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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 17976 -
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 13406 -
매미와 개구리는 지휘자없이 어떻게 합창할까
나무위의 매미와 논두렁의 개구리는 지휘자 없이 어떻게 합창할까? 이와 관련해서, KAIST 바이오 및 뇌공학과의 조광현 교수는 생명체의 동기화된 주기적 진동신호의 생성원리를 최근 규명했다. 나무에 붙어있는 많은 반딧불들의 동시다발적인 깜빡임, 매미들의 조율된 울음소리, 뇌신경세포들간의 전기신호, 세포내 분자들의 농도변화에 이르기까지 생명체는 다양한 형태의 주기적 진동신호 교환을 통해 정보를 전달하는데, 이들은 놀랍게도 정확히 동일한 위상(phase)으로 동기화되곤 한다. 이는 마치 오케스트라에서 지휘자 없이도 모든 연주가 일정한 박자에 맞춰 이루어지는 것과 같다.
어떻게 생명체의 여러 주기적 진동신호들이 그러한 동기화를 이루는가?
우리학교 바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉) 교수 연구팀이 대규모 가상세포(virtual cell)실험을 통해 생명체의 다양한 주기적 진동(oscillation)신호들이 동기화(synchronization)되는 보편적인 원리를 규명했다.
曺교수팀은 이번 연구를 통해 여러 독립적인 주기적 진동신호들은 양성피드백(positive feedback)을 통해 서로의 위상에 영향을 줘 하나의 동일한 위상으로 수렴되는 현상을 밝혀냈다.
특히 양성피드백은 이중활성(double activation) 또는 이중억제(double inhibition)의 구조로 구현된다. 이중활성피드백은 연결시간지연이 짧을 때, 이중억제피드백은 연결시간지연이 길 때 보다 안정적인 신호동기화를 가능하게 했다.
또한, 노이즈(noise) 교란이 있을 때 이중활성피드백은 진동신호의 주기보다 진폭을 안정적으로 유지하는 반면 이중억제피드백은 연결강도에 불규칙한 변화가 주어졌을 때 일정한 주기와 진폭을 유지시켜줬다. 현존하는 대부분의 현상들이 이러한 원칙을 따르고 있었다.
이번에 규명된 원리는 생체내 주기적 진동신호의 동기화가 교란될 때 발생하는 뇌질환 등 여러 질병의 원인을 새롭게 조명하는 계기를 마련할 것으로 기대된다.
이번 연구는 기존 생명과학의 난제에 대해 IT융합기술인 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 해답을 제시할 수 있음을 보여줬으며, 향후 생명과학 연구에 있어서 가상세포실험의 무한한 가능성을 제시했다.
曺교수는 “생명체는 복잡하게 얽혀있는 것으로 보이는 네트워크속에 이와 같이 정교한 진화적 설계원리를 간직하고 있었다”며 “이러한 규칙들은 임의로 수많은 디지털 진동자들을 만들어 인공진화를 통해 신호의 동기화 현상을 관측하였을 때에도 마찬가지로 성립된다는 흥미로운 사실을 확인했다”고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단 연구사업의 일환으로 수행되었으며, 연구결과는 세포생물학 분야 권위지인 세포과학저널(Journal of Cell Science) 2010년 1월 26일자 온라인판에 게재됐다.
세포생물학 실험결과만을 출판하는 이 저널에 순수 컴퓨터시뮬레이션만으로 수행된 가상세포실험 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다.
인터넷주소: http://jcs.biologists.org/cgi/content/abstract/jcs.060061v1
<용어설명>◯ 양성피드백(positive feedback): 서로 연결되어 있는 두 요소 사이에 어느 하나의 변화가 결과적으로 스스로를 동일한 방향으로 더욱 변화시키는 형태의 연결구조.
<사진설명>◯ 설명: A: 서로 상호작용하는 두 생체신호 진동자(oscillator)들의 예시. B: 이중활성 양성피드백으로 연결된 진동자들. C: 이중억제 양성피드백으로 연결된 진동자들. D: 연결강도에 따라 진동신호 동기화에 소요되는 시간. E: 연결강도 증가에 따라 점차 진동신호 동기화가 되어가는 모습의 예시 (좌측의 비동기화 진동신호들이 점차 우측의 동기화된 진동신호들로 변화되어 가는 과정을 나타냄).
2010.02.02 조회수 15332 -
이상엽 특훈교수, 아시아 생물정보학회 연합체 회장으로 추대
-2011년 아시아 생물정보학회연합학회 대표로 활동 예정-
생명화학공학과 이상엽(45, 생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장, LG화학 석좌교수)특훈교수가 지난 15일 일본 요꼬하마에서 열린 아시아 생물정보학회 연합체(Association of Asian Societies for Bioinformatics; AASBi)이사회에서 2011년 회장으로 추대됐다.
이 교수는 2010년 연합체 부회장직을 수행하게 되며, 2011년 회장으로서 1년간 아시아 생물정보 학회연합체를 대표하게 된다.
아시아 생물정보학회 연합체는 2002년 한국 생물정보시스템생물학회 (예전의 한국생물정보학회), 일본 생물정보학회, 싱가폴 의학생물정보연합회, 호주 생물정보학회, 대만 생물정보학회, 그리고 최근 중국 생물정보학회의 대표가 모여 만든 학회연합체다. 연합체 이사회는 연합체 창립이사(founding board member)들과 각국의 회장단으로 구성되어 있다.
이 교수는 “아시아연합학회의 회장이라는 중책을 맡게 되어 어깨가 무겁지만, 이러한 활동을 통하여 우리나라와 아시아의 훌륭한 생물정보-시스템생물학 연구역량이 세계적으로 잘 알려지고, 한 단계 더 도약하는데 기여하고 싶다.”고 소감을 밝혔다.
이 교수는 지난 13일부터 16일까지 일본 요꼬하마에서 개최된 아시아 생물정보학회연합체의 공식 학술대회인 GIW(Genome Informatics Workshop)의 공동 프로그램위원장으로 참여했으며, ‘시스템생명공학’이란 주제로 개회 기조강연(Opening keynote lecture)을 하기도 했다. 올해로 20주년을 맞은 GIW는 세계에서 가장 오래된 생물정보학 국제학술대회다.
2009.12.22 조회수 12234 -
이상엽 특훈교수, 미국 미생물학술원 신규 학술지 mBio 편집자로 위촉
-시스템생물학 분야 논문 심사 및 방향 설정 자문-
생명화학공학과 이상엽(45, 생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장, LG화학 석좌교수) 특훈교수가 미국 미생물학술원 (American Academy of Microbiology)이 미국 미생물 학회(American Society for Microbiology)와 함께 미생물분야 최고의 학술지로 추진하는 mBio의 초대 편집자(board of editors)로 위촉됐다고 20일 밝혔다.
최고의 석학들로 구성된 학술원은 학술원 회보 등의 형태로 학술지를 발간하는데 대표적인 예가 미국과학학술원이 발간하는 PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences)지이다. 미국 미생물학술원은 미생물 분야의 오랜 숙원인 PNAS에 버금가는 학술지를 만들기로 하고 오랜 연구 끝에 mBio를 발간하기로 했다.
이교수는 그간 미생물의 대사공학 연구에 집중하여 바이오 기반의 화학 물질 생산 균주 개발에서 탁월한 연구 성과를 내 왔으며, 최근에는 시스템생물학을 접목한 시스템대사공학 분야에서 세계를 선도하고 있다.
이교수는 미국미생물학술원의 석학회원(Fellow)이기도 하다. 이러한 업적을 인정받아 mBio의 초대 편집위원회에 시스템생물학 분야의 편집자로 위촉되었다. mBio는 내년 5월에 첫호가 발간될 예정이다.
자세한 사항은 http://mbio.asm.org/를 참고하면 된다.
2009.11.20 조회수 9826 -
조광현교수, 유럽 시스템생물학 국제저널 편집위원장 선임
바이오및뇌공학과 조광현 교수가 유럽 최대 규모의 공학회인 IET(Institution of Engineering and Technology)에서 발간하는 국제저널 IET 시스템즈바이올로지(Systems Biology)의 편집위원장(Editor-in-Chief)으로 최근 선임됐다.
전자공학을 전공한 조교수는 국내 시스템생물학 연구를 개척한 선구자로 다수의 세계적인 연구성과를 이뤄왔다. 특히 생명시스템의 컴퓨터시뮬레이션 분석기술을 개발하여 복잡한 생명현상을 공학적 방법으로 해독함으로써 생명현상의 숨겨진 동작원리를 밝혀냈다.
이러한 연구업적을 인정받아 동양인으로서는 매우 드물게 유럽에서 발간되는 국제저널의 편집위원장으로 선임됐다. 이에 따라 조교수는 2012년까지 이 저널의 편집업무를 주관하며 논문의 최종 게재여부를 결정하게 된다.
영국 런던에 본부를 둔 IET는 135년 전통의 유럽 최대규모의 공학회인 IEE가 최근 타 학회와 합병하여 만들어졌으며 현재 127개국 약 15만명의 회원으로 구성돼 있다. IET 시스템즈바이올로지(Systems Biology)는 21세기 대표적인 융합과학으로서 각광받고 있는 IT와 BT의 융합학문인 시스템생물학(Systems Biology) 연구논문을 출판하고 있다.
2009.09.24 조회수 10234 -
이상엽 특훈교수팀, 대사공학기술로 바이오매스로부터 나일론 원료를 생산하는 녹색기술 개발
- 화석원료 기반의 화학산업에서 바이오 기반 녹색 화학산업으로 -
우리대학 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(45, 생명과학기술대학 학장, 바이오융합연구소 공동소장, LG화학 석좌교수)팀이 대사공학 기술을 이용하여 대장균으로부터 나일론의 원료가 되는 다이아민(diamine)을 효율적으로 생산하는 시스템을 최근 개발했다.
이 연구결과는 미국 와일리-블랙웰(Wiley-Blackwell)사가 발간하는 가장 오랜 전통의 공학계열 생명공학 학술지인 바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지(Biotechnology and Bioengineering) 27일자 온라인 판으로 소개됐다.
현재, 의약을 제외하고도 1,800조원 시장 규모의 화학 물질들은 주로 화석원료에 기반한 석유화학 공정으로 생산돼 왔다. 이 연구결과는 세계에서 처음으로 나일론 등의 원료로 쓰이는 1,4-다이아미노부탄 (1,4-diaminobutane), 일명 푸트레신 (putrescine)을 석유화학공정이 아닌 포도당이나 설탕과 같은 바이오매스 유래 원료로부터 대사공학으로 개량된 대장균을 이용하여 생산하는 기술을 제공하고 있다.
와일리(Wiley)사는 이 연구결과를 향후 석유화학 산업을 환경 친화적인 바이오기반 화학산업으로 바꾸는데 핵심이 되는 대사공학의 적용 예를 잘 보인 것으로 높이 평가하여 지난 27일 보도자료를 통해 언론에 소개하기도 했다.
李 교수는 “본 연구는 교육과학기술부의 시스템생물학 연구개발 사업의 결실 중에 하나로서, 다이아민을 바이오 기반 환경 친화적인 공정으로 생산할 수 있다는 것을 보여준 좋을 예라고 생각한다. 본 기술에 이용된 시스템대사공학 기법은 다른 화학물질의 바이오 기반 생산도 효율적으로 가능하게 할 것이다. 현재 특허 출원된 본 기술 관련하여 박사학위 주제로 잘 수행한 취안지강(Qian Zhi Gang) 박사와 시아샤시아(Xia Xiao Xia) 박사와 함께 다른 다이아민 생산 공정도 개발 중이다”고 밝혔다.
바이오테크놀로지 바이오엔지니어링지의 50주년 기념해를 맞이하여 투고한 본 논문은 학술지의 표지논문, 스포트라이트 논문, 그리고 편집장 우수 논문으로 동시에 선정되기도 했다.
KAIST 관계자는 “이 교수팀은 세계적인 대사공학 연구 전문그륩으로서 이 기술을 이용한 산업바이오텍 기술 개발에서 탁월한 연구 결과들을 내 놓고 있다. 우리나라에서 주도하고 있는 녹색성장의 핵심 전략으로 바이오 기반 화학산업을 발전시키는데 크게 기여할 수 있을 것으로 생각한다.”고 했다.
李 교수는 내년 6월 제주도에서 개최되는 세계 대사공학 학술회의의 의장으로 최근 추대됐으며, 지난 달 미국 듀퐁사, 델라웨어주립대학교, 마이크로소프트사, 스탠포드대학교, 캘리포니아 버클리 주립대학교, 시스템생물학연구소 등에서 시스템대사공학을 통한 산업바이오텍을 주제로 초청강연을 하는 등 대사공학 연구를 선도하고 있다.
2009.08.31 조회수 13337 -
조광현 교수, 뉴욕 스프링거출판사 ‘시스템생물학 백과사전’ 편집위원장으로 선임
우리대학 바이오및뇌공학과 조광현 교수(38)가 뉴욕 스프링거(Springer)출판사에서 발간하는 ‘시스템생물학 백과사전’의 편집위원장(Editor-in-Chief)에 최근 선임됐다고 밝혔다.
조교수는 영국, 독일, 미국의 석학 3명과 함께 공동 편집위원장으로 선임됐으며 섹션별 편집위원을 선임하고 전체 집필과정과 편집을 주관하게 된다.전 세계 시스템생물학(Systems Biology) 분야의 전문가들이 모여 모든 연구성과를 집대성함으로써 ‘시스템생물학 백과사전(Encyclopedia of Systems Biology)’을 집필하는 대규모 프로젝트다. 이 백과사전은 약 6-12권, 10,000 페이지 분량으로 2011년 발간예정이다.
전기전자공학을 전공한 조교수는 1999년부터 공학과 생명과학의 융합학문인 시스템생물학 분야를 IT의 새로운 응용분야로서 독자적으로 개척했으며 다수의 국제적인 연구성과를 도출했다.
2009.07.08 조회수 12126 -
조광현 교수, 생명과학의 오랜 수수께끼에 대한 새로운 해답 제시
- 시스템 생물학 연구를 통한 생명과학의 한계 극복, 중요한 BIT연구사례
바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀(제1저자 김동산, 참여연구원 월터콜치)은 컴퓨터시뮬레이션을 통해 세포내 하나의 신호전달경로가 어떻게 다양한 세포반응을 유발하는지에 대한 새로운 해답을 제시했다.
이번 연구는 특히 BT에 IT를 접목시킨 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 기존 생명과학의 한계를 극복한 중요한 BIT 융합연구사례로 평가된다. 우선 기존의 다양한 실험조건 하에서 산발적으로 축적된 데이터를 IT를 이용해 효율적으로 집대성하였다. 그리고 이를 기반으로 대규모 컴퓨터시뮬레이션을 수행하고 시스템생물학 관점의 통합분석 작업을 시도함으로써 복잡한 생명현상 이면의 숨겨진 설계원리를 밝혀냈다.
NF-kB 신호전달경로는 세포의 성장, 분열, 사멸을 조절하고, 면역과 염증반응 등 매우 다양한 세포반응에 관여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 하나의 NF-kB 신호전달경로를 통해 어떻게 다양한 세포반응이 유도되는지에 대한 핵심 메커니즘은 오랫동안 수수께끼로 남아있었다.그 원인은 NF-kB 신호전달경로가 매우 복잡한 조절관계에 얽혀 있어서 동역학적 특성을 직관적으로 이해하기 어려웠기 때문이다. 또한 많은 실험들이 특정 조건에서 관측된 단면만을 보여주기 때문이었다.
조광현교수 연구팀은 산발적 실험데이터를 집대성하여 확률모델을 개발했고, 대규모 컴퓨터시뮬레이션 작업을 반복 수행했다. 그 결과 NF-kB 신호전달네트워크의 IkB알파와 IkB엡실론이 기하학적으로 동일한 형태의 음성피드백회로를 형성하고 있음에도, IkB알파는 핵내 NF-kB 신호패턴의 주파수와 진폭을 조절하는 역할을 수행하는 반면, IkB엡실론은 이러한 NF-kB 신호의 무작위적 변화를 유발하는 특성이 있음을 알아냈다. 그리고 이러한 상동체(paralog)가 형성하는 중첩된 음성피드백회로의 복합적 작용이 결국 세포반응의 다양성을 유도하는 핵심 메커니즘이라는 것을 밝혀냈다.
이 연구는 교육과학기술부 지원 연구사업의 일환으로 수행됐고, 연구결과는 지난 7일, 실험생물학계 권위지 ‘파셉저널 (The FASEB Journal)’ 온라인판에 게재됐다. 전통적 실험생물학 저널에 컴퓨터시뮬레이션만으로 수행된 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다. 생명과학연구의 전통적인 방식을 벗어나 IT와의 융합연구를 통해 기존의 난제에 대한 새로운 해답을 찾을 수 있음을 보여주는 사례로 평가되고 있다.
조광현 교수는 전기전자공학을 전공하고 국내 최초로 IT의 BT응용으로서 시스템생물학 분야를 개척해오며 지금까지 95편의 국제저널논문을 발표했다.
2009.05.14 조회수 13329 -
이상엽교수, 시스템 생물학-생명공학 학술서적 발간
- 세계 최고의 시스템 생물학 전문가그룹이 함께 참여
- 시스템생물학 및 생명공학 연구의 바이블로 활용될 것으로 기대
생명화학공학과 이상엽(李相燁, 45세, LG화학 석좌교수) 특훈교수는 최근 “대장균의 시스템 생물학 및 생명공학(Systems Biology and Biotechnology of E. coli)"이란 영문 서적을 독일 스피링거(Springer)사를 통해 발간했다.
이 책은 전 세계 시스템 생물학분야의 최고 전문가 20명이 참여했고, 李 교수는 대표집필자이자 편집인으로 발간을 주도했다.
총 20개 주제로 구성된 이 책은 대장균을 모델생명체로 한 시스템생물학 분야의 최근 연구 동향을 체계적으로 다뤘다. 특히 세계 최초로 시도된 총체적 접근이었다는 점에서, 세계 시스템생물학 및 생명공학 연구의 바이블로 활용될 것으로 기대를 모으고 있다.
李교수는 “이 학술서적이 시스템생물학 및 관련 응용연구 발전에 큰 도움이 될 것으로 본다”라고 소감을 밝히면서, 특히 “20개 중 4개의 테마를 우리나라 연구진이 집필했다는 점은 대한민국 생명공학 연구의 높은 위상을 나타냈다는 점에 큰 의미가 있다”라고 강조했다. 한편, 李교수는 현재 KAIST 생명과학기술대학 학장을 맡고 있다.
2009.05.12 조회수 14564 -
이도헌 교수팀, 국제 학술대회 하이라이트 논문 2년 연속선정
바이오 및 뇌공학과 이도헌 교수와 이은정 박사팀이 수행한 연구가 오는 6월 스웨덴 스톡홀름에서 열리는 ‘분자생물학을 위한 지능형 시스템 국제학회 (International conference on Intelligent Systems for Molecular Biology)’의 하이라이트 논문으로 2년 연속 선정되었다.이 논문은 지난해 공중과학도서관 계산생물학 저널(PLoS Computational Biology)에 발표된 “질병상태 분류를 위한 경로 활동도 추론"이다. 이번 연구성과는 암과 같이 여러 유전자의 이상과 환경적 요인에 의해 발생하는 복합성 질환의 경우, 단백질 상호작용 네트워크 및 생물학적 경로 데이터베이스로부터 얻어진 분자 모듈의 활성도를 기반으로 효과적인 질병 진단과 새로운 진단 마커를 발굴하는 데 응용될 수 있다.
바이오 및 뇌공학과 이도헌교수는 “하이라이트 세션은 일반 학술발표 세션과 달리, 지난 한 해 여러 학술지에 이미 발표된 연구들 중 새로운 분야를 열거나, 아주 흥미롭고 참신한 연구를 각 분야의 전문가가 선정하여 발표하는 것으로 이 세션에 선정된다는 것은 학계의 인정과 주목을 받는다는 의미가 있다” 라고 밝혔다.
지난해, 이 연구팀은 네이처 자매지인 분자시스템 생물학 저널에 발표된 “분자 네트워크 기반 유방암 전이 예측”에 관한 연구논문이 동 대회에도 하이라이트 논문으로 선정에 된 바 있다.
‘분자생물학을 위한 지능형 시스템 국제학회’는 바이오정보학(bioinformatics) 분야의 세계최대 학술대회로 올해가 17회째가 된다.
2009.04.01 조회수 15556 -
조광현 교수, 컴퓨터시뮬레이션 통해 세포 조절회로의 숨겨진 메커니즘 규명
바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉, 38) 교수 연구팀이 컴퓨터시뮬레이션을 통해 세포의 증식과 분화 조절회로에 숨겨진 동역학 메커니즘을 규명하였다. 연구결과는 세포생물학계의 권위지인 저널오브셀사이언스(Journal of Cell Science)지 21일자 온라인판에 표지논문(Cover Paper)으로 선정, 출판되었다.
이번 연구는 특히 수학 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 세포내 복잡한 메커니즘을 해석해 내고 이를 생화학실험을 통해 재차 검증함으로서 완성되었다. 이는 IT를 BT에 접목시킨 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 기존 생명과학의 한계를 극복한 중요한 BIT 융합 연구사례로 평가된다.
세포내 어크(ERK) 신호전달경로는 세포의 증식과 분화를 조절하는 주요 회로로 알려져 왔으며, 최종단의 인산화된 어크 단백질의 시간에 따른 농도변화 프로화일은 세포의 운명을 결정하는 핵심인자로 여겨져 왔다. 그러나 이 회로의 복잡한 동역학적 특성으로 인해 조절메커니즘은 아직껏 잘 밝혀지지 않았다. 曺 교수 연구팀은 어크 신호전달경로 가운데 라프(Raf) 단백질의 신호를 선택적으로 차단하는 알킵(RKIP) 단백질이 매개하여 형성하는 양성피드백과 어크에서 에스오에스(SOS)로 이어지는 신호에 의해 형성되는 음성피드백이 최종 어크 단백질의 동역학 패턴을 결정짓는 주요 조절회로임을 규명해 냈다. 특히 양성피드백은 이 신호전달과정이 외부노이즈에 둔감하도록 스위칭동작을 유발하고 음성피드백은 어크 프로파일의 진동현상을 유발함으로써 다이나믹한 동역학 특성이 결정됨을 밝혀냈다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이션 분석결과는 공동연구팀인 영국 글라스고우 암연구소에서 생화학실험을 통해 증명되었다.
이번 연구는 인간의 주요 질환과 관련된 세포내의 근원적인 조절메커니즘을 규명함으로써 차후 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하였으며, 또한 BIT 융합연구로서 시스템생물학의 새로운 가능성을 제시하게 됐다. 이번 연구는 교육과학기술부지원 연구사업의 일환으로 수행되었다.
<2009년 1월 21일자 온라인판, 인터넷주소>
http://jcs.biologists.org/content/vol122/issue3/cover.shtml
2009.01.29 조회수 16333