The Effects of the Catechol-O-methyltransferase val158met Polymorphism on White Matter Connectivity in Patients with Panic Disorder

김보라 차의과학대학교 대학원 2013 국내박사

The catechol-O-methyltransferase (COMT) gene val158met polymorphism (rs4680) has been found to be associated with various psychiatric phenotypes including panic disorder. Considering the probable genetic influence of COMT on the pathogenesis of panic disorder and white matter connectivity that had been proposed in previous studies, the present study investigated white matter connectivity using diffusion tensor imaging in relation to the COMT genotype in panic disorder for the first time. Twenty-six patients with panic disorder and twenty-six age- and gender-matched healthy controls participated in this study. Brain magnetic resonance scans and genotype analysis for COMT rs4680 were conducted. Panic Disorder Severity Scale, Albany Panic and Phobia Questionnaire, and Anxiety Sensitivity Inventory-Revised were assessed. Tract-based spatial statistics (TBSS) were used for image analysis. There was no significant difference in white matter analysis between panic disorder and healthy controls. However, TBSS analysis showed increased fractional anisotropy (FA) in posterior thalamic radiation, posterior and superior corona radiata, superior longitudinal fasciculus, and sagittal stratum, all located in the right hemisphere among subjects with COMT AA/AG genotype compared to subjects with GG genotype in panic disorder. Voxelwise correlational analysis revealed the symptom severity scores are correlated with the FA in white matter tracts that previously showed significant group differences between AA/AG and GG genotypes among subjects with COMT AA/AG genotype group, while no significant correlation was found in GG genotype group. These data suggested that COMT val158met polymorphism could affect the white matter connectivity in panic disorder, and the FA values were correlated with symptom severity. Catechol-O-methyltransferase (COMT) val158met 유전자 다형성 (rs4680)은 공황장애를 포함한 다양한 정신과적 표현형과 연관성이 있다고 알려져 왔다. 선행 연구에서 보고된 공황장애의 병태생리 및 뇌 백질 연결성에 대한 COMT의 유전적 영향의 가능성을 토대로, 본 연구에서는 최초로 공황장애에서 COMT 유전형과 확산 텐서 영상을 이용한 뇌 백질 연결성의 연관성을 조사해 보고자 하였다. 26명의 공황장애 환자와 나이 및 성별을 맞춘 26명의 대조군이 이 연구에 참여하였다. 뇌 자기 공명 영상과 COMT rs4680 유전형 분석이 시행되었으며 공황장애 심각도 척도, 알바니 공황-공포 질문지, 확장판 불안 민감도 지수가 측정되었다. 영상 분석을 위해 Tract-based spatial statistics (TBSS)를 사용하였다. 공황장애와 대조군 간에 뇌 백질 분석에서 유의한 차이를 보이는 부위는 없었다. 그러나 공황장애 환자 중, COMT GG 유전형 군에 비해 AA/AG 유전형 군에서 우반구의 후시상방사, 후방사관, 전방사관, 위세로다발 및 sagittal stratum에서 유의하게 증가된 분할비등방성 (fractional anisotropy)이 관찰되었다. 또한, 상관분석을 시행하였을 때, COMT GG 유전형 군에서는 유의한 상관성을 나타내는 부위가 없었던 반면, AA/AG 유전형 군에서는 양 군 간 차이를 보였던 부위에서 증상 심각도 점수와 뇌 백질 분할비등방성 사이에 유의한 양의 상관성을 나타내었다. 본 연구의 결과를 통해, 공황장애에서 COMT val158met 유전자 다형성은 뇌 백질 연결성에 영향을 미칠 수 있고, 이는 증상 심각도와 연관성이 존재할 수 있음이 시사된다. 핵심되는 말: 공황장애, catechol-O-methyltransferase val158met 유전자 다형성, 뇌 백질, 시상, 후시상방사, 후방사관, 전방사관, sagittal stratum, 위세로다발

Isolation of full-length complementary DNA encoding caffeic acid O-methyltransferase from yellow poplar (Liriodendron tulipifera)

도지혜 고려대학교 대학원 2013 국내석사

Among the phenylpropanoid pathway genes, caffeic acid O-methyltransferase (COMT) catalyzes key steps in the biosynthesis of monoligniols. COMT cataylzes the O-methylation of caffeic acid and hydroxyferulic acid in monolignol biosynthesis and plays a role in determining the monomer composition of lignin. In order to understand the functions of COMT-related genes from yellow poplar, the six of COMT-related genes were isolated from the EST database. However, one (TW3-1a-T3_G01) of the COMT-related genes was partial sequence. Then, using 5′ - RACE-PCR, the full sequences of six COMT-related genes were obtained. Using the full sequences of six COMT-related genes, the results of domain region search had two conserved domains, dimerisation and methyltransferase domain, except for CL83Contig1. The CL83Contig1 had partial domain of methyltreansferase superfamily, and then was excluded from further experiments. All of the five COMT proteins showed a high degree of sequence similarity, especially S-adenosyl-L-methionine (SAM) binding site was highly conserved. Also, CL83Contig2, CL145Contig, CL570Contig1 and TW3-1a-T3_G01 were closely related to known other typical COMT proteins, while TW12-4a-T3_H18 was phylogenetically distant from their proteins. From these results, TW12-4a-T3_H18 was guessed other enzymes (such as FOMT and CCoAOMT) transferred a methyl group. To investigate tissue-specific expression pattern of COMT-related genes, I extracted total RNA from leaves, young stem, and mature stem. RT-PCR analysis showed that all of the five COMT-related genes were highly expressed in the stem. In particular, the expression of CL83Contig2 was higher in the mature stem than in the leaf and young stem. To find out that each of the COMT enzymes affected reactions within enzyme-substrate complexes, COMT-related genes were transformed into E.coli. Then, COMT proteins were heterologously expressed in the E.coli and partially purified. In addition, in order to understand the mechanism of transcription at the molecular level, I performed the promoter analysis of COMT-related genes. The promoter of CL570Contig1 was isolated and obtained -1.8 kb upstream containing two CAAT-box and one TATA-box. Continually, its GFP::GUS fusion construct will be transformed into Arabidopsis. Furthermore, overexpression constructs for COMT-related genes will be transformed into Arabidopsis and poplar for their functional characterization at molecular level.

柴胡疏肝散이 총담관결찰 및 Taurocholate 負荷 흰쥐 간의 MAO와 COMT 활성에 미치는 影響

최진만 慶山大學校 2000 국내박사

This study was carried out to examine the effect of Sihisogansan on experimental cholestasis, and make clear apart of this mechanism. So two models of common bile duct ligation group and taurocholate load group after common bile duct ligation were induced, and Sihosogansan extract was taken orally for 14 days. In the 1, 2, 4, 7 and 14days after treatment, the mitochondrial and microsomal monoamine oxidase(MAO) A and B activities, and cytosolic, mitochondrial and microsomal catechol-O-methyltransferase(COMT) activities in liver were measured. The results are as follows. 1. The mitochondrial MAO A and B activities increased in common bile duct ligation group and taurocholate load group after common bile duct ligation, and particularly increased in taurocholate load group compared to the common bile duct ligation group. 2. The microsomal MAO A and B activities increased particularly in common bile duct ligation group and taurocholate load group after common bile duct ligation, and increased particularly in taurocholate load group compared to the common bile duct ligation group, but decreased compared to the mitochondrial activities. 3. The activities of cytosolic, mitochondrial and microsomal COMT increased in common bile duct ligatipn group and taurocholate load group after common bile duct ligation, and increased particularly in taurocholate load group compared to the common bile duct ligation group. According to the above results, Sihosogansan increased the cytosolic, mitochondrial and microsomal MAO and COMT activities in cholestatic liver. And it is considered that Sihosogansan not only improves the cholestasis in liver but also increases a genetic synthesis. 담즙정체성 간염, 원발성 담즙성 간경병증, 담관염 등의 질환에 이환 되었나 선천성 담도폐쇄, 종양 및 담석 등에 의하여 담도가 폐쇄되었을 때 간조직에는 담즙울체가 야기되며, 담즙울체가 유발된 간장은 형태학적 변화와 함께 기능 장애도 야기된다. 특히 MAO A 및 B와 COMT의 활성이 담즙울체간에서 감소되는 기전이 일부 밝혀진 점에 착안하여 흰쥐의 총담관을 결찰하여 담즙울체를 유발시킨 다음, 이들 효소의 유전자 발현을 억제시키는 TCA를 정맥 내 주입하여 담즙울체를 더욱 深化시켰다. 이후에 柴胡疏肝散 엑기스를 경구 투여하여 MAO A와 B 및 COMT의 활성 변화를 관찰하여 보고하게 되었다. 柴胡疏肝散이 실험적 담즙울체에 미치는 효과의 기전을 일부 규명하기 위하여 총담관결찰 및 총담관결찰후 taurocholic acid를 주입하여 담즙울체를 유발시킨 다음, 柴胡疏肝散 엑기스를 경구 투여하여 간조직의 mitochondria, microsome 및 cytosol 분획 MAO A와 B 및 COMT 활성을 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Mitochondria 분획 MAO A 및 B의 활성은 총담관결찰후 검액을 투여한 군과 총담관결찰후 TCA를 주입한 다음 검액을 투여한 군 모두에서 유의성있게 증가하였으며, 총담관결찰 후 TCA를 주입한 다음 검액을 투여한 군에서 유의성이 더 높게 나타났다. 2. Microsome 분획 MAO A 및 B의 활성은 총담관결찰후 검액을 투여한 군과 총담관결찰 후 TCA를 주입한 다음 검액을 투여한 군 모두에서 유의성있게 증가하였으며, 총담관결찰후 TCA를 주입한 다음 검액을 투여한 군에서 더 높은 유의성이 인정되었으나, mitochondria 분획에 비하여는 유의성이 낮게 나타났다. 3. Cytosol, mitochondria 및 microsome 분획 COMT 활성은 총담관결찰후 검액을 투여한 군과 총담관결찰후 TCA를 주입한 다음 검액을 투여한 군 모두에서 유의성 있게 증가하였으며, 총담관결찰후 TCA를 주입한 다음 검액을 투여한 군에서 유의성이 더 높게 나타났다. 이상의 결과에서 柴胡疏肝散은 실험적 담즙울체에서 흰쥐 간의 cytosol, mitochondria 및 microsome 분획 MAO와 COMT 활성을 증가시키는 효능이 있으며, 이는 柴胡疏肝散이 담즙울체의 개선뿐만 아니라 담즙울체로 간조직내에서 증가된 TCA로 억제된 MAO와 COMT 관련 유전자 발현을 증가시키는 것으로 추정되며, 향후 이에 관한 연구가 지속되어야 할 것으로 생각된다.

Improved lignin contents of phragmites communis with molecular approach

이정은 서울시립대학교 2011 국내석사

본 연구는 최근 바이오에너지의 원료로 각광받고 있는 갈대의 조직배양 기술 및 대량생산 기술과, 리그닌 생합성에 관련하는 갈대 특이적 COMT 와 AOMT유전자를 분리, 그리고 갈대의 형질전환법 확립과 더불어 리그닌의 함량을 낮추어 보다 바이오에너지 원료로서의 이용성을 증대시킨 갈대 형질전환체의 획득에 관한 것이다. 갈대의 callus 유기는 아직 갈대의 연구에서 보고된 바 없는 4-FA 함유배지에서 가장 좋은 결과를 보였으며, 갈대의 재분화에서는 NAA와 BAP의 차이가 클 때 (NAA 0.5mg/L, BA 2mg/L) 좋은 재분화율을 보였다. 습지식물인 갈대는 고체배지보다 액체배지에서의 성장이 월등히 좋았으며, 대량생산 적용 시 최적 sucrose의 농도는 60g/L로 확인되었다. 리그닌 생합성에 관련하는 Phenylpropanoid pathway 상의 중요 효소인 COMT와 AOMT의 유전자를 분리하였다. 조직별 COMT유전자와 AOMT 유전자의 발현을 mRNA레벨에서 조사한 결과, 뿌리와 잎에서 높은 발현량을 보였으며, 줄기와 뿌리줄기에서 낮은 발현량을 보였다. 또한 시기별 분석에서 AOMT는 노화여부와 상관없이 거의 일정한 발현을 보였지만, COMT는 노화가 진행될수록 크게 증가함을 보였다. 또한 COMT와 AOMT는 호르몬 등의 생장조절물질의 처리에서 2,4-D 처리와 자스몬산, 살리실산에 크게 반응하였다. 한 식물의 이용성 증대를 위해서는 형질전환법의 확립이 우선되는 문제라 할 수 있다. 하지만 아직 갈대에 대한 형질전환법은 보고된 바가 없다. Part4에서는 Agrobacterium tumefaciens를 이용한 갈대의 형질전환에 성공하여, GUS gene의 발현을 RNA 레벨과 단백질 레벨에서 확인하였고, callus 단계에서의 염색에도 성공하였다. 또한 part4의 주요목적인 COMT 와 AOMT의 RNA interferencing을 통한 lignin 저하 역시 RNA 레벨에서 확인하였다. 본 실험에서는 갈대 작물에서 처음으로 lignin 생합성 관련유전자인 COMT 와 AOMT를 분리하였고, 이는 바이오에너지 작물로 각광받는 갈대의 연구에 이용될 수 있으리라 생각한다. 또한, 아직 보고된 바 없는 갈대의 형질전환법 역시 앞으로의 갈대 작물의 이용성 증대에 작은 도움이 되리라 생각된다. Reed grass (Pragmites communis Trin.) is one of the widely distributed perennial grass species in the world living in a wide variant environment, especially in wet land. Recently it has been expected to be the raw material of bio-energy which can be supplied stably with lingo-cellulose without effects on food resources. However, there is seldom methodical research on reed. An in vitro culture system for the large-scale propagation of Phragmites communis Trin. (common reed) was established in part I by optimizing culturing conditions for callus induction and differentiation along with plant propagation using regenerated plantlets. Callus formation was induced from stem segments with callus induction medium containing auxin 4-fluorophenoxyacetic acid (4-FA) or 2,4-dichlorophenoxy acetic acid (2,4-D). A high frequency of callus induction was observed when applied for the first time on 4-FA 1.0 mg L-1 medium (up to 93%). Regeneration system for reed was studied. The highest regeneration capacity was associated with the medium containing 0.05 mg L-1 NAA and 2 mg L-1 BA, and the combination of 0.2 mg L-1 NAA and 2 mg L-1 BA. These regeneration and propagation systems could be used for mass propagation or an in vitro culture system. The Caffeic acid O-methyltransferase (COMT) and Caffeoyl CoA O-methyltransferase (CCoAOMT) of Phragmites communis Trin. (common reed) were studied in part Ⅱ. COMT and CCoAOMT are important genes for lignin biosynthesis. COMT and CCoAOMT were found and showed high affinity with amino acid sequences of other gramineous plant’s COMT and CCoAOMT. The deduced protein sequence from cDNA shares homology with the reported gramineous plants. Southern analysis indicates that multi gene codes for both two enzyme in reed. COMT and CCoAOMT exist in distinct organs, and the highest expression level of two enzymes was observed in root and leaf. Temporal expression of these enzyme analysis showed that the expression level of CCoAOMT was gradually increased expression level while COMT was ascended steeply as developmental stage proceeded in reed. Agrobacterium tumefiaciens mediated transformation is a widely used transformation method in various plants. Despite the recent attention on reed as a bio-energy resource, transformation of reed has been not reported yet. Transformation system for reed was reported in part Ⅳ. Callus originated from Phragmites communis Trin. was used for transformation. The CaMV 35S promoter inserted pCAMBIA 1381 vector was transformed in callus mediated by Agrobacterium tumefaciens. Generated green embryos in selection medium were stained for verifying expressed GUS gene. The GUS transgenic plants were ascertained on RNA expression level and protein expression level also. Caffeic acid O-methyltransferase (COMT) and Caffeoyl CoA O-methyltransferase (CCoAOMT) involved in phenylpropanoid pathway play a crucial role in lignin biosynthesis. After establishing transformation procedure of reed, COMT and CCoAOMT deficient transgenic plants were produced. The transgenic plants were showed severely decreased lignin level and some of transformants showed dwarfism caused by insufficient lignin.

Establishment, expression and characterization of Miscanthus sinensis transformed by Agrobacterium tumefaciens using COMT gene related to lignin biosynthesis : 리그닌 생합성 관련 유전자 COMT 발현특성 구명 및 Agrobacterium을 이용한 참억새 형질전환체계 확립

JiHyeYoo 강원대학교 일반대학원 2016 국내박사

Miscanthus sinensis is a diploid hybrid and a temperate, perennial, cross-pollinating grass used as bioenergy plant, biomass production and high quality cellulose and ethanol production. The establishment of EST data base is important to study classification and function of gene groups in Miscanthus sinensis. A cDNA library from Miscanthus after UV-B treatment was prepared from mature mRNAs, and 1,000 cDNA clones were partially sequenced. A total of 827 unigenes, including 72 contigs and 755 singletons, were identified after assembly of the expressed sequence tags (ESTs). To analyze the ESTs from the UV-induced cDNA library, grouped the sequences and classifications based on the best homology match of BLASTX searches against various plant protein sequences. The functional classification sequences belonged to 15 categories including metabolism, energy, cell cycle, transcription, protein synthesis, protein fate, protein with binding function, regulation of metabolism and protein function, cell transport, signal transduction, cell defense, interaction with the environment, cell fate, biogenesis of cellular components, and subcellular localization, which were considered to be of interest for UV-response signaling. Firstly, I isolated the caffeic acid O-methyl-transferase (COMT) gene from Miscanthus sinensis (accession number HM062766.1). Next, I produced transgenic tobacco plants with down-regulated COMT gene expression to study its control of total phenol and lignin content and to perform morphological analysis. These transgenic plants were found to have reduced PAL and ascorbate peroxidase expression, which are related to the phenyl-propanoid pathway and antioxidant activity. The MsCOMT down-regulated plants had decreased total lignin in the leaves and stem compared with control plants. Reduced flavonol concentrations were confirmed in MsCOMT down-regulated transgenic plants. I also observed a morphological difference with reduced plant cell number in transgenic plants harboring antisense MsCOMT. The transgenic tobacco plants with down-regulated COMT gene expression demonstrate that COMT plays a crucial role related to controlling lignin and phenol content in plants. Also, COMT activity may be related to flavonoid production in the plant lignin pathway. This study was carried out to enhance the transformation rate from Miscanthus sinensis, to characterize the agronomic and morphological traits, the expression of MsCOMT in transgenic plant, the variation in lignocellulosic component, and the variation in phenolic compounds content. An efficient transformation of callus from M. sinensis was established using Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 harboring a binary vector pMBP1. In order to establish stable transformation system, I obtained high transformation rate from callus by various transformation factor explant type, strain, co-culture periods, acetosyringone concentration, and selective marker. Finally, in this study, seven putative transgenic plants were obtained. Through various tests including PCR analysis and southern blot were to detect antisense of COMT digested Xba I and Sac I restriction enzymes. The biomass of the control plant was superior than transgenic plants. Total lignin content of transgenic plants was lower than the control plant, due to the reducing of COMT gene expression related to lignin production. Cellulose and hemicellulose contents in transgenic plants were not increased. Variations in cellulose and hemicellulose content had no correlation with variations in lignin content of transgenic plants. Total phenolic compounds content was generally lower in the stem of transgenic plants than in the leaf. In the control plant, the ratio of phenolic compounds content in leaves and stems was almost similar. 참억새(Miscanthus sinensis)는 국내에 흔히 자생하는 다년생 C4 식물이며, 비농경지 지역에 서식하는 영년생 잡초로 알려져 있으나, 건물수량이 ha당 20 ~ 40톤 정도로 매우 높아 바이오에탄올 생산을 위한 원료작물로 활용하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 참억새의 높은 리그닌 함량은 바이오에탄올로의 전환효율을 감소시켜 실용화에 장벽이 되고 있다. 따라서 본 연구는 리그닌 생합성 관련 유전자인 COMT (Caffeic acid O-methyl-transferase)의 발현특성을 구명하고 Agrobacterium을 이용하여 참억새의 형질전환체계를 확립하고, 형질전환체의 생육특성 및 성분분석, 리그닌 함량의 변화를 확인하였다. UV를 처리한 참억새로부터 mRNA를 분리하여 cDNA library를 제작하였으며, EST 분석 결과 metabolism 관련 유전자 35개 에너지 관련 유전자 24개 세포주기 및 DNA 과정 관련 유전자 4개, transcripton 관련 유전자 14개, 단백질 합성 관련 유전자 21개, Protein fate 관련 유전자 54개, 공통인자 및 연결 기능 단백질 관련 유전자 223개, 단백질 기능 조절 관련 유전자 29개, 세포상호작용 시그널 관련 유전자 7개, 식물방어작용 관련 유전자 24개 등으로 유전자들의 기능을 분류하였다. 이중 리그닌 및 에너지 관련 대사 유전자들을 유용유전자로 선별하였고 MsCOMT로 명명하였다. 참억새 내에 있는 COMT 유전자의 full length 염기서열을 얻었고 NCBI blast를 이용하여 타작물의 COMT와 유사성을 분석하였다. COMT를 down regulation 시켜 유전자의 기능을 억제하여 벡터를 제작하였고, 클로닝된 MsCOMT 유전자를 이용하여 모델식물인 담배와 참억새에 형질전환을 시도하였으며, 그 체계를 확립하여 COMT 유전자의 발현 및 기능을 구명하였다. 형질전환 체계 확립은 식물체부위, strain, 공동배양 기간, acetosyringone 농도, 선발마커 등 다양한 요인을 적용하여 연구하였다. 미숙화기와 종자에 Agrobacterium strain LBA4404를 접종 한 후 3~4일간 공동배양할 시 캘러스 형성율 및 재분화율이 증가하였으며, kanamycine 선발마커와 aceto-syringone 200 uM에서 재분화율이 증가하였고, 참억새 형질전환체는 7개체를 얻었다. 형질전환체 참억새의 초장 및 줄기 직경, 엽장, 엽폭, 잎 세포 크기 등이 대조구에 비해서 작은 형태적 특징을 나타냈다. 형태적으로 왜소한 형질전환체는 페놀 및 플라보노이드 함량도 대조구에 비해 낮았으며, 이는 모델식물인 담배에서도 비슷한 결과를 나타냈다. 모델식물 담배 형질전환체에서 MsCOMT-AS 유전자가 발현할수록 리그닌 생합성에 관여하는 유전자인 APX, PAL의 발현량이 줄어드는 것을 확인하였다. MsCOMT-AS 유전자 기능으로 인하여 참억새 형질전환체에서 리그닌의 함량이 감소하는 것을 확인하였으며, 줄기와 잎 부분에서 대조구에 비해 약 50% 정도 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 셀룰로스 및 헤미셀룰로스의 함량은 대조구와 차이가 없는 것을 확인하였다. 연구결과 COMT 유전자는 리그닌 합성에만 직접적인 영향이 있는 것으로 사료되며, 셀룰로스와 헤미셀룰로스 합성에는 관여 정도가 적은 것으로 사료된다.

수목유래 리그닌 생합성 경로 효소인 COMT1과 CCR1 유전자 과발현 식물체의 세포벽 구조 변화 연구

김수정 한국방송통신대학교 대학원 2018 국내석사

리그닌은 지구상에서 두 번째로 풍부한 유기 고분자로서, Phenylpropanoid 경로를 통하여 생합성된다. Phenylpropanoid 경로 효소 중 COMT와 CCR은 리그닌의 함량 및 리그닌 전구체 생합성에 중요한 단계를 촉매하는 효소이다. 본 연구에서는 국내 주요 바이오에너지 자원인 백합나무(Liriodendron tulipifera)에서 최초로 국내 연구진에 의해 분리된 리그닌 생합성 경로 유전자인 caffeic acid O-methyltransferase(LtCOMT1)와 cinnamoyl CoA reductase(LtCCR1)의 기능을 규명하기 위하여 제작된 애기장대 과발현 형질 전환체의 목부 및 세포벽 구조 변화를 광학 및 전자현미경을 이용하여 분석하였다. 백합나무에서 분리한 COMT1과 CCR1 유전자를 과발현한 애기장대 형질전환체는 대조군에 비해 줄기 생장이 촉진되었으며 리그닌의 함량도 증가하였다. 그러므로 백합나무에서 분리된 LtCOMT1과 LtCCR1은 리그닌 생합성 효소임을 알 수 있었다. 광학 및 전자현미경을 이용하여 애기장대 형질전환체의 목부와 세포벽을 관찰한 결과, 이차세포벽 중 S2, S3 sublayer의 발달이 대조군에 비해 증진되는 것을 확인하였다. 그러므로 LtCOMT1과 LtCCR1 유전자는 리그닌 생합성 경로 효소로서의 기능뿐만 아니라 식물의 목부 발달 및 이차세포벽 생장을 촉진시키는 주요 유전자임을 알 수 있었다.

정신분열병 환자의 공격적 행동과 세로토닌 수용체 유전자 및 카테콜아민 분해효소의 유전자 다형성과의 관계

한덕현 중앙대학교 2003 국내박사

서론 공격성과 관련된 유전자의 다양성 중 카테콜아민 분해효소 유전자(catecholamine-O-methyltransferase. COMT gene)와 세로토닌 수송체 유전자(5-HTTPR)가 최근 연구의 초점이 되는 바 저자들은 정신분열병 환자에서 보이는 공격성과 두 유전자간의 관계를 알아 보고자 하였다. 방법 DSM-IV 기준에 의해 정신분열병으로 진단된 168명의 남자 환자와 158명의 정상인을 연구 대상으로 하였다. 공격성은 Overt aggression scale(OAS)를 이용하여 평가하였다. 입원 당시 환자가 보인 공격성 중, 공격성의 합(환자가 보인 공격적 행동의 합, Total OAS score), 최고 공격성(환자가 보인 공격적 행동 중 가장 심한 상황, Highest OAS score), 공격 행동을 말로만 하는 경우(OAS 1, verbal aggression), 물건을 대상으로 하는 신체적 공격(OAS 2, Physical aggression against objects), 자기 자신을 대상으로 신체적 공격(OAS 3, Physical aggression against self), 타인을 대상으로 하는 신체적 공격(OAS 4, Physical aggression against other people)의 네 가지 범주 등이 포함되었다. 결과 1. COMT 유전자 다형성과 공격성과의 관계 OAS 4, Highest OAS 항목에서 COMTL/COMTL 형이 COMTH/COMTH 형, COMTL/COMTH형보다 높았다. OAS 4 항목에서 COMTL/COMTL 형과 타 형과의 비교시 Odd ratio는 2.94(95% C.I: 1.01-9.32)로 OAS 4 항목이 유전형을 가장 잘 예측할 수 있는 항목이었다. 2. 5-HTTPR 유전자 다형성과 공격성과의 관계 Total OAS 항목에서 S/S 유전자형이 다른 두 유전자형에 대해 각각 유의한 차이를 보였으며 L/L 형이 가장 높은 Total OAS 점수를 보였다. 3. COMT allele X 5-HTTPR allele과 공격성과의 관계 COMTL allele과 5-HTTPR L allele을 동시에 가지고 있는 환자가 다른 군에 비해 OAS1,2,3,4 및 total OAS 항목에서 높은 점수를 보였다. OAS 4 항목에서 COMTL allele * 5-HTTPR L allele이 타 allele 조합과 비교시 Odd ratio는 1.78(B = 0.58, S.E = 0.19, d.f. =1, p = 0.00)로 OAS 4 항목이 COMTL allele와 5-HTTPR L allele type을 동시에 가지고 있는 allele 조합을 가장 잘 예측할 수 있는 항목이었다 결론 COMT 유전자의 다형성은 공격성의 심한 정도와 타인에 대한 공격성과 관련이 있으며 세로토닌과 관련된 유전자는 공격성의 심한 정도보다는 공격성의 합 즉 빈도와 관련이 있었다. 또한 공격성을 잘 나타내는 사람에 있어서 COMTL allele과 5-HTTPR L allele을 동시에 가지고 있을 확률이 높았다. 본 연구는 한 환자에서 동시에 COMT와 5-HTTPR의 공격성과의 관련성을 조사함으로써 정신분열병 환자에서 보이는 공격적 행동과 관련된 COMT와 세로토닌의 역할에 대한 새로운 관점을 제시하였다.

Association of COMT polymorphisms with Schizophrenia and Smooth Pursuit Eye Movement Abnormality in Korean Patients with Schizophrenia

서한길 경상대학교 대학원 2009 국내박사

목적:도파민 가설과 관련하여 catechol-O-methyltransferase (COMT) 는 카테콜아민 대사의 첫 단계에 작용하는 효소로 COMT 유전자 다형성과 정신분열병의 관련성에 대해서 여러 연구들이 진행되어 왔다. 또한 정신분열병의 생물학적 지표 중 하나인 안구추적운동의 이상은 정신분열병에 기여하는 유전자의 원인 작용을 세분화 해 나갈 수 있는 가능성을 보였다. 본 연구에서는 COMT 유전자 다형성과 안구추적운동이상에 대한 기존의 해외의 연구에서 상반된 결과가 보고 되어 이를 검증하기 위해 한국인 정신분열병 환자를 대상으로 안구추적운동이상과 COMT 유전자의 다형성 사이의 연관성을 확인하고자 하였다. 방법: 354명의 정신분열병 환자와 396명의 정상 대조군에서 COMT 유전자의 5개의 단염기 다형성과 그 조합에 의한 일배체형의 유전자형을 조사하고 그 효과에 대해서 분석하였다. 133명의 정신분열병 환자를 선택하여 안구추적운동을 측정하여 우수한 군과 열등한 군으로 구분하여, COMT 유전자의 분포가 두 군 사이에서 차이가 있는지를 비교하였다. 결과:COMT rs165599 (A>G)가 정신분열병의 발병에 연관을 보였으나 다중 비교에 대한 보정 후 유의한 결과를 보이지 않았다(P=0.05 and Pcorr=0.22). 정신분열병 환자 사이에서 안구추적운동이상과 rs165599 (A>G)가 통계적 유의한 연관을 보였으나 다중 비교에 대한 보정 후에는 유의한 연관성을 보이지 않았다(P=0.02 and Pcorr=0.10). 결론: 본 연구 결과 한국인의 경우 COMT 유전자는 정신분열병 뿐만 아니라 정신분열병 환자의 안구추적운동이상과도 연관이 없었다.

Cloning of a human catechol-O-methyltransferase gene

정갑용 전북대학교 대학원 1997 국내석사

Catechol-0-methyltransferase (COMT; EC 2.1.1.6) is the enzyme which catalyzes the transfer of methyl group to the catecholamine neurotransmitters from its methyl donor S-adenosyl-L-methionine. Partially purified COMT from rat liver has been used to measure the concentration of catecholamines in the blood through solvent extraction and thin layer chromatography after converting ^3H-methyl derivatives of catecholamines. To improve this inconvenient and fluctuating method, an attempt was made to adopt COMT gene for an accurate measurement of catecholamines. Specific primers, COMT 5'P (5'- TGCTCAGAGGTGCTTTGAAG-3') and COMT 3'P (5'-GGAGCCGCAGAAGGTCAG-3'), were used to amplify COMT gene from human placenta cDNA library. The amplified COMT gene through 35 cycles of polymerase chain reaction was cloned into T-vector and the nucleotide sequences are determined by automatic sequencer. Human COMT has two common variants, a thermostable high activity form which has valine at amino acid 158 sequence and a thermolabile, low activity form which has methione at the same position. The cloned CO5IT gene in this study has both variants. Clone 4 and 5 have valine at 158 (guanine at nucleotide 472) and clone 1-3 have methionine at this site (adenine at nucleotide 472). In addition to this, there are other DNA polymorphisms in COMT gene at nucleotide 101. 102 (amino acid 34, a structural mutation cysteine/serine) and nuclotide 186 (a silent mutation). All of the clones have cysteine at amino acid 34 (guanine and adenine at nucleotides 101 and 102) and cytosine at nucleotide 186 except clone 3 which has thymine at this nucleotide. Clone 4 and 5 are thermostable, high activity variants, suggesting that they are more useful for the measurement of catecholamines after expressing the gene.

Catechol-O-methyltransferase(COMT) 유전자 Val108/158Met 다형성과 정신분열병 임상 증상 간의 관련성 연구

이창곤 성균관대학교 2008 국내석사

Objective: Catechol-O-methyl transferase (COMT) is mainly involved in the metabolism of catecholamines including dopamine, and it has been suggested that COMT genetic polymorphism may be related to schizophrenia. This study aimed to examine the relationship between clinical symptoms and COMT genetic polymorphism in chronic schizophrenic patients. Method: One hundred and thirty schizophrenic patients who were diagnosed according to the DSM-IV diagnostic criteria were recruited for the study (mean age: 50.01 ± 8.94). Using the Clinical Global Impression 5-factor (CGI-5 factor) scale, the severity of schizophrenic symptoms during the acute phase was determined as 5 categories: Positive, Negative, Depressive, Excitement, and Cognitive symptoms. The COMT genetic polymorphism was also assessed in all patients. Result: We did not find any significant relationship between clinical symptoms and the COMT genetic polymorphism in the schizophrenic patients, but the H/H genotype was significantly correlated with higher negative symptom in male schizophrenic patients (p=0.035). Conclusion: Our results suggest that H/H genotype of the COMT genetic polymorphism is related to more severe negative symptoms during acute phase in male schizophrenic patients and the COMT genetic polymorphism and gender difference may affect clinical symptoms of schizophrenia.