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활성산소에 대한 세포반응 원리 규명 - 암과 노화 극복의 실마리 제공
우리 학교 연구진이 활성산소* 농도에 따라 세포의 운명이 어떻게 달라지는지 그 원리를 규명해냈다. 활성산소는 세포의 성장을 돕는 한편 세포손상을 일으켜 노화 등을 촉진하는 것으로 알려져 있었다. 이처럼 세포를 죽게도 하고 살리기도 하는 활성산소의 상반된 역할을 설명할 수 있는 실마리가 찾아진 것이다. * 활성산소(ROS) : 인체 대사활동에 의해 발생되는 산소 부산물로 세포의 성장과 분화를 돕고 염증을 억제하는 유익한 기능을 하는 한편 세포손상을 유발하여 암, 당뇨 등 여러 질병을 일으키고, 노화를 촉진시키는 것으로 알려져 있다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수(교신저자)가 주도하고 이호성 박사과정 연구원(제1저자), 황채영 박사(공동 제1저자), 신성영 박사가 참여하였으며, 한국생명공학연구원 권기선 박사(교신저자)가 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약)과 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행되었고 연구결과는 사이언스(Science) 자매지인 사이언스 시그널링(Science Signaling)지 6월 3일자에 게재되었다. * 논문명 : MLK3 is part of a feedback mechanism that regulates different cellular responses to reactive oxygen species
연구팀은 활성산소의 농도에 따라 세포의 증식 또는 세포의 사멸이라는 운명을 가르는 분자스위치가 MLK3* 중심의 피드백회로임을 알아냈다. * MLK3 : 루신-지퍼 구조의 인산화효소로 세포 사멸에 관여하는 단백질이다.
적절한 스트레스가 주어지는 환경에서는 세포가 분열하도록 신호를 보내는 반면 과도한 스트레스 상황에서는 오히려 세포분열을 멈추고 세포가 죽도록 유도하는 결정적 단백질회로가 밝혀짐에 따라 향후 활성산소와 관련된 인체질환 연구의 실마리가 될 것으로 기대된다.
연구팀은 활성산소 농도가 낮을 때는 세포증식에 관여하는 ERK* 단백질이 활성화되는 반면 활성산소 농도가 높아지면 세포사멸에 관여하는 JNK** 단백질이 활성화 되는 것을 알아냈다.
* ERK(Extracellular signal-regulated kinases) : 세포의 생존 및 증식에 관여하는 대표적인 신호전달 분자 ** JNK(c-Jun N-terminal kinases) : 세포의 스트레스 반응 및 사멸에 관여하는 대표적인 신호전달 분자
나아가 수학모델링과 컴퓨터시뮬레이션 분석, 그리고 분자세포생물학 실험을 융합한 시스템생물학 연구를 통해 MLK3 중심의 피드백회로가 활성산소에 대한 ERK와 JNK 경로 간의 신호흐름 균형을 조절하여 세포 반응을 결정하는 핵심적인 분자스위치임을 밝혀내었다.
조 교수는 “IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구를 통해 수수께끼로 남아있던 활성산소에 대한 상반된 세포반응의 원리를 규명한 것으로 향후 활성산소로 인한 노화나 암을 극복하기 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
연구 개요도. (A, B) 낮은 농도의 활성산소에 대해서는 세포 증식에 관여하는 단백질인 ERK가 높은 활성도를 보이는 반면, 높은 농도의 활성산소에 대해서는 세포 사멸에 관여하는 단백질인 JNK가 높은 활성도를 보인다는 것을 실험을 통해 확인하였다. 이 실험 결과는 ERK와 JNK가 활성산소의 농도에 따른 상반된 세포 반응을 유발할 수 있음을 시사한다. (C) 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 MLK3을 매개하는 양성피드백 회로와 MKPs를 통한 ERK와 JNK 간 상호소통이 활성산소의 농도에 따른 ERK와 JNK의 상반된 활성화를 일으키는 핵심회로임을 밝혀내었다. (D) MLK3을 매개하는 양성피드백회로는 활성산소에 대한 ERK와 JNK 경로 간의 신호흐름 균형을 조절하여 세포 반응을 결정하는 분자스위치 역할을 한다.
2014.06.09 조회수 16715 -
고효율 나노발전기 상용화길 열어
아주 작은 움직임으로도 전기를 생산하는 나노발전기가 개발됐다. 몸에 붙이고 다니면 충전되는 웨어러블 전자기기 전력원 등 다양한 활용이 기대된다.
우리 학교 신소재공학과 이건재 교수팀은 레이저 박리 전사기술과 유연한 압전박막 소재를 활용해 기존보다 약 40배 높은 효율을 갖는 나노발전기 개발에 성공했다.
연구결과는 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 4월 23일자 표지논문으로 게재됐다.
나노발전기는 유연한 나노소재에 미세한 압력이나 구부러짐이 가해질 때 전기 에너지가 생성되는 기술이다. 전선과 배터리 없이도 에너지공급이 가능하기 때문에 휘어지는 전자제품은 물론 심장 박동기와 같이 몸속에 집어넣는 기기나 로봇의 에너지원으로도 활용 가능하다. 그러나 지금까지는 에너지 효율이 낮고 제작공정이 복잡해 상용화가 어려웠다.
이 교수 연구팀은 고온에서 결정화된 고효율 압전박막물질을 현재 상용화된 레이저 박리기술을 이용해 딱딱한 기판에서 플라스틱 기판으로 전사, 효율을 크게 향상시키면서도 대면적으로 양산 가능성을 높였다.
이번에 개발된 유연한 기판(2cm × 2cm)에 만들어진 나노발전기는 미세한 구부림에 의해 생성된 에너지(250V, 8㎂)로 105개의 LED를 작동시키는데 성공했다.
이 교수는 “이번에 개발된 고효율의 나노발전기술은 자연에서 발생하는 바람, 진동, 소리와 같은 미세한 에너지는 물론 심장박동, 혈액흐름, 근육수축·이완 등 사람 몸에서 발생되는 생체역학적 힘을 이용해 전기를 생산할 수 있는 무한 에너지원으로 사용될 수 있다”고 응용가능성에 대해 설명했다.
이와 함께 “발전효율이 세계최고기록보다 40여배 높고 대량 양산이 가능한 레이저 박리기술을 활용해 그동안 상용화를 가로막았던 저효율과 복잡한 제조공정의 문제점을 해결했다는데 큰 의의가 있다”고 말했다.
이 교수팀은 향후 압전박막물질을 삼차원으로 적층해 생성전력을 더욱 높이고 이를 동물에 이식하는 생체실험을 수행할 계획이다.
이번 연구결과는 미래창조과학부 도약연구사업과 ‘코오롱-카이스트 라이프스타일 이노베이션센터(KOLON-KAIST LifeStyle Innovation Center)’의 지원으로 수행됐다.
그림1. 레이저 박리 기술로 제작된 대면적 형태의 나노발전기 이미지(논문표지)
그림2. 플라스틱에 제작된 나노발전기에서 생성된 전력을 이용해 105개의 LED를 작동하는 모습
2014.05.15 조회수 16872 -
제1회 KAIST 연구·실험 안전의 날 행사 개최
우리 학교는 13일 오후 3시 교내 KI빌딩 1층 퓨전홀에서 강성모 총장, 박규호 교학부총장, 이재남 행정처장을 비롯한 교내 주요 보직자들과 미래창조과학부 연구환경안전팀장 등 약 100여명이 참석한 가운데 ‘제1회 KAIST 연구·실험 안전의 날’ 행사를 개최했다.
이날 행사에서는 올해를 KAIST 연구·실험실 무사고 원년의 해로 선포했다. 또 안전하고 쾌적한 연구환경 조성을 위한 유공자를 시상했다.
연구실 안전관리 부문 최우수학과로는 건설및환경공학과가 선정됐으며 우수학과로는 기계공학전공이 뽑혔다.
유공자 시상과 더불어 4월 1일부터 30일까지 진행됐던 ‘제7회 연구·실험실 안전문화 캠페인 공모전’의 최우수 표어로는 기계공학전공 배종수 석사과정 학생의 ‘데이트 할 땐 Lady First! 실험할 땐 Safety First!’, 최우수 포스터는 건설및환경공학과 노현채 학생의 작품이 각각 선정됐다.
강성모 총장은 “KAIST는 종합적 안전관리시스템을 구축하고 안전한 연구실험 환경 조성을 위해 부단히 힘쓰고 있다”며 “학교와 구성원의 안전을 위해 가능한 지원을 아끼지 않을 것”이라고 말했다.
한편, 이번 안전의 날 행사는 지난 2003년 5월 13일 KAIST 내 풍동실험실 폭발사고의 기억을 되새기며 유사사고 재발을 방지하고 안전의식을 고취시킬 목적으로 마련됐다.
□ 연구 실험실 안전문화 공모전 포스터부문 최우수상 수장작
○ 작품 소개 실험실 내 장갑은 위험물질이 손에 닿는 것을 막아주는 보호막이다. 위험한 장비를 다룰 때에도 손을 보호해주고, 장비가 미끄러지지 않도록 해준다. 그렇기 때문에 장갑을 끼지 않으면 손을 다칠 위험이 있다. 장갑을 끼지 않으면 손을 다치게 된다는 것을 표현하기 위해 장갑과 붕대를 대조했다.
2014.05.13 조회수 11110 -
모델 촉매 시스템을 이용한 스필오버 현상 규명
- 새로운 메커니즘의 상업촉매 개발을 위한 원천기술 확보 -
1960년대 초 발견된 이래 오늘날까지도 학계에서 논란이 되고 있는 물리학적 현상이 KAIST 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다.
KAIST(총장 강성모) 생명화학공학과 최민기(34) 교수팀은 비결정질 알루미노실리케이트 내부에 백금이 선택적으로 위치한 모델 촉매 시스템을 개발해 ‘스필오버(spillover)’ 현상을 규명했다.
연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 25일자 온라인 판에 실렸다.
스필오버 현상은 백금과 같은 금속 표면에서 활성화된 수소원자가 촉매 표면으로 이동하는 현상이다.
이 현상을 이용하면 높은 활성과 안정성을 갖는 촉매를 설계하는데 이용될 수 있을 것이라고 믿어져 지난 50여년간 촉매 분야에서 활발히 연구됐다.
하지만 기존에 알려진 촉매들의 경우에는 노출된 금속 표면에서 여러 가지 다른 경로로 경쟁반응이 일어나기 때문에 스필오버의 존재 및 생성 메커니즘을 직접적으로 규명하는 것이 불가능했다.
연구팀이 개발한 촉매는 백금 나노입자가 수소 분자만 통과할 수 있는 알루미노실리케이트로 덮여있어 다른 경쟁 반응들이 일어나는 것을 원천 차단, 스필오버 현상을 효과적으로 연구하는데 이용할 수 있었다.
연구팀은 촉매에 대한 다양한 구조분석, 촉매 반응성 분석, 컴퓨터 모델링을 통해 알루미노실리케이트에 존재하는 브뢴스테드 산점이 스필오버에 결정적인 역할을 함을 밝혀냈다.
그동안 학계에서 50여년간 정립되지 않은 ‘스필오버’라는 현상을 최초로 규명했다는 점에서 학술적으로 큰 영향력을 발휘할 수 있을 것으로 기대된다.
이와 함께 이번 연구에서 제안된 스필오버에 기반한 수소화 촉매의 경우 높은 수소화·탈수소화 활성을 보임과 동시에 석유화학공정에서 일반적으로 원치 않는 부반응인 수소화 분해(hydrogenolysis) 반응을 확연하게 억제할 수 있다는 점에서 산업적으로도 그 잠재력이 매우 크다고 연구팀은 전했다.
최민기 교수는 “스필오버 현상만으로 반응이 진행되는 해당 촉매의 경우 촉매구조를 적절하게 설계하면 기존 금속촉매를 훨씬 능가하는 촉매를 구현할 수 있을 것”이라며 “향후 높은 활성 및 선택성을 가지는 꿈의 촉매를 만들 것”이라고 말했다.
SK이노베이션 오승훈 수석연구위원은 “촉매계의 오랜 논쟁거리였던 스필오버 현상을 이론과 실험을 통해 규명하고 이에 대한 이해를 높였다는 점이 이번 연구의 가장 큰 성과”라며 “SK이노베이션에서는 이번 연구를 통해 확보한 기술을 바탕으로 새로운 상업촉매 개발 연구를 계속할 것”이라고 말했다.
SK이노베이션(대표 구자영)과 미래창조과학부의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 KAIST 최민기 교수 지도아래 임주환 연구원, 신혜영 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며 EEWS 대학원 김형준 교수가 컴퓨터 모델링을 수행했다.
2014.02.26 조회수 15967 -
2014 KAIST 학위수여식 개최
우리 학교는 21일(금) 오후 2시 교내 류근철 스포츠컴플렉스에서 ‘2014년도 학위수여식’을 갖는다. 이날 학위수여식에서는 박사 499명, 석사 1,220명, 학사 900명 등 총 2,619명이 학위를 받는다. 이로써 KAIST는 지난 1971년 설립 이래 박사 9,881명, 석사 25,161명, 학사 13,693명 등 총 48,735명의 고급 과학기술인력을 배출하게 된다. 이날 행사에서는 KAIST의 전신인 한국과학원(KAIS) 설립을 주도하고 고급 과학기술 인재 육성에 헌신적으로 노력해 우리나라가 과학기술 중심 국가로 성장하는데 크게 이바지한 정근모 前 과학기술처 장관이 명예박사학위를 받는다. 올해 학사과정 수석졸업의 영광은 생명과학과 김장근(21, 지도교수 김재훈) 씨가 차지했다. 김 씨는 미래창조과학부 장관상을 받게 된다. 김 씨는 “수석으로 졸업하게 돼 매우 기쁘고 영광으로 생각한다”며 “많은 우수한 인재들이 이공계로 진학해 우리나라를 과학기술 강국으로 성장하는데 보탬이 됐으면 좋겠다”고 말했다. 김 씨는 KAIST 대학원에 진학해 유전체의학에 대해 공부할 예정이다. 이밖에 이사장상은 산업및시스템공학과 남궁홍석 씨, 총장상은 생명화학공학과 정지정 씨, 동문회장상은 화학과 박윤수 씨, 기성회장상은 전기및전자공학과 이지훈 씨가 각각 수상의 영예를 안았다. 강성모 총장은 “좋은 환경에서 공부할 수 있도록 국민들이 KAIST를 전폭적으로 지원해 줬다”며 “앞으로 학문의 발전에 힘쓰고 인류가 당면한 난제들을 풀어 국가와 인류가 발전할 수 있도록 큰 포부와 야먕을 갖기를 바란다”고 졸업생들에게 당부했다.
2014.02.20 조회수 14968 -
손상된 DNA의 돌연변이 수리과정 규명
- DNA 손상을 복구하는 암 관련 핵심 효소 ATM의 조절 메커니즘 밝혀 -
우리 학교 생명과학과 최광욱 교수와 홍성태 박사 연구팀은 생체정보를 저장하는 DNA가 손상됐을 때 이를 수리하는 핵심효소의 기능에 필수적인 단백질 ‘ATM(Ataxia telangiectasia mutated)’의 작동 메커니즘을 규명했다.
연구결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)’ 19일자 온라인판에 게재됐다.
인간을 포함해 DNA를 갖고 있는 모든 생명체는 자신의 DNA정보를 지키기 위해 끊임없이 노력하고 있으며 이들이 살아가고 있는 자연환경에는 DNA를 손상시킬 수 있는 수많은 요소들이 존재한다.
예를 들면, 우리가 매일 섭취하는 음식물속에 들어있는 탄화물질이나 건물의 시멘트에서 나오는 라돈과 같은 방사선 물질, 강한 태양빛에 포함된 자외선 등 수많은 발암물질들과 함께 살아가고 있다.
생명체는 발암물질들로부터 DNA정보를 일정하게 유지하기 위해 복잡하고 정교한 DNA 수리작업을 항상 수행하고 있는데 이 과정에서 ‘ATM’이라고 하는 DNA 손상복구 단백질이 핵심적인 역할을 한다. 따라서 ATM이 제대로 작동하지 않으면 암 발병 확률이 높아진다.
지금까지 학계에서는 TCTP(Translationally controlled tumor protein)라는 단백질이 ATM의 기능을 조절하는데 중요할 것이라고 추정해 왔다. 그러나 이에 대한 주된 연구결과가 배양된 세포수준에서 확인했기 때문에 정확히 어떠한 방식으로 TCTP가 ATM의 기능을 조절하는지 알 수 없었다.
연구팀은 TCTP에 결합하는 아미노산 조각의 정보를 활용해 TCTP가 ATM과 결합을 할 수 있고, 다양한 분자생화학적인 방법들을 이용해 TCTP가 ATM의 효소기능을 높여준다는 사실을 밝혀냈다.
이와 함께 분자 유전학의 모델동물로 널리 사용되는 초파리를 이용해 TCTP와 ATM이 방사선에 의해 손상된 DNA를 수리하는데 매우 중요한 역할을 하고 있다는 점도 규명했다.
이를 통해 연구팀은 TCTP가 세포배양 수준은 물론 고등생명체에서도 DNA 정보를 일정하게 유지하는데 중요한 역할을 하며, TCTP가 ATM의 기능을 조절하는 방법에 대한 중요하고 구체적인 단초를 제시했다.
최광욱 교수는 이번 연구에 대해 “초파리 모델동물을 이용한 기초연구가 암 등 질병의 과정을 이해하고 치료방법을 개발하는데 중요한 기여를 할 수 있음을 보여주는 좋은 사례”라고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약 연구)과 일반연구자지원(대통령포스닥펠로우십)의 지원을 받아 수행됐다.
□ 보충자료
1. ATM(Ataxia telangiectasia mutated)ATM 유전자의 이상은 Louis-Bar syndrome 이라는 희귀 퇴행성 신경질환을 유발하는 것으로 알려져 있다. 운동기능이상, 눈의 흰자위나 피부에 비정상적으로 나타나는 혈관 확장, 약화된 면역반응, 혈액암 (림프종, 백혈병) 과 같은 질병증상을 추가로 일으킬 수 있다. ATM 유전자는 인산화 효소(kinase)의 기능을 가지고 있으며, ATM 단백질은 DNA의 이중나선이 모두 끊어질 경우, 이를 연결하는데 중요한 역할을 수행한다.
2. TCTP(Translationally controlled tumor protein)1988년 처음으로 발견된 단백질로, 이 유전자의 이름은 종양 세포에서 그 양이 비정상적으로 많아지기 때문에 붙여졌다. 그 기능이 본격적으로 밝혀진 것은 2000 초반부터이며, 세포의 생존과 성장에 중요한 역할을 한다. 최근에서야 DNA 정보를 유지하는데 중요하다는 것이 밝혀졌다.
3. Nature communcations네이처를 출간하는 Nature Publishing Group (NPG)에서 발간하는 온라인 전용 과학저널. 생물학, 물리학, 화학, 공학, 천문학, 고고학 등 다양한 분야의 수준 높은 과학연구 주제를 다루고 있다. 2012년을 기준으로 하는 SCI (Science citation index, 과학분야 인용지수)는 10.015 이다.
4. 초파리1900년대 초반, Charles W. Woodworth, William E. Castle, Thomas H. Morgan등이 멘델유전학을 연구하기 위해 처음으로 사용하기 시작한 모델 동물. 진핵세포에서 일어나는 생명현상을 연구하기 위해 오랫동안 사용되어온 대표적인 모델 동물이다.
□ 그림설명
그림1. TCTP단백질의 양이 줄어들면 방사능에 의해 쉽게 초파리 눈 세포의 형태가 비정상적으로 변형된다. (화살촉). Scale bars = 200mm
그림2. TCTP 단백질의 양이 줄어들면, 방사능에 의해 초파리의 염색체가 쉽게 끊어진다 (화살촉 표시). Scale bars = 10 mm.
그림3. TCTP와 ATM의 유전자발현이 줄어들면 눈의 정상적인 발생에 큰 결함이 생긴다.(왼쪽 : 초파리의 정상적인 눈, 오른쪽 : 성장이 결핍된 눈)
그림4. ATM은 끊어진 DNA의 위치를 표시하며, TCTP는 이 작용이 원활히 일어나도록 돕는다. 세포 핵 안에 들어있는 DNA(파란 선)는 히스톤 단백질(녹색 원통)에 감겨있다. DNA가 끊어지면(붉은 번개표시) 끊어진 자리에 ATM 단백질이 인산기(P)를 부착한다. 다양한 DNA 수리 단백질들은 이 인산기를 DNA에 수리가 필요하다는 신호로 인식하고 모여든다.
2013.12.20 조회수 19103 -
장석복 교수, 2013년도 14회 한국과학상 화학분야 수상
우리 학교 화학과 장석복 교수가 미래창조과학부와 한국연구재단이 주최하는 "2013년도 제14회 한국과학상" 화학 분야 수상자로 선정됐다.
한국과학상은 자연과학 분야의 주요 원리를 규명해 세계 정상 수준의 탁월한 연구업적을 이룩, 과학기술 발전에 크게 기여한 인물을 포상하고자 1987년 제정된 대통령상으로, 한국공학상과 함께 매년 3명씩 격년제로 수상자를 선정한다.
□ 주요업적 : 탄소수소 활성화 촉매반응 개발
장석복 교수는 유기분자의 탄소-수소결합 활성화과정 메카니즘을 연구하여 이를 기반으로 저반응성 화합물에 유용한 작용기를 직접 도입할 수 있는 새로운 형태의 전이금속 촉매반응을 개발하는 등 유기화학 관련분야에서 선도적인 연구업적을 성취하였다 (120여편의 논문발표, 8,400회의 피인용수).
탄화수소는 자연에 대량 존재하고 있으나 온화한 조건에서는 그 반응성이 낮아 합성의 원료물질로 이용되기 어렵다. 또한 금속촉매를 매개로 하는 저반응성 분자의 탄소-수소결합 활성화 과정에 대한 경로가 충분히 밝혀지지 않아 탄화수소 기반 유기반응의 개발이 아직 초기단계에 머물고 있다.
더구나 금세기 안에 화석연료의 고갈이 예상되어 이를 기반으로 하는 현재의 원료화합물 공급원을 향후에는 무엇으로 대체할 것인가는 매우 중대한 과학적/산업적 이슈이다.
이러한 관점에서 장석복 교수는 저반응성 탄화수소 유기분자의 탄소-수소결합 활성화 과정에 대한 연구를 수행하여 전이금속을 매개로 하는 활성화 메카니즘을 규명할 수 있었으며 이를 기반으로 유기분자에 유용한 작용기를 직접 도입시킬 수 있는 온화한 반응조건과 효율적이며 선태적인 촉매시스템을 개발하였다.
이를 활용한 다양한 응용연구가 가능해 향 후 유기합성, 의약화학, 재료과학등의 여러 분야에서 중요한 반응 수단으로 이용될 것으로 예상된다.
장석복 교수는 2012년 12월 기초과학연구원(IBS)의 “분자활성 촉매반응 연구단”의 연구단장으로 선정되어 현재 이 연구단(KAIST 캠퍼스)에서 관련주제의 기초연구를 수행하고 있다.
2013.12.19 조회수 13352 -
이장무 前 서울대 총장, KAIST 신임 이사장에 선임
우리 학교는 지난 11월 20일 서울 반포동 JW메리어트호텔 3층 회의실에서 제227회 임시 이사회를 개최하고 신임 이사장에 이장무(李長茂, 68) 前 서울대 총장을 선임했다.
임기는 미래창조과학부 장관의 승인을 받은 11월 29일부터 3년간이다.
이 이사장은 1976년 7월부터 서울대 기계항공공학부 조교수, 부교수, 교수를 거쳐 2006년 7월부터 4년간 제24대 서울대 총장을 지냈다.
또 국가과학기술자문위원, 산업기술평가원 이사장, 대한기계학회장, 과학기술단체총연합회 부회장, 대법관제청자문위원회 위원장, 대학교육협의회 회장 등을 역임하고 올 7월부터는 국가과학기술심의회 민간위원장을 맡고 있다.
2013.12.02 조회수 10029 -
천연물 원천기술 개발 본격화 … "유전자 동의보감 사업단’ 개소식
- 전통 천연물을 활용한 의약 • 식품 원천기술 개발 본격화
- 사업기간 10년 총사업비 1,500억 이상 투입해 원천기술 개발
- 26일 오후 3시 정문술 빌딩 1층 드림홀에서 개소식 열어
전통 천연물을 활용해 의약 ‧ 식품 원천기술을 개발하는 연구가 본격화 된다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 이도헌 교수가 단장으로 있는 유전자동의보감사업단이 11월 26일 오후 3시 대전 본원 정문술 빌딩 1층 드림홀에서 개소식을 개최했다.
이날 개소식에는 미래창조과학부 임요업 미래기술과장을 비롯해 한국연구재단, KAIST, 한국과학기술연구원, 서울대, 연세대 등 산학연 과학기술 전문가 200여명이 참석했다.
동 사업단은 경험적으로 효능이 입증된 전통천연물을 첨단 바이오기술로 재해석하고 그 활용방법을 연구해 삶의 질을 높이는 한편, 전통천연물을 이용한 융․복합 원천기술을 개발하기 위해 설립됐다.
사업단은 향후 10년 동안 1500억원 이상의 연구비를 투입해 효능 해석기술․ 분석기술 ․검증기술 ․바이오 마커 기술 ․인체효능 검증기술 등 5대 기술을 단계별로 개발해 천연물 원천기술을 확보 할 예정이다.
특히, 가상인체 컴퓨터모델과 오믹스를 활용해 전통 천연물의 복합성분이 인체에 어떻게 작용하는 가를 분석하는 원천기술과 헬스케어 신소재 발굴에 집중할 계획이다.
이번 연구사업은 전통천연물 소재의 효능을 첨단과학으로 규명하는 원천기술을 개발해 바이오산업의 기술경쟁력 확보는 물론 세계 천연물 소재 시장을 선도할 새로운 아이템을 만들어 낼 것으로 기대된다.
이도헌 KAIST 바이오및뇌공학과 교수 겸 유전자동의보감사업단장은 “컴퓨터 가상인체를 이용한 IT-BT기술융합으로 원천기술을 개발해 천연물 의약품․기능성 식품 관련 산업체와 협력 체제를 적극 추진할 예정”이라며 “이를 통해 신산업 창출은 물론 맞춤형 의료 실시가 가능해질 것으로 전망 된다”라고 말했다.
동 사업에는 KAIST, 한국과학기술연구원, 서울대, 연세대 등 총 12개 기관 최고 전문가 200여명이 연구개발에 참여하고 있으며, 향후 해외연구기관, 관련 기업 등으로 연구 참여범위를 넓혀 나갈 계획이다.
※ 용어설명
주) 오믹스(Omics)란 특정 세포 속에 들어 있는 생리현상과 관련된 대사에 대한 대량의 정보(전사체, 단백질체, 형질체 등)를 통합적으로 분석하여 생명현상을 밝히는 학문임.
2013.11.26 조회수 16468 -
'따뜻한 사회'를 위한 과학기술 국제 컨퍼런스
- 사회문제 해결을 위한 과학기술의 역할과 미래 정책 방향 논의
- 28일 서울 엘타워 6층 그레이스홀에서
사회문제 해결을 위한 과학기술의 역할을 논의하는 자리가 마련된다.
우리 대학은 28일 오전 9시 서울 엘타워 6층 그레이스홀에서 해외사회기술자문단 ․ 국내 사회기술 전문가 등 300여명이 참석한 가운데 ‘2013 따뜻한 사회를 위한 과학기술 국제컨퍼런스’를 개최한다.
이번 컨퍼런스에서는 사회적 문제 해결을 위한 다양한 R&D 정책과 기술이 소개되고, 과학기술의 발전방향에 대한 전문가 토론이 진행된다.
첫 연설자로 나선 와타나베 야스시 일본 사회기술연구개발센터 디렉터가 ‘따뜻한 사회를 위한 과학기술 패러다임의 변화’를 주제로 사회적 이슈 해결을 위한 과학기술 중요성을 소개한다.
이어 오스트리아 비엔나공대 적정기술연구소(GrAT) 로버트 윔머 박사가 "지속가능한 사회를 위한 수요자 중심의 디자인과 해결책"을 주제로 강연한다.
또 일본 플래티넘사회연구회와 미국 플로리다대도 각각 ‘플레티넘 비전 소개’와‘생애주기평가를 이용한 건조 환경에서 사회적 영향력 평가’를 주제로 발표한다.
이밖에 KAIST 학생단체인 아이시스츠(ICISTS) ․ 한국전자통신연구원· 한국화학연구원·한국기계연구원·한국생명공학연구원·한국생산기술연구원의 사회문제해결을 위한 R&D 발표, 사회적 과학기술창업 사례 발표 등이 이어진다.
한편, 이번 컨퍼런스는 미래창조과학부가 주최하고 KAIST ․ 한국연구재단 ․ 한국기계연구원 ․ 한국생명공학연구원 ․ 한국생산기술연구원 ․한국전자통신연구원 ․ 한국화학연구원이 공동 주관한다. 끝.
2013.11.26 조회수 13760 -
英 임페리얼 칼리지 런던과 연구·교육 협력 강화
- 11월 6일 임페리얼칼리지런던대에서 협력강화를 위한 양해각서 체결
KAIST가 QS 세계대학평가 5위 대학인 영국‘임페리얼 칼리지 런던’과 손잡고 연구 및 교육 분야 협력을 강화한다.
우리 대학은 지난 11월 6일 영국 임페리얼 칼리지 런던( 이하 ICL ‧Imperial College London)대학 가든룸에서 최문기 미래창조과학부 장관 ‧ 강성모 총장 ‧ 제임스 스털링(James Stirling) 교학부총장 등 양 대학 관계자 20여명이 참석한 가운데 ICL과‘교육과 과학기술 협력을 위한 양해각서’를 체결했다.
양 대학은 현재 공동연구가 진행되고 있는‘플라스틱 전자공학’과‘생명화학’분야 연구협력을 강화하는 한편, 향후 합성생물학 ‧ 대사공학 ‧양자물리학 ‧ 빅데이터 등의 분야에서도 공동연구를 진행하기로 합의했다.
협약식에 앞서 양 대학은 연구성과를 소개하는 자리를 가졌는데, KAIST는 ‘온라인 전기자동차’와‘미생물을 이용한 가솔린 생산 원천기술’을, ICL은‘투명망토’등을 각각 소개했다.
협약식에 참석한 최문기 미래창조과학부 장관은 축하 인사말에서“두 나라의 대표적인 연구대학이 학교차원의 공동연구와 함께 인적교류에도 적극 나서 활발한 협력을 보여줄 것을 기대한다”라고 말했다.
강성모 총장은“이번 협약은 기존의 학과차원의 소규모 협력을 넘어 첨단연구 분야에서 전반적인 협력이 강화되는 계기가 될 것”이라고 말했다.
한편, 임페리얼 칼리지 런던은 영국의 MIT로 불리며 과학과 공학 ‧ 경영학 ‧ 의학 분야에서 세계적인 명성을 얻고 있다. 현재까지 총 14명의 노벨상 수상자를 배출했으며 2013년‘QS 세계대학평가’5위, ‘THE 세계대학평가’10위를 기록했다. 끝.
2013.11.11 조회수 12678 -
대장균 이용한 페놀 생산 성공
- 세계 최초로 대장균 이용해 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내 생산 성공 -
우리 학교 이상엽 특훈교수팀은 대장균을 이용해 재생 가능한 바이오매스로부터 페놀(phenol)을 생산하는 원천기술을 개발해 바이오테크놀로지(Biotechnology) 11일자 온라인판에 게재됐다.
이 기술은 친환경적인 미생물 발효 공정을 통해 화학물질을 생산하는 대사공학·공정 기술을 기반으로 개발돼 국내·외 생명공학 및 산업기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.
페놀은 석유화학공정을 통해 연간 800만 톤 이상 생산돼 폴리카보네이트, 에폭시, 제초제 등 다양한 산업에 폭넓게 사용되는 화학물질이다.
페놀이 갖고 있는 미생물에 대한 독성으로 인해 미생물을 이용한 페놀의 생산에 대한 연구는 그동안 어려움이 많아 생산량이 리터당 1g 미만 수준으로 더 이상의 향상이 이루어지지 못하고 있는 실정이었다.
최근 다양한 대장균들의 유전적, 생리·대사적 차이점이 보고되고 있는데 이 교수 연구팀은 이에 주목해 18종의 다양한 대장균 균주에 대해 동시에 대사공학을 적용해 그 중 ‘BL21’ 이라는 대장균 균주가 페놀생산에 가장 적합하다는 것을 발견했다.
연구팀이 적용한 기술 중 ‘합성 조절 RNA 기술’은 기존의 유전자 결실 방법보다 월등히 빠른 시간에 대사흐름의 조절을 가능하게 하는 기술로써 이번 연구에서도 18종의 대장균에 대한 대사공학을 동시에 진행하는데 중요한 역할을 했다.
또 미생물을 이용한 페놀의 생산에 있어 가장 큰 걸림돌이 페놀의 독성인데 연구팀은 발효공정에서 페놀의 대장균에 대한 독성을 최소화 할 수 있는 이상발효 공정(biphasic fermentation)을 이용해 페놀의 생산량을 증가시킬 수 있었다.
이렇게 개발된 대장균 균주는 기존 균주에 비해 월등히 높은 생산량과 생산능력을 보였으며 이상 유가식 발효(biphasic fed-batch fermentation)에서 리터당 3.8g의 페놀을 24시간 내에 생산할 수 있었다.
즉, 대장균을 이용해 재생 가능한 바이오매스로부터 쉽게 얻어질 수 있는 포도당을 이용해 페놀을 생산할 수 있는 균주를 개발해 세계 최고의 페놀 생산능력을 보이는 균주를 개발했다.
김병진 박사는 “다양한 합성생물학 기술들을 기반으로 대장균을 개량해 페놀을 처음으로 생산했으며 가장 높은 농도와 생산성을 기록했다”며 “발효 공정의 개량을 통해 미생물에 독성을 지니는 화합물의 생산가능성을 보여줬다는데 커다란 의미가 있다”고 말했다.
KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 지도하에 김병진 박사, 박혜권 연구원이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 글로벌 프론티어사업 지능형 바이오시스템설계 및 합성연구단의 지원을 받아 수행됐다.
2013.10.30 조회수 16146