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유방암 세포의 자살을 유도하는 최적의 약물조합 발견
조광현 교수
- Science 자매지 표지논문 발표,“IT와 BT의 융합연구로 세포내 분자조절네트워크 제어를 통해 가능”-
국내 연구진이 대다수 암 발생에 직접 관여하는 것으로 알려진 암억제 유전자(p53)의 분자조절네트워크를 제어하여 유방암 세포의 사멸을 유도하는 최적의 약물조합을 찾아내, 향후 신개념 암치료제 개발에 새로운 단초를 열었다. 특히 이번 연구는 IT와 BT의 융합연구인 시스템 생물학 연구로 가능했다는 점에서 의미가 크다.
우리 학교 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수가 주도하고 최민수 박사과정생, 주시 박사, 정성훈 교수 및 시첸 박사과정생이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약/도전연구)과 기초연구실사업의 지원으로 수행되었다.
연구결과는 세계 최고 과학전문지인 ‘사이언스’의 첫 번째 자매지로서 세포신호전달분야의 권위지인 ‘Science Signaling’지 최신호(11월 20일자) 표지논문으로 선정되었고, 사이언스지의 ‘편집자의 선택(Editor"s Choice)’에 하이라이트 특집기사로 소개되는 영예를 얻었다. (논문명: Attractor Landscape Analysis Reveals Feedback Loops in the p53 Network That Control the Cellular Response to DNA Damage)
유방암은 미국이나 유럽 등 선진국에서 발병하는 여성암 중 가장 흔한 암으로, 40~55세 미국 여성의 사망원인 1위를 차지한다.
지난 10월 15일에는 영국 일간지 ‘데일리메일’이 2040년까지 유방암 환자 수가 현재의 3배가 넘는 168만 명으로 늘어나 일명 “유방암 대란”이 일어날 수도 있다는 충격적인 연구결과를 보도하기도 하였다.
우리나라 보건복지부 자료에 따르면, 국내에서도 미국 등과 같이 유방암 발병빈도가 매년 증가하는 추세인데, 이것은 서구식 식습관과 저출산, 모유수유 기피 등 생활패턴의 변화에 기인한 것으로 알려져 있다.
p53은 ‘유전자의 수호자’로도 잘 알려진 암 억제 단백질로서 33년 전 처음 발견된 후 지금까지 암 치료를 위해 집중적으로 연구되는 분자이다.
p53은 세포의 증식 조절과 사멸 촉진 등 세포의 운명을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 우리 몸의 세포가 손상되거나 오작동하면, p53은 세포주기의 진행을 중단시켜 손상된 DNA의 복제를 억제하고, 손상된 세포의 복구를 시도한다. 이 때 만일 세포가 복구될 수 없다고 판단되면, p53은 세포가 스스로 자살하도록 유도한다.
그러나 암세포는 이러한 p53의 기능이 정상적으로 작동되지 않아 이를 인위적으로 조절하여 암 치료에 응용하려는 시도가 꾸준히 이어져왔다. 그러나 지금까지 임상실험에서는 기대와는 달리 효과가 미미하거나 부작용이 발생하는 등 여러 문제점들이 나타났다.
이는 p53이 단독으로 작동하는 것이 아니라 복잡한 신호전달 네트워크 속에서 다수의 양성과 음성 피드백(positive and negative feedbacks)에 의해 조절되고 있었으나, 지금까지 p53만을 단독으로 집중 연구했기 때문이다. 즉, 다양한 피드백 조절에 의해 p53의 동역학적(dynamics) 변화와 기능이 결정되므로, 네트워크 전체를 이해하고 제어하는 시스템 생물학적 접근이 반드시 필요하다.
조광현 교수가 이끈 융합 연구팀은 p53을 중심으로 관련된 모든 실험 데이터를 집대성하여 p53의 조절 네트워크에 대한 수학모형을 구축하였다.
또한 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 p53의 동역학적 변화 특성에 따른 세포의 운명(증식 또는 사멸) 조절과정을 밝혀내고 이를 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 찾아냈다. 그리고 이 방법을 적용한 시뮬레이션 결과를 단일세포실험으로 검증하였다.
조광현 교수팀은 수많은 피드백으로 복잡하게 얽혀 있는 p53 조절 네트워크의 다양한 변이조건에 따른 컴퓨터 시뮬레이션 분석과 세포생물학실험으로, p53의 동역학적 특성과 기능을 결정하는 핵심 조절회로를 발견하고, 이와 같은 p53의 동역학적 특성 변화에 따라 세포의 운명이 달라질 수 있음을 규명하였다.
또한 유방암 세포의 네트워크 모형에서, 위의 분석결과로부터 찾아낸 핵심회로를 억제하는 표적약물(Wip1 억제제)과 기존의 표적항암약물(뉴트린, nutlin-3)을 조합하면 유방암 세포의 사멸을 매우 효율적으로 유도할 수 있음을 발견하였다. 그리고 실제 유방암 세포(MCF7)를 이용한 세포실험을 통해 직접 확인하였다.
조광현 교수는 “세포내 중요한 역할을 담당하는 분자들은 대부분 복잡한 조절관계 속에 놓여있기 때문에 기존의 직관적인 생물학 연구로 그 원리를 밝히는 것은 근본적인 한계가 있다. 이번 연구는 시스템 생물학으로 그 한계를 극복할 수 있음을 보여주는 대표적인 사례로, 특히 암세포의 조절과정을 네트워크 차원에서 분석하여 새로운 치료법을 개발할 수 있는 가능성을 제시하였다”고 연구의의를 밝혔다.
한편, 조 교수의 이번 연구 논문은 23일자 사이언스 편집자의 선택(Editors" Choice)으로 선정되는 영예를 얻기도 했다.
여러 양성 및 음성 피드백으로 복잡하게 구성된 p53 조절네트워크
2012.11.23 조회수 10488 -
세계에서 가장 빠른 네트워크 침입탐지 시스템 개발
- 100% 공격 패킷만 들어오는 경우에도 10Gbps 가까운 성능 발휘 -
- 19년 역사의 세계 최고 보안학회인 ACM CCS에 국내 최초 논문 발표 -
전용 하드웨어를 사용하지 않고, 범용 하드웨어상의 소프트웨어만으로도 NIDS의 성능을 획기적으로 올려 네트워크 보안 분야에 커다란 지각변동이 예상된다.
우리 학교 전기 및 전자공학과 박경수 교수와 이융 교수팀이 국가보안기술연구소(소장 강석열) 배병철 팀장과 공동으로 범용 서버 상에서 수십 Gbps(초당 기가비트)의 성능을 낼 수 있는 소프트웨어 기반 네트워크 침입탐지 시스템인(이하 NIDS) "카거스(Kargus)"를 개발했다고 5일 밝혔다.
이 기술은 오는 10월 16일~18일 미국 노스캐롤리나주 롤리에서 열리는 美계산기학회(ACM) 컴퓨터 시큐리티 컨퍼런스(CCS, Conference on Computer and Communications Security)에서 발표될 예정인데 국내에서 나온 논문으로는 처음이다.
올해로 19년째를 맞이하는 ACM CCS는 보안 분야 세계 최고 학회로 10%대의 낮은 게재율 때문에 논문채택이 매우 어려운 학회로 유명하다.
네트워크 침입탐지 시스템(NIDS)은 패턴 매칭을 통해 네트워크로 유입되는 공격을 탐지하는 역할을 수행한다.
그러나 범용 컴퓨터 기반의 소프트웨어로 구현되는 기존 NIDS는 하드웨어 사양이 좋더라도 리소스를 효율적으로 사용하지 못해 10Gbps 이상의 초고속 네트워크에서는 적용되기 어려웠다.
KAIST 연구팀이 개발한 ‘카거스’는 1~2Gbps 수준에 머물던 기존 소프트웨어 NIDS의 성능을 메니코어(manycore) GPU, 멀티코어(multicore) CPU 등에 존재하는 하드웨어 병렬성과 여러 패킷을 한 번에 처리하는 일괄처리 방식을 활용해 획기적으로 성능을 끌어 올렸다.
그 결과 해커의 공격이 없는 일반적인 상황에서는 33Gbps, 100% 공격 패킷만 들어오는 경우에도 10Gbps 가까운 성능을 내는 데 성공했다.
또 이 기술의 가장 큰 특징 중 하나는 기존 공개 소프트웨어 기반 시스템인 Snort 탐지규칙을 그대로 활용해 상용화 가능성을 높였다는 점이다. 따라서 상용화에 성공할 경우 약 700만원 정도의 비용으로 수억 원에 달하는 전용 하드웨어 기반 NIDS를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
뿐만 아니라 10Gbps이상의 초고속 네트워크로 접속되는 기업, 정부, 교육기관의 네트워크는 물론 클라우드 서버팜이나 IP로 구동되는 LTE 백본망 등에 대한 공격을 저비용・고유연성을 지닌 소프트웨어 장비로 대비할 수 있을 것으로 전망된다.
박경수 교수는 “이번 논문 발표로 우리나라의 앞선 보안기술의 수준을 국내외에 입증했다”며 “이번 연구를 계기로 국내 보안기술관련 분야 연구진들의 사기를 북돋울 수 있는 기회가 됐으면 한다”고 말했다.
박 교수는 이어 “앞으로 국내 범용 서버 기반 네트워크 장비 시장에 활력을 불어넣는데 주력하겠다”고 강조했다.
한편, 이번 연구는 국가보안기술연구소와 교육과학기술부의 지원으로 수행됐다.
2012.09.05 조회수 12432 -
차미영 교수, 국제학회 최우수 논문상 수상
우리 대학 문화기술대학원 차미영(33) 교수가 지난 6월 4일부터 나흘 동안 아일랜드 더블린市 소재 트리니티 칼리지(Trinity College)에서 열린 제 6회 AAAI 웝로그 및 소셜미디어 국제학회 ICWSM(International AAAI Conference on Weblogs and Social Media)에서 최우수 논문상을 수상했다
차 교수가 이번 학회에서 발표한 논문 제목은 ‘온라인 소셜 네트워크 내 관습의 발생(The Emergence of Conventions in Online Social Network)‘인데 사회적 관습의 형성과 채택과정을 온라인 소셜 네트워크 사례를 통해 증명했다는 점을 인정받아 최우수 논문으로 선정되는 영예를 안았다.
사회적 관습의 형성은 사회학에서 전통적인 문제였으나 실제 사회에서 이 과정을 보는 것은 거의 불가능에 가깝기 때문에 그 동안 간단한 실험 혹은 수학적 모델을 통해 다뤄져 왔다.
차미영 교수와 독일의 막스 플랑트 연구소(MPI-SWS) 연구팀이 공동으로 추진한 이 연구는 2006년부터 2009년까지의 트위터 데이터를 이용해 리트윗(Retweet)이 다양한 방식으로 사용자들에게 채택돼 사용되는 과정을 분석했다.
리트윗은 다른 사용자가 쓴 트윗을 나의 팔로워(Follower)에게 보여주고 싶은 경우, 혹은 해당 트윗에 자신의 의견을 담아 자신의 팔로워들에게 전달하고 싶을 경우 사용하는 트위터 방법이다.
리트윗은 트위터가 처음 만들어졌을 때는 제공되지 않은 기능이었지만 한 사용자가 ‘Via’라는 단어와 그 트윗을 남긴 사용자를 언급하는 방식으로 처음 사용하기 시작한 이후, 급속도로 이용자가 증가했다. 이후에 같은 용도로 ‘HT’, ‘Retweet’, ‘RT’ 등의 키워드를 이용하는 방식이 생겨났고, 현재 가장 많이 사용되는 ‘RT’, ‘Via’ 등이 사용되면서 트워터의 관습(Convention)으로 자리를 잡았다.
이에 따라 트위터는 결국 리트윗을 트위터 자체 시스템을 통해 제공하기 시작했는데 이는 최초에 리트윗이 사용자들에 의해 만들어지고 사용돼 자리를 잡았다는 점에서 ‘사회적 관습’이 만들어진 과정으로 연구팀은 해석했다.
연구팀은 또 사회적 관습이 만들어지는 과정에서 얼리어답터들의 특성을 분석한 결과 개인정보 • URL • 프로필 사진 • 위치정보 • 리스트 등 트위터의 다양한 기능을 적극적으로 활용하는 사용자들임을 밝혀냈다.
얼리어답터들은 팔로잉(Following)하는 유저들도 평균적으로 10-100배 이상 많았고 그들끼리 사회관계망이 밀접하게 형성될 뿐만 아니라 얼리어답터에 의해 새로운 관습이 채택되는 과정에서, 리트윗의 사용이 그들의 친구들을 중심으로 급속히 사용되며 확산되고 있음을 증명했다.
차미영 교수는 “이번 연구는 트위터가 만들어진 때부터 거의 모든 데이터를 가지고 트위터에서의 관습변화를 분석한 것으로 SNS를 통해 실제 사회적 관습의 형성과정을 증명했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 끝.
2012.07.04 조회수 10362 -
문수복 교수, 한국공학한림원 '젊은공학인상' 수상
우리 학교 전산학과 문수복 교수가 제16회 한국공학한림원 젊은공학인상을 수상했다.
대상은 강창오 포스텍 철강대학원 석좌교수(70), 또 다른 젊은공학인상에는 장준근 나노엔텍 대표(45)가 선정됐다.
문 교수는 소셜미디어의 정량적 분석법을 제시하는 등 전산학 네트워크 분야의 선두주자로 미래 인터넷기술 연구를 이끈 공로를 인정받아 젊은공학인상을 수상했다.
또 강 교수는 37년간 포스코에 재직하면서 혁신적 제철기술인 파이넥스 공법과 차세대 열연강판 제조기술을 개발한 공로로, 장준근 대표는 초소형 고집적 화학공정 칩인 ‘랩온어칩’ 기술을 국내 최초로 상용화한 공로로 상을 받는다.
한국공학한림원은 1997년부터 매년 공학과 관련된 기술, 연구, 교육 및 경영 부문에서 국내 산업 발전에 크게 기여한 공학기술인을 선정해 시상하고 있다. 시상식은 12일 오후 5시 서울 장충동 신라호텔에서 열리며 대상 수상자는 상장과 상금 1억 원, 젊은공학인상 수상자는 상장과 상금 5000만 원을 받는다.
2012.03.12 조회수 11899 -
10년 후 세상을 바꿀 수 있는 아이디어를 삽니다
- 코오롱그룹, KAIST 학생과 교직원 대상 아이디어 공모전 열어 - 총 상금규모도 5,000만원, 10여 팀 선발 예정
“10년 후 인류의 미래 생활을 바꿀 수 있는 획기적인 아이디어를 삽니다“
코오롱그룹(회장: 이웅렬)이 KAIST 학생과 교직원 등 전 구성원을 대상으로 인류의 미래 생활을 바꿀 수 있는 아이디어 공모에 나서 화제다. 국내 30대그룹사가 특정 학교의 모든 구성원을 대상으로 아이디어 공모에 나선 것은 이번이 처음이다.
코오롱이 내건 상금 만해도 총 5,000만원이나 되는데 총 10여 팀을 뽑을 예정이다. 대상 1개 팀에는 2,000만원, 최우수상 2개 팀에는 각각 1,000만원씩, 그리고 나머지 입상 팀에는 각 100만원 상당의 상품권이 지급된다.
이번 아이디어 공모전은 지난 9월 6일 코오롱그룹과 KAIST가 공동으로 설립한 코오롱-KAIST 라이프스타일이노베이션센터(이하 코오롱 LSI센터, 소장: 김대식)가 주관한다. KAIST 구성원이면 누구든지 개인이나 팀을 구성해 공모에 참여할 수 있으며 A4용지 2장 정도의 양식에 맞춰 아이디어를 요약, 정리해서 이메일(kolon.kaist.dreamer@gmail.com)로 보내면 된다. 서류접수는 오는 10월 31일 오후 5시까지며 최종 발표와 시상은 11월 23일 열리는 "코오롱 Day"에서 이뤄진다.
김경용 코오롱 전무는 “방 하나를 가득 채운 컴퓨터를 손바닥 안에 넣을 수가 있을까, 언제 어디서나 세상 모든 사람들과 자유롭게 소통할 수 있을까라는 수십 년 전의 이러한 꿈들이 현실이 되고 세상을 바꿔 놨듯이 우리나라 최고의 과학영재들이 모여 있는 KAIST 가족들을 대상으로 10년 후 세상을 바꿀 수 있는 아이디어를 찾게 됐다”고 말했다.
한편 코오롱 LSI센터는 코오롱그룹이 상호 기술교류는 물론 자문 등 기술협력 네트워크 구축을 목적으로 이웅렬 회장이 직접 지시해 KAIST내에 설립한 연구센터로 5~10년 이후 시장진입이 가능한 코오롱그룹의 미래 고수익 사업을 발굴, 추진하게 된다.
2011.09.21 조회수 8556 -
정경원 교수, 호주 최대 디자인행사 초청인터뷰 가져
- 세계적인 명사들과 초청돼 -
우리 학교 산업디자인학과 정경원 교수가 이달 20~31일 호주 멜버른에서 열리는 호주 최대 디자인 행사 ‘스테이트 오브 디자인 페스티벌(State of Design Festival)’의 하이라이트 세션인 ‘9 to 5’ 온라인 인터뷰에 27일 오후 6시 15분(현지시각) 출연한다.
행사의 주제는 ‘움직이는 디자인(Design That Moves)’이다. 물리적으로는 물론 심리적으로도 변형되고 움직이며 네트워크화되는 여러가지 디자인 프로젝트에 대해 전시회, 세미나, 토론 등을 통해 다각적으로 다룬다.
KAIST 정경원 교수가 참가하는 올해의 인터뷰에는 ‘아이 러브 뉴욕(I ♥ New York)’을 디자인한 밀톤 그레이져(Milton Grazer), 도나 켈리 홈의 부사장을 역임한 일세 크로우포드(Ilse crawford), 실험적인 디자인으로 충격을 주는 토털디자인그룹 트로이카(Troika), 레이디 가가⋅비욘세 등의 의상을 디자인한 패션디자이너 가레스 퓨(Gareth Pugh) 등 디자인분야 세계적 명사들이 참가한다.
‘9 to 5(9 Questions to 5 Design Thinkers)’는 5명의 디자인 전문가들이 25~29일 매일 한명씩 출연해 1시간동안 패널리스트들이 묻는 9가지 질문에 대답하는 세션으로 스카이프(Skype)를 통해 인터뷰가 이뤄지며 전 세계로 생중계된다.
서울특별시 디자인서울총괄본부장을 역임한 정 교수는 ▲대한민국의 디자인 발전 전략 및 서울시가 역점적으로 추진해온 디자이노믹스의 본질과 주요 사업 ▲작년에 성황리에 마친 세계디자인수도 2010의 의미와 성과 ▲과학기술, 예술, 비즈니스 등 여러 분야의 융합을 도모하는 KAIST의 혁신적인 디자인교육 등을 예로 들어 설명할예정이다.
2004년 시작된 스테이트 오브 디자인 페스티벌은 호주 빅토리아 주정부의 주관으로 매년 멜버른에서 열린다.
2011.07.27 조회수 9020 -
장재석 칼럼 대학이 나서서 기업과의 네트워크를 강화해야
장재석 산학협력단장이
충청투데이 2011년 7월 8일(금)자 칼럼을 실었다.
제목: 대학이 나서서 기업과의 네트워크를 강화해야
신문: 충청투데이
저자: 장재석 산학협력단장
일시: 2011년 7월 8일(금)
기사보기: 대학이 나서서 기업과의 네트워크를 강화해야
2011.07.08 조회수 7423 -
조정우 박사, 스웨덴 왕립공대 교수 임용
- 국내과학자가 국제적 연구 실력을 인정받은 성공적 사례 -
순수 국내파 박사가 정보통신 분야의 세계적인 명문대학인 스웨덴 왕립공대에 조교수로 임용돼 화제다.
주인공은 우리 학교 전기 및 전자공학과를 졸업한 조정우(33) 박사다. 조 박사는 이 대학에 오는 9월 부임한다.
스웨덴 왕립공대(KTH)는 웁살라 대학과 함께 스웨덴을 대표하는 대학으로 조 박사는 무려 1년여에 걸친 심사 끝에 최종 임용이 확정됐다.
현재 KAIST에서 연구교수로 재직 중인 조 박사는 인터넷 혼잡제어, 이동통신망 자원관리 분야를 연구해 왔다. 최근에는 KAIST 이융 교수와 연구중인 P2P 네트워크 경제성 분야에서 주목을 받았다.
조 박사는 경남 거제도에서 태어나 경남과학고를 졸업하고 KAIST에서 학사, 석사, 박사학위를 모두 받은 순수 국내 박사다. KAIST 정송 교수 지도하에 발표한 박사학위 논문이 네트워크 분야의 세계적인 석학인 스위스 연방공대(EPFL) 장이브 르부덱(Jean-Yves Le Boudec) 교수에게 인정받아 스위스 연방공대와 노르웨이 과학기술대(NTNU)에서 연구원으로 일했다.
조 박사는 “토종 한국인이 왜 이역만리 스웨덴 대학에까지 지원했는지 의아해 하면서도 아무런 차별 없이 오로지 실력만으로 자신을 평가하고 교수로 임명한 스웨덴 왕립공대의 공정성에 크게 감동 받았다”며 “순수 국내파 박사들의 롤모델이 될 수 있도록 최선을 다 하겠다”고 말했다.
김정호 전기 및 전자공학과 학과장은 “KAIST에서 학위를 딴 토종 과학자가 해외 과학자에 뒤지지 않는 국제적 연구 실력을 검증받은 성공적 사례”라며 “국내 대학의 연구개발 실적이 세계적 선두 수준임을 인정받은 계기가 됐다”고 말했다.
아울러 “앞으로도 KAIST 출신 과학자들이 세계우수 대학의 교수들로 계속 배출될 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
2011.07.07 조회수 12997 -
난소암환자의 보다 정확한 생존기간 예측 가능해져
- “개인 맞춤형 의약품 개발에 핵심 기술이 될 것” -
난소암환자의 생존기간 예측이 한층 더 정확해진다!
우리 학교 바이오 및 뇌공학과 이도헌 교수 연구팀이 난소암환자의 선천적 유전특징과 후천적 유전자 발현특성이 복합적으로 영향을 미친다는 결과를 이용해 암환자의 생존기간을 보다 정확하게 예측하는 기술을 개발했다.
이번 연구 결과는 개인맞춤형 의약품개발에 핵심기술이 될 전망이다.
기존의 난소암환자 생존기간 예측을 위해 특이 유전자형과 유전자 발현 특성을 각각 찾는 데 초점을 맞추고 있었다. 그러나 암과 같이 개인의 유전적 특성과 후천적 요인에 따른 유전자 발현 패턴이 복합적으로 작용하는 복합질환의 치료효과와 생존기간을 예측하기에는 역부족이었다.
연구팀은 생물정보학(Bioinformatics) 기술 중 하나인 상호연관 네트워크 모델링을 이용해 개인별 유전자의 특징과 발현특성을 분석했다. 이를 생존기간의 인자로 사용해 난소암환자 생존기간 예측의 정확도를 13% 이상 높일 수 있었다.
또한, 항암치료 후 결과의 개인차를 유발하는 유전적 특성과 유전자 발현패턴의 상호작용모델을 제시함으로써 개인차에 의한 항암 치료 생존기간의 예측이 가능해졌다.
이도헌 교수는 “최근 전 세계적으로 차세대 유전자 연구와 개인 맞춤형 치료제 개발이 본격화되고 있는 시기”라며 “이번 연구 결과는 난소암 환자의 생존기간 예측 및 개인별 특성에 따른 맞춤형 치료의 기반이 될 것이다”라고 말했다.
KAIST 바이오 및 뇌공학과 이도헌 교수, 백효정 박사과정 학생, 김준호 박사과정 학생, 하버드대 이은정 박사, 삼성SDS 박인호 박사가 공동으로 실시한 이번 연구는 세계적 학술지인 ‘지노믹스(Genomics)’지 6월호 표지 논문으로 선정됐다.
2011.06.28 조회수 11916 -
생명의 기원과 진화의 비밀 풀 수 있는 열쇠(커널) 찾아내다
- Science 자매지 표지논문발표,“인간 세포의 주요기능 그대로 보존한 최소 핵심구조 규명”-
세포를 구성하는 복잡하고 거대한 분자네트워크의 주요기능을 그대로 보존한 최소 핵심구조(커널)가 국내 연구진에 의해 규명되었다.
특히 커널에는 진화적․유전적․임상적으로 매우 중요한 조절분자들이 대거 포함되어 있다는 사실이 밝혀짐에 따라, 향후 생명의 기원에 관한 기초연구와 신약 타겟 발굴 등에 큰 파급효과가 있을 것으로 기대된다.
우리 학교 조광현 교수 연구팀(김정래, 김준일, 권영근, 이황열, 팻헤슬롭해리슨)의 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구), 기초연구실육성사업, 시스템인포메틱스사업(칼슘대사시스템생물학) 및 WCU육성사업의 지원으로 수행되었다.
이번 연구결과는 세계적인 학술지인 ‘사이언스’의 첫 번째 자매지로서 세포신호전달분야의 권위지인 ‘사이언스 시그널링(Science Signaling)’지(5월 31일자) 표지논문에 게재되는 영예를 얻었다.
(논문명 : Reduction of Complex Signaling Networks to a Representative Kernel)
생명체를 구성하는 다양한 분자들은 사람과 마찬가지로 복잡한 관계로 얽혀 거대한 네트워크를 형성한다.
현대 생물학의 화두로 떠오른 IT와 BT의 융합학문인 ‘시스템생물학’의 발전에 따라, 생명현상은 복잡한 네트워크로 연결된 수많은 분자들의 집단 조절작용으로 이루어진다는 사실이 점차 밝혀지고 있다. 즉, 특정기능을 담당하는 단일 유전자나 단백질의 관점에서 벗어나 생명체를 하나의 ‘시스템’으로 바라보게 된 것이다.
그러나 생명체 네트워크의 방대한 규모와 복잡성으로 근본적인 작동원리를 이해하는데 여전히 한계가 있다. 일례로, 세포의 다양한 정보처리를 위해 진화해 온 인간세포 신호전달 네트워크는 현재까지 약 2,000여개의 단백질과 8,000여 가지의 상호작용으로 이루어져 있다고 알려졌고, 아직 확인되지 않은 부분까지 고려하면 실제 더욱 복잡한 네트워크일 것으로 추정된다.
생명체의 조절네트워크는 태초에 어떻게 만들어졌고, 어떻게 진화되어 왔을까? 그 복잡한 네트워크의 기능을 그대로 보존하는 단순한 핵심구조가 존재하고 그것을 찾아낼 수 있다면, 인류는 복잡한 네트워크에 대한 수많은 수수께끼를 풀 수 있을 것이다.
조광현 KAIST지정석좌교수 연구팀은 이 수수께끼의 열쇠인 복잡하고 거대한 세포 신호전달 네트워크의 기능을 그대로 보존하는 최소 핵심구조인 커널을 찾아냈다.
연구팀은 새로운 알고리즘을 개발하고, 이를 대규모 컴퓨터시뮬레이션을 통해 대장균과 효모 및 인간의 신호전달 네트워크에 적용한 결과, 각각의 커널을 확인할 수 있었다.
매우 흥미로운 사실은 이번에 찾아낸 커널이 진화적으로 가장 먼저 형성된 네트워크의 뼈대구조임이 밝혀진 것이다. 또한 커널에는 생명유지에 반드시 필요한 필수유전자뿐만 아니라 질병발생과 관련된 유전자들이 대거 포함되어 있었다.
이번 연구를 주도한 조광현 교수는 “특히 이번에 찾은 커널에는 현재까지 FDA(미국식품의양국)에서 승인한 약물의 타겟 단백질이 대량 포함되어 있어, 커널 내의 단백질들을 대상으로 향후 새로운 신약 타겟이 발굴될 가능성이 높아, 산업적으로도 큰 파급효과가 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
<세포내 신호전달네트워크에 존재하는 최소 핵심구조 "커널">
<논문표지>
2011.06.22 조회수 11856 -
![[사이언스리뷰] 소셜 네트워크의 힘 이미지](/Upload/news/newsmst/1293104091.2422.jpg)
[사이언스리뷰] 소셜 네트워크의 힘
원광연 문화과학기술대학원 교수가
세계일보 2010년 12월 23일(목)자 칼럼을 실었다.
제목: [사이언스 리뷰] 소셜 네트워크의 힘
신문: 세계일보
저자: 원광연 문화과학기술대학원교수
일시: 2010년 12월 23일(목)
기사보기: [사이언스 리뷰] 소셜 네트워크의 힘
2010.12.23 조회수 6842 -
유회준 교수, ‘이달의 과학기술자상’수상
우리학교 전기및전자공학과 유회준 교수가 "이달의 과학기술자상"을 수상했다.
교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)은 최첨단 물체인식 알고리즘을 휴대할 수 있는 소형 시스템으로 구현하여, 현실과 가상세계의 구분을 없애는 가상물리시스템(Cyber-Physical System)의 실현에 한 걸음 더 다가서도록 한 유 교수의 업적을 인정해 수상자를 결정했다.
유회준 교수는 고성능‧저전력 ‘물체인식 칩’을 개발하여, 일반 PC에서도 구현하기 어려운 복잡한 물체인식 알고리즘을 스마트폰과 같은 소형 시스템에 적용하여 학계의 주목을 받아왔다.
물체인식 알고리즘은 연산량도 많고 구조도 복잡하여 일반 PC로도 실시간으로 처리하기 어렵다. 그러나 스마트폰의 등장으로 휴대용 전자 기기에서도 물체를 인식하는 시스템이 필요하게 되었다.
유 교수는 물체를 효과적으로 인식하기 위해서 인간의 ‘뇌 구조’를 모사한 인공 지능 물체인식 프로세서 칩을 개발하는데 성공하였다. 이 칩은 칩과 칩 사이에 네트워크를 형성하는 네트워크온칩(Network-on-Chip) 프로토콜을 통해 속도를 획기적으로 개선하고, 디지털-아날로그 혼성 회로기술로 전력이 적게 소모되는 특징을 가지고 있다.
특히 이 칩은 자동차의 자동 주행, 감시카메라, 휴대폰 물체 인식기 등에 이용할 수 있고, 비행체 궤도 예측과 레이더 트랙킹 등도 초고속으로 수행할 수 있다.
유 교수는 집적회로 분야 세계 최고 권위의 학회인 국제고체회로학회 (ISSCC)에 매년 새로운 칩을 소개하는 등 물체인식 칩 분야를 선도하고 있다.
세계적으로 다양한 휴대용 전자기기가 상용화되면서 최고 성능이면서 전력이 적게 드는 프로세서 칩을 개발하고자 세계적인 과학자들이 연구에 매진하고 있다.
유 교수는 세계 최초 메모리 혼재기술로 제작한 램 프로세서를 개발하고, 이를 이용한 모바일 기기용 증강 현실(Augmented Reality)을 통해 휴대용 전자기기에서도 3차원 영상과 게임이 구현되도록 하였다.
유회준 교수는 “현재 스마트폰과 같은 다양한 휴대용 전자기기가 사용되고 있는데, 이 기기가 한정된 전력공급원(배터리)으로부터 오랫동안 작동하기 위해서는 전력이 적게 드는 프로세서 칩이 필수적이다. 우리 연구팀은 인간의 뇌 구조에서 영감을 받아 고성능, 저전력 물체인식 프로세서 칩을 개발하였다. 앞으로도 저전력 디지털 회로 개발을 위해 지속적으로 연구하여 세계 최고 수준으로 이끄는데 최선의 노력을 다하겠다”고 수상 소감을 밝혔다.
2010.12.09 조회수 12126