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이상엽 특훈교수, 아시아 첫 ‘마빈존슨상’ 수상
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(48, 생명과학기술대학 학장) 특훈교수가 아시아인으로는 최초로 미국화학회(American Chemical Society)에서 수여하는 ‘2012 마빈존슨상 (Marvin J. Johnson Award)’을 수상한다. 시상식은 27일 미국 샌디에고에서 열리는 미국화학회 연례 학술총회에서 갖는다.
미국화학회가 1978년 제정한 마빈존슨상은 미생물 및 생명화학공학분야에서 전 세계적으로 가장 탁월한 업적을 이룬 연구자를 매년 한명씩 선정해 주는 상으로 수상자는 미국화학회 연례학술총회에서 수상기념 강연을 하게 된다.
역대 수상자들로는 세계 생물화학공학계의 아버지들로 평가되는 故 데이비드 펄만, 故 제임스 베일리, MIT 다니엘 왕 교수 등이 있으며, 아시아에서는 이상엽 교수가 처음이다.
이 교수는 시스템대사공학 분야를 창시해 미생물의 대사회로를 시스템 수준에서 조작하고 다양한 원유 유래 화학물질을 바이오기반 친환경적으로 만드는 연구에서 세계적인 업적을 내고 있다. 아울러 아미노산, 폴리에스터 및 그 원료, 나일론 원료, 바이오연료 등의 효율적인 생산을 위한 균주개발 전략을 개발한 공로로 올해 수상자로 선정됐다.
이 교수는 현재 교육과학기술부 시스템생물학 연구개발사업, 글로벌프론티어 바이오매스사업단 사업, 그리고 글로벌프론티어 지능형합성생물학 사업단에 참여해 화석원료로부터 생산되는 화학물질들을 재생 가능한 비식용 바이오매스로부터 생산하기 위한 기술을 개발 중이다.
최근에는 세계경제포럼의 미래기술 글로벌 아젠다 카운슬 의장으로 선임돼 ‘2012년 세계 10대 떠오르는 기술’을 발표하기도 했다.
이 교수는 27일 미국 샌디에고에서 열리는 미국화학회 연례 학술총회에서 ‘미생물 시스템대사공학’을 주제로 마빈존슨상 기념강연을 할 예정이다.
2012.03.07 조회수 10004 -
2012년 세상을 바꿀 10대 신기술 선정
- 미래기술 글로벌 어젠터 카운슬, 인류가 해결해야 할 난제들에 대한 해결책을 제시하기 위해 매년 10가지의 신기술을 발표 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 의장으로 있는 세계경제 포럼 산하 미래기술 글로벌 어젠더 카운슬은 지난해 아부다비에서 개최된 연례총회에서 ‘2012년 세상을 바꿀 10대 신기술’을 선정하고 지난달 다보스포럼에서 확정해 이달 15일 발표했다.
10대 기술에는 △정보기술 △합성생물학과 대사공학 △녹색혁명2.0 △물질설계 나노기술 △시스템생물학과 화학 생물시스템의 시뮬레이션기술 △이산화탄소의 원료로서 활용기술 △무선 파워전송기술 △고에너지밀도 파워시스템 △개인 맞춤형 의약, 영양, 질환예방 기술, 그리고 신교육기술이 포함됐다.
선정된 기술은 가까운 미래에 세상을 변화시킬 가능성이 높은 것으로 과학계, 산업계, 정부 등 다양한 분야에 걸친 전문가들의 의견을 바탕으로 정해졌다.
미래기술 글로벌 어젠더 카운슬은 인류가 해결해야 할 난제에 대한 해결책을 제시하기 위해 올해부터 매년 10가지의 신기술을 발표하기로 했다.
1위로 선정된 인포매틱스는 엄청난 양의 데이터에서 의사결정에 필요한 데이터를 걸러주어 정보에 가치를 더해주는 것으로 올해 다보스포럼에서도 많은 관심을 모았다.
생물학분야에서는 합성생물학과 대사공학이 신약을 제조하고 재생가능한 자원으로부터 화학물질과 소재를 생산하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
늘어나는 인구를 위해 식량을 안정적으로 공급하기 위한 2차 녹색혁명과 바이오 리파이너리를 생산하기 위한 바이오매스도 10가지 신기술에 선정됐다.
분자규모로 설계 고안된 나노 소재는 에너지, 물 그리고 자원과 관련된 다른 난제들을 해결하는 데 새로운 대안을 제시해 줄 것으로 기대된다.
시스템생물학과 컴퓨터모델링은 인간과 자원 그리고 환경에는 최소한의 영향을 끼치면서, 매우 효율적인 치료법, 소재 그리고 프로세스를 설계하는 데 점차 그 중요성을 더해지고 있다.
전 세계적으로 골치덩어리로 여겨지는 이산화탄소를 소중한 자원으로 변환시킬 수 있는 혁신적인 기술도 주목을 받았다.
이와 함께 무선전력, 고밀도 파원시스템, 개별로 제조된 맞춤형 약과 영양, 진보된 교육용 10대 기술에 포함됐다.
이상엽 교수는 “과학기술의 가속화된 발전으로 인해 새로운 발견이 많이 이루어지고 있다”며 “카운슬이 찾아낸 기술 가운데 많은 것들이 지속가능하고 굳건한 미래를 건설하는 데 매우 중요한 것들”이라고 강조했다.
► 2012년 세상을 바꿀 10대 신기술
1. 정보에 가치를 보태주는 인포매틱스
개인과 조직이 접속할 수 있는 정보의 양은 현재 인류 역사상 유래를 찾을 수 없을 만큼 많고, 정보의 양은 앞으로도 계속 기하급수적으로 늘어날 것이다. 그러나, 단순히 정보의 양으로만 보자면 현재는 가치를 창출하기보다는 불필요한 잡음 역할을 할 위험성이 있을 정도로, 정보의 효율적인 사용이 제한을 받고 있다. 정보를 분류하고, 처리하여 꼭 필요한 정보만을 간추리는 혁신적인 기술이 불필요한 정보를 걸러내고, 글로벌한 정보를 제공받음으로써 세계가 직면하고 있는 긴급한 문제들을 해결하는데 꼭 필요하다.
2. 합성생물학과 대사공학
생물체의 가장 핵심인 유전자 코드는 오랜 기간 진화 과정을 통해 타의 추종을 불허하는 유용성을 지니고 있다. 합성생물학과 대사공학의 빠른 발전으로 생물학자들과 공학자들은 이제까지 시도되지 않은 방법들을 통해 이 유용성에 좀 더 가까이 갈 수 있게 되었다. 또한 특정한 목적에 사용될 수 있는 유기체가 개발되었고, 새로운 생물학적 과정의 발달도 가능하게 되었으며, 바이오 매스를 화학약품이나 연료, 재료로 전환하여 새로운 치료제를 생산하거나, 해로운 물질로부터 인체를 보호 할 수 있게 되었다.
3. 녹색 혁명 2.0
식량과 바이오 매스를 증산하는 기술 곡물의 생산량을 획기적으로 늘리는 데 기여한 화학비료는 현대 화학이 이루어 낸 위대한 업적 가운데 하나이다. 그러나, 전세계적으로 건강에 좋고 영양가 높은 식량에 대한 수요의 증가는 한정된 에너지, 물 그리고 토지 자원에 새로운 위협이 되고 있다. 생물학과 물리학을 결합한, 새로운 녹색혁명은 환경에 대한 영향을 최소화하면서도, 에너지와 물에 대한 의존도를 줄이고, 탄소 발자국을 감소시키는 한편, 식량생산량을 더욱 증대시킬 수 있는 가능성을 높여주고 있다.
4. 나노 스케일 소재의 고안
천연자원에 대한 수요가 늘어남에 따라 효율성을 높이는 문제가 더욱 중요성을 띠게 되었다. 분자단위로 설계, 고안된 특성물질을 함유한 나노 구조의 물질들은 이미 그 새롭고 독특한 특성들로 인해 차세대 청정에너지 혁명을 이끌 것으로 기대를 모으고 있다. 이 물질들은 고갈되어가는 천연 자원에 대한 우리의 의존도를 줄이는 한편, 각종 제조업이나 가공에서 효율을 높이는 역할을 할 수 있다.
5. 시스템 생물학과 컴퓨터 모델링
화학과 생물시스템 시뮬레이션 의료분야나 바이오 관련 제조업의 기능 향상을 위해서는 생물학과 화학이 어떻게 함께 작용하는 지를 이해하는 것이 중요하다. 시스템 생물학과 컴퓨터 모델링/시뮬레이션은 인간의 신체와 환경에 대한 영향을 최소화하면서도, 매우 효율적인 치료약품, 물질 혹은 제조과정을 설계하는 데 점차 그 중요성이 강조되고 있다.
6. 이산화탄소를 자원으로 활용
지구에서 탄소는 생명의 가장 기본이 되는 물질이다. 그러나, 지구 온난화를 막기 위하여 이산화탄소 배출을 규제하는 것이 사회, 정치, 경제적으로 중요한 일이 되었다. 이산화탄소 관리에 관한 혁신적인 새로운 접근방법은 그것을 골치덩어리에서 하나의 자원으로 전환하는 것이다. 나노 구조의 물질을 바탕으로 한 촉매제는 이산화탄소를 값비싼 탄화수소와 다른 탄소를 함유한 분자로 전환시킬 수 있다. 이것들은 건물을 짓는데 사용되는 벽돌이나 화학산업의 클리너, 혹은 지속가능성이 더욱 뛰어난 석유화학물질의 대용물로 사용될 수 있다.
7. 무선 파워 전달
현대 사회는 전기를 동력으로 사용하는 기구들에 크게 의존하고 있다. 그러나 유선 송전망이나 또는 전지를 계속 재충전하는 방법을 사용해야 한다는 점 때문에 많은 제약이 있다. 전선없이 무선으로 전기나 에너지를 전달하는 기술이 전기기구를 쓰기 위해 플러그를 꼽아야 일에서 해방을 시켜줄 것이다. 이 기술은 와이파이가 인터넷 사용에 영향을 끼친 것과 마찬가지로 개인 전자 장비에 커다란 영향을 줄 것이다.
8. 고밀도 파워시스템
차세대 클린에너지 기술의 실용화 되기 위해서는 고밀도 충전시스템이 필요하다. 이러한 수요에 맞추어 신기술들이 속속 개발되고 있는데, 여기에는 나노소재 전극이나 고체전극 또는 새로운 형태의 고성능 축전지를 이용하는 방법들이 해당된다. 이런 기술들은 차세대 청정에너지 산업에 필수적이다.
9. 개인 맞춤의학과 영양 그리고 질병예방
전세계 인구가 70억이 넘고, 모든 사람들이 건강하게 오래 살기를 원하면서, 건강을 유지하기 위한 전통적인 방법들이 점차로 그 설 자리를 잃고 있다. 유전채학, 단백질체학, 대사체학의 발달로 각 개인에 맞추어 약을 제조하거나 영양을 공급하고, 사전에 질병 예방 조치를 취하는 것이 가능한 시대가 열리고 있다. 합성 생물학과 나노 기술과 같은 신기술의 발달은 의료계의 혁명이라 할 수 있는 개인 맞춤의학의 보급을 위한 초석이 되고 있다.
10. 진보된 교육 기술
젊은 세대에게 지식경제사회에 꼭 필요한 기술을 전달하기 위해서는 새로운 접근방법이 필요하다. 빠르게 발달하고, 하이퍼 커넥티드(hyperconnected) 되어있는 글로벌 사회에서는 이것이 더욱 중요하다고 할 수 있다. 각 개인의 비판적 사고력을 높이면서도, 창조성을 키울 수 있는 방향으로 IT기술을 바탕으로 각 개인에 맞춤 교육을 제공하는 교육방법이 주목 받고 있다. 소셜 미디어와 오픈코스웨어 (열린 강의자료), 그리고 상시 가능한 인터넷 접속 덕분에 교실 밖에서의 교육이 더욱 활성화되고 있다.
2012.02.28 조회수 15359 -
최준호 교수, ‘이달의 과학기술자상’ 수상
- 생체리듬에 관여․조절하는 새로운 유전자(twenty-four) 발견 공로 -
우리 학교 생명과학과 최준호 석좌교수가 생체리듬에 관여하는 새로운 유전자(twenty-four)를 발견하고, 이 유전자가 생체리듬을 조절한다는 사실을 밝힌 공로로 ‘이달의 과학기술자상’ 12월 수상자로 선정됐다.
최준호 석좌교수는 지난 25년간 세계 최고 권위의 과학전문지인 ‘네이처(Nature)’지를 포함해 저명한 국제학술지에 100여 편의 논문을 발표하는 등 분자바이러스학과 신경생물학 분야에서 꾸준히 독창적인 연구결과를 발표해왔다.
1995년에는 C형 간염 바이러스(HCV)의 NS3 단백질이 RNA 나선효소(helicase) 기능을 갖는다는 사실을 밝힘으로써 C형 간염 치료제 개발의 가능성을 열어, 미국 유전공학회사(Chiron사)와 함께 여러 나라에 국제특허를 출원․등록하였다. 이 결과는 ‘BBRC(Biochemical and Biophysical Research Communications)’에 게재되었는데, 지금까지 262회 이상 피인용되었고, 1999년에는 지난 5년간 국내에서 발표한 생명과학 논문 중에서 가장 많이 피인용된 논문으로 선정되기도 하였다.
그리고 최준호 교수는 1999년에 파필로마바이러스(유두종바이러스)의 DNA가 복제할 때 기존에 알려진 파필로마바이러스 단백질 외에도 새로운 세포내 인자(hSNF5)가 관여한다는 사실을 밝힌 연구결과를 ‘네이처(Nature)’지에 발표하였다.
아울러 최 교수는 2000~2005년 교과부와 연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업(옛 국가지정연구실)에 선정되어 분자바이러스학에 관한 많은 연구결과를 Immunity, Cancer Research, Molecular and Cellular Biology, Oncogene, Journal of Virology 등 국제적인 학술지에 게재하였다.
특히 최준호 교수는 지난 2월에 생체리듬에 관여하고 조절하는 새로운 유전자(twenty-four)를 발견하고, 그 원리를 밝혀 ‘네이처(Nature)’지에 논문을 발표하였다.
최 교수는 초파리의 생체리듬에 관한 연구를 통해 초파리 돌연변이체 라이브러리 10,000종 이상을 스크린하여, 초파리의 생체리듬에 영향을 주는 새로운 유전자(twenty-four)를 발견하였다.
또한 이 유전자의 기능을 조사하여 기존에 알려진 생체리듬 메커니즘과는 다른 새로운 기능을 밝혀냈다.
이 연구를 통해 초파리의 생체시계를 더 정확히 이해할 수 있었고, 이를 통해 인간 생체시계의 조절원리에 한걸음 더 다가갈 수 있게 되었다.
최준호 교수는 “실험실에서 묵묵히 함께 고생해 준 학생과 연구원들에게 수상의 영광을 돌린다”고 감사의 마음을 전하고, “앞으로도 신경생물학 분야에 대한 연구를 수행하여 우리나라 과학기술 발전에 크게 이바지할 수 있도록 더욱 정진하겠다”고 수상소감을 밝혔다.
2011.11.30 조회수 11034 -
이상엽 특훈교수, ‘합성생물학’ 부편집인으로 선임
- ‘12년 발간, 합성생물학 분야 논문심사 및 편집방향 설정 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(47) 특훈교수가 미국 화학회 (American Chemical Society, ACS)에서 2012년부터 발간하는 학술지인 ‘합성생물학(Synthetic Biology)’지의 부편집인(Associate Editor)로 최근 선임됐다고 31일 밝혔다.
임기는 2011년 10월 1일부터 2012년 12월 31일까지다.
이상엽 특훈교수는 미국 캘리포니아 주립대학의 제프 해스티(Jeff Hasty) 교수와 함께 부편집인으로 논문의 심사, 편집방향 설정 등을 수행하게 되고, 편집장은 미국 MIT 크리스 보잇(Chris Voigt) 교수가 맡았다.
합성생물학은 세포나 생물시스템을 DNA수준에서 합성, 조절, 최적화해 새로운 대사회로나 조절회로를 만들고, 이를 이용해 신약을 개발하거나 바이오기반 화학물질을 환경 친화적으로 생산해 삶의 질을 높이고 환경을 보호하는 데 기여를 할 것으로 기대되는 신학문이다.
최근 우리나라에서도 이 분야의 중요성을 인식해 교육과학기술부의 글로벌프론티어사업단의 하나로 합성생물학을 연구 주제로 하는 ‘지능형 바이오디자인사업단’이 올 9월 출범하기도 했다.
이상엽 교수는 “미국 화학회에서 발간하는 학술지는 해당 학문분야에서 영향력이 매우 크다”며 “앞으로 우리나라 연구자들이 합성생물학 분야에서 훌륭한 연구결과를 많이 내고 그 결과들이 이 학술지에 많이 실리는 데 기여하고 싶다”고 포부를 밝혔다.
이 교수는 시스템대사공학을 창시하고 이 분야에서 380여편의 논문을 집필한 세계적 석학이다.
최근에는 가상세포 상용화를 주도하는 미국 제노마티카사와 공동으로 ‘원유로부터 생산되는 부탄다이올을 생물학적으로 생산하는 기술’을 개발해 네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology) 표지논문으로 선정되기도 했다.
또 ‘2011년 미국 대통령 녹색화학 도전상(2011 Presidential Green Chemistry Challenge Award)’을 수상해 세계적으로 인정받았으며, 미국 산업미생물학회 암젠기조강연과 미국 화학공학회 대사공학 20주년기념 심포지엄 기조강연을 하는 등 활발한 활동을 하고 있다.
2011.10.31 조회수 12571 -
최철희 교수, ‘캔서 레터스’ 편집위원 선임
우리 학교 바이오 및 뇌공학과 최철희 교수가 세계적학술지인 ‘캔서 레터스(Cancer Letters)지’ 편집위원으로 이달 25일 선임됐다.
최 교수는 학술지에 실릴 논문의 심사와 함께 학술지가 나아가야 할 방향에 대해 자문을 하게 된다.
최근 2년 동안 암생물학과 바이오광학 분야에서 총 20여편의 SCI급 논문을 주저자로 발표하는 등 활발한 연구성과를 낸 업적을 인정받았다.
KAIST 생체영상연구센터와 세포신호및생체영상연구실을 맡고 있는 최 교수는 암과 같은 질병발생과정을 세포생물학․계산생물학․바이오광학의 다학제적인 접근을 통해 연구하고 있다.
특히, 암세포의 세포사멸 저항성 기전 연구 분야에서 두각을 보이고 있으며, 최근에는 조직관류 측정을 위한 새로운 생체영상기법과 극초단파 레이저빔을 이용한 신경약물전달 신기술도 세계 최초로 개발한 바 있다.
2011.07.27 조회수 9351 -
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 9571 -
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 9704 -
새로운 생체시계 유전자 기능 밝혀내다
- 최준호 교수팀 4년간의 결실, 네이처지 2월호 게재 -
교육과학기술부(장관 이주호)는 24시간을 주기로 반복적으로 일어나는 행동 유형의 하나인 일주기성 생체리듬을 조절하는 새로운 유전자(투엔티-포, Twenty-four)와 이 유전자의 기능 메커니즘이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 밝혀졌다고 발표했다.
투엔티-포는 ‘21세기 프론티어 뇌기능활용 및 뇌질환치료기술개발사업’(사업단장 김경진)의 지원을 받은 KAIST 생명과학과 최준호(58)교수·이종빈(30)박사 팀이 미국 노스웨스턴대학교 신경생물학과 라비 알라다 교수·임정훈 박사 팀과의 국제 공동연구를 통해 발견한 것으로 세계 최고 권위의 과학학술지인 ‘네이처(Nature)" 2월호(2011년2월17일자)에 게재됐다.
동 논문의 공동 주저자인 이종빈, 임정훈 박사는 KAIST에서 수학한 국내박사 출신(지도교수 최준호)으로 현재 박사후 연구원으로 동 연구에 참여하고 있으며, 이번 성과는 국내에서 양성한 신진연구원이 주도했다는 점에서 큰 의의를 지닌다.
연구팀에 따르면 형질 전환 초파리를 대상으로 지난 4년간 행동 유형을 실험한 결과 뇌의 생체리듬을 주관하는 신경세포에서 기존에 알려지지 않은 새로운 유전자인 투엔티-포가 존재한다는 사실을 알아냈다.
기존의 생체리듬에 관여하는 유전자들이 DNA에서 mRNA(전령RNA)로 바뀌는 과정(전사단계 : Transcription)에서 작용하는 것과 달리 투엔티-포는 전사단계의 다음단계인 mRNA가 리보솜에서 단백질로 만들어지는 단계에서 작용한다. 특히 투엔티-포는 생체리듬을 조절하는 중요한 유전자인 피리어드(Period) 단백질*에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
* 피리어드(Period) 단백질 : 생체 시계 세포들은 외부 자극없이 스스로 돌아가는 분자적 시계 구조를 신경세포마다 가지고 있는데, 피리어드는 이러한 분자적 시계의 구성 유전자 중 하나임. 피리어드 단백질은 생체 시계의 중심 유전자인 클락(Clock)에 의한 전사 활성을 억제 시키는 역할을 함
이는 유전자의 기능을 밝히는 실험을 통해 이 유전자가 만드는 단백질이 신경세포에서 어떻게 기능을 하는지 과학적으로 증명한 것이다. 이번 발견은 기존의 생체리듬에 관여하는 각종 유전자의 작용 메커니즘과 전혀 다른 것으로 생체리듬의 연구 분야에서는 획기적인 일로 평가받고 있다.
이 연구 결과는 앞으로 인간을 포함한 고등생물체의 수면장애·시차적응·식사활동·생리현상 등 일주기성 생체리듬의 문제를 해소하는 방안을 찾는데 중요한 열쇠가 될 것으로 전망된다.
최준호 교수는 “생체리듬의 조절이 유전자의 번역단계에서도 이루어지고 있음을 밝혀 생체시계의 새로운 작용 메커니즘을 찾아냈다는 점에서 연구 결과의 의미가 크다”고 말했다.
연구팀이 새 유전자의 이름을 투엔티-포(Twenty-four)라고 붙인 것은 일주기성(24시간)에 부합하고 유전자 기호 번호(CG4857)를 합한 숫자가 24라는 점에 착안한 것이다.
2011.02.16 조회수 14666 -
가상세포 이용해 병원균 잡는 항생제 개발
교육과학기술부는 미래기반기술개발사업(시스템생물학 연구)으로 지원한 우리학교 이상엽 교수팀(전남대 이준행교수, 생명(연), 화학(연) 공동연구)이 항생제에 내성을 가진 병원균 퇴치를 위해 시스템생물학을 기반으로 한 신약발굴 방법론을 개발했다고 밝혔다.
이 교수팀은 병원균이 항생제의 오남용으로 인해 치유가 쉽지 않은 점을 감안하여 내성 병원균의 가상세포를 만들어서 이에 대한 특성을 분석하여 제어하는 방법으로 효과를 입증했다.
이번 연구의 대상은 오염된 어패류에 의해 감염되는 패혈증의 병원균인 비브리오 불니피쿠스(Vibrio vulnificus, 이하 비브리오균) 중 내성균 2개이며, 이에 대한 게놈정보와 생물정보를 토대로 가상세포를 구축하였다.
이러한 가상세포가 생존하기 위해 필요한 화학물질은 193개로 분석되었으며, 이중에서 결정적 역할을 수행하는 5개의 화학물질을 추출하였으며, 이에 관여하는 유전자를 제거함으로써 내성 비브리오균의 성장이 억제되는 효과를 증명하였다.
이 교수팀의 연구결과는 올해 1월 18일 세계적 권위의 네이처 자매지인 ‘분자시스템생물학 (Molecular Systems Biology)지’에 논문으로 게재되어 세계적으로도 연구의 우수성이 인정되었다.
이러한 시스템생물학 기법에 근거한 신약발굴 방법론은 다른 내성 병원균은 물론 다양한 인간 질병에도 적용할 수 있는 토대를 마련한 것으로 기대된다.
2011.01.19 조회수 11190 -
심장질환 원인신호전달메커니즘 규명
- 신약개발 및 심장질환 응용연구의 중요한 발판 마련
- IT와 BT를 융합한 시스템생물학 연구 통해 규명
우리학교 바이오및뇌공학과 조광현 교수팀과 생명과학과 허원도 교수팀이 시스템생물학 융합연구를 통해 심장질환 원인신호전달경로의 숨겨진 메커니즘을 규명했다.
심근비대증은 다양한 병인에 의해 심근세포가 비대해지는 병리학적 현상으로써 심부전증과 부정맥 등을 수반하는 주요 심장질환이다.
칼시뉴린-엔팻(calcineurin-NFAT) 신호전달경로는 이러한 심근비대증의 유발에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
하지만 이 신호전달경로의 주요 조절단백질로 알려진 알캔(RCAN1)의 기능에 대해 많은 논쟁이 이어져 왔고 현재까지 그 구체적인 조절메커니즘이 밝혀지지 않았다.
조광현 교수 융합연구팀은 이러한 복잡한 현상에 대해 수학 모델링과 대규모 컴퓨터시뮬레이션, 그리고 단일세포 분자 이미징 기술을 동원한 시스템생물학 융합연구를 통해 어크(ERK)와 지에스케이(GSK3)로 구성된 스위칭 회로가 칼시뉴린-엔팻 신호전달경로를 조절한다는 것을 새롭게 규명했다.
특히 이 연구에서는 알캔이 세포내 농도가 낮을 때 칼시뉴린(calcineurin)의 기능을 저해하는 억제자로서 기능하지만, 그 농도가 증가하면 어크와 지에스케이에 의한 크로스토크를 통해 칼시뉴린 신호를 오히려 증가시키는 촉진자로서 기능 하도록 세포내 조절회로가 진화적으로 설계되어 있음을 최초로 밝혔다.
지금까지 많은 연구에서 알캔의 상반된 신호조절 역할이 보고되어 학계에서는 과연 무엇이 진실인가에 관한 논쟁이 이어졌다.
또한, 어떻게 동일한 분자가 그와 같이 서로 다른 기능을 보이는 것인지, 이를 유발하는 근본적인 메커니즘은 과연 무엇인지 등이 모두 수수께끼로 남아 있었다.
이번 연구를 통해 학계의 이러한 오랜 질문에 대한 해답이 제시됐으며, 알캔과 칼시뉴린-엔팻 신호전달경로의 근원적인 조절메커니즘이 시스템차원에서 최초로 규명됨으로써 앞으로 이를 표적으로 하는 신약개발 및 관련 심장질환 응용연구의 중요한 발판을 마련하게 되었다.
또한 기존의 실험적 접근만으로는 해결할 수 없는 복잡한 생명현상을 대상으로 IT와 BT의 융합연구인 생체시스템모델링 및 바이오시뮬레이션 연구를 통해 새로운 해결책을 찾을 수 있는 가능성을 제시하게 됐다.
이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 기초연구실육성사업과 도약연구사업, 그리고 칼슘대사시스템생물학사업의 일환으로 수행됐으며, 연구 결과는 <저널오브셀사이언스(Journal of Cell Science)>의 표지논문으로 선정되어 2011년 1월 1일자(온라인판은 2010년 12월 13일자)에 게재된다.
2010.12.20 조회수 10623 -
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 12591 -
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 12073