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[생명공학, 미생물, 항균제, 해양자원, 유전] 핵산효소를 이용한 상업적 이용 평가A+최고예요

목 차서 론1본 론21. Nucleic Acid Structure21) Base-pairing and the DNA Double Helix22) Denaturation and Melting Curves43) Base-stacking54) Fluctuation of the Structure of the DNA Molecule55) Denaturation of DNA in Alkali62. Renaturation71) Filter-binding Assays for Renaturation72) Concentration Dependence of Renaturation : C0t Curves103. Circular and Superhelical DNA111) Twisted Circles2) Single-stranded Regions in Superhelices11124. Z-DNA135. Nucleotide를 이용한 상업적 이용141) 종돈의 유전적 개량에 이용된 육종 기술142) 새로운 가축 육종 학문 제노믹스(Genomics)3) 새로운 수정란학 (embryology)15184) 단기전략으로서의 효율적인 한국의 종돈개량 시스템195) 한국 종돈개량을 위한 장기 전략236) 일본의 가축 제놈 연구 체제237)DNA를 이용하기 위한 기본 용어와 원리의 이해24결 론31Reference32서 론핵산은 유기화학에서 매우 중요한 고분자 복합체이다. 핵산은 단백질 생합성을 조절하고,이로 인하여 세포에서 효소를 합성하면서, 유전인자의 담체 역할을 담당한다.핵산분리제품은 훌륭한 약학적 특성 때문에 제약성분으로도 사용된다. 이노신(Inosine) 은 혈액생성에 관여하며, 아데닌(Adenine) 과 구아닌(Guanine) 유도체는 암과 바이러스 연구에 사용된다. 핵산의 다른 용도로 항종양 특성을 결정하는데 사용된다.스프와 소스 등의 음식에서 향미 보정제로도 널리 사용된다. 특히, 이 분야에서 대량생산이 이루어지고 있다. RNA(ribonucleic acid) 의 회수에 있어서는, R수한다. 예를 들어 세 개의 용액, dsDNA, ssDNA, free bases에서 각 용액의 50㎍/㎖은 다음과 같은 A260 values를 갖는다.dsDNA A260 = 1.00ssDNA A260 = 1.37 (37%증가)Free bases A260 = 1.60이러한 관계는 dsDNA는 hypochromic이고 그 base들은 hyperchromic이라는 것으로 설명된다.*hypochromic : 흡수치가 낮아지는 상태*hyperchromic : 흡수치가 높아지는 상태3) Base-stackingBase가 stacking되어있다는 것은 optical rotatory dispersion(ORD)와 circular dichroism(CD) 기술을 ssDNA와 RNA에 적용할 때 밝힐 수 있다 ; 이들 실험은 single-stranded polynucleotide가 helix로 정렬되어있다는 것을 보여주었다. Base의 parallel array는 dinucleotide에서도 검색되는데 이것은 base-stacking이 이러한 작은 분자에서도 존재한다는 것을 말한다. ds polynucleotide에서 (DNA와 합성 model 화합물) stacking은 또한 존재하는 것이 발견되었다.①Base-stacking은 소수성 상호작용을 약화시키는 reagents의 첨가에 의해 없어진다.②DNA sample이 가열된다면 base-stacking은 A260이 증가하는 동일한 transition동안에 감소된다.③수소결합을 끊는 reagents는 단일 가닥의 polynucleotides의 base-stacking에 어떤 영향도 미치지 않으나 변성된 DNA에서 발견되는 dsDNA의 base-stacking을 감소시킨다.이것은 dsDNA가 ssDNA보다 더 stacking되어 있다는 것이다.dsDNA에서 증가된 stacking은 각 strand의 구조에서 두 strand사이의 수소결합의 효과를 생각해 봄으로써 설명될 수 있다. 수소결합과 소수성 상호작용은 모두 약하며 thermn transfer라고도 한다.*Southern blot은 DNA분석에 이용되는 방법이며, 이와 유사하게 northern blot은 RNA분석에 이용되는 방법이며 western blot은 단백질 분석에 이용되는 방법을 말한다.2) Concentration Dependence of Renaturation : C0t CurvesRenaturation에서 처음 일어나는 일은 충돌(collision)이다 ; 따라서 renaturation 속도는 질량작용의 법칙(law of mass action)에 따르며 DNA농도와 함께 증가한다. 이러한 농도 의존은 eukaryotes와 prokaryotes의 DNA의 일부 놀라운 특징을 발견하는데 사용되어 왔다.(그림 4 재생과 흡광도의 관계)DNA → Denaturaion → Renaturation ⇒속도는 농도에 비례∴농도가 높을수록 분자충돌이 많아지므로 빠른 renaturation이 가능해진다.같은 농도(몰 농도가 아닌 g/㎖)를 가진 두 개의 DNA용액을 생각해 보자. 하나는 phage T7 DNA이고 이것의 분자량 M은 2.5×107이며 다른 하나는 phage T4 DNA이고 이것의 M=1.1×108이다. T7 DNA의 몰농도는 T4 DNA의 4.4배이지만 두 용액의 A260값은 같다. 또 두 DNA분자들사이에 base sequence 상동성이 없다고 추정해보자. 두 용액을 혼합, 변성, 재생시키고 시간에 따라 A260을 측정한다. 그러면 다음과 같은 curve가 얻어진다.(그림 5 60℃에서 흡광도의 관계)이 curve의 두가지 특징은 다음과 같다.①이 curve는 두 단계로 되어 있다. 각 DNA의 처음 농도는 같기 때문에 각 단계는 A260에서 감소의 절반을 나타내고 있다.②각 component의 renaturation이 절반이 일어난 곳의 시간이 서로 다르다.*T7과 T4 동량을 혼합하여 실험renaturation은 동량일 경우①mole수가 많을수록(몰 농도 높을 수록)②분자량(M) 작을 수록③갯수가 많을수록빨리 전적 구성의 외부 정보만으로 가축개량을 하여 왔던 것을 제놈의 내부구성의 지식을 함께 이용하여 상승 효과를 얻을 수 있는 새로운 접근방법인 것이다. 또 다른 표현으로 제노믹스를 설명하자면 제놈의 구성과 특성을 종전의 양적 유전학의 각도에서 해석하고 판단하는 학문이자 기술이라고 이야기 할 수 있다.가축 육종에 적용하는 제노믹스(Genomics)의 구체적인 연구는 유전자 지도 작성을 통하여 경제형질 유전자좌(QTL)나 유전자(gene)를 찾아내는 것이다. 이러한 유전자좌(Loci)나 유전자를 유전적 표지(Maker)로 이용하여 기존의 종축 선발의 효과를 높일 수 있는 것이다.이것을 MAS(Marker Assisted Selection)라고 한다. 그러나 제노믹스의 최종목표는 경제형질에 크게 영향을 주는 유전좌나 유전자의 확인과 분리를 통한 이용이다. 제노믹스는 형질 전환 동물 작출 기술이나 복제 기술(cloning)에 비하여 언론매체로 부터 주목을 받지는 못했지만 가축 육종 전문가들은 제노믹스의 잠재력은 실용적 효과측면에서 상기 두개의 기술 보다 훨씬 그 잠재력이 큰 것으로 평가 하고 있다. 제노믹스는 결국 유전자 지도의 작성과 유전자의 확인과 이용의 과정이며 크게 3개의 단계를 거치게 되는 것이다.① 염색체의 유전적 마커(Marker)지도 작성돼지의 제놈은 18개조의 염색체와 성염색체(X또는Y염색체)내에 약 30억 개의 DNA핵산 염기가 나선형태로 압축된 유전물질로 정의 할 수 있다. 또한 돼지의 제놈은 DNA염기로 구성된 약 10만개의 유전자를 포함하고 있다. 만일 DNA 핵산염기를 1개의 활자로 인쇄하여 책을 만들어 쌓는다면 그 높이는 약 15층 건물 높이와 동일하게 된다. 따라서 유전적 정보를 모두 파악하기에는 인적, 물적자원과 장기간의 시간이 소요되므로 소위 톱다운 전략을 이용하여 각 염색체상에 약 20cM 간격으로 유전적 표시인 마커(Marker)를 설정하여 개략적인 지도를 작성하는 것이다. 그것이 유전적 연쇄지도와 염색체의 물리 지도인 것이다. 또는 a 수집 및 정리검정 data 수집 요원 교육수집된 data의 분석, 분석결과를 종축개량협회로 송부농장별 육종 자문ⅲ) 종돈 개량 사업으로 인한 예상 경제적 효과한국은 검정소 검정, 농장검정, 육종가 분석체계 등에 년간 약 10억원이 소요되지만 종돈의 유전적 개량으로 인한 경제적 효과는 년간 150억~300억원에 달할 것으로 추정된다. 만일 현재 능력검정소의 능력개량 추세((표1) 참조)가 유전적인 요인이 70%가 된다고 가정하고 개량체계를 갖추어서 최소한 지금까지의 개량도를 유지하고 개량도를 그대로 비육돈에게도 전달되는 시스템을 갖춘다면 년간 유전적 개량을 통하여 약 126억7천만원의 경제적 효과를 볼 수 있다. 이것은 개량에 소요되는 년간 약 10억원을 투자하여 최소한 12.6배 이상의 투자효과를 볼 수 있는 역시 대단히 효율적인 공공사업이라고 볼 수 있다. 계산 근거는 아래와 같다.일당증체중5.45g × 70% × 22,090원 ÷ 1,000g × 1천만두 = 8억4천만원등지방두께0.453mm × 70% × 15,788원 ÷ 10g × 1천만두 = 50억원사료요구율0.055 × 70% × 16,500원 × 1천만두 = 63억5천만원100kg도달일령0.4167일 × 70% × 165원 × 1천만두 = 4억8천만원합계 126억7천만원(5) 한국 종돈개량을 위한 장기 전략세계의 선진국들은 양적 유전학과 동시에 유전자 지도 작성과 경제 형질에 영향을 미치는 QTL과 유전자 발견에 전력을 경주하고 있다. 특히 유럽의 8개국, 미국, 호주는 컨소시엄을 각각 형성하여 각 연구소별로 1개~2개의 염색체를 맡아서 유전자 지도를 작성하고 있으며 발견된 QTL과 유전자를 공유하고 있다. 아세아에서는 일본이 부분적으로 상기 국가들과 유전자 지도 작성에 공동 연구를 시행하고 있다. 한국도 축산기술연구소등 국가기관과 학계업계가 공동으로 유전자 지도 작성을 위한 축군의 조성과 유전자 분석체제를 갖추어서 세계의 유전자 지도 작성 컨소시엄과 동등한 연구참여가 시급한 실정이다. 종돈개량is)

공학/기술| 2004.06.11| 34페이지| 1,500원| 조회(2,678)

유전자, 핵산, nuclease, 제노믹스, 상업적이용

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[생명공학, 항균제, 해양자원, 유전] 해양미생물을 이용한 상업적 이용 평가A좋아요

목 차Ⅰ서론1Ⅱ본론21. 해양미생물의 다양한 이용22. 해양미세조류의 세포조작31) 미세조류의 세포조작에 대한 의의32) 세포조작의 제반 문제점43) 다양한 원형질체 조제법43. 해양미생물의 유전자 공학54. 해저의 자원61) 해양생물자원62) 심해저 생물 자원63) 해저의 광물 자원75. 해양미생물의 상업적 이용81) 해양미생물로부터 바이오폴리머 개발동향82) 해양 미생물로부터 항암제 신약을 분리하려는 연구143) 유전체 라이브러리를 이용한 해양 미생물 연구15Ⅲ 결 론17Ⅳ Reference18서 론지구 표면적의 70%를 차지하고 있는 해양은 생명을 최초로 탄생시킨 모태일 뿐만 아니라 생물이 진화한 보금자리로서 평균 수심 4,000m, 염분 35‰ 정도이며, 해수의 90∼95%는 연평균 5℃ 이하의 온도를 유지하는 특성을 지닌다. 따라서 해양미생물은 높은 수압, 염도, 저온 등 육상에 비해 극한 환경에 속한다 할 수 있는 해양에 적응하기 위하여 육상미생물과는 다른 대사물질을 생산하거나 생리작용을 발전시켜왔다. 이러한 해양미생물은 해수와 퇴적층에서의 물질순환에 아주 중요한 역할을 수행하고 있으며 근래에는 해양오염이나 어병 연구의 관심대상일 뿐만 아니라 육상미생물과는 다른 생체기능을 바이오산업에 이용하려는 추세가 급증하고 있어 생명공학의 주요 자원으로 급부상하고 있다.미생물은 지구 생물량의 약 60%를 차지하며 지구상의 어떤 환경에서도 존재한다. 다른 생물은 살 수 없는 혹한의 남극 얼음 속에도, 뜨거운 온천수나 심해저의 열수구에서도, 엄청나게 높은 압력이 미치는 심해저에서도, 빛이 전혀 없는 바다 속에도 미생물은 살고 있다. 연안의 경우에도 해수, 해저퇴적층, 갯벌, 부유물질의 표면, 해양생물 표피나 내부기관에는 다양한 형태와 생리적 특성을 지닌 해양미생물들이 존재하고 있다. 해양에서 새로운 미생물들이 발견되고 또 새로운 대사물질이 발견됨에 따라 해양미생물의 종 다양성뿐만 아니라 생태계의 다양성은 새로운 물질의 탐색 대상으로서 깊은 관심을 받게 되었다. 생태 수 있을 것④ 한천표면배양에 의한 증식선택이 가능할 것⑤ 유전적인 선택지표(항생물질내성 등)가 이용될 수 있을 것[Ⅰ] 클로렐라의 특징과 이점[Ⅱ] 클로렐라 원형질체의 가능성(1) 단세포형으로서 단순생활사(2) 단순세포구조 (엽록체 1개)(3) 생육속도가 빠르다(4) 생육조건이 넓다 (pH, 온도, 염도)(5) 배양이 용이 : 액체배양, 한천평판배양(6) 생육요구인자가 특별히 없다 (호르몬 등)(7) 돌연변이 균주를 얻기 쉽다.(8) 종의 다양성을 가지고 있다.(9) 생육생리 (광합성생리)가 잘 알려져 있다(10) 배양기술과 대량배양기술이 확립되어 있다(11) 단백질 함량이 많다(12) 독립영양, 종속영양, 혼합영양적인증식이 가능하다(1) 세포구성물의 완전분리(2) 세포로의 물질도입 및 주입(3) 세포융합에 의한 유전해석(4) 세포융합에 의한 육종(5) 형질전환(6) 세포벽의 재생과 분화 기구의 해명(7) 세포막 및 표면 단백질 연구(8) 세포의 소화성이 증대( 표1 세포조작의 전체적인 윤곽 )2) 세포조작의 제반 문제점모든 조작과정에 있어서 염두에 둘 것은 세포의 생리상태를 가능한 한 정상적으로 유지시켜, 다음에 일어나는 재생과 증식의 단계에 충분히 견딜 수 있도록 하는 것이다. 예를 들어서 원형질체화도 단순히 효율만 좋게 원형질체로 만들면 된다는 것이 아니라 다음의 제반 사항에 유의해야 할 것이다.① 처리 직전의 세포상태의 조절② 처리 중의 세포상태의 조절 (온도, 빛, 염농도, pH, 처리시간 등)③ 삼투압조절제의 종류와 농도④ 원형질체막의 안정화⑤ 원형질체의 순도와 순화방법⑥ 목적에 따른 원형질체화도의 정도(세포벽 분해 정도와 원형질체의 악화와의 균형이 중요한 인자가 된다.)(그림 1 클로렐라 세포 조작의 모식도)3) 다양한 원형질체 조제법① 다당류 분해효소에 의한 세포벽 분해법② EDTA나 계면활성제 처리법③ 세포벽의 물리적 파쇄법④ 세포벽 변이체의 유발법⑤ 자기분해법어떠한 조류세포라 하더라도 증식 회로 중에서 자기자신이 세포벽을 파손시켜 분열할 필오는 지역이다. 이러한 곳을 해저열 수광구라고 한다. 이러한 물이 찬 바닷물과 만나면서 백금, 구리, 납, 아연, 카드뮴과 같은 중금속이 포함된 덩어리를 형성한다.(그림 4 중금속 덩어리)5. 해양미생물의 상업적 이용1)해양미생물로부터 바이오폴리머 개발동향①소개생체고분자(biopolymer)는 생물이 생산하는 고분자물질로서 주로 수용성이나 불용성인 다당류가 주된 구성물질이다. 특히 다당류(polysaccharides) 및 그 유도체는 이미 알려진 식물이나 해조류에서 유래된 천연다당류 또는 합성고분자와는 달리 독특한 물성을 지니며, 독성이 낮으며 생분해성이 있어 환경에 적합하여 학문적 연구 및 산업적 응용에 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 합성고분자의 환경 내 낮은 분해율로 기인된 환경오염의 문제해결을 위한 대안으로 미생물이 생산하는 생체고분자물질에 대한 관심이 높아지고 있으며 미생물을 이용하여 합성고분자물질을 생체고분자물질로 대체하려는 연구가 진행되고 있다.다당류는 10개 이상의 단당 또는 유도단당이 glucoside 결합에 의하여 형성된 탄수화물계 고분자로 자연계에 가장 풍부하게 존재하면서 인간에게 유용하게 사용되어온 대표적인 바이오폴리머로 분자량, 구성당의 종류, 결합 순서, 결합양식, 결합위치 및 branch의 형태에 따라 다양하게 존재하며 다당류의 겔 형 성능, 유화 안정능, 표면장력 조절능, 물흡수능, 접착능, 윤활능 및 필름형성능 등의 광범위한 기능적 특성을 이용하여 각종 산업분야에 주요 산업소재로서 사용되어 왔다.미생물이 생산하는 다당류는 세포에서의 기능에 따라 3가지 형태로 분류되는데, poly-β-hydrobutylrate(PHB) 및 glycogen과 같이 탄소원 및 에너지원의 저장물질로 이용되는 세포내 다당류 (intercelluar polysaccharide), Gram 음성균의 lipopolysaccharide, teichoic acid, β -glucan 및 균류가 생산하는 glucan와 같이 세포벽의 구성성분으로 세포구조를 이루는1,6-β-glucan을 함유 한 amino sugar가 있고 3 - 6 개의 서로 다른 단당구성과 hexa-, hepta- 및 octasaccharide의 반복서열을 가지고 이에 부가하여 acyle group의 첨가되어 다당류의 복합성의 증대된다. 또한 다당류는 고유전하에 따라 3가지로 분류되는데, alginate, phosphomannan, xantan gum등이 속한 중성당과 uronic acid로 구성된 산성다당류(anionic polysaccharide), 대부분의 homopolysaccharide인 dextran, leavan, pulluan, curdlan등이 속한 중성다당류(natural polysaccharide), 아미노당을 포함하는 다당류로서 구성아미노당이 N-acetylation 되어 있는 특이적인 당인 염기성다당류(cationic polysaccharide)등이다. 남조류 유래의 EPS는 10종의 단당류가 보고되었는데, 6 탄당으로 galactose, mannose, 5 탄당으로 ribose, xylose, arabinose, deoxyhexose로서 fucose, rhamose, 산성 6 탄당으로 gluconic acid, glacturonic acid, 그 외 methyl sugar, amino sugar등으로 보고되었다. 남조류유래의 EPS에서 구성당의 단당류는 대부분 glucose이며, acidic sugar로서 uronic acid (glucronic acid & galaturonic acid)가 중합체의 50% 이상을 차지한다. 남조류 EPS의 대부분의 다당체는 산성 다당체로 2개의 서로 다른 uronic acid가 존재하며 다른 미생물에 존재하지 않는 1-2개의 pentose sugar가 항시 존재하는등 남조류유래 다당체의 80% 이상이 매우 복잡한 구조를 갖는 것으로 보고되었다. 이는 남조류 유래의 생체고분자 물질은 미생물 및 대형 조류와는 다른 형태를 가지며 남조류의 다당류의 단당 수가 항상 4개 이하인 것은 남조류가 진적회로의 광저항성 및 초전도복합소재로 사용되고 있으며, 특히 의약분야에서 진단과 인체 소재로서 생체적합성과 혈액융화성을 갖는 의약품 소재로서 용도개발이 이루어 지고 있다. 따라서 현재 비약적인 생물공학 및 화학공학의 발전을 통하여 다당류의 구조, 물성, 기능이 밝혀지고 이를 이용하여 원하는 물성의 다당류 생산이 가능함에 따라 상업적 중요성이 증대되고 있다. 현재 다당류는 단당구조, 물성, 물성간의 상호관계가 밝혀지고 유전자 조작에 근거한 구조의 수식(modification)이 가능하여 원하는 물성의 다당류를 얻을 수 있는 생고분자공학(biopolymer enginieering)으로 발전되으며 미생물 유래의 다당류 및 유도체에 대한 학문적, 산업적 중요성이 증대되고 있다(이, 1992; 박, 2000).⑤국외의 EPS 개발동향해양으로부터 유래되는 다당류는 오래 전부터 인간 생활에 이용되어 왔는데, 해조류 유래의 한천(agar), 알긴산(alginase), 카라제난(carageenan)이나 갑각류 유래의 키틴, 키토산 등이 그 예이다. 이러한 바이오폴리머의 부가가치는 다양한데 식품용 agar는 US$15/Kg 이나 시약용의 전기영동여 고품질 agarose는 US$ 100-200/Kg 수준이다. 알긴산의 경우 매년 상업적으로 3만여톤이 생산되는데 염료고정제, 제제첨가제, 응입제 등 일반 상용화 제품의 판매가격은 US $5-20/Kg 이지만 면역촉직제나 세포고정화용 겔형성제 등의 의약품용 고순도 알긴산일 경우는 US$ 40,000/Kg 이 되는 고부가가치를 지니고 있다.(표 3)미생물유래 다당류에 대한 연구는 1942년에 Leuconostoc mesenteroides가 생산하는 다당류인 dextran이 혈장증량제로 개발된 이래 xanthan gum, pullulan 등을 비롯한 여러 가지 다당류에 대하여 기초 및 응용연구가 진행되어 왔다(이, 1992). 이러한 미생물성 EPS는 조건에 따라 겔 형성능, 유화안정능, 표면장력의 조절능, 물흡수능, 점착능, 윤활능 및 는 연구

공학/기술| 2004.06.11| 21페이지| 1,500원| 조회(2,059)

미생물, 유전자, 해양자원, 상업적이용, 세포조작

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[신물질탐색] 항진균제의 용도

목 차page서 론본 론1. 항진균제의 개요2. Polyene계 항진균제(1) Amphotericin B3. Azole계 항진균제(1) 아졸계 항진균제의 작용 기전 규명4. 항진균제의 응용(1) 항진균제로부터 암 세포 자멸 유도 효능 발견(2) 항진균제인 이트라코나졸 (itraconazole)의 간 안정성(3) 비강 내 항진균제 투여와 만성 비부비동염에 효과적결 론새로운 항진균 물질의 동물 실험 결과 발표※ Reference서 론자연계에는 많은 수의 미생물들이 존재합니다. 또한 우리가 알고있는 미생물은 자연계에 존재하는 미생물 중에 5% 정도 만이라고 하는 보고도 있습니다. 이렇듯 자연계에 존재하는 미생물들에는 우리가 생활에 이용할 수 있는 대사산물을 생산하는 미생물들이 많이 존재하고 있습니다. 예를 들어 술과 식초 등을 만드는 효모 등도 미생물이라 할 수 있죠. 또 많이 이용하는 미생물 종에는 방선균이라는 종이 존재합니다. 이 방선균은 산업적으로 아주 유용한 미생물로 항생제, 항암제 등의 생리활성물질, 산업적인 방법으로 중금속의 흡착, 난분해성 물질의 분해 등을 하는 아주 유용한 미생물입니다.또한 생리활성물질이란 생물이 생을 영위함에 있어서 생체의 기능을 증진시키거나 혹은 억제시키는 물질을 말하며, 생체 내에서 기능 조절에 관여하는 물질의 결핍이나 과도한 분비에 의해 비정상적인 병태를 보일 때 이를 바로잡아주는 역할을 하는 물질이라 정의 할 수 있다. 생리활성물질의 창출은 생체의 보다 나은 건강한 삶을 영위하기 위하여 대단히 중요하다.새로운 생리활성의 물질의 창출은 동식물과 같은 천연물로부터 얻거나 미생물 및 동식물 세포주의 대사 산물로부터 추출 정제 할 수도 있고 화학합성에 의해서도 얻을 수 있다. 천연에 존재는 생리활성물질은 처음에는 주로 생체로부터 선도물질을 얻고 이를 골격으로 하여 화학적으로 변형 생산하는 경우가 대부분이다.생물공업에서의 신물질은 세포의 다양한 대사 과정 중에서 생성되는 산물을 우리가 이용하는 것으로서 자연계로부터 다종다양한 미생물을 어렵다. 가장 효과적인 항진균제로는 Polyene계 항생물질이다. 암포테리신 B는 내복·외용·주사를 할 수 있고, 특히 정맥주사가 가능한 유일한 약제이다. 나이스타틴·트리코마이신은 내복과 외용, 펜타마이신·피마리신·아자로마이신은 질정(膣錠)으로 사용한다. 백선균에 대하여 유효한 항생물질로는 바리오틴을 비롯한 피롤니트린·시카닌·그리세오풀빈 등이 있는데, 그리세오풀빈은 내복으로 사용한다. 플루시토신은 내복으로 심재성 진균증에 유효하며, 백선·칸디다증에는 외용제로서 톨나프테이트·클로트리마졸·할로프로진·시클로피록스올라민·엑살라미드·미코나졸·에코나졸·이소코나졸 등을 사용한다.2. Polyene계 항진균제(1) Amphotericin B1기원 : 방선균(Streptomyces nodosus)으로부터 생성된다. 약의 농도와 진균의 약물 감수성에 따라 정진균작용을 나타내기도 하고, 살진균작용을 나타내기도 한다.2작용 기전 : 세포막의 sterol(특히 ergosterol)옆으로 끼어들어 친수성 채널을 형성한다. 세포막의 sterol과 반응하여 구멍이나 통로를 만들게되고 그 결과 세포막의 투과 도가 증가하게 되면 여러 작은 분자들이 빠져나와 죽게된다. (살진균작용).3흡수, 분포 및 배설(ADME) : 위장관으로 거의 흡수되지 않으므로 주사로 투여해야 한 다. 초회 1-5mg을 투여한 후 하루 0.4-0.6mg씩 증가시키면 최고치가 0.5-2㎍/ml에 도달할 수 있다. 이 때 혈장 평균농도는 0.5-2㎍/ml이다. 대부분의 약물이 혈장중의 콜레스테롤 함유막과 결합하는 것 같으며, 혈중 순환 약물의 95%정도가 Lipoprotein에 결합한다. 늑막, 복막, 활막, 안방수 등 염증부위에서의 약물농도는 최저혈장농도의 2/3정도이며 태반을 쉽게 통과하나 뇌척수 액, 양수로는 거의 통과하지 못한다. 소변으로 매우 서서히 배설되며 투여된 용량의 약간만이 활성형으로 배설된다.3. Azole계 항진균제(1) 아졸계 항진균제의 작용 기전 규명면역계(immune system)가 약화된 사람은 장기 및 세포조직을 이식할 때 발생할 수 있는 거부 반응을 제거하기 위해 이용되는 약물로 T 세포의 활성을 유도하는 면역계의 신호 전달 경로(signaling pathways)가 약물에 의해 저해됨으로써 약효가 발휘된다. 약물로 인해 칼시뉴린(calcineurin)이란 효소의 기능이 차단되는데 이 효소가 면역 세포 활성을 유도하는데 중요한 기능을 담당하기 때문이다.이번 연구가 대상으로 삼은 또 다른 약물인 아졸계 항진균제는 사람에게 전혀 무독하다는 장점을 갖는다. 그러나 이 약물은 진균 세포를 직접 사멸시키지는 못한다. 그 대신에 이 약물들이 진균 세포의 성장을 저해하기 때문에 일정 수준의 치료 효과를 유도할 수는 있다. 다만 진균 세포의 성장만이 멈추었을 뿐 사멸한 것은 아니기 때문에 아졸계 약물에 대해 저항성(resistance)을 획득하는 진균이 증가할 위험이 있게 된다.세균이나 바이러스와 달리 진균은 인체 세포와 유사한 진핵세포(eukaryotic cells) 상태로 존재한다. 진균에 의한 감염증 치료가 어려운 이유가 바로 이 점에 있다. 진균에 의한 감염증은 면역계가 약화된 사람들에게 심각한 감염증을 유발할 수 있다. 이식 수술에 따른 거부 반응을 억제하기 위해 이 약물들을 사용하면 면역계의 기능이 저하되기 때문에 세균이나 바이러스, 진균에 의한 감염증 발병 위험이 함께 증가하는 문제가 발생하는 것이다. 예를 들어, 효모균증(cryptococcal infection)의 경우 이식 환자 100명 당 두 명에서 세 명 꼴로 발병하는데 50% 정도가 이로 인해 사망할 만큼 높은 사망률을 보인다. 칸디다 알비칸스(Candida albicans(Candida albicans)에 의해 발병하는 아구창(thrush)과 식도염(esophagitis), 질염(vaginitis) 등 또한 빈번하게 발병하는 대표적인 진균 감염증에 속한다. 이 같은 진균 감염증 치료에 사용되는 약물은 드문 편이고 심각한 부작용을 동반하는 문제가 있다. 사용 가능한 약물의 종류가 제한적 항진균제 효능이 증진된다는 것이다.이를 검증하기 위해 FK506과 결합하지 않도록 칼시뉴린에 돌연변이(mutation)를 유도한 결과 약물을 혼용해 처리하더라도 진균 세포가 사멸하지 않고 저항성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 칼시뉴린을 진균 세포로부터 아예 제거한 실험에서도 돌연변이 유도 효과가 없어진다는 사실을 확인할 수 있었다.이번 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health) 산하의 연구 기관 가운데 하나인 국립알레르기·전염병연구소(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)로부터 연구비 지원을 받았다.4. 항진균제의 응용(1) 항진균제로부터 암 세포 자멸 유도 효능 발견경구용 항진균제(antifungal agent)의 일종인 그리세오풀빈(griseofulvin)을 단독으로 사용하거나 또는 노코다졸(nocodazole)과 혼합해 사용할 경우 암 세포의 세포 자멸 기작인 아포토시스(apoptosis)가 유도될 수 있다는 새로운 연구 결과가 발표되었다. 이번 연구는 대만 타이페이의대(Taipei Medical College)의 유안-쑨 호(Yuan-Soon Ho) 박사 연구팀이 수행했으며 연구 결과는 학술지 "국제암학회지(International J. of Cancer)", 2월 1일자를 통해 소개되었다. 이번 연구에서는 항진균제 그리세오풀빈을 사용해 면역 결핍 상태의 쥐에게 생긴 결장 종양 세포를 제거할 수 있다는 사실도 확인했다.연구팀은 사람의 결장직장 암종(colorectal carcinomas)과 백혈병(leukemias), 간세포암종(hepatocellular carcinomas)으로부터 유래하는 세포계(cell lines)와 정상적 인 각질형성세포(keratinocytes)에 항진균제 그리세오풀빈을 처리한 다음 그 결과 분 석을 시도했다. 연구진은 이 과정에서 극히 낮은 농도의 그리세오풀빈만으로도 세 포의 자멸 기작인 아포토시스가 유도된다는 사실을 저해를 받은 또 다른 원인으로는 사이클린 B1/cdc2 키나아제(B1/cdc2 kinase)의 활성이 높아지고 myt-1의 하향조절(downregulation) 현상이 작용하는 것으로 확인되었다.연구팀은 그리세오풀빈과 함께 노코다졸을 혼용해 암 세포에 처리할 경우 세포 순환이 차단되는 효능이 증진된다는 사실도 확인했다. 그러나 노코다졸의 그 리세오풀빈 효능 증진 효과는 정상적인 각질형성세포에서는 발현되지 않았다고 한 다. 실험 결과를 세부적으로 살펴보면 그리세오풀빈을 단독으로 사용했을 경우 G2/M 단계가 저해되는 비율이 41%였고 노코다졸을 단독으로 사용했을 경우에는 그 비율이 9.8%였으며 두 약물을 함께 처리했을 경우에는 저해 비율이 95.8%로 매우 높아지는 경향을 보였다.연구진은 이와 같은 일련의 시험관 시험 결과가 생체내에서도 확인되는지 여부를 검 증하기 위해 면역 결핍을 유도한 쥐에 발생한 결장직장암 세포를 대상으로 생체내 실험을 시도했다. 약물 투여는 그리세오풀빈 단독 투여와 노코다졸 단독 투여, 두 약물의 혼용 투여 등 세 가지 방법을 적용했다. 그 결과 약물 투여 후 6주간 지난 시점에서 종양의 크기가 극적으로 감소하며 종양 세포의 생장이 정지하는 효능을 확 인할 수 있었다고 한다. 그리고 다른 항암제와 달리 약물 투여로 인해 유발될 수 있는 심각한 부작용이 발견되지 않았다.(2) 항진균제인 이트라코나졸 (itraconazole)의 간 안정성조갑 진균증에 대해 경구용 항진균제인 이트라코나졸로 간헐적 치료를 하는 것이 안전한 것 같다고 한다. 특히, 일부 간염의 보고들에도 불구하고 이트라코나졸이 간손상을 유발하지 않는다고 한다.미국 라스베가스에 있는 네바다 대학, 캐나다 토론토 대학 그리고 프랑스에 있는 연구자들은 표층의 진균 감염을 치료하기 위해 새로운 항진균제의 사용이 증가함으로 인해 이 약물의 안전성을 연구하였다.연구자들은 이트라코나졸이 효과적이고 대개 작고 되돌릴 수 있는 부작용들이 발생할 뿐이기 때문에 환자들이 잘 견디어 낼 수 있다다.

의/약학| 2004.03.21| 10페이지| 1,000원| 조회(577)

항생제, 방선균, 탐색, 항진균제, 작용기전

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