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김학성 교수, 연구논문 독일화학誌 인터넷판 게재
- 비 표지방식에 의한 단백질 활성의 고감도 측정기술 개발- 세포 내에서 단백질 수식(Post-translational modification) 및 신호전달 연구와 신약 후보 물질의 스크리닝 등 생명공학 분야에서 광범위하게 활용될 수 있는 기반 기술
우리 학교 생명과학과 김학성(金學成) 교수 / 김영필(金英必, 박사과정) 연구팀은 독일의 권위 있는 학술지인 안게반테 케미(Angewandte Chemie)誌에 이차이온 질량분석기를 이용한 단백질 활성 분석방법을 8월 1일자 인터넷 판에 발표했다. 이 연구는 한국표준과학연구원 나노바이오융합연구단 이태걸 박사팀과 공동으로 진행됐다.
생체 내에서 단백질의 수식(post-translational modification)에 관련된 다양한 단백질 및 효소는 세포내 신호전달에 핵심적인 역할을 담당하며 세포의 분열, 성장, 사멸과정을 정교하게 조절하고 있다.
단백질 키나제(protein kinase)는 단백질의 특정아미노산을 인산화 시켜 세포 내 다양한 신호전달 및 질병 메카니즘과 밀접하게 연관되어 있다. 따라서, 이러한 단백질의 수식에 관련된 단백질의 활성을 고감도로 정확하게 측정할 수 있는 방법은 세포내 신호전달 기작은 물론 신약개발에 광범위하게 활용될 수 있다.
최근에 개발된 백혈병 치료제인 글리벡은 세포의 증식 (proliferation)에 관련된 단백질 키나제의 활성 저해제다. 기존에는 주로 항체에 다양한 표지물질 (형광 혹은 효소)을 부착하여 측정하는 방법을 사용하였기 때문에 시간이 많이 소요되고 다양한 단백질 키나아제의 활성을 정확하고 빠르게 측정하기가 어려웠다.
金 교수팀은 금 나노입자(gold nanoparticle)와 이차이온 질량분석기 (secondary ion mass spectrometry)를 활용하여 고감도로 단백질 키나제의 활성을 측정하고 동시에 단백질 저해제를 분석할 수 있는 방법을 개발했다. 다양한 칩 표면에 금 나노입자를 부착하고 생체물질을 결합한 후 이온 빔을 조사하게 되면 생체물질의 질량신호를 얻을 수가 있다. 단백질 키나아제의 기질로서 사용되는 펩타이드의 질량신호가 금 나노입자에 의해 수 십배 증폭되는 점에 착안했다.
기존 질량분석기 중 매트릭스 보조된 레이저 탈착/이온화 질량분석기 (MALDI-MS)의 경우는 첨가된 매트릭스(matrix)의 불균일한 분포로 인해 정량분석에 큰 한계가 있었다.
연구팀에서는 매트릭스가 필요 없는 이차이온 질량분석기와 균일한 표면의 금 나노 입자층을 사용하여 신호를 증폭함으로써 고감도의 정량분석이 가능하게 했다. 이 측정방법은 다른 측정방법에 비해 표면 감도가 매우 우수하여 단위면적당(mm2) 수십 펨토몰(fmol) 수준의 생체물질을 검출할 수 있다.
또한 해상력이 뛰어나 표면 생체물질의 질량분포를 이미징을 통해 손쉽게 스크리닝 할 수 있다. 칩 표면에 서로 다른 기질을 사용할 경우 다양한 단백질 키나아제의 활성을 동시에 분석할 수 있음을 확인했다.
金 교수팀이 개발한 기술은 키나아제 이외에도 포스포타제 (phosphotase), 프로티아제 (protease), 아세틸라아제 (acetylase), 메틸전이효소 (methyltransferase) 등을 포함한 단백질 수식에 적용할 수 있기 때문에 생명과학 및 생명공학 분야에 다양하게 활용할 수 있다. 다양한 단백질 활성 저해제 (inhibitor)를 손쉽게 탐색할 수 있어 신약개발에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 현재 미국특허 출원 중이며 국내특허 등록을 완료했다.
< 용어 설명 >비 표지방식 (label-free method) : 단백질 존재의 유무를 판별하기 위해서는 표지물질로서 단백질과 강하게 결합하는 항체에 흡광물질, 형광물질, 화학발광체 등의 표지자를 부착시킨 것을 사용하게 되는데 비 표지방식은 이와 같은 표지물질을 사용하지 않고 측정할 수 있는 것을 의미한다.
단백질 번역 후 수식과정 (post-translational modification): 합성된 단백질에 "기능"을 부여하는 과정이다. 즉, 세포 내에서 단백질이 합성 (번역과정이라고 함)된 이후 단백질의 특정 아미노산 부위에 인산기, 아세트산기, 메틸기, 혹은 탄수화물 등과 같은 다양한 기능기가 수식화 되는데 이는 단백질의 기능을 활성화하거나 억제하는 데 직접적으로 관여한다. 이 과정은 생체 내에 있는 다양한 효소에 의해 수행된다.
키나아제(kinase) : 다양한 단백질에 인산기를 붙여주는 효소로서 인체 내에는 약 500 종류 이상의 키나아제가 존재한다.
펨토몰 (fmol) : 1몰 (6.02x1023에 해당되는 분자수)의 10‒15에 해당되는 크기
2007.08.02
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"글로벌 모바일 컨텐츠 어워드" - 최고 모바일 정보상 수상
2007 글로벌 모바일 컨텐츠 어워드 - 최고 모바일 정보상 수상
KAIST 신소재공학과 출신 이경수 교수(現 헬스피아 대표, 사진 맨왼쪽)가 지난 5월30일 쉐라톤 그랜드 워커힐호텔에서 열린 2007 Global Mobile Content Awards (GMCA) 시상식에서 Best Mobile Information상을 수상했다.
이 시상식에는 147개 응모작 중 최종 10개국 37개의 작품을 후보작으로 선정, 국내 2인과 해외 12인의 각 부문 전문가들로 구성된 심사위원단이 1차와 2차로 나눠 심사를 거쳤다.
모바일 인포메이션 부문에서는 Daum 무선 인터넷포탈(한국), ITN News Channel by ITN On (영국), MUPASS(일본), Nami-Aru(일본), SKT T인터렉티브(한국), 헬스피아 모바일 당뇨관리(한국) 6개 팀이 경쟁한 결과, 이 교수팀의 "모바일 당뇨 관리"가 차지했다. 이는 모바일을 활용한 헬스케어로, 특히 당뇨관리라는 가장 큰 시장을 공략함으로써 앞으로 시장 잠재성이 큰 것으로 평가됐다.
각 부문별 최종 선정작은 ▲모바일 정보부문 헬스피아의 "모바일 당뇨 관리" ▲모바일게임부문 프랑스 게임로프트(gameloft)사의 "2006 Real Football 3D" ▲모바일 음악부문 독일 잠바(Jamba)사의 "잠바 뮤직" ▲모바일 TV & Video부문 일본jig.jp사의 "jig movie" ▲모바일 커뮤니티&커뮤니케이션부문 홍콩 그린토마토(Green Tomato)사의 "구비"(GOOVII) ▲모바일 커머스부문 CJ홈쇼핑의 "CJ Mmall"이 각각 선정됐다.
카이스트 바이오 및 뇌공학과에 겸직 교수로 있는 이경수 교수는 ”이는 의료분야와 IT분야의 융합기술을 통해 얻은 성과로 ‘모바일 당뇨관리’가 우수하다는 점을 인정받았다는데 큰 의미가 있다“고 전했다. 헬스피아 홈페이지(http://www.healthpia.co.kr)에서 모바일 헬스피아 가상체험관을 무료로 이용해볼 수 있다.
2007.06.01
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시스템 생명공학 활용, 최고 수율의 아미노산 생산 균주 개발
- 세계 아미노산 시장, 화이트 바이오텍 제품 생산에 파급 효과 큰 원천 기술
- KAIST 이상엽 교수팀 개발, 미국 국립과학원회보 온라인판 게재KAIST(총장 서남표) 생명화학공학과 이상엽(李相燁, 43세, 특훈교수/LG화학 석좌교수) 교수팀은 시스템 생명공학 기법을 이용, 세계 최고 수율(收率)의 발린(L-valine) 생산 균주 개발에 성공했다. 이 연구 결과는 4월 넷째주(23일-27일사이) 미국 국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA)에 게재된다.
李 교수팀은 필수 아미노산의 하나인 발린(L-valine)을 타켓 물질로 선정, 미생물 가상세포 시스템과 시뮬레이션 기법을 활용하여 최고 수율의 아미노산 생산 균주를 개발했다.
대장균 게놈에서 필요한 부위만을 선택적으로 조작하여 초기 생산 균주를 제작하고, DNA 칩을 이용한 전사체(transcriptome) 분석을 통해 새롭게 조작할 1차 타겟 유전자들을 발굴했다. 대장균 가상 세포인 MBEL979를 이용, 유전자 결실(缺失) 실험을 컴퓨터상에서 대량으로 수행한 뒤 2차 엔지니어링 타겟들을 발굴했다. 이 실험 결과를 실제 균주 개발에 적용, 세포내 대사흐름 최적화를 달성하여 최종적으로 100 그램의 포도당으로부터 37.8 그램의 발린을 추출할 수 있는 세계 최고 수율의 발린 생산균주 제작에 성공했다.
이상엽 교수는 “시스템 생명공학 기법이 체계적인 시스템 수준에서 균주개발에 성공적으로 이용됨에 따라, 기타 아미노산을 비롯하여 모든 생물공학산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 초기에는 IT와 BT를 융합함에 있어 어려움이 많았으나 이를 슬기롭게 극복한 연구팀원들이 자랑스럽다.”고 말했다. 연구 관련 생산균주와 그 제조 방법은 국제특허(PCT)를 출원했다.
2007.04.24
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KAIST 융합형보안기술연구센터 개소
- 보안제품 불법 복제 방지를 위한 본격적인 연구 착수 - 3년간 총 연구비 15억원, 연구원 102명 참여 - 4월 13일(금) 오전 10시 KAIST 전산학동에서 개소식
KAIST(총장 서남표)는 한국조폐공사(사장 이해성) 지원으로 보안제품 불법 복제 방지를 위해 ‘융합형보안기술연구센터’를 설치하고 본격적인 연구에 착수한다. 개소식은 지난 4월 13일(금) KAIST 전산학동에서 가졌다.
이 센터에는 3년간 총 15억원의 연구비를 투입되고 102명의 연구원이 참여한다.
주 연구 분야는 ▲첨단 IT 기반 정보 은닉 방법 ▲호스트 게스트 나노물질 에너지 전이 발광 이용 ▲ 양자점(Quantum-Dot), 비결정 탄소 및 압전 소자 활용 ▲전파식별(RFID, radio frequency identification), 광학, 생물학적 보안 요소 적용 기술 개발 등이다.
이흥규(李興揆) 총괄연구책임자(KAIST 전산학과 교수)는 “보안 제품의 위변조를 첨단 IT, 광학, 화공정, 생물학적 요소를 도입하여 손쉽게 확인할 수 있는 융복합 보안 기술을 개발할 것”이라며, “보안 제품에 적용되는 핵심 기술을 자체 개발하면, 국내 보안 시장을 활성화시키고 관련 기술을 수출도 할 수 있다”라고 말했다.
2007.04.16
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장충석 교수, 美 물리학회석학회원 선임
- 미국 물리학회 정회원 중 0.5%이내의 인원만 선임되는 영예로운 직임.
- 플라즈마 수송이론, 전자파 가열이론의 선도적, 창의적 기여와 대형전산 시늉 연구분야의 지도자적 역할 인정
물리학과 장충석(張忠錫, 55) 교수가 물리학 분야에서 세계적 권위를 자랑하는 미국 물리학회(APS : American Physics Society)의 석학회원(Fellow)으로 선임됐다.
석학회원은 미국 물리학회 정회원 중 0.5% 이내의 인원만 선임할 정도로 관련 분야 학자들에게는 큰 영예로 받아들이고 있다. 張 교수는 플라즈마 수송이론과 전자파 가열이론 분야에서 선도적이고창의적인 기여와, 대형전산 시늉 연구분야의 지도자적 역할을 인정받아 석학회원으로 선정됐다.
張 교수는 그동안 미국 에너지성의 주요 정책위원회에 여러 차례 초청되어 활약해 왔으며, 미국 주요 국립연구소들의 플라즈마 이론연구활동에 대한 실사위원(On-site Review Committee)으로도 장기간 활동한 바 있다. 그동안 KAIST 학생들과 수행해온 연구결과가 세계적으로 인정되어 대형 국제학회는 물론이고 가장 권위 있는 미국 물리학회 학술대회에서도 수차례 초청 발표를 한 바 있다. 이런 연유로 張 교수 연구실 출신의 KAIST 전산물리 박사들은 핵융합 분야에서 세계적으로 실력을 인정받고 있다.
또한 張 교수는 미국 학계 사상 한국인으로는 보기 드물게 지난해에 미국 에너지성(Department of Energy)이 3년간 600만달러의 연구비를 투입하는 초대형 전산이론 연구단의 총괄책임자로 추대된 바 있으며, 핵융합 플라즈마물성을 대형 병렬컴퓨터를 이용하여 전사모사 하는 복합이론연구단을 미국 쿠랑 수리과학연구소에 본부를 두고 지휘하고 있다. 이 연구단은 프린스턴대, 콜롬비아대, MIT, 캘리포니아 공대, 캘리포니아 주립대, 럿거스대, 뉴욕대 쿠랑수리과학연구소, 오크리지 국립연구소, 버클리국립연구소 등 14개의 연구-교육 기관에 소속된 물리-수학-전산 분야의 미국 최고 석학들로 구성되어 있어 세계적인 관심을 끌고 있다.
2006.10.24
조회수 13978
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박태관 교수, 나노연구혁신대상 수상
생명과학과 박태관(朴泰寬, 49) 교수가 지난 8월 30일 개막한 "NANO KOREA 2006 심포지엄"에서 나노연구혁신 대상(과학기술부 장관상)을 수상했다.
이 상은 Nanotechnology 분야에서 우수한 연구 성과를 발표하는 연구자에게 수여하는 것으로 朴 교수는 나노생체재료를 이용한 NT/BT의 융합기술로 조직공학, 약물전달, 유전자 치료 분야의 혁신적인 연구 성과로 최고의 영예인 대상을 수상했다.
2006.09.05
조회수 14805
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바이오시스템학과 이도헌교수, OnBIT 학술상 수상
바이오시스템학과 이도헌(李度憲, 36) 교수가 최근 한국생물정보학회가 주관한 2005 국제 바이오정보 학술대회 (BIOINFO2005)에서 OnBIT 학술상을 수상했다.
OnBIT 학술상은 학회의 전임회장인 남홍길 박사(포항공대)가 사재를 출연하여 제정한 상으로서 BIT 융합분야의 연구업적과 학회에 대한 봉사활동이 탁월한 회원을 매년 선정하여 시상한다.
이도헌 교수는 바이오시스템 역공학 및 바이오 데이타마이닝에 관한 논문을 영국 옥스퍼드 대학에서 발간하는 Bioinformatics 지에 연이어 4편을 게재하는 등 활발한 연구성과를 거둔 업적이 인정되어 OnBIT Award 초대 수상자의 영예를 안았다.
한편, 한국생물정보학회는 바이오정보학 분야는 물론 의료정보학, 바이오센서, 바이오영상기술 등 BIT 융합분야를 연구하는 학회로서 올해로 창립 6주년을 맞이한다.
2005.11.08
조회수 16515
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생명화학공학과 이상엽교수, 美 미생물학술원 펠로우에 선임
미생물 대사공학 분야 150여편 논문발표 업적 높이평가,한국인으로서는 두 번째 선임
KAIST 생명화학공학과 및 바이오시스템학과 이상엽 교수(李相燁, 41세, LG화학 석좌교수)가 최근 미국 미생물 학술원 (American Academy of Microbiology)의 회원 겸 펠로우 (Fellow)에 선임되었다.
미국 학술원측은 그간 李 교수가 미생물 대사공학 분야에서 150여 편의 논문을 발표하였고, 미생물 연구 분야에 시스템생물학 융합연구 기법을 새롭게 적용해온 미생물 공학 분야의 연구 업적을 높이 평가, 펠로우에 선임한다고 밝혔다.
회원 수 4만2천명에, 생물 관련 단일 학회 중 세계에서 가장 오래된 미국 미생물 학회(American Society for Microbiology)에서 리더 그룹의 모임인 미국 미생물 학술원은 학문적 산업적으로 탁월한 업적을 낸 사람들 중 엄격한 선정과정을 거쳐 펠로우를 선임한다. 미국 학술원이니 만큼 외국인 펠로우는 많지 않은데, 전통적으로 미생물 분야 연구에 강했던 일본과 독일이 각각 29명과 23명으로 많고, 중국 1명, 말레이시아 1명, 헝가리 1명, 필리핀 1명 등이다. 우리나라는 지금까지 1명에서 이번 李 교수의 선임으로 2명으로 늘어나게 되었다.
미국 미생물 학술원은 미생물학자들 중 세계를 선도하는 학자나 연구자들을 펠로우에 선임하는데, 李 교수의 경우 공학자로서 선임된 특이한 경우로서, 미국을 포함한 세계 전체의 펠로우들을 보더라도 손으로 꼽을 만큼 몇 안되는 경우에 해당한다.
한편, 李 교수는 10여개의 세계적인 전문 학술지의 편집자, 편집위원으로 활동하고 있으며, 최근 한국공학한림원의 “젊은공학인상”을 수상한 바 있다. 박테리아를 유용 물질을 생산하는 공장과 같이 활용하는데 관련된 제반 생명공학 연구분야에서 왕성한 활동을 하고 있다.
2005.06.08
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