효모에서 유전자 교차와 재배열을 조절하는 복제 단백질 A(RPA)와 Rad52의 상호 협력적-독립적 기능 현상 연구를 통해 보편적인 생명의 유전적 다양성 원리와 함께 유전자 재조합 기술의 향상을 유도할 수 있는 기초생명과학 기술을 확립하고자 함.

효모에서 유전자 교차와 재배열을 조절하는 복제 단백질 A(RPA)와 Rad52의 상호 협력적-독립적 기능 현상 연구를 통해 보편적인 생명의 유전적 다양성 원리와 함께 유전자 재조합 기술의 향상을 유도할 수 있는 기초생명과학 기술을 확립하고자 함.

대학·출연(연),기업의 혁신적인 초기 연구성과의 신약개발 및 사업화 연계지원을 위해 신약개발지원센터의 연구인프라를 활용하여1. 혁신적인 합성신약 개발 지원을 위한 선도, 후보물질 최적화 지원2. 공동연구를 통한 차세대 혁신신약개발 플랫폼 기술 구축

1. 모델 효모의 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 감수분열 특이적 기능과 Chromosome 구조 안정화 연구 • 효모 코히신 유전자와 복제 단백질 A는 유전자 복제과정에서 유전체의 안정성과 유전자 발현, 그리고 유전체 손상을 위한 회복 단계에서 핵심적인 역할을 수행함. 본 연구에서는 코히신 복합체와 복제 단백질 A의 감수분열 과정에서의 chromosome dynamics 연구를 single spot tracking method를 활용하여 조절된 환경에서 유전체 복제와 chromosome 구조 형성과정을 본 연구진이 보유한 Nikon 3차원 자동 초첨 형광현미경 PFS (perfect focus system)을 활용한 live-cell과 에서 관찰 함. • 효모 유전체 복제 과정에서 유전체의 구조의 안정화와 재조합 과정에서의 상동염색체의 접합을 위한 synaptonemal complex (접합구조) 연구를 수행할 것임. 2. 효모 감수분열 특이적 Chromosome 구조형성 단백질 및 유전자 재조합의 연관성 연구 • 효모 코히신 복합체는 감수분열 과정 초기에서부터 분열 1기와 2기에 모두 관여하며 특히 chromosome 구조 형성에 중요한 핵심인자로 작용함. 염색체 구조형성 인자(Zip1, Zip2, Zip3)와 cohesin (Rec8, Rad61, Pds5)이 변이된 세포 주에서의 유전자 상동재조합의 변화와 특이성 연구가 수행될 것임. • 복제 단백질 A에 의한 유전자 교차 및 재배열 조절, 코히신 복합체에 의한 Chromosome 구조 안정화 현상을 최초로 규명하는 연구가 수행 될 것임. 3. DNA 이중가닥 절단 신호에 따른 복제 단백질 A와 유전자 재조합의 연관성 연구 • 본 연구실에서는 최근 2016년, 2019년 두 편의 Nucleic Acids Research지에 코히신 조절 인자인 Hrr25, DDK, 그리고 Mek1 kinase에 의한 상동재조합 조절 기전을 보고하였음 (Yoon et al., 2016; Hong et al., 2019). 이어진 연구를 통해 감수분열 과정에서 자매염색분체(sister chromatids)와 염색체 구조의 조절, 상동재조합에서의 strand exchange과정, 그리고 double-Holliday junction형성 과정을 규명하고자 함. • 재조합 산물인 교차(Crossover)형성에 관여하는 recombinase인 Rad51과 Dmc1에 대한 복제 단백질 A (RPA)가 염색체 변형과 상동염색체 결합 과정에서 작용하는 역할이 무엇인지에 대한 초고해상도 현미경 기법(Super-resolution microscopy, SIM)을 활용하여 세포 내의 염색체 다이내믹스에 관한 연구가 진행 될 것임. • 효모에서의 복제 단백질 A (RPA)에 의해 프로그램 된 DNA 이중가닥절단 형성 및 후속 단계를 조절하는 기전에 대한 연구를 진행 하려함. 4. 상동 재조합 과정에서 코히신과 복제 단백질 A의 주형가닥 선택 과정에서의 역할 연구 • 본 연구에서는 코히신 복합체와 그 조절 과정에 의한 DNA 가닥 교환(DNA strand exchange)을 상동주형선택(homolog template choice) 과정에 초점을 두고 연구 하고자 함. 5. Rad52와 연관된 유전자 재조합 네트워크 조절 및 반응 인자 발굴 • 복제 단백질 A와 Rad52는 물리적 결합을 이루며, 유전체 복제와 수선, 그리고 재조합 과정을 완성함. 특히, Rad52 단백질은 재조합 인자인 Rad51을 활성화 시키는 기능을 가지며 복제 단백질 A를 DNA 단일 가닥으로부터 제거하는 역할을 담당하는 것으로 판단되어 관련 연구를 진행할 것임. 아울러, 재조합의 최종 산물인 crossover혹은 non-crossover형성 기전을 이해하기 위한 연구를 수행할 계획임. • 효모 모델 시스템을 활용한 본 연구를 통해 세포주기 특이적 유전자 재조합에 대한 코히신 역할과 조절에 대한 기전을 함께 규명할 것임.