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KIST 강릉분원은 지난 40년간 KIST가 성취한 연구개발의 역량과 경험을 바탕 으로, 강원지역의 과학기술 발전에 기여하기 위하여 2006년도에 강릉 과학산업단지 내에 연구소 건설을 완료하였다. KIST 강릉분원은 대관령 지역의 천연물로부터 생리활성 물질 발굴, 동해안 지 역의 해양자원 개발, 그리고 지역의 환경 보전과 같이 강릉분원이 위치한 지역적 특 성을 반영한 연구개발 활동을 활발하게 전개하고 있다. 즉, 천연의약센터, 기능성천연 물센터 및 환경연구그룹 등으로 구성되어 있으며 구체적인 연구분야 및 내용은 다음 과 같다. 천연의약센터(Natural Medicine Center)에서는 국내 육상 및 해양생물자원으 로부터 항암, 항비만, 항치매 및 항염증과 같은 다양한 질병에 효능을 보이는 신규 천 연물 의약소재를 발굴하고 실용화시키는 연구를 진행하고 있으며 이를 위해 본 연구 소의 최신 연구장비와 의약학분야의 전문인력을 바탕으로 다양한 천연물을 대상으로 생체내외 활성을 탐색하여 약효가 탁월하고 부작용이 적은 소재를 발굴하고 다양한 동물모델을 이용한 인체적용 기능성 연구도 동시에 진행하고 있다. 이러한 연구를 통 해 선정된 유용 천연물 자원을 질병 치료 및 예방을 위한 천연의약으로 개발하기 위 하여 활성성분의 탐색, 분리 최적화, 화학적 구조분석 및 대량생산기법 연구를 하고 있다. 기능성천연물센터(Functional Food Center)는 천연물의 다양한 생리활성을 탐 색하여 유용천연물을 발굴하고, 천연물 화학 및 물리적 가공 연구법을 활용함으로써 궁극적으로 기능성 식품소재 개발을 목표로 하고 있다. 천연물에 전문화된 기기도입 및 시스템구축을 통한 천연물 유효성분의 탐색, 추출, 분리 및 구조결정, 천연물의 초 고속분석법을 연구하고 있으며, 이화학적 안정성이 낮은 천연의 유효성분들을 효율적 으로 추출하고 안정화시키기 위한 신개념의 물리적 가공기술을 통하여 기능성소재의 산업화를 위한 원천기술 개발을 추진하고 있다. 환경연구그룹은환경오염정화를위한소재및시스템개발을목적으로하는연구그룹으로 강원도지역의심각한오염원인수백개의폐광산정화를위해천연미네랄과폐기물을활용하여 경제적으로오염정화 를할수있는소재를개발하고오염현장에설치및가동할수있는시스템을 개발하며토양및지하수내에존재하는중금속, 유기오염물질을 동시에 제거할 수 있는 정 화물질도 개발하고 있다. 천연물, 환경분야에서 세계적 연구기관을 지향하고 있는 KIST강릉분원은 최신 의 연구정보를 교환하고 다양한 천연물 자원을 확보하기 위하여 세계 각국의 전문연 구기관들과 활발한 국제협력을 수행하고 있으며, 국내의 여러 관련 연구기관 및 대학, 기업 등과도 활발한 교류를 통해 글로벌 시장에서 우뚝 설 수 있는 세계적인 천연물 신약 및 기능성 식품 개발에 박차를 가하고 있다.

Luteolin(3’,4’,5,7-hydroxy flavone) is a flavone aglycone known to have anti-inflammatory, antioxidant and anti-cancer effects, but it is limited in pharmaceutical material due to low water-solubility. Therefore, the aim of study is to synthesize luteolin glycoside (LG) for increasing water-solubility. The LG was synthesized by the transglycosylation reaction of amylosucrase of Deinococcus geothermalis (DGAS) using luteolin and sucrose as an acceptor and a donor, respectively. The maximum yield of the LG product was established to be 89.3 % with a 1:7.16 molar ratio of donor and acceptor molecules, in 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7) at 37°C for 24 hr and the results of HPLC showed that only one transglycosylation product was detected. The structural analyses using 13C and 1HNMR proved that the transglycosylated product was luteolin-4'-O-glucoside.

A highly efficient biocatalytic system was constructed to make bioactive resveratrol poly-glucosides in a chain by using sucrose as a cheap source of UDP-glucose donors with the help of amylosucrase, DgAS from Deinococcus geothermalis. The system is superior as the reaction is very fast, direct, high rate of conversion of substrates to products, high thermostable, and regio-stereospecific with very effective in action at 40°C. Successfully our system can convert around 98% resveratrol to its resveratrol glucosides in a short time. The amylosucrase DgAS not only added glucose in multiple hydroxyl positions but also conjugates glucose in the chain as a result highly soluble glucosylated products are formed. Because of the highest thermostability and specific action among all known amylosucrases (ASases), DgAS has proven its importance for the transglucosylation activities in different polyphenols on an industrial scale. Therefore, our system can be used industrially for the cost-effective production of resveratrol glucosides.

Glycogen branching enzyme(GBE)은 α-1,4-glycosyl 결합을 새로운 α-1,6-glycosyl 결합으로 전이시키는 특성을 가지며, 생체내 glycogen의 생합성에 중요한 역할을 담당한다. 본 연구에서는 각각의 Escherichia coli(EBE), Deinococcus geothermalis(DgBE), Vibrio vulnificus(VvBE)의 branching enzyme 유전자를 동정, 클로닝 한 재조합 플라스미드를 Escherichia coli를 이용하여 단백질을 대량생산하고 정제하였다. 정제된 GBE 3종류를 이용하여 amylopectin을 기질로 변성전 분을 생산하였다. 이후 변성전분의 구조적, 이화학적 특성을 알아보기 위하여 가지결합분포, 수 용액상에서의 분자량 및 부피,점도, hydrolysis kinetics를 통한 소화속도 측정 등을 실시하였다. 생산된 변성전분은 EBE처리 시료의 경우 중합도 10~18정도의 chain을 다량으로 함유하는 특성 을 보였으며 DBE의 경우 중합도 5~8정도의 chain의 비율이 높았으며, VBE 처리 시료의 경우에 는 중합도 3~5정도의 짧은 chain의 비율이 상대적으로 매우 높은 특성을 보였다. 변성전분은 Rapid Visco Analyzer 측정결과 8% 농도에서 점도가 거의 나타나지 않았다. 나노 입도측정기를 통하여 변성전분의 입자 사이즈를 측정하였는데, VvBE변성전분의 경우 13.54(d.nm) EBE변성전 분의 경우 15.69(d.nm), DgBE변성전분의 경우 11.70(d.nm)의 크기를 나타내었다. Porcine pancreatic amylase와 human pancreatic amylase를 이용한 enzyme kinetics를 통한 소화속도 측 정시 VvBE변성전분의 경우 소화속도가 amylopectin보다 약 2배정도 감소하는 것으나 나타났으나 EBE변성전분은 경우 amylopectin보다 약간 빠르게 소화되는 것으나 측정되었다. DgBE변성전분 의 경우 VvBE와 DgBE의 중간정도의 소화속도를 확인할 수 있었다. 위와 같은 결과를 바탕으로 종합적으로 유추하였을 때 glycogen branching enzyme을 이용한 변성전분 제조 시 amylopectin 에 비하여 α-1,6-glycosyl결합이 많아지고 중합체의 구조가 컴팩한 구조의 클러스터 단위화 되 는 것으로 보인다. 이 때 변성전분은 분자크기가 1000배 이상 줄어들고 점도가 현격히 감소하며, 짧은 가지결합으로 인해 소화속도가 느려져 지소화성 전분소재로서의 식품산업 등에 응용이 가능 할 것으로 판단된다.

We have developed an Identification and Quantification by GlycoProteome Analyzer (IQ-GPA) for high throughput analysis of N- and O-glycoproteome. Herein, we introduce the web version of IQ-GPA for a database search and algorithmic suite with tandem mass spectrometry of HCD/CID/ETD (EThcD) in a shotgun experiment. We have designed to easily handle high-throughput glycoproteomic data with graphical user interfaces, and users can instantly access to a range of Glycan Database Builder as well as N and O-GPA modules using Microsoft Azure cloud platforms. With spectra files and the glycopeptide database of interest, the modules identify and quantify intact N- and O-linked glycopeptides in the complex samples, which requires the following steps: 1) DB Builder Module generates a GPA database using the detailed parameters after select working directory. 2) Analysis Module requires a spectrum file and a GPA-Database to analyze N- and O- glycopeptides with user specific parameters. 3) GPA Report Module shows the results and statistical charts on the website. In addition, IQ-GPA contains a module for the classification of N-glycopeptides as core- and outer-fucosylated types using the artificial intelligence ( https://www.iqgpa.org ).

Human milk oligosaccharides (HMOs) have been proven to be a key ingredient found in breast milk and beneficial to infant health. Structurally, the fucose-containing oligosaccharides are major components, with a proportion of approximately 50–80% in the HMOs. In particular, 2-fucosyllactose (2’-FL) and 3-fucosyllactose (3-FL) are 2 major components of the abundant HMO component. Importantly, 2’-FL is approved for use in infant formula for improving probiotic functions by the FDA of the USA and the European Food Safety Authority, while 3-FL can be used as a prebiotic to improve the growth of beneficial microorganisms. Over the last decade, various approaches have been conducted for fucosyllactose (FL) production, including chemical synthesis, enzymatic conversion, and microbial fermentation. Most studies were performed in Escherichia coli due to the simple culture conditions and availability of various genetic tools. Besides E. coli, Bacillus subtilis and Saccharomyces cerevisiae have also been selected as the hosts for the production of FL due to their generally regarded safe (GRAS) status. As a type of GRAS strain, Corynebacterium glutamicum has been widely used in the biosynthesis of food-grade, high-value-added products, including lysine, glutamic acid, violacein and resveratrol. In this study, the biosynthetic enzymes of FL were condon-optimized and heterologously expressed in engineered C. glutamicum for the production of FL. The trace amount production of FL was confirmed by TLC, HPLC in this study.

Huntington’s disease (HD) is an autosomal dominant neurodegenerative disorder. The main cause of HD is assumed to be the mutation in the gene coding for huntingtin (Htt), and the mutated Htt contains an abnormally expanded polyglutamine stretch (polyQ>35), which tends to aggregate into insoluble amyloid-like fibrils. Many attempts were made to inhibit the polyglutamine-induced protein aggregation, and the non-reducing disaccharide trehalose was reported to alleviate the disease symptoms of HD transgenic mice. However, trehalose is known to be rapidly hydrolysed to glucose by trehalase enzyme present in the small intestine, and its uptake into tissues is regarded to be very low. In addition, there is no evidence that trehalose can cross the blood-brain barrier (BBB). Here we show that BBB-permeable trehalose derivatives could be prepared by applying the delivery methods which are previously developed before, and the derivatives were found to efficiently prevent the aggregation of polyQ in the transfected HEK293 cells. Furthermore, the derivative (TD-G6), when given ad libitum to a transgenic mouse model of HD (Tg R6/2), was found to significantly prolong lifespan, improve motor functions and reduce the inclusion bodies in the mouse brain compared with the trehalose control.

(재)경기과학기술진흥원 경기바이오센터는 국내 생명공학분야의 효율적 육성과 연구개발을 위해 바이오/제약기술의 산업화 지원을 수행함으로 지역산업 고도화 및 국가경쟁력 강화에 기여하고자 설립되었으며, 道 내 바이오 기업의 연구개발을 전폭적으로 지원하여 신약, 세포 치료제, 바이오 신소재 개발을 돕고 기업의 가치와 경쟁력을 높여가고 있습니다. 이를 위해 Translation Research를 통하여 기초연구 성과의 산업화에 앞장서고 산․학․연 협 력의 시너지 효과를 극대화함으로서 기초연구 성과로부터 21세기 기업이 원하는 기술을 발 굴, 재가공하여 신기술의 실용화를 지원하고 있습니다. 또한, 첨단 인프라를 구축하고 전문 분석시험, Pilot, 단백질 위탁생산, HTS/HCS 스크리닝 등 전문서비스를 통해 기업의 기술상 용화 또한 적극 지원하고 있으며, 국내외 우수 연구기관과의 기술도입 ․ 이전 네트워크를 구 축하고 활발한 기술교류협력을 추진하고 있습니다. 본 세미나에서는 이러한 경기바이오센터 의 역할과 기능에 대하여 소개하고자 합니다.

최근 사용되고 있는 항암성 화학요법제 및 항생물질은 정상세포에 대한 독성, 암세포의 내성획득, 인체내에서의 신속한 분해와 배설 등의 결점과 임파구 및 세포 등을 파괴한다. 이런 화학물질의 결점을 보완하는 대안으로 약용식물과 더불어 담자 균류인 버섯을 대상으로 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 담자균류 버섯으로 부터 생산되는 활성물질은 주로 다당체인 β-glucan으로 밝혀져 있으며, 약리적인 특 성은 면역증대, 항암, 암전이억제, 항산화, 항당뇨, 항균, 상처치유능, 항염증, 항혈전 등 여러 효능이 보고되고 있다. 이러한 다당체의 생리활성은 분자적 구조특성인 3차 원 입체구조, 분자량, side chain의 분지정도, 구성성분 등에 따라 차이를 나타내고 있다. 버섯유래 다당체를 이용하여 질병을 치료하는 것은 획기적인 새로운 분야이다. 바이오 산업은 크게 의료융복합 및 산업융복합 분야로 분류되며 향후 산업발전에 중 추적인 역할을 담당할 것으로 기대된다.