, 일부 대장암은 억제한다는 것을 알게 되었다.
본 연구의 결과, 히스톤 탈메틸화효소인 Jmj 유전자의 기능을 효율적으로 검색하는 절차를 확립하였다. 또한 앞으로의 연구방향을 제시하여 훌륭한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
현대생물학을 이해하려면, 생물정보학을 이해해야 할 정도로 생물분야에서 생물정보학의 비중이 점점 높아지고 있는 실정이다. 하지만 우리나라 과학교과서는 외국과는 다르게 생물정보학의 비중이 낮은 실정이다. 이렇듯 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 최신 학문인 생물정보학을 일반 학생들에게도 더욱더 자세하게 가르쳐줘야 할 필요가 있다. 그러므로 다음 교육과정을 편성시 생물정보학에 대한 내용을 더욱더 자세하게 편성을 해주면, 학생들이 현대생물학을 이해하는데 많은 도움을 줄 것이다.
중 ‧ 고등학교에서 생물정보학을 이용한 수업으로 여러 가지 장점을 얻을 수 있다. 수학과 통합교육을 실시하면, 학습자의 전인적인 발달을 촉진시킬 것이고, 지식의 활용범위를 넓히고, 지식이 가진 의미를 보다 깊게 이해하여서 지식의 효용성이 증대될 것이다. 과학 ‧ 기술 ‧ 사회(STS)교육과 연관지어 수업을 한다면, 보다 사회문제 해결에 효율적으로 대처하는 능력을 기르고, 학교와 사회를 연결시켜 주어 학교와 사회의 괴리감을 해소시켜 줄 것이다. 이렇듯 생물정보학은 지금보다도 더욱 심화, 확대하여서 가르쳐야 할 필요가 있는 학문이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

DNA microarrays is an experiment that, not like previous experiments of Northern, Southern blotting, enables the analysis of mass amount of genes from only one trial. Particularly the DNA microarrays have been adapted to broad ranges of a Cancer transcryptome analysis. A cancer occurs due to the abnormality of genes that everyone contains. An oncogene is expanded or inhibited because of the methylation or demethylation which occurs from the histone residues while a chromatin remodels. Using the Oncomine website, I studied what expression differences the Suv39h1, the Histone methyltransferases and the Jmj gene, the Histone demethylase reveal in each tissue.
In case of oligodendroglioma, the expression of Jmjd1c gene increased when compare to the control group but the expression of Suv39h1 gene was decreased compared to the control group. From the analysis, it is proved that Jmjd1c gene is highly capable of causing the oligodendroglioma while the Suv39h1 gene suppresses the tumor.
For the prostate cancer, the Jmjd2a gene increased its expression compared to the control group while the Suv39h1 gene showed no difference with the control group. According to the result, the Jmjd2a gene can highly affect on the formation of the prostate cancer unlike the Suv39h1 gene that has no relation with the cancer.
In case of the colorectal cancer, all the Jmjd1a genes increased its expression when compared to the control group. Nevertheless, some Suv39h1 genes proved to increase its expression while the others decreased. Therefore, the Jmjd1a genes proved themselves to have a high potentiality to cause the colorectal cancer. But for the Suv39h1 genes, only some of it cause the cancer while others restrain the cancer from appearing.
With the result of the experiment, the process of searching for the functions of the Histone demethylase, the Jmj gene is established. In addition, directions for the future researches will be presented for advanced uses of it as a good basic data.
The importance of the Bioinformatics is growing so serious in the field of biology that it even requires the understanding in the Bioinformatics in order to understand the Modern Biology. However the proportion of the Bioinformatics in middle and high school textbooks is relatively poor when compared to foreign countries. Thus, the Bioinformatics, the most recent discipline actively being studied recently, should be taught to general students. It is expected to help students with understanding of the Modern Biology if the detailed contents of Bioinformatics are included in the curriculum.
The Bioinformatics adapted classes at middle and high schools will bring several benefits. With the Mathematics integrated education, it will promote the holistic development of a learner and broadens the range of knowledge application. It will also enhance the efficiency of the knowledge by leading learners to a deeper understanding in meanings of the knowledge. If it is taught in relation with Science, Technology and Social study (STS), it will cultivate the ability to cope with any social problem. It will also relieve the sense of difference by linking the school and the society. Therefore, the Bioinformatics is the discipline that should be taught deeper and broader than the present.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• A. Transcriptional regulation, Chromatin remodeling 1
• B. HMTase(Histone Methyltransferase), Histone Demethylase 2
• C. DNA microarray 5
• D. Bioinformatics 6
• E. Cancer 8
• F. Oncomine Web site 9
• Ⅱ. Materials and Methods 23
• Ⅲ. Results 27
• A. Jmjd1c gene and Suv39h1 gene of expression differences in Brain & CNS cancer 27
• B. Jmjd2a gene and Suv39h1 gene of expression differences in Prostate cancer 34
• C. Jmjd1a gene and Suv39h1 gene of expression differences in Colorectal cancer 43
• D. The final claim 49
• Ⅳ. Discussion 51
• Ⅴ. References 56
• 국문초록 62
• Abstract 64