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미래의 석유화학산업, 바이오 리파이너리 시대가 온다
- KAIST 이상엽 특훈교수팀, 생명공학동향지 표지논문 게재 -
“바이오리파이너리”란 석유화학산업에서 원유의 정제를 통해 여러가지 제품을 생산하는 것과 같이, 해조류나 비식용생물자원과 같은 바이오매스(biomass)를 원료로 이용하여 여러 제품을 생산하고자 하는 개념이다.
“시스템 대사공학”을 통해 바이오매스로부터 다양한 화학물질 및 제품을 효과적으로 생산할 수 있는 새로운 기법과 전망이 국내 연구진에 의해 제시되었다.
우리 학교 이상엽 특훈교수팀이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부 글로벌프론티어사업 차세대 바이오매스연구단의 지원을 받아 수행되었다. ※ 특훈교수 : 한국과학기술원(KAIST)에서 세계적 수준의 연구업적과 교육성과를 이룬 교수에 부여하는 호칭
그동안 기후변화, 자원고갈 등의 문제를 해결하기 위한 방안으로 바이오리파이너리에 대한 연구가 학계를 중심으로 활발히 진행되어 왔다.
특히, 연구자들은 과거 20년간 발전되어온 대사공학을 중심으로 미생물을 활용한 바이오매스의 활용가능성을 높여왔다.
그러나 아직 바이오매스로부터 여러 가지 바이오화학물질 및 소재들을 생산하기 위해서는 이들을 생산하는 미생물의 성능을 획기적으로 개선해야하는데, 기존의 대사공학연구는 주로 직관적인 방법으로 진행되어 많은 노력과 시간이 필요한 한계가 있었다.
이교수팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 대사공학을 중심으로 시스템생물학, 합성생물학, 진화공학을 융합한 “시스템 대사공학”이라는 새로운 기술체계를 확립했다.
시스템 대사공학은 세포 기반의 각종데이터를 통합하여 생리 상태를 다차원에서 규명하고, 이 정보를 바탕으로 맞춤형 대사조절을 함으로써 고효율 미생물 균주를 개발하는 기술이다.
시스템 대사공학을 활용할 경우, 미생물을 게놈수준에서 동시다발적으로 관찰 및 조작이 가능하여 미생물의 성능 개선을 위한 시간과 노력을 획기적으로 줄이고 그 활용 가능성을 극대화 할 수 있다.
본 논문의 제1저자인 이정욱 박사는 “시스템 대사공학을 통해 미생물의 성능을 획기적으로 향상시키는 기법을 최근의 연구흐름을 중심으로 전망하고 제시하였으며, 향후 바이오리파이너리 연구에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.“고 연구의 의의를 밝혔다.
연구 결과는 세계적 학술지인 ‘생명공학동향(Trends in Biotechnology)‘지 8월호 표지논문으로 선정되었다.
2011.07.27 조회수 10855 -
이상엽 특훈교수, 국제 산업미생물학회 개회 기조강연
- 2011년 암젠 기조강연자로 바이오기반 친환경 화학 산업에 관한 강연 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 오는 24일부터 28일까지 미국 뉴올리언즈에서 개최되는 ‘2011년 국제 산업미생물학회’의 암젠 개회 기조강연자로 초청받았다.
이 교수는 ‘미생물 시스템대사공학을 통한 바이오기반 화학물질 생산’을 주제로 강연한다.
이 학회에는 전세계 산업생명공학 분야 2천여명의 산학연 전문가들이 모인다. 이들은 재생 가능한 바이오매스로부터 화학물질, 연료, 고분자 등을 친환경적으로 만드는 방법에 대한 최신 연구동향을 발표한다.
암젠 기조강연은 산업생명공학분야에서 전세계 최고의 연구를 수행하고 있는 연구자를 초청해 연구 동향과 앞으로의 방향에 대한 개회 강연이다.
이에 앞서 이 교수는 지난 7월 20~21일 개최된 미국 에너지성 산하 공동바이오에너지연구소(Joint BioEnergy Institute)의 과학자문회의에 참석해 "바이오연료의 생산을 위한 대사공학"을 주제로 강연을 하기도 했다.
KAIST 이상엽 교수는 시스템대사공학 분야를 창시한 세계적 석학이다. 미생물의 대사회로를 시스템 수준에서 조작해 숙신산, 폴리에스터, 바이오연료, 아미노산 등 다양한 화학물질을 바이오기반 친환경적으로 만드는 연구에서 세계적인 업적을 내고 있다.
현재 교육과학기술부 시스템생물학 연구개발사업과 글로벌프론티어 바이오매스 사업단 사업 과제를 통해 바이오화학 산업에 필수적인 대사공학 원천기술들을 개발 중이다.
2011.07.22 조회수 9564 -
양지원 교수, 과학기술우수논문상 수상
우리 학교 생명화학공학과 양지원 교수(교육과학기술부 글로벌프론티어사업 차세대 바이오매스 연구단장)가 7월 4~5일까지 광주 김대중 컨벤션센터에서 한국과학기술단체 총연합회가 주관해 열린 ‘2011 대한민국과학기술연차대회’에서 ‘과학기술우수논문상’을 수상했다.
이번 수상은 양 교수가 작년 12월 한국생물공학회 저널에 ‘미세조류의 성장과 지질 생산에 미치는 질소 농도와 광량의 영향’이라는 주제의 논문을 발표한 데 따른 것이다.
이 논문은 가솔린, 디젤 등 석유연료를 대체할 수 있는 차세대 청정 에너지원인 바이오 연료의 실용화에 중요한 초석이 될 것이라고 국내외 학계의 좋은 평가를 받았다.
바이오 연료원으로 미세조류를 사용하면 옥수수, 콩, 사탕수수 등의 육상식물 보다 월등히 생산성을 높일 수 있고 이산화탄소 저감효과도 있다. 이 미세조류로부터 지방 성분만 간단히 분리하고 정제해 일련의 화학공정을 거치면 바이오 연료를 만들 수 있다.
이 논문에서는 미세조류의 성장률과 바이오 연료의 원천이 되는 미세조류의 지방 생산에 미치는 여러 가지 환경 인자의 영향을 체계적으로 분석했다.
특히, 지금까지 미세조류의 지방 생산에 관련한 영향인자에 관한 연구는 상대적으로 부족했지만, 양 교수는 이 논문에서 다양한 환경 조건에 따른 미세조류의 지방 생산량 변화를 규명해 냈다.
양지원 교수는 지난해 교육과학기술부 글로벌프론티어사업 ‘차세대 바이오매스 연구단’의 단장으로 국내 최고의 바이오매스·연료 관련 연구진을 진두지휘하면서 우리나라의 녹색에너지 기초·원천기술 개발에 핵심적 역할을 하고 있다.
2011.07.06 조회수 10023 -
최철희 교수, 대한암학회 우수논문 학술상 수상
우리 학교 바이오 및 뇌공학과 최철희 교수가 지난 16~17일 서울 소공동 롯데호텔에서 열린 제37차 대한암학회 춘계학술대회에서 우수논문 학술상을 수상했다.
최철희 교수는 지난해 종양생물학과 바이오광학 분야에서 총10편의 SCI급 논문을 주저자로 발표하는 등 활발한 연구성과를 냈고 그 업적을 인정받아 수상자로 선정됐다.
특히, 세포생물학 분야의 세계적 학술지인 ‘세포사멸 및 증식(cell death and differentiation)지’에 ‘케스파제에 의해 생성되는 활성산소종에 의한 사람 뇌종양세포의 세포사멸 저항성 유발’이라는 주제로 논문을 발표해 연구의 우수성을 인정받았다. 이 논문에서는 기존에 노화나 세포의 죽음을 유발하는 세포 내 독성 물질로 알려진 활성산소종이 케스파제(caspase)라는 단백질효소를 억제해 세포의 죽음을 오히려 저해할 수 있음을 밝힌 것으로 종양세포의 치료에 대한 새로운 내성기전을 제시했다.
최근에는 조직관류 측정을 위한 새로운 생체영상기법을 개발해 임상적용 가능한 의료장비를 개발 중이다. 아울러 지난달에는 극초단파 레이저빔을 이용한 신경약물전달 신기술을 세계 최초로 개발한 바 있다.
최 교수는 KAIST 생체영상연구센터와 세포신호및생체영상 연구실을 운영하면서 질병 발생에 관여하는 세포신호전달과정을 세포생물학-계산정보생물학-바이오광학의 다학제적인 접근을 통해 연구하고 있다.
2011.06.23 조회수 9694 -
‘인공포자’ 형성 기술 개발
- “세포 안정도 증가해 세포기반 바이오센서 개발의 핵심 기술이 될 것”- 화학분야 저명 학술지인 ‘미국 화학회지’ 3월호 표지논문 선정
질병이나 병원균 등 위험물질을 진단하는 데 획기적인 ‘바이오센서’ 개발을 위한 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
우리학교 화학과 최인성 교수 연구팀이 살아있는 세포를 선택적으로 코팅해 ‘인공포자’를 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다.
생물학 및 공학계에서는 차세대 바이오센서인 세포기반센서 개발을 위해 센서 기판상에서 세포를 오랫동안 분열 없이 살아있도록 하는 것이 오랜 난제였다. 세포를 몸 밖으로 빼내면 번식하거나 쉽게 죽기 때문이다.
최 교수 연구팀은 혹독한 환경에서 생명체가 번식 없이 버텨나가는 형태인 포자를 모방해, 껍데기가 없는 세포에 화학적으로 껍데기를 만들어 자연포자와 같은 기능을 하는 인공포자를 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다.
이번 연구결과에 의하면, 홍합의 접착력에 기여하는 단백질을 모방한 화학 물질을 이용해 세포인 효모에 인공껍데기를 형성하면 물리적・생물학적 안정도가 증가했다. 아울러 껍데기의 두께를 조절함으로써 효모의 번식 속도도 조절할 수 있었다.
최인성 교수는 “연구팀에 의해 ‘인공포자’로 이름 붙여진 이 구조를 통해 세포의 안정도를 획기적으로 증가시킬 수 있으며, 원하는 기능을 손쉽게 세포에 도입할 수 있다”며 “이 기술은 단일세포기반 바이오센서 개발의 핵심 기술이 될 것이다”라고 말했다.
연구팀은 규조류의 구조를 이용해 효모에 유리껍데기를 입혔을 때 자연계에 존재하는 효모 대비 생존율이 세배 이상 증가한다는 연구 결과를 독일에서 발간되는 저명학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewante Chemie)’지에 지난해 10월 발표하기도 했다.
양성호 박사를 주저자로 하고 KAIST 화학과 이해신 교수와 서울대학교 화학과 정택동 교수 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구는 화학분야 저명학술지인 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 3월 9일자 표지논문으로 선정됐다.
2011.03.17 조회수 11401 -
고감도 나노광학측정기술 개발
- 머리카락 단면적의 70만배 보다 작은 나노유체기술과 나노광학기술을 융합한 바이오분석기술.- 신약개발 및 신경질환 조기진단기술로 활용 기대.
우리학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 소분자 생화합물 (small molecules) 검출을 위한 획기적인 고감도 나노광학측정기술을 개발했다.
소분자 생화합물은 분자량이 작은 생체내 분자들로 다양한 세포의 세포막을 드나들며 세포간의 신호전달 등에 큰 역할을 담당한다. 최근에는 제약업계에서도 소분자 생화합물을 이용한 신약 개발 관련 연구 및 개발에 큰 관심을 기울이고 있다.
그러나 이러한 소분자 생화합물은 대부분 특정 항원-항체 화학 결합반응을 유도하기 힘들어 기존에 많이 사용되는 형광이나 전기화학적인 방법으로 극소량을 분석하는데 어려움이 많았다.
정 교수 연구팀은 사람의 머리카락 단면적의 70만배 보다 작은 나노유체관내 유동특성을 이용해 나노몰(nM) 수준의 농도를 갖는 극미량의 소분자 생화합물의 농도를 국소적으로 증가시켰다. 이후 나노플라즈모닉 광학기술과 접목해 측정하는 빛의 세기를 1만배 이상 향상시켜, 별도의 생화학처리를 사용하지 않은 도파민(Dopamine)과 가바(GABA)와 같은 신경전달물질을 1초 이내에 구별하는 데 성공했다.
이 결과는 현존 세계 최고수준의 검출한계를 수백배 이상 향상시킨 기술로 평가받고 있다.
이번 연구결과는 앞으로 소분자 생화합물을 이용한 다양한 글로벌 신약개발은 물론, 알츠하이머병과 같은 퇴행성 신경질환의 조기진단 및 뇌기능 진단기술에 크게 기여할 수 있을 것이라 기대된다.
한편, 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업과 한국생명공학연구원이 지원하는 오픈이노베이션사업의 일환으로 수행된 이번 연구는 오영재 박사과정 학생 주도하에 진행됐으며, 독일에서 발간되는 나노분야 국제저명학술지인 ‘스몰(Small)’지의 1월 17일자 표지논문으로 게재됐다.
2011.01.26 조회수 13807 -
가상 암세포 실험을 통한 암 전이 핵심회로 규명
- 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시 -
우리학교는 바이오 및 뇌 공학과 조광현교수 연구팀이 IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구에 기반을 둔 ‘가상 암세포’ 실험을 통해 암 전이를 유발하는 핵심 분자회로를 규명했다고 14일 밝혔다.
이번 연구를 통해 알킵(RKIP)이 매개가 되는 암 전이 조절과정과 핵심회로가 규명됐다. 이로써 향후 이를 표적으로 하는 항암제 개발 등 IT를 이용한 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하게 됐다.
특히, 융합연구를 통해 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시하게 됐다.
상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정은 종양세포의 전이단계에서 일어나는 매우 중요한 과정이다. 이 과정의 주요 특징 가운데 하나는 세포 간 결합을 조절하는 단백질인 이카드헤린(E-cadherin)의 양이 급격히 줄어드는 것이다.
이카드헤린의 발현량은 어크(ERK)와 윈트(Wnt)가 포함된 다양한 신호전달경로에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 이들 신호전달경로는 다중결합 피드백회로에 의해 서로 복잡하게 얽혀 있어 실험적인 방법으로는 이들의 동역학 특성과 숨겨진 조절 메커니즘을 분석하는 것이 매우 어려운 것으로 여겨져 왔다.
조광현 교수 연구팀은 이에 대한 수학모형을 개발하고 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 이들 결합 피드백회로의 복잡한 상호작용으로 인해 일어날 수 있는 다양한 생명현상을 규명했다.
또한, 어크에 의한 알킵(RKIP) 인산화와 스네일(Snail)에 의한 알킵 전사억제 과정으로 구성된 결합 양성피드백 회로가 임계점 이상의 자극세기에서만 이카드헤린이 급격하게 발현되도록 조절함으로써 외부 노이즈에 강건한 스위칭 동작을 유발한다는 것을 규명했다.
아울러 알킵이 스네일과 슬러그(Slug)의 발현을 억제함으로써 이카드헤린의 발현이 증가되고, 이 때문에 전이과정이 억제될 수 있음을 보였다.
지금까지 전이를 일으키는 종양세포에서 알킵의 발현이 현저하게 감소되었다는 많은 임상적 보고가 있었지만, 그 근본적인 메커니즘은 알려져 있지 않았다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구사업과 기초연구실육성사업으로 수행됐으며, 연구결과는 순수 컴퓨터시뮬레이션 결과임에도 이례적으로 동물 또는 임상실험의 결과가 주로 게재되는 암 전문 학술지 ‘캔서 리서치(Cancer Research)’지 9월 1일자에 게재됐다.
<그림설명>암 전이과정을 조절하는 세포내 분자들 간의 다중결합 피드백 회로의 동역학 특성 및 조절메커니즘의 분석결과. 이 그림은 암 전이 조절회로에 대한 개념도와 시뮬레이션 분석에 사용된 방법 및 결과를 설명한 것이다.
A. 암 전이과정을 조절하는 세포내 주요 신호전달 네트워크의 예시.
B. 전자공학적 논리회로 분석기법을 이용해 암전이 조절회로를 정량적으로 모사하고 핵심 메커니즘을 분석하는 과정.C. 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 알킵에 의해 매개되는 결합양성 피드백 회로가 노이즈가 주어지더라도 강건하게 이카드헤린의 스위칭 동작을 유발함을 보이는 예시.
<용어설명>
◯중간엽세포: 발생단계의 중배엽에서 기원된 결합조직세포로서 여러 다른 결합조직세포로 분화할 수 있는 능력이 있는 세포.
◯EMT: 상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정(Epithelial Mesenchymal Transition).
◯어크(ERK): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류.
◯윈트(Wnt): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류. 특히 배아의 발생단계에서 중요한 역할을 함.
◯이카드헤린(E-cadherin): 세포 접합에 중요한 역할을 하는 단백질의 한 종류.
◯알킵(RKIP): 유사분열 신호를 조절하는 단백질의 한 종류. 특히, 암의 전이과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있음.
◯스네일(Snail): 이카드헤린의 발현을 억제함으로써 암 전이 과정을 촉진시키는 역할을 하는 단백질.
◯분자회로: 세포내 유전자, 단백질 등의 분자간 상호작용을 나타낸 회로
◯상피세포: 동물의 몸 표면이나 내장기관의 내부 표면을 덮고 있는 세포
◯전이단계: 암이 다른 부위로 퍼지는 단계
◯다중결합 피드백회로: 피드백회로가 2개 이상 중첩된 구조
2010.09.14 조회수 12572 -
KAIST, 하계 다보스 포럼 초청 받아
- 전 세계 정치, 경제, 과학기술, 교육계 주요 지도자 참석
우리학교는 오는 9월 13일부터 15일까지 중국 텐진시에서 개최되는 “2010년 하계 다보스 포럼”에 참석해 “지속가능성을 통한 성장 동력”이라는 주제로 의제발표를 한다.
우리대학은 포럼 이틀째인 9월14일 화요일 오후 12시부터 “전기자동차(Eelectric Vehicles)” “휴모노이드 로봇공학(Humanoid Robotics)” “차세대 바이오물질(Next Generation of Biomaterials)” “신경공학의 새로운 발전(New Developments in Neuroengineering)”이라는 4개 의제 발표 후, 포럼 참석자들과 의제에 관한 토론을 가질 예정이다.
정재승 바이오및뇌공학과 교수, 이상엽 생명화학공학과 교수, 오준호 기계공학과 교수, 그리고 서남표 총장이 의제 발표자로 나선다. 특히, 세계경제포럼에서는 정재승 교수를 “차세대 글로벌 지도자(Young Global Leaders)”로 이상엽 교수를 “신흥기술을 위한 글로벌 아젠더 위원회(Global Agenda Council on Emerging Technologies)”의 위원으로 각각 선정해 이들의 활발한 활동을 지원해오고 있다.
한편, 서 총장은 이번 행사에서 최고경영자 그룹(CEO Insight Group)에도 초청돼 온라인전기자동차와 모바일하버 관련 오프닝연설을 하며, 벨 연구소(Bell Lab) 김종훈 사장, 렌셀러 폴리테크닉 대학교(Rensselaer Polytechnic Institute)의 셜리 잭슨(Shirley Jackson) 총장과 연구협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결할 계획이다.
세계 최대 규모의 국제회의인 ‘다보스 포럼’을 주관하고 있는 세계경제포럼(The World Economic Forum)에서는 지난 2007년부터 신흥 경제를 주도하고 있는 아시아 및 남미 지역 국가, 신규 성장 글로벌 기업, 차세대 글로벌 지도자, 기술혁신과 쇄신을 선도하는 도시나 국가 등이 주 회원으로 구성된 ‘뉴 챔피언스 연례회의(Annual Meeting of the new Champions)’를 개최해오고 있다. 매년 1월에 열리는 ‘다보스 포럼’과는 달리, ‘뉴 챔피언스 연례회의’는 9월에 열려 일명 ‘하계 다보스 포럼(Summer Davos)’이라고도 하며, 중국 다롄과 텐진 시에서 번갈아 가며 개최된다.
세계경제포럼(WEF)은 지난 2009년부터 ‘아이디어스랩(IdeasLab)’이라는 특별 세션을 다보스 포럼(하계 포럼 포함)에 추가했으며, 이 세션을 통해 세계의 유수 대학, 연구기관, 벤처 기업, 비정부기구(NGO), 비영리단체를 초청해 인류발전에 기여할 수 있는 혁신적이고도 창의적인 아이디어를 나누고 논의하는 공간을 제공해왔다.
지금까지 ‘아이디어스랩’에 초청된 대학으로는 유럽경영대학원(INSEAD), 스위스 연방공과대(EPFL-ETH), MIT, 옥스퍼드대, 예일대, 하버드대, 란셀러공대, 칭화대, 케이오대 등이 있으며, KAIST는 한국 대학으로서는 최초로 참여한다.
한국 최고 이공계 연구중심대학으로 성장해온 우리대학은 이번 포럼에서 자체적으로 수행해오던 실험적이면서도 창의적인 연구 프로젝트를 소개하고, 글로벌 리더들과 함께 지속가능한 성장을 통해 인류의 삶을 보다 더 향상시킬 수 있는 혁신기술에 대한 방법을 모색해 보는 의미 있는 시간을 갖는다.
행사는 약 한 시간 반 동안 공개로 진행된다.
<참고>
세계경제포럼(The World Economic Forum)
세계경제포럼은 스위스 제네바에 본사를 둔 비영리 독립적인 국제기구로서 1971년 독일 태생인 클라우스 마틴 슈왑(Klaus Martin Schwab, 현 회장) 제네바대학 경영학과 교수에 의해 창립되었다. 창설 초기에는 유럽 재계 최고 경영자들의 모임으로 출발하였으나, 1974년부터 세계 경제 및 국제 사회가 직면한 주요 사안까지 논의하는 장으로 확대되었다. 세계경제포럼은 매년 1월말 스위스 다보스 시에서 연례회의를 개최하고 있으며, 회의 참석자 수는 전 세계 각 국 정상과 기업체 대표를 포함해 약 2,500명에 이른다. 오늘날 ‘다보스 포럼’은 세계 각국 지도자와 재계 및 금융계 최고 경영자들이 모여 각종 정보를 교환하고, 국제 사회의 주요 문제 등을 논의하는 세계적인 회담 장소 가운데 하나가 됐다. 이 밖에도, 세계경제포럼은 2007년부터 주최하기 시작한 ‘하계 다보스 포럼’을 비롯해 기타 주요 지역별 포럼(Regional Forums)을 매년 개최하고 있으며, 싱크 탱크(think tank)로서 광범위한 주제에 대한 연구서도 발간하고 있다.
2010.09.13 조회수 12718 -
양지원 교수 연구단, 글로벌프론티어 연구개발사업선정
우리학교 생명화학공학과 양지원 교수가 단장으로 있는 연구단이 교육과학기술부에서 주관하는 "글로벌프론티어 연구개발사업"에 선정됐다.
이번에 선정된 연구단 및 단장은 "혁신형 의약바이오 컨버전스기술"의 김성훈 교수(서울대학교), "탄소순환형 차세대 바이오매스 생산,전환기술"의 양지원 교수(KAIST), "현실과 가상의 통합을 위한 인체감응 솔루션"의 유범재 박사(KIST)이다.
각 연구단들은 2010년도부터 향후 9년간 연간 100~300억원 규모의 연구비를 지원(2010년에는 각각 50억원 내외 지원)받아 세계 최고 수준의 기초·원천기술을 확보하기 위한 연구를 수행하게 된다.
양 교수가 연구를 하게 될 "탄소순환형 차세대 바이오매스 생산/전환기술"은 자연계 순환 전 과정에서 광합성에 의해 생성된 바이오매스로부터 사회 전반에 필요한 연료와 소재를 친환경적으로 생산하는 지속가능한 기술 개발을 목표로 한다.
또 산업시설에서 배출되는 CO2를 공장 굴뚝에서 직접 바이오매스 생산에 활용하여 이산화탄소를 산소로 전환하고, 이렇게 생성된 바이오매스를 이용하여 연료 및 소재를 생산한다.
교육과학기술부는 앞으로 최종 선정된 3개 연구단별로, 기 수행된 1,2차 평가결과를 반영하여 사업단별로 충실한 보완기획을 실시한 후 9월부터 연구에 착수할 예정이다.
한편, 글로벌프론티어 연구개발사업은 세계 최고 수준의 기초·원천연구를 수행하는 연구 거점 구축 및 원천기술 확보하여 기초,원천기술 강국으로 도약하고, 2021년까지 총 15개 연구단 을 지원, 5개 이상의 세계 최고 수준의 연구그룹 육성 및 원천기술을 확보하는 것이다.
2010.08.23 조회수 13795 -
이상엽교수 미국산업미생물공학회 펠로우 선정
우리학교는 생명화학공학과 이상엽(생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장) 특훈교수가 미국 산업미생물공학회(Society for Industrial Microbiology) 2010년 펠로우(Fellow)로 선정됐다고 30일 밝혔다.
미국 산업미생물공학회는 미생물의 시스템대사공학 연구를 통해 바이오매스로부터 화학 및 물질생산에 기여하는 등 세계적 업적을 낸 이상엽 특훈교수를 2010년 유일한 펠로우로 선정했다.
이 학회는 1972년부터 매년 한 두명의 펠로우를 펠로우 어워드 수여를 통해 선정해 왔으며 이 교수는 60번째다.
1949년 창시된 61년 전통의 미국 산업미생물공학회는 전 세계 산업생명공학 관련 전문가들이 모여 바이오 기반 화학, 연료, 의약품 등의 생산에 필요한 연구를 다루는 학회다.
이 교수는 대사공학, 합성생물학, 시스템생물학을 융합해 시스템대사공학을 창시했다. 이를 바탕으로 바이오매스 기반의 친환경 화학공정을 개발하는 세계적인 전문가로 이번 달 17일 막을 내린 세계대사공학회의 의장이기도 하다.
한편, 이상엽 교수는 2006년 미국 미생물학술원(American Academy of Microbiology) 펠로우, 국내 최초로 2007년 사이언스誌를 발간하는 미국과학진흥협회(American Association for the Advancement of Science) 펠로우, 올해는 미국공학한림원(National Academy of Engineering) 외국회원에도 우리나라에서는 두 번째로 선정된 바 있다.
2010.06.30 조회수 12058 -
녹색성장을 위한 대사공학의 현재와 미래를 본다
-6.13∼17, 5일간 세계대사공학회 제주에서 개최-
-전 세계 대사공학 최고 전문가 제주도에 총 집결--KAIST 이상엽 특훈교수 주관, 녹색성장 위한 산업바이오 핵심기술 총 망라-
기후변화와 자원부족 문제가 심각한 오늘날, 재생 가능한 바이오매스(Biomass)로부터 화학 및 물질을 생산하는 산업바이오텍(Industrial Biotechnology)의 중요성은 날로 높아지고 있다.산업바이오텍은 미생물을 이용해 유용물질들을 생산하게 하는 기술이다. 이를 성공적으로 적용하려면 미생물을 우리가 원하는 방향으로 개량해 생산성을 높이는 대사공학 기술이 필수적이다.
우리학교 이상엽(생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장) 특훈교수가 주관해 “녹색성장을 위한 대사공학”이라는 주제로 열리는 제 8차 세계대사공학회가 제주도 국제컨벤션센터에서 오는 13일부터 17일까지 5일간에 걸쳐 개최된다고 12일 밝혔다.
이번 학회에서는 대사공학을 통한 바이오연료, 화학물질, 고분자, 의약품 생산에 관한 논문들과 대사공학 기초원천기술에 대한 논문들이 발표된다. 또한 KAIST 이상엽 특훈교수팀을 비롯한 총 47회의 세계적 석학 초청강연도 진행될 예정이다.
바이오리파이너리(Biorefinery)를 선도하는 세계 대표기업들의 성공사례들도 발표되는데, 미국 듀퐁사(DuPont) 바이오 총괄책임자 윌리암 프로빈박사(Dr.William Provine)의 “성공적 상업화를 위한 대사 및 공정공학” 등 실제 산업화된 기술들이 상세히 소개된다.
2년마다 개최되는 이 학회에서는 국제대사공학상을 수여한다. 올해 수상자는 30여 년간 클로스트리디아(Clostridia)의 대사공학을 연구해 바이오부탄올(Biobutanol) 생산 분야에서 세계를 선도해온, 미국 델라웨어주립대(University of Delaware) 테리 파푸차키스 교수(Dr. E. Terry Papoutsakis)다. 한편 이번 행사를 주관한 KAIST 이상엽 특훈교수는 2008년도 수상자였다.
국제대사공학상 이외에도 엄격한 심사를 통해 우수한 포스터논문들이 선정되어 수상된다. 국제대사공학회에서 수여하는 ‘최우수포스터논문상’, ‘젊은대사공학인상’ 외에도, 해외 저명학술지에서 수여하는 상들도 예정돼 있다.
청와대 김상협 미래비전비서관은 개막 기조연설에서 “한국의 녹색성장 전략”을 주제로 강연해 우리나라의 녹색성장 관련 리더십을 전 세계 전문가들에게 알린다. 또, 한국생명공학연구원 박영훈 원장의 학회 축하연설도 예정돼 있다.
김 비서관은 “재생 가능한 바이오매스로부터 지속가능한 방법으로 화학물질과 연료를 생산하는데 필요한 핵심기술인 대사공학의 국제학술대회가 한국에서 개최되는 것은 녹색성장이 전 세계의 화두인 지금 큰 의미가 있다”며, “전 세계에서 참석하는 대사공학 및 산업바이오텍 전문가들에게 한국의 녹색성장 관련 기술의 우수성을 알리는 좋은 기회가 될 것으로 생각한다.”고 말했다.
학회 대회장인 KAIST 이상엽 특훈교수는 “이 학회는 2년마다 개최되는 대사공학 분야 최고 국제 학술회의로 아시아에서는 우리나라가 최초로 개최하는 것”이라고 밝히면서, “ 아침부터 밤늦도록 이어지는 포스터세션까지 참석한 모든 전문가들과 학생들이 긴밀하게 함께하는 행사이기에, 이전에는 참석 인원수를 200-250명 정도로 제한해 왔다. 이번 학회는 참석 경쟁률이 치열해 최종 300여명을 선발했고, 우리나라에서 리더십을 발휘하고 있는 녹색성장을 주제로 개최하게 됐다는 점에서 큰 의의가 있다. 또 이번 학회의 성공적 개최를 위해 후원을 아끼지 않은 롯데재단, 코프코, GS칼텍스, 바이오니아, 미국에너지성, 미국과학재단, 대상, CJ제일제당, 제노마티카, 듀퐁 등 많은 기관들에 감사한다.”고 말했다.
한편, 본 학회는 교육과학기술부 시스템생물학사업단, 미생물프론티어사업단, WCU사업단, KAIST바이오융합연구소, 한국생물공학회가 미국의 국제공학학회(ECI)와 공동으로 운영한다.
프로그램 일정은 학회 웹사이트 참고 http://www.engconfintl.org/10ay.html
※보충자료
이번 국제학회에서 발표되는 총 47회의 초청강연 중에는 미국 공동에너지연구소 소장 제이 키슬링박사의 “합성 연료를 위한 합성생물학”, 미국 MIT 그렉 스테파노폴러스교수의 “재생 가능한 원료로부터 미생물 연료생산”, 스웨덴 찰머스 대학 옌스 닐슨교수의 “연료와 화학물질 생산을 위한 효모 공장”, 스위스 연방공대 마틴 푸세네거교수의 “고등생물 합성생물학”, 캘리포니아주립대 버나드 폴슨교수의 “게놈수준에서의 모델링과 응용”, 호주 퀸즈랜드대학 라스 닐슨교수의 “설탕 활용 대장균의 게놈 분석과 응용”, 최근 뉴스를 달군 크렉벤터연구소 다니엘 깁슨박사의 “인공 미생물 합성”, 일본 게이오대학 마사루 토미타교수의 “대사체와 그 응용” 등 현재 가장 중요한 연구분야에서의 최신 연구결과가 발표된다. 우리나라에서는 KAIST 이상엽특훈교수팀 박진환연구교수의 “아미노산 생산을 위한 대사공학”과 한국생명공학연구원 김지현박사의 “대장균 B의 게놈 분석과 응용” 논문 등이 있다.
바이오리파이너리를 선도하는 세계 대표기업들의 성공사례들도 발표가 되는데, 미국 듀퐁사 바이오 총괄 책임자인 윌리암 프로빈박사의 “성공적인 상업화를 위한 대사 및 공정공학”, 미국 제노마티카사 총괄 기술책임자 마크 버크박사의 “재생가능한 원료로부터 부탄다이올의 생산”, 프랑스 메타볼릭익스플로러사 프란시스 볼커박사의 “바이오 기반 프로판다이올 생산”, 미국 카길사 피코 수미넨박사의 “산업적 젖산생산 기술”, 미국 다니스코사 그렉 화이티드박사의 “바이오 고무생산”, 네덜란드 DSM사 로엘 보벤버그박사의 “곰팡이를 이용한 의약품의 효율적 생산” 등 실제 산업화된 기술들이 상세히 소개된다.
초청강연 이외에도 총 156편의 엄격한 심사를 거친 포스터 논문 발표가 있을 예정이며, 이들 포스터 중에서 심사위원들의 심사를 거친 우수 포스터논문들이 선정되어 상이 수여될 예정이다. 국제대사공학회에서 주는 최우수 포스터 논문상, 젊은 대사공학인상 뿐 아니라, 대사공학지, 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지, 바이오테크놀로지 저널 등 해외 저명 학술지에서 수여하는 상들도 예정돼 있다. 네이처케이컬바이올로지에서 주는 상은 이번 학회에 참석하는 선임편집자인 캐서린 굿맨이 수여한다.
프로그램 일정은 학회 웹사이트 참고 http://www.engconfintl.org/10ay.html
2010.06.12 조회수 17973 -
조광현교수 생체 분자네트워크의 다이나믹한 조절회로 규명
- 조광현 교수연구팀, IT와 BT를 융합한 시스템생물학 연구 통해- 초파리 발달과정의 다이나믹한 조절메커니즘을 시스템차원에서 규명
우리학교 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀은 IT와 BT를 융합한 시스템생물학 연구를 통해, 시간에 따라 변화하는 유전자 네트워크의 동역학 개념을 최초로 제시했다. 이 개념을 이용하면 초파리 발달과정 중 단계별로 중요한 조절작용을 하는 동적 네트워크 모티프를 찾아내어, 발달과정의 다이나믹한 조절메커니즘을 시스템차원에서 규명할 수 있다.
측정기술이 발달한 현대생명과학은 유전체나 단백질체 등 세포내 분자발현량의 집단 관측이 가능하다. 이러한 오믹스(Omics) 기술의 발전에 힘입어 생체 분자들 간 상호작용을 거대한 네트워크로 모사하고, 집합적 조절작용을 시스템 차원에서 분석 이해하고자 하는 시도가 이어지고 있다.
특히, 거대 생체 분자상호작용 네트워크를 이해하는 유용한 방법으로 네트워크를 구성하는 작은 모듈, 즉 네트워크 모티프를 찾아내고 그 역할을 분석하여 이들의 조합으로 이루어진 전체 네트워크의 거동을 추정하는 연구가 각광받고 있다. 그러나 지금까지 이런 조절 네트워크는 시간축 상에 고정된 정적 개념으로만 다루어져 왔다.
조교수 연구팀은 실제의 시간 흐름에 따라 다이나믹하게(동적으로) 변화하는 분자발현을 추적했다. 그리고 이 데이터로부터 거대 네트워크의 일부분만이 특정 시간대의 조절작용에 참여함을 밝히고 이 관점에서 동적 조절네트워크 모티프 개념을 도입해 4차원에서 생체분자 조절작용을 규명하는 새로운 시도를 했다.
이 개념을 이용해 초파리 발달과정에서 단계별 발달의 조절작용에 기여하는 동적 네트워크 모티프를 찾아내어 다이나믹하게 조절되는 발달과정의 메커니즘을 시스템관점에서 새롭게 규명한 것이다.
조교수는 “이번 연구에서 제안된 개념은 암과 같은 복잡한 인체질환의 발달과정을 분석하고 새로운 진단과 예측방법의 개발에 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단 연구사업의 일환으로 수행됐으며, 연구 결과는 국제저널 <바이오에세이(BioEssays)> 5월 18일자 온라인판 표지논문으로 소개됐다.
[그림설명]
발달유전학의 4차원 분해: 초파리 발달과정의 다이나믹 네트워크 모티프 원리 규명. 정적 조절네트워크 관점에서만 다뤄져 온 초파리 발달과정의 유전자 상호작용 네트워크에 시간축을 더해 4차원의 다이나믹한 관점으로 분석하는 새 개념의 연구가 조광현 교수 연구팀에 의해 제안되었다. 이 개념에 따르면 초파리 발달과정에서 단계별로 주요 역할을 하는 일련의 유전자집단을 새롭게 규명할 수 있다. 이 그림은 초파리 배아로부터 성체에 이르는 발달과정별로 주요 조절작용을 하는 네트워크 모티프의 개념을 설명한 것.
시간에 따라 변화하는 동적 조절네트워크의 개념도
A. 시간축으로 분해한 동적 조절네트워크 모티프
B. 시간축을 없애고 한 평면에 투영한 정적 조절네트워크 (섞여진 네트워크로부터 특정시간에 조절작용하는 요소를 식별하기 어려움).C. 마이크로어레이 실험을 통해 측정된 유전자 발현량으로부터 유전자 조절네트워크를 추론하고 시간대별로 작동하는 각각의 조절네트워크 모티프를 규명하는 과정의 모식도.
2010.06.07 조회수 13404