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김학성 교수, 연구논문 독일화학誌 인터넷판 게재
- 비 표지방식에 의한 단백질 활성의 고감도 측정기술 개발- 세포 내에서 단백질 수식(Post-translational modification) 및 신호전달 연구와 신약 후보 물질의 스크리닝 등 생명공학 분야에서 광범위하게 활용될 수 있는 기반 기술
우리 학교 생명과학과 김학성(金學成) 교수 / 김영필(金英必, 박사과정) 연구팀은 독일의 권위 있는 학술지인 안게반테 케미(Angewandte Chemie)誌에 이차이온 질량분석기를 이용한 단백질 활성 분석방법을 8월 1일자 인터넷 판에 발표했다. 이 연구는 한국표준과학연구원 나노바이오융합연구단 이태걸 박사팀과 공동으로 진행됐다.
생체 내에서 단백질의 수식(post-translational modification)에 관련된 다양한 단백질 및 효소는 세포내 신호전달에 핵심적인 역할을 담당하며 세포의 분열, 성장, 사멸과정을 정교하게 조절하고 있다.
단백질 키나제(protein kinase)는 단백질의 특정아미노산을 인산화 시켜 세포 내 다양한 신호전달 및 질병 메카니즘과 밀접하게 연관되어 있다. 따라서, 이러한 단백질의 수식에 관련된 단백질의 활성을 고감도로 정확하게 측정할 수 있는 방법은 세포내 신호전달 기작은 물론 신약개발에 광범위하게 활용될 수 있다.
최근에 개발된 백혈병 치료제인 글리벡은 세포의 증식 (proliferation)에 관련된 단백질 키나제의 활성 저해제다. 기존에는 주로 항체에 다양한 표지물질 (형광 혹은 효소)을 부착하여 측정하는 방법을 사용하였기 때문에 시간이 많이 소요되고 다양한 단백질 키나아제의 활성을 정확하고 빠르게 측정하기가 어려웠다.
金 교수팀은 금 나노입자(gold nanoparticle)와 이차이온 질량분석기 (secondary ion mass spectrometry)를 활용하여 고감도로 단백질 키나제의 활성을 측정하고 동시에 단백질 저해제를 분석할 수 있는 방법을 개발했다. 다양한 칩 표면에 금 나노입자를 부착하고 생체물질을 결합한 후 이온 빔을 조사하게 되면 생체물질의 질량신호를 얻을 수가 있다. 단백질 키나아제의 기질로서 사용되는 펩타이드의 질량신호가 금 나노입자에 의해 수 십배 증폭되는 점에 착안했다.
기존 질량분석기 중 매트릭스 보조된 레이저 탈착/이온화 질량분석기 (MALDI-MS)의 경우는 첨가된 매트릭스(matrix)의 불균일한 분포로 인해 정량분석에 큰 한계가 있었다.
연구팀에서는 매트릭스가 필요 없는 이차이온 질량분석기와 균일한 표면의 금 나노 입자층을 사용하여 신호를 증폭함으로써 고감도의 정량분석이 가능하게 했다. 이 측정방법은 다른 측정방법에 비해 표면 감도가 매우 우수하여 단위면적당(mm2) 수십 펨토몰(fmol) 수준의 생체물질을 검출할 수 있다.
또한 해상력이 뛰어나 표면 생체물질의 질량분포를 이미징을 통해 손쉽게 스크리닝 할 수 있다. 칩 표면에 서로 다른 기질을 사용할 경우 다양한 단백질 키나아제의 활성을 동시에 분석할 수 있음을 확인했다.
金 교수팀이 개발한 기술은 키나아제 이외에도 포스포타제 (phosphotase), 프로티아제 (protease), 아세틸라아제 (acetylase), 메틸전이효소 (methyltransferase) 등을 포함한 단백질 수식에 적용할 수 있기 때문에 생명과학 및 생명공학 분야에 다양하게 활용할 수 있다. 다양한 단백질 활성 저해제 (inhibitor)를 손쉽게 탐색할 수 있어 신약개발에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 현재 미국특허 출원 중이며 국내특허 등록을 완료했다.
< 용어 설명 >비 표지방식 (label-free method) : 단백질 존재의 유무를 판별하기 위해서는 표지물질로서 단백질과 강하게 결합하는 항체에 흡광물질, 형광물질, 화학발광체 등의 표지자를 부착시킨 것을 사용하게 되는데 비 표지방식은 이와 같은 표지물질을 사용하지 않고 측정할 수 있는 것을 의미한다.
단백질 번역 후 수식과정 (post-translational modification): 합성된 단백질에 "기능"을 부여하는 과정이다. 즉, 세포 내에서 단백질이 합성 (번역과정이라고 함)된 이후 단백질의 특정 아미노산 부위에 인산기, 아세트산기, 메틸기, 혹은 탄수화물 등과 같은 다양한 기능기가 수식화 되는데 이는 단백질의 기능을 활성화하거나 억제하는 데 직접적으로 관여한다. 이 과정은 생체 내에 있는 다양한 효소에 의해 수행된다.
키나아제(kinase) : 다양한 단백질에 인산기를 붙여주는 효소로서 인체 내에는 약 500 종류 이상의 키나아제가 존재한다.
펨토몰 (fmol) : 1몰 (6.02x1023에 해당되는 분자수)의 10‒15에 해당되는 크기
2007.08.02 조회수 26092 -
양승만교수, 듀폰과학기술상 수상자로 선정
- 2007년 듀폰과학기술상 수상자로 선정- 나노입자들의 자기조립 원리를 이용, 광×바이오 기능성 광자결정(photonic crystal)구조체 개발KAIST(총장 서남표) 생명화학공학과 양승만 교수(과학기술부 지정 광자유체집적소자 창의연구단 단장)가 2007년 듀폰과학기술상 수상자로 선정되었다. 세계적인 과학 회사인 듀폰의 한국내 법인인 듀폰코리아는 국내 기초과학의 진흥과 산업발전을 도모하기 위해 2002년부터 ‘듀폰 과학기술상’을 제정해 시상해 왔다. 듀폰과학기술상은 국내 대학 및 국 공립 연구소 재직자 중 화학, 화학공학, 재료과학 및 재료공학 분야에서 최근 5년 뛰어난 연구개발 업적을 보인 과학자에게 수여된다. 듀폰코리아는 지난 3월 15일까지 응모를 받은 뒤 한국과학기술한림원의 심사를 거쳐 2007년 5월 2일 양승만 교수를 수상자로 발표하였다.양승만 교수는 다양한 기능을 갖는 나노입자를 제조하고 이들 입자들이 스스로 조립되는 자기조립 원리를 규명하는 연구를 수행하여 방대한 량의 정보를 처리할 수 있는 pototype의 광 바이오 기능성 광자결정(photonic crystal)구조체를 개발하였다.양교수가 최근에 수행한 광자구조와 나노패턴에 대한 연구결과는 학술지인 Nature지(2006년도 2월 2일자)에서 보유기술의 기반성과 발전 가능성에 대한 해설과 함께 하이라이트 기사로 다루어졌다. 미국 화학회의 Portal인 Heart-Cut에는 2차례 (2002. 11. 4 및 2006. 5. 1일자)에 걸쳐 하이라이트 논문으로 선정되었다. 2003년 12월의 미국 재료학회 MRS Bulletin의 Research/Researcher에서는 주요 논문으로 소개된 바 있다. 양교수는 그 동안 Harvard University, University of Wisconsin, Caltech, University of California 등에서 초청 세미나를 하였고 국제학회인 MRS와 SPIE 에서 각각 Invited Speaker 및 Session Organizer로 활약하고 있다.
2007.05.04 조회수 24609 -
김상수 교수, 한국 입자에어로졸학회 초대 학회장에 피선
KAIST 기계공학과 김상수(金常洙, 54) 교수가 최근 용평에서 개최된 한국입자에어로졸학회 창립총회에서 임기 2년 6개월의 초대 학회장에 선출되었다.
이 학회는 지난 1994년 에어로졸과 미세입자에 관련된 국내 연구자들의 자생적 연구회로 출범했으며, 현재 회원수는 200여명이다.
연구/활동분야는 에어로졸과 미세입자의 생성, 이동, 포집 등 거동현상과 이와 관련한 대기오염 및 실내환경제어, 그리고 고기능성 나노입자 재료 및 공정기술 등이다.
매년 에어로졸 및 입자 학술대회, 기술워크샵, 산학연 공개강좌 등을 개최, 최신 기술정보를 산업체, 연구소, 학계에 전파/확산시키는데 힘쓰고 있다.
한편, 이 학회는 미국 에어로졸학회(AAAR, American Association for Aerosol Research), 일본 에어로졸학회(JAAST, Japan Association of Aerosol Science and Technology), 유럽 에어로졸학회(EAA, European Aerosol Assembly)와 어깨를 나란히 하고 있으며, 2002년부터는 국제 에어로졸 연구연합회(IARA, International Aerosol Research Assembly)에 회원단체로 등록되어 에어로졸 연구분야에서 국제적으로도 인정받는 단체가 되었다.
<참고자료 : 김상수 교수 프로필>
[현재] KAIST 기계공학과 교수, 연구처장
1973.2. 서울대학교 공과대학 기계공학 학사
1976.12. University of California, Berkeley, U.S.A. 기계공학 석사
1981.6. Northwestern University, U.S.A. 기계공학 박사
[경력]
1973.2-1975.6 국방과학연구소 항공연구부 연구장교
1980.2-1981.8 Northwestern University, Gas Dynamics Lab. 연구원
1981.8-1983.1 Yale University, High Temp. Chemical Reaction Engr. Lab.연구원
1983.2-현재 KAIST 기계공학과 조교수, 부교수, 교수
1989.2-1990.3 Univ. of California, Irvine, U.S.A. 방문교수
1994 9-1996.9 한국에어로졸연구회 회장
1995.12-1997.1 KAIST 발전협력단장
1996.1-1998.12 Journal of Aerosol Science 편집위원
1997.1-1998.12 대한기계학회 총무이사
1997.1-1998.12 과학기술정책관리연구소 기계 및 우주항공분야 전문위원
1999.9-현재 국가지정연구실 지정(환경입자제어연구실)
2000.11-현재 Aerosol Science and Technology 편집위원
2001.1-2002.12 대한기계학회 열공학부문 위원장
2003.4-현재 KAIST 연구처장
2004.7 현재 한국입자에어로졸학회 회장
[연구분야]
에너지 및 환경제어기술, 에어로졸 및 입자공학, 나노입자제어, 고청정 및 초진공 기술, 대기오염제어설비, 고효율에너지 변환기기, 열역학 및 통계역학, 레이저진단기술 등
[학회활동]대한기계학회, 한국에어로졸학회, 한국자동차공학회, 대한설비공학회, 미국기계공학회(ASME), 미국에어로졸학회(AAAR), 일본에어로졸학회(JAAST), 유럽에어로졸학회(EAA), 한국에어로졸연구회(KAPAR), 국제연소학회 등
2004.07.08 조회수 29221