□ 연구개요 ● 천체물리학적 현상 연구를 위한 저에너지 분야 핵물리 실험 수행 ● 폭발적인 천체인 X-ray burst 이해를 위한 24Mg(a,p)21Al 핵반응 측정 실험 ● X-ray bursth와 같은 폭발적 천체에서의 무거운 입자 핵합성 연구 ● 핵자 전달반응을 통해 생성된 방사성 핵종의 proton branching ratio 측정 □ 연구 목표대비 연구결과 ● 검출시스템 상세설계 및 제작 - 핵자 전달반응 측정을 목적으로 개발된 SSNAP을 활용한 (a,p) 복합핵 측정법 상세설계 - 실리콘 검출시스템 개발 완료 - DAQ 시스템 개발 완료 ● 전산모사 및 ²⁴Mg 표적 제작 - normal kinematics에서의 24Mg(a,p)27Al 핵반응 가능성을 파악하기 위한 R-matrix 계산 수행 - backing material을 활용하여 evaporation 방식으로 24Mg 표적 제작 ● ²⁴Mg(a,p)²⁷Al 핵반응 측정 - alpha 빔을 활용한 정상운동학에서의 ²⁴Mg(a,p)²⁷Al 핵반응률 측정 - (a,p0) 및 (a,p1) 채널의 excitation function 도출 ● X-ray burst에서의 핵합성 연구 - X-ray burst 모델 수립을 위해 필수적인 관측결과를 보다 적절하게 해석하기 위한 evaluation 연구 수행 - type I x-ray burst에서의 NiCu cycle 세기 예측을 위한 ⁵⁹Cu(p,a)⁵⁶Ni 및 ⁵⁹Cu(p,g)⁶⁰Zn 핵반응률 업데이트 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ²⁴Mg(a,p)²¹Al 핵반응은 그 천체물리학적 중요성에도 불구하고, 실험 디자인 및 수행의 어려움으로 인해, 지금까지는 E_c.m. > 2.8 MeV 에너지 영역에서 측정된 적이 없다. 본 연구 수행을 통해, threshold 에너지보다 높은 영역에서 ²⁴Mg(a,p0)²¹Al 및 ²⁴Mg(a,p1)²¹Al 핵반응 채널의 excitation function을 최초로 도출하였다는 사실만으로도 저에너지 핵반응 연구 분야에의 기여도가 매우 크다고 자평한다. 1차적인 물리적 중요성 이외에도 새로운 핵반응 측정법 개발이라는 측면에서도 본 연구성과의 중요성이 크다. 본래 약 10 MeV/u 수준의 에너지에서 핵자 전달반응을 측정하기 위한 용도로 개발되었던 spectrometer인 SSNAP을 활용하여, 훨씬 낮은 에너지 영역에서 이루어지는 복합핵반응 (a,p)를 연구할 수 있는 방법을 제시했다는 것이 그것이다. 이를 통해, 향후에는 표적의 종류만 바꾸어가며, 매우 다양한 종류의 ap-process 관련 핵반응들을 직접 측정하게 되었다는 점은 매우 커다란 성과이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 채경육
• 주관연구기관 : 성균관대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 핵천체물리;핵합성;솔레노이드;미분산란단면적; 2. nuclear astrophysics;nucleosynthesis;solenoid;differential cross section;R-matrix;

□ 연구개요 - “망간 기반의 유-무기 하이브리드 신소재 ”를 사용하여 엑스선 에너지 영역에 대한 신틸레이터 특성과 메커니즘을 분석한다. - 망간 기반의 유무기 합성을 통한 균일한 필름을 제작하여, 엑스선 에너지에 따란 엑스선 이미지를 구현한다. -본 과제에서 제안하는 소재는 신소재로, 다양한 형태의 필름 제조를 가능하게 하며 고성능 신틸레이터 관련 기술을 확보한다. □ 연구 목표대비 연구결과 연구 목표(1차년도): 유무기 하이브리드 소재 합성 및 특성 연구 연구 내용 및 결과 : - 조성물을 조절함에 따라 다양한 발광 파장 역역대의 발광 특성 물질 확보 - 긴 노출시간이 필요하며 안정성 확보 - 반응 속도가 빠른 무기물 나노 소재, 발광 효율이 높은 유기물 접합을 통한 다양한 엑스선 에너지 영역에서의 우수한 발광 확인 연구 목표(2차년도): 하이브리드 신틸레이터 박막 공정 및 메커니즘 연구 연구 내용 및 결과 : - 균일한 신틸레이터 박막 제작 공정 연구 - 장시간 노출에 따른 성능 저하 특성 보안 연구를 통한 최적화 - 자외선 및 엑스레이 조사시 (irradiation), 발광 특성 분석 및 에너지 전달 메커니즘 연구 연구 목표(3차년도): 고성능 신틸레이터 응용 기술 확보 연구 내용 및 결과 : - 최적화된 유무기 하이브리드 소재와 공정 조건을 이용한 엑스레이 및 방사선 분야 활용이 가능성 확보 - 플렉시블한 고효율 신틸레이터 응용 연구 - 엑스선 에너지에 따른, 이미지 측정 및 특성 분석 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) -유무기 하이브리드에 사용되는 소재는 신물질로 구성되어있으며, 신틸레이터 합성 및 분석을 통한 기술 확보 및 응용이 가능 -본 연구를 통해 얻은 소재, 공정, 기술 등은 논문 게제 외에 국내외 특허 출원 및 등록을 진행할 계획 -현재 상용화 되어 있는 신틸레이터의 제한된 물질 및 구조를 보완함으로써 활용 분야의 경쟁력 향상에 도움이 될 것을 기대 -메커니즘을 확립함으로써 관련 분야의 연구에 발전에 활용될 것을 기대 -차세대 엑스레이 분야에 적용이 가능함으로써 국내외 경쟁력 발전이 될 것을 기대 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 조상은
• 주관연구기관 : 동국대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 신틸레이터;고에너지 발광물질;물질 공정;다기능 박막; 2. scintillator;High energy luminescent material;Material process;Multifunctional film;

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• 연구책임자 : 김광섭
• 주관연구기관 : 한국기계연구원
• 발행년도 : 20240200
• Keyword : 1. 나노구조체;그래핀;태양 복사에너지;능동제어;전기차; 2. Nanostructure;Graphene;Solar Radiative Energy;Active Control;Electric Vehicle;

□ 연구개요 수계 전해질 기반의 금속공기전지는 기존 상용화된 리튬이온전지와 달리 안정적이고 높은 에너지밀도를 갖고 있어 주목을 받고 있음. 특히 아연공기전지는 아연 금속의 높은 안정성 및 가격 경쟁력을 바탕으로 많은 기업이 아연공기전지기반의 전기자동차 개발에 박차를 가하고 있음. 하지만 아연공기전지의 주요 문제점인 충⸱방전 시 일어나는 산소 환원 및 발생 반응의 느린 속도로 인하여 상용화에 많은 어려움을 겪고 있음. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 두 가지 반응을 활성화할 수 있는 전기화학촉매는 필수요소임. 본 연구를 통하여 차세대 전기화학촉매 개발과 더불어 수계 전해질 기반의 금속공기전지 개발 및 시스템 최적화를 진행하였음. 더 나아가 방사광 X-선 기반 분석 기술을 이용하여 차세대 전기화학촉매의 반응 메커니즘을 규명하였음. 특히 금속 산화물 기반의 전기화학촉매는 전이금속과 산소 등으로 이루어진 결정구조로 X-선 회절 분석법을 통해 구조 분석이 가능함. 또한 차세대 전기화학촉매의 이해도를 높이기 위해서는 결정구조뿐만 아니라 물리 화학적 구조분석이 동시에 이루어져야함. 특히 방사광 X-선 기반 분석 기술 중 물질의 전자구조와 원자들의 거리에 따른 정보 등을 파악할 수 있는 X-선 흡수 분광법을 통하여 연구를 진행하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구를 통하여 최종 목표였던 피로클로르 산화물 (pyrochlore, A₂B₂O₇) 기반의 차세대 금속공기전지용 전기화학촉매를 개발하였음. 특히 비스무트 (Bi) 및 이트륨(Y) 등의 다양한 A-site 금속들과 4d 오비탈 기반의 루테늄 (Ru) 및 5d 오비탈 기반의 이리듐 (Ir) 등의 B-site 전이금속들을 이용하여 우수한 산소 환원 및 발생 반응 (ORR/OER)을 나타내는 차세대 전기화학촉매를 개발하였음. 더 나아가 선정된 피로클로르 산화물 기반의 전기화학촉매 후보 물질에 대하여 방사광 X-선 기반 분석기술을 이용하여 구조적 이해도 향상을 통한 디자인 전략을 수립하였음. 이를 위하여 경 X-선 기반의 흡수 분광법을 이용하여 금속 산화물 기반의 차세대 전기화학촉매 내에 존재하는 다양한 금속 및 전이금속의 전자 및 국부 구조를 분석하였음. 특히 피로클로르 산화물내의 A-A, A-B, B-B, A-O 및 B-O 등의 다양한 결합에 대한 길이와 각각의 원자에 대한 배위수 분석을 통하여 국부 구조 파악이 가능하였음. 또한 in situ X-선 흡수 분광 분석용 삼전극 전지 개발을 통하여 산소 환원 및 발생 반응 시 발생하는 전기화학촉매의 물리 화학적 변화를 분석함으로써 반응 및 열화 메커니즘을 규명하였음. 더 나아가 본 연구를 통해 개발한 피로클로르 산화물 기반의 공기 양극을 이용하여 아연공기전지의 충⸱방전 성능을 향상시켰으며 친환경적인 차세대 전지 기술로 제시하였음. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통하여 개발된 전기화학촉매는 금속공기전지 뿐만 아니라 동일한 산소 환원 및 발생 반응을 활용하는 수소연료전지의 성능 향상에도 기여할 것으로 기대함. 더 나아가 차세대 전지 및 에너지 소재 연구와 방사광 X-선 기반 분석 기술의 융합을 통해 시너지 효과를 기대함. 특히 금속공기전지는 친환경적인 차세대에너지원으로써 리튬이온전지, 태양전지 및 수소연료전지와 함께 전기자동차와 다양한 전자기기 등에 활용되어 녹색 기술 구현이 가능함. 또한 최적화된 방사광 X-선 기반 분석 기술의 활용 범위를 전지 산업 및 타 연구 분야로 확대함으로써 융합 연구를 선도하고 산업화에 이바지할 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 박주혁
• 주관연구기관 : 계명대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 전기화학촉매;피로클로르 산화물;아연공기전지;X-선 흡수 분광법;방사광; 2. Electrocatalyst;Pyrochlore oxide;Zinc-air batteries;X-ray absorption spectroscopy;Synchrotron radiation;

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• 연구책임자 : 이수정
• 주관연구기관 : (주)메디픽
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 핵수용체 조절제;에스트로겐 수용체;광학 이성질체 약물;구조적 견고화;전구약물; 2. nuclear receptor modulator;estrogen receptor / ER;enantiopure drug;structural rigidification;prodrug;

□ 연구개요 선행적 재활치료를 통해 방사선 치료 후 발생하는 림프부종을 감소시키고, 치료 후 발생한 림프부종 증상완화를 통해 유방암 환자의 삶의 질을 높이며, 더불어 유방암 치료 후 발생하는 수술흉터 구축, 유착성 관절낭염, 근위축, 피로도 증가 같은 근골격계 합병증 또한 예방하여, 최종적으로 기존의 유방암 환자 방사선 치료요법과 함께 시행할 수 있는 병용 재활치료 프로토콜을 정립하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 방사선-재활치료 프로토콜 확립 - 유방암 방사선 치료 후 림프순환 마사지 및 운동프로그램 설립 - 4주간의 단계적 재활운동 프로그램 정립 2. 방사선-재활치료 연구 진행 - 사전 검사(부종, 어깨관절 운동범위 평가) 진행 - 연구 전, 후 림프신티그래피 진행 - 림프부종 예방 재활치료 시행(도수림프배출법 및 근골격계 회복운동) - 삶의 질 및 피로도 설문 진행 3. 환자군 모집 - 총 31명의 환자 등록, 6명 환자 중도탈락, 최종 25명 환자가 최종 등록됨. 4. 연구 현황 및 관련 논문 - 최초의 편측의 유방암 수술 후 방사선 치료가 예정된 환자 중 연구를 희망하는 환자를 대상으로 연구를 진행함으로써, 환자 모집에 있어 시간이 많이 소요되는 점 감안하여 연구 3년차 종료시점까지 환자군 모집을 진행하였음 - 3년차 종료시점까지 모집된 환자 31명의 데이터를 분석 및 논문 초안 작성 중에 있으며, 1년 이내에 논문으로 출판할 예정임. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 유방암 환자에게 방사선 치료와 병행하여 선행적 림프부종 재활치료를 적용함으로써, 림프부종의 발생률을 감소 또는 완화시키고 동반되는 많은 근골격계 후유증들을 조기에 억제 및 예방하여 유방암 환자들의 삶의 질을 크게 향상시키며, 지속적인 유방암 치료 진행에 있어 치료 순응도를 높일 수 있을 것임. 재활의학과, 방사선종양학과 및 핵의학과 등 유방암 치료의 다학제적 연계를 통해 환자에게 보다 효율적인 의료서비스를 제공하고, 의료만족도와 삶의 질의 높은 향상을 가져올 수 있을 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 도환권
• 주관연구기관 : 인제대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 림프부종;유방암;재활;방사선치료;회복운동; 2. Lymphedema;Breast cancer;rehabilitation;Radiation therapy;Remedial exercise;

□ 연구개요 본 연구에서는 전도전자가 매개하는 간접교환 상호작용에 의해 복잡하고 다양하게 전자구조의 변화를 보이는 4f 전자 근간의 희토류 란탄-보라이드 강상관 자성전도체 시료에 대해 펄스 ¹¹B 핵자기공명을 측정하고 그중 특히 스핀-스핀 완화과정의 진동적 감쇠 과정을 정밀하게 분석하여, 전자스핀 간의 간접교환 상호작용의 변화를 미시적으로 규명하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 희토류 란탄-보라이드계 강상관 자성전도체중 GdB₄와 DyB₄, EuB₆ 및 YbAlB₄에 대하여 스펙트럼, 공명선 이동 및 선폭, 스핀-스핀 및 스핀-격자 완화과정 등 기본적인 핵자기공명 측정을 온도, 자기장 방향 및 주파수에 따라 측정하였고 흥미로운 결과를 축적하였다. 다음 단계로 스핀-스핀 완화과정을 시료의 결정축에 대한 자기장의 방향 및 온도에 따라 심층적으로 정밀하게 측정하였다. 상기 시료에 대해 액체헬륨을 흘려가며 4K 까지 온도, 자기장 방향 및 공명 주파수(측정 핵 자리)를 바꿔가며 광범위하게 스핀-스핀 완화과정의 진동을 측정하였고, 이것을 후리에 변환하여 정밀한 자료를 풍부하게 측정하였다. EuB₆에서 자기장 방향 및 공명 주파수에 따라 T₂ 진동의 진폭 및 주파수가 달라짐을 측정하였고, 강자성 상전이와 결부되어 T₂ 진동이 변화함도 관측하였다. GdB₄ 및 DyB₄에서는 4f의 자기모멘트에 의한 선폭 넓어지기가 대단히 심각하여 공명선을 분리해 내는 것이 매우 어려웠고, T₂ 진동의 진폭, 주기 및 감쇠를 정밀하게 측정하는 데 한계가 있었다. 이들의 T₂ 감쇠는 4f 전자스핀 때문에 EuB₆와 매우 다르게 측정되었다. YbAlB₄에서는 다른 시료들과 대비되는 또 다른 T₂ 진동을 측정하여 상당한 실험자료를 획득하였다. 이러한 차이는 4f 전자스핀 모멘트의 크기와 구조, 인접한 보론 핵 자리의 개수 등에 기인한다. 여러 시료의 측정결과를 비교하고 체계적으로 분석 중이며 이론계산을 수행하여 간접교환상호작용의 국소적 변화를 미시적으로 규명할 것이다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) T₂ 진동은 그동안 별로 보고되지 않았는바, 그 이유는 여러 조건이 충족되어야 하기 때문이다. 따라서 본연구에서 측정된 다양한 실험자료들은 전도전자에 의해 매개되는 4f 스핀 간의 간접상호작용에 대한 심층적인 정보를 제공할 것이고, 나아가 란탄-희토류 기반의 강상관 자성전도체에서 국소전자구조를 미시적으로 이해하는 데 크게 기여할 것이다. 이것이 본연구의 중요성이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이무희
• 주관연구기관 : 건국대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 희토류-보라이드 강상관계;11B 핵자기공명;스핀-스핀 완화과정 T2;T2의 진동적 감쇄;간접교환 상호작용; 2. Rare-earth Borides;11B NMR;Spin-spin relaxation T2;Slow-beat of T2 decay;Indirect exchange interaction;

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• 연구책임자 : 정인철
• 주관연구기관 : 소울머티리얼
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 2차전지;방열;마그네시아;저온소결;고열전도; 2. secondary battery;radiation;Magnesia;low temperature;high heat conduction;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 세로토닌-N-아세틸전이효소 (SNAT)는 멜라토닌 생합성의 직전 단계(penultimate) 효소로 멜라토닌 생합성의 rate-limiting enzyme으로 작용한다. 벼에서 SNAT 유전자는 두 개의 isogene으로 존재하지만, 벼 SNAT isogene의 분화 기원 연구는 전혀 없는 상태이다. 벼 SNAT 유전자의 phylogenetic tree 분석을 수행한 결과, 벼 SNAT ortholog 유전자가 동·식물 세포의 공통 기원세포로 알려진 단세포 녹조류인 Chlamydomonas의 genome에 존재하였고, 동시에 동물 SNAT ortholog 유전자가 존재하는 것으로 나타났다. 또한, 다세포식물의 기원 종으로 알려진 Gonium sp. genome에는 벼 SNAT homolog 유전자 SNAT1과 SNAT2 유전자만 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 벼 SNAT isogene 유전자의 분화가 단세포에서 다세포로 분화되는 시점에서 분화된 것임을 추정할 수 있었으나, 이 가능성은 이들 SNAT 유전자들의 기능이 검증되지 않는 상태에서는 단정할 수 없는 상태이다. 본 연구는 Chlamydomonas에 존재하는 동물 SNAT homolog, 식물 SNAT homolog, 및 Gonium sp. 에 존재하는 두 종의 벼 SNAT 유전자를 in vitro에서 발현시켜 SNAT 효소 특성을 분석하고, 벼에 형질전환하여, 형질전환 벼에서 멜라토닌 생합성 능력과 생리생태적 특성을 검정하여 벼 SNAT1 & SNAT2 유전자의 기능과 비교 분석하려고 함으로서, 식물에서 멜라토닌 생합성 SNAT 유전자의 추가적인 isogene 획득 및 분화기원 경로를 규명하고자 한다. ◼ 전체 내용 1) Chamydomonas와 Gonium sp.로부터 다양한 벼 SNAT ortholog 유전자 클로닝 및 효소특성 분석 -단세포 녹조류 Chlamydomonas로부터 plant SNAT 유전자(CrSNAT2)와 animal SNAT 유전자(CrAANAT) 클로닝, 대장균 발현 및 정제 & SNAT 효소 기질특이성 분석 -다세포 녹조류 Gonium sp.로부터 SNAT1 유전자 (GpSNAT1)와 SNAT2 유전자 (GpSNAT2) 클로닝, 대장균 발현 및 정제 & SNAT 효소 기질특이성 분석 2) 다양한 벼 SNAT ortholog 유전자 발현 형질전환 벼 육성 -CrSNAT2, CrAANAT, SNAT1, GpSNAT2 바이너리벡터 클로닝 및 벼 형질전환 -CrSNAT2, CrAANAT, GpSNAT1, 및 GpSNAT2 발현 T₁ 형질전환 벼 육성 및 유전자 발현 확인 -T₁ 및 T₂ 형질전환 벼에서 transgene copy 분석 및 유묘 특성 분석 -Plant CrSNAT2, animal CrAANAT, GpSNAT1, 및 GpSNAT2 발현 T₂ 형질전환 벼 screening 및 유전자 발현 확인 3) SNAT ortholog 유전자 발현과 멜라토닌 생합성 연계성 규명 -Plant CrSNAT2, animal CrAANAT, GpSNAT1, 및 GpSNAT2 단백질의 세포 내 위치 분석을 위한 confocal analysis -SNAT ortholog 단백질의 과다발현 형질전환 벼에서 SNAT 효소의 멜라토닌 합성 능력 확인 -4종의 T₂ 형질전환 벼에서 멜라토닌 전구체 HPLC 분석 (트립토판, 트립타민, 세로토닌, 아세틸세로토닌, 및 멜라토닌) -4종의 T₂ 형질전환벼에서 멜라토닌 대사체 분석 (2-hydroxymelatonin, 3-hydroxymelatonin, AFMK, 및 AMK) 4) 4종의 SNAT 발현 T₂ 형질전환 벼의 스트레스 저항성 분석 및 수량 특성 등 생리·생태적 특성 연구 및 유전자 기능 규명 ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 벼 SNAT1 유전자의 phylogenetic tree 분석을 수행한 결과, 벼 SNAT1 ortholog 유전자가 동·식물 세포의 공통 기원세포로 알려진 단세포 녹조류인 Chlamydomonas의 genome에 존재하고 동시에 동물 SNAT ortholog 유전자가 존재하는 것으로 나타났다. Chlamydomonas 와는 다르게 다세포식물의 기원 종으로 알려진 Gonium sp. genome에는 벼 SNAT homolog 유전자 SNAT1과 SNAT2 유전자가 존재하는 것으로 나타났다. 본 연구는 Chlamydomonas에 존재하는 동물 SNAT homolog 유전자, 벼(식물) SNAT homolog 유전자, 및 Gonium sp. 에 존재하는 두종의 벼 SNAT isogene 유전자를 클로닝 하여, 대장균에 발현하고, 정제하여 SNAT 효소 특성을 비교 분석하며, 벼에 형질전환하여, 형질전환 벼에서 멜라토닌 생합성 능력 검증하여 cyanobacteria에서 녹조류(단세포에서 다세포로)로 진화하는 과정에서 멜라토닌 생합성 SNAT유전자의 추가적인 isogene 획득 및 분화기원 경로를 규명하고자 한다. ❏ 연구 내용 1) Chamydomonas와 Gonium sp.로부터 다양한 벼 SNAT ortholog 유전자 클로닝 및 효소 특성 분석 -단세포 녹조류 Chlamydomonas로부터 plant SNAT 유전자 (CrNAT2)와 animal SNAT 유전자 (animal CrAANAT) 클로닝, 대장균 발현 및 정제 및 SNAT 효소 기질특이성 분석 -다세포 녹조류 Gonium sp.로부터 SNAT1 유전자 (GpSNAT1)과 SNAT2 유전자 (GpSNAT2) 클로닝, 대장균 발현 및 정제 및 SNAT 효소 기질특이성 분석 2) 다양한 벼 SNAT ortholog 유전자 발현 형질전환 벼 육성 -Plant CrSNAT2, animal CrAANAT, GpSNAT1, GpSNAT2 바이너리벡터 클로닝 및 벼 형질전환 -Plant CrSNAT2, animal CrAANAT, GpSNAT1, 및 GpSNAT2 단백질의 세포내 위치 분석을 위한 confocal analysis -T₁ 형질전환 벼에서 transgene copy 분석 및 유묘 특성 분석 -T₂ 형질전환 벼에서 homozygous 분석 및 유묘 특성 분석 -Plant CrSNAT2, animal CrAANAT, GpSNAT1, 및 GpSNAT2 발현 T2 형질전환 벼 screening 및 유전자 발현 확인 3) SNAT ortholog 유전자 발현과 멜라토닌 생합성 연계성 규명 -SNAT ortholog 단백질의 과다발현 형질전환 벼에서 SNAT 효소의 멜라토닌합성 능력 확인 -T₂ 형질전환 벼에서 멜라토닌 전구체 HPLC 분석(트립토판, 트립타민, 세로토닌, 아세틸세로토닌, 및 멜라토닌) -T₂ 형질전환 벼에서 멜라토닌 대사체 분석 (2-하이드록시멜라토닌, 3-하이드록시멜라토닌, AFMK, 및 AMK) ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 멜라토닌을 합성에 관여하는 SNAT는 분화과정을 거치는 과정에서 매우 잘 보존되어 있으며 멜라토닌합성에 매우 중요한 효소이다. 식물에서 멜라토닌은 생물적, 비생물적 스트레스에 대한 방어기작에 관여할 뿐만 아니라 뿌리 생장, 개화, 2차 대사산물에 관여하는 것으로 알려져 있다. 벼에서 SNAT1과 SNAT2 유전자는 모두 멜라토닌 합성능력을 가지고 있지만 두 유전자의 기능은 공통 표현형인 성장억제를 제외하면 유전자의 발현 시기, 발현 위치, 스트레스에 대한 반응성, 호르몬 연관성 등에서 차이를 보여주고 있다. 2단계 연구는 1단계에서 확보한 4종 SNAT 발현 형질전환 벼의 내재 멜라토닌 증가로 인한 스트레스 반응성 검정 및 생리·생태적 특징을 비교하고 동시에 전사체분석을 이용하여 4종의 SNAT 유전자 과발현에 의한 유전자군의 변화를 확인하여, 기존에 보고된 SNAT 과발현 식물의 전사체분석 결과와 비교 분석하여 4종 SNAT 유전자들의 분화와 진화 관계를 규명하고자 한다. ❏ 연구 내용 -CrAANAT 및 CrSNAT2 과발현 형질전환 벼의 스트레스 저항성 검정 및 생리·생태적 특성 검정 -CrAANAT 및 CrSNAT2 과발현 형질전환 벼 radical scavenging activity 분석 -CrAANAT 및 CrSNAT2 과발현 형질전환 벼의 전사체분석과 그 결과를 활용한 멜라토닌 신호전달 후보 유전자 발굴 및 멜라토닌 반응성 연관성 조사 -스트레스 조건에서 SNAT 유전자의 발현 및 단백질 조절기작 조사 -GpSNAT1 및 GpSNAT2 과발현 형질전환 벼의 스트레스 저항성 검정 및 생리·생태적 특성 검정 -GpSNAT1 및 GpSNAT2 과발현 형질전환 벼의 radical scavenging activity 분석 -GpSNAT 과발현 형질전환 벼의 전사체분석과 그 결과를 활용한 멜라토닌 신호전달 후보유전자 발굴 및 멜라토닌 반응 연관성 조사 □ 연구성과 - Chlamydomonas의 SNAT ortholog 유전자 (CrSNAT2, CrAANAT) 및 Gonium sp.의 SNAT 유전자 (GpSNAT1, GpSNAT2)의 효소기질특이성을 분석한 결과 기질인 세로토닌에 대한 Km은 CrSNAT2, CrAANAT alc GpSNAT1 각각 358 μM, 247 μM, 442μM이고, Vmax는 185 pmol/min mg protein, 325 pmol/min mg protein, 937 pmol/min mg protein GpSNAT2는 효소활성이 매우 낮아 측정이 불가하였음. -단세포 및 다세포 녹조류 SNAT ortholog 유전자 발현 형질전환 벼 육성 -CrAANAT 및 CrSNAT2 단백질이 세포질 내에 localization 됨을 확인 -기질인 5- methoxytrptamine (5-MT)을 처리하여 멜라토닌 합성능력을 확인한 결과 CrAANAT, CrSNAT2, GpSNAT1 과다발현 형질전환 벼에서 각각 39.8%, 19.1%, 12.5 % 멜라토닌 양이 증가하는 것을 확인 -CrAANAT 과다발현 형질전환 벼의 종자크기가 증가된 것을 확인함 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 식물에서 멜라토닌 생합성의 핵심유전자인 벼 SNAT 유전자는 cyanobacteria에서 발견되며, 이후 내공생과정 (endosymbiosis)을 통해 홍조류의 엽록체 genome에 존재하다가, 단세포 녹조류에서 nuclear genome에 안착된 것으로 보이고, 이후 분화과정 중에 최소 2종류의 SNAT isogenes을 획득한 것으로 추측된다. 단세포녹조류 Chlamydomonas, 다세포녹조류 Gonium sp.에서 발견되는 SNAT 유전자 연구는 SNAT 유전자의 기원과 분화과정 「Cyanobacteria → Red algae → Chlamydomonas → Gonium sp. → plants」 evolution에 대한 결정적인 유전적인 정보를 제공하게 될 것이며, 연구과정 중 육성된 고멜라토닌 함량 생산 벼를 육성하여 스트레스 저항성 작물 개발의 자원으로 활용될 것으로 기대한다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 황옥진
• 주관연구기관 : 전남대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 멜라토닌 분화;세로토닌아세 틸전이효소;클라미도모나스;고니움;형질전환 벼; 2. melatonin evolution;serotonin N-acetyltran sferase;Chlamydomonas;Gonium;transgenicrice;

□ 연구개요 항암 면역세포치료제의 체내 분포와 표적 종양 및 비표적 장기의 이동을 생체 분자영상을 이용하여 추적하고 평가하는 기술을 개발함. 당 대사공학 기술을 이용하여 항암 면역세포치료제에 표적능을 부가하고 생체 분자영상을 통해 표적능 분석을 수행함. □ 연구 목표대비 연구결과 1차년도 연구개발목표 1. 면역세포 표지기술 개발 및 최적화 • 세포표지용 방사성추적자 후보 3종 중 최종 2종 선정 • 세포 내 이입 또는 세포막 단백질 표지를 이용한 표지 기술 개발 완료 • 각 방사성추적자의 접합체의 방사성동위원소 표지 조건 최적화 완료 2. 항암 면역세포 방사성추적자의 생물학적 특성 및 안정성 평가 • 면역세포 후보 2종 중 1종 선정 • 방사성추적자의 혈청 내 안정성 평가 완료 • 방사성추적자의 세포독성 평가 완료 • 방사성추적자 처리에 따른 세포 특성 변화 평가 완료 • 방사성추적자 세포표지 효율 최적화 완료 2차년도 연구개발 목표 1. 당대사공학 기반 표적리간드 결합기술 개발 • 당대사공학 기질 (기질 후보 2종 중 1종 선정) 기반 세포 표면 아민기 도입 및 표적 리간드 결합 기술 개발 완료 • 당대사공학 기질(2종)에 대한 세포독성 평가 및 표지반응 최적화 완료 • 표적리간드 결합 과정에 대한 세포독성 및 특성변화 평가 완료 • 표적리간드 결합 면역세포의 표적능 평가 완료 표적 항암 면역세포 방사성추적자의 약동학 및 표적능의 분자영상평가 • 소동물 PET/CT 분자영상을 이용한 체내분포 평가 완료 • 비임상 소동물 종양 모델에서 약동학 평가 (미수행) □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 당 대사공학 기반 표적리간드가 결합된 표적 항암 면역세포를 방사선동위원소로 표지하여 체내거동을 추적할 수 있도록 하는 기반 플랫폼 기술을 개발함. 이를 이용하여 유전자 조작 등의 복잡한 과정 없이 다양한 표적 리간드를 이용하여 적응증 맞춤형 표적 항암 면역세포치료제의 생산이 가능함. 항암 면역세포치료의 체내 거동을 핵의학 분자영상을 통해 확인함으로써 세포치료제의 약동학 및 약동학 분석이 가능하며, 이를 바탕으로 세포치료제의 치료효능을 예측하고 부작용을 최소화할 수 있도록 하는 용량결정에도 중요한 정보를 제공할 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 송인호
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 항암;세포치료제;핵의학;분자영상;당대사공학; 2. Anti-cancer;Cell therapy;Nuclear medicine;Molecular imaging;Metabolic glycoengineering;