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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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KAIST-i2테크놀로지 산학협력 체결
- 20억원 상당의 공급망 관리 솔루션 KAIST에 무상 기증 - 상호 협력 통해 SCM 우수 인력 양성, 국내 SCM 발전에 기여
KAIST(총장 서남표)와 i2테크놀로지코리아(사장 형원준)가 지난 1월 31일(수) 공급망 관리(SCM; Supply Chain Management) 분야 산학협력 협약을 체결했다.양 기관은 KAIST의 우수한 인적자원과 교육 인프라, i2테크놀로지의 SCM 구축 경험과 솔루션을 연계하여 국내 SCM 분야 발전과 국가 경쟁력 향상에 기여할 수 있는 산학협력 프로그램을 개설키로 합의했다.
산학협력 프로그램을 통해 KAIST는 SCM 교육 프로그램을 개발하고 정규 과정에 활용, 우수한 인력을 양성하게 된다. 또한 i2테크놀로지는 구축 경험을 제공하고, 인턴제도 등을 통해 우수 학생들의 실무능력 향상을 지원한다.
i2테크놀로지는 인력육성 지원의 첫 단계로 교육과정에 활용할 약 20억원 상당의 SCM 솔루션을 KAIST에 무상으로 기증한다.
KAIST 산업공학과는 이 기증된 SCM 솔루션을 공급망 관리, 제조 및 공급 시스템, 생산관리 등 학과 교과목 실습에 적극 활용할 계획이다. 또한, 공급망 계획 분야의 체계적인 실습과 훈련이 가능해 국내 유수의 컨설팅, 시스템통합(SI) 및 제조 기업으로 진출하는 졸업생들의 문제해결 능력과 적응력을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.
형원준 i2테크놀로지코리아 사장은 “SCM이 기업 경쟁력의 핵심으로 인식될 만큼 선도 기업들은 SCM을 고도화하고 있지만, 국내 중견 기업들은 그 확산이 저조한 실정이다. 수요는 있으나 SCM을 성공적으로 구축할 전문 인력이 부족하다. 이번 KAIST와의 협력을 통한 인력양성에 큰 기대를 하고 있다.”고 말했다.
SCM은 영업, 마케팅, 개발, 제조, 구매, 재무 등 기업의 가치를 창출하는 공급망 전체를 대상으로, 모든 계획 및 의사결정과정을 하나로 통합시키는 관리기법이다. 이 기법은 ‘수학적 알고리듬(Algorithm)’을 기반으로 하는 솔루션을 활용하게 되면서 혁신적인 변화가 가능하게 되었다. 최근에는 기업 전체를 실시간(Real time)으로 통합시키는 단계로까지 발전하고 있는 분야이다. 미국 포춘(Fortune)지 선정 100대 기업 중 70% 이상이 SCM 기법을 도입하고 있다. 이를 통해 기업 내?외부의 지속적인 프로세스 개선과 실시간 정보 공유로 모든 업무를 최적화시키고, 신속한 의사결정으로 기업 경쟁력을 극대화시킨다.
<사진설명>
형원준 i2테크놀로지코리아 사장(왼쪽)과 이용훈 KAIST 공과대학장(오른쪽)이 협약서를 교환하고 있다.
2007.03.01
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손영석,전용준씨 산업자원부장관상 수상
전기및전자공학전공 회로설계및시스템응용연구실 박사과정에 재학중인 손영석,전용준씨가 특허청 주관‘제7회 반도체 설계 공모전’에서 산업자원부장관상(은상)을 수상했다.
이번 공모전에 제출된 작품은 "AMOLED 디스플레이 화질 개선을 위한 구동 회로"이다.
AMOLED 디스플레이는 AMLCD및 PDP와 같은 디스플레이에 비해 많은 장점을 가진 차세대 디스플레이로 주목을 받고 있으나, 디스플레이 화질 및 수명문제로 큰 발전을 이루지 못했다. 이번 작품은 AMOLED 디스플레이의 화질 및 수명 개선을 위한 구동 방식 및 구동 회로를 제안하고 설계하여 전기적 특성을 검증했다. 발표된 구동 방식은 Transient Cancellation Feedback (TCF)으로 명명했으며, SID 2006에 구동 개념을 publish 했다. 기존의 구동 방식과는 달리 고유의 Active Matrix 구조를 제공하여 기존의 구동 방식이 가진 한계를 뛰어넘었다는 평을 받았다.
TCF 구동에 의하여 데이터 전류 구동 속도 및 구동의 정확성을 획기적으로 높였으며 달성된 전기적 성능은 상용 적용 가능한 수준으로 평가되고 있다. TCF 구동을 적용하여 AMOLED 디스플레이의 화질 및 수명은 상당한 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
2006.11.23
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KAIST, 최첨단 아파트형 기숙사 준공
1천여명 수용 규모, 국내최초 편복도 형태 아파트형 기숙사
각종 편의, 안전시설 구비된 최첨단 복지 주거 시설 자랑
KAIST(총장 로버트 러플린)에 각종 편의시설과 완벽한 안전 시스템을 갖춘 국내 최초의 아파트형 기숙사가 2월 17일(금) 준공됐다.
‘희망관’, ‘다솜관’으로 이름 붙여진 이 기숙사는 지하1층 지상15층, 연면적 5천7백여평에 학생 1천여명을 수용할 수 있는 대규모 시설이다. 사업비만 총 190여억원이 소요됐다.
통풍과 환기를 고려해 국내최초로 편복도 형태의 아파트형 구조로 만들어졌으며, 전 호실을 동남과 남향으로 배치, 자연채광과 조망권 확보에도 신경을 썼다.
2백명 가까이 수용할 수 있는 멀티미디어 시청각실외에도 체력단련실, 편의점, 스터디룸, 휴게실 등을 갖췄으며, 첨단 시스템을 이용한 중앙 냉난방시설, 출입문 카드시스템, 호실관리시스템, 소방안전시스템 등이 완비된 쾌적하고 안전한 환경이 자랑이다.
2006.02.20
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황규영교수팀, DB 분야 최고 권위 국제학술대회「최우수 시스템 시연 논문상」수상
15년간에 걸쳐 개발 중인 오디세우스 DBMS 기술 실용성 인정70억달러 규모의 검색엔진시장에서 막대한 부가가치 창출 기대
KAIST 전산학과 황규영(黃奎永, 54, 첨단정보기술연구센터/과학재단 ERC 소장) 교수팀이 개발한 ‘오디세우스 DBMS(database management system)’가 최근 일본 동경에서 개최된 ‘국제전기표준회의 데이터공학 국제학술대회(IEEE ICDE) 2005’에서 “최우수 시스템 시연 논문상(Best Demonstration Award)”을 수상했다.
시스템 시연 논문(Demonstration Paper)은 저자들이 제시한 기술을 실제 시스템에 구현한 후, 그 구현된 시스템을 시연하고자 하는 목적으로 작성하는 논문이다. 이러한 논문에서는 기술의 우수성뿐만 아니라 그 기술이 실제 시스템에 적용될 수 있는지의 실용성 여부가 중점적으로 평가되므로 黃 교수팀의 연구가 실용성은 물론 학계/산업계에 큰 파급 효과를 미칠 것으로 보인다.
이번 黃 교수의 ‘최우수 시스템 시연 논문상’ 수상 기술은 KAIST 첨단정보기술연구센터에서 15년간 개발 중인 객체 관계형 DBMS 오디세우스에 구현된 정보 검색(information retrieval)과의 밀결합(tight-coupling) 기술이다.
‘밀결합 기술’이란 다양한 응용에 필요한 기능들을 DBMS에 성능 저하 없이 추가할 수 있는 최첨단의 고난도 기술로서 첨단정보기술연구센터는 밀결합 기술에 대한 국내 및 국제 특허를 보유하고 있다.
이러한 밀결합을 통해 오디세우스는 객체 관계형 DBMS의 장점과 정보 검색 엔진의 장점을 모두 가지고 있다. 따라서, 오디세우스는 네이버, 야후, 구글 등의 웹 검색 엔진을 비롯한 정보 검색 응용에서 최적의 성능을 발휘할 수 있으며, 병렬 아키텍처(parallel architecture, 동시에 여러 대의 서버에서 검색을 나누어 수행하는 아키텍처)를 이용하면 수십 억 건의 웹 문서를 색인 할 수 있다.
黃 교수는 “세계 검색 엔진 시장의 규모는 2007년이 되면 약 70억 달러 규모로 성장할 것”으로 전망하면서, “향후 지속적인 연구 개발을 통해 세계 시장에 진출함으로써 막대한 부가 가치를 창출하겠다”는 원대한 포부를 밝혔다.
국제전기표준회의 데이터공학 국제학술대회(IEEE ICDE)는 데이터베이스 분야 최고 권위의 국제 학술대회로서, 올해로 21회째를 맞고 있다. 이번 최우수 시스템 시연 논문상은 두 단계의 엄격한 심사를 거쳐 최종적으로 1편이 선정됐다. 우선, 학술대회에 제출된 80여 편의 시스템 시연 논문 중에서 19편이 게재 승인되었으며, 이 19편의 시스템 시연 논문 중에서 심사위원들의 평가 점수와 학회 참가자들의 평가 점수를 합산하여 최종적으로 黃 교수팀의 논문이 최우수 논문으로 선정됐다.
2005.06.10
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새로운 가상세포 모델링 언어 MFAML 개발
KAIST(총장 로버트 러플린)는 생명화학공학과 이상엽 교수(李相燁, 41, LG화학 석좌교수, 생물정보연구센터 소장)가 이끄는 생물정보연구센터 연구팀이 가상세포 모델의 새로운 국제표준어를 개발하는데 성공, 일반에 공개한다고 24일 밝혔다.
1. 개발 배경
현재까지 국내는 물론 전 세계 생명 과학 분야 기업이나 연구 기관들은 연구 결과로부터 얻어진 생물 정보 데이터를 각기 다른 독자적인 포맷으로 저장해 왔다. 또한 생명 과학 연구에 필요한 분석 도구들도 역시 각자의 언어와 환경을 기반으로 개발된 것이 현실이다.
단순한 서열 분석뿐만 아니라 세포내부 대사물질의 흐름 분석과 같은 복잡한 연구를 위해서는 다양한 형태의 데이터와 정보를 얻고, 이를 여러 가지 분석 도구를 통해 입력 데이터로 넣어서 처리하게 된다. 이때 필요한 데이터와 정보에 쉽게 접근하여 분석하기 위해서는 데이터 포맷의 표준화가 시급하다. 또한 기 개발된 다양한 시스템과 분석 도구들을 연구 목적에 맞게 적절히 결합하여 사용하기 위해서는 각 시스템과 분석 도구간의 상호 운용성 확보가 매우 중요하다.
2. 개발 현황
이처럼 전 세계적으로 다양한 생물 정보 데이터 처리를 위해 국제 표준화가 급속히 진행되는 시점에서 KAIST 이상엽 교수팀은 과학기술부 시스템생물학 연구개발 사업의 일환으로 가상세포 모델의 새로운 국제표준어인 MFAML 개발에 성공, 일반에 공개하게 된 것이다.
李 교수팀은 XML이 지니는 이식성, 재사용성, 확장성, 효율적인 데이터 교환 등의 이점을 활용하여 가상세포 모델을 구조적으로 표현할 수 있는 데이터 서식을 개발하였으며, 특히 가상세포의 다양한 유전학적 또는 환경적 실험조건과 분석결과를 표준화하여 누구나 쉽게 정보를 공유할 수 있고, 다른 분석 환경에서 손쉽게 이용 가능하도록 하였다.
KAIST 생물정보연구센터의 윤홍석 연구원은 “MFAML을 통해 전 세계에 퍼져있는 바이오 정보의 효율적인 활용이 기대되며 정보의 표준화를 통한 기술적, 경제적 이득을 얻을 수 있을 것이다. 또한, 함께 제공되는 라이브러리를 통해 손쉽게 이를 구현 가능하도록 하였다”고 설명했다.
3. 개발성과 및 향후계획
李 교수팀은 기존에 전세계에 공개한 가상세포 초기 모델 프로그램인 메타플럭스넷의 개발과 통합 데이터베이스 시스템인 바이오실리코 구축과 더불어 이번 개발성과를 통해 가상세포 개발에 한 발짝 더 나아가게 되었다. 李 교수는 “기존의 개발한 메타플럭스넷이나 바이오실리코의 경우는 각각의 개별 시스템으로 운용되어 왔으나 이번에 수행한 연구를 통해 각각의 시스템을 하나로 묶을 수 있는 기반을 가지게 되었다. 앞으로도 지속적인 연구와 업그레이드를 통해 다양한 가상세포 모델을 제공하도록 하며, 전 세계의 정보 교환의 기초 도구로 활용될 수 있도록 노력 하겠다”고 밝혔다.
현재 MFAML에 대한 관련 정보는 홈페이지(http://mbel.kaist.ac.kr/mfaml)에서 무료로 다운로드 받을 수 있다.
KAIST 생물정보연구센터의 이동엽 박사는 “조만간 다양한 가상 세포 시뮬레이션이 가능한 획기적인 통합 환경을 제공하게 될 것"이라고 말했다.
한편, 이 연구 성과는 생물정보학 분야 저명 학술지인 英國 옥스퍼드대학출판사가 발간하는 바이오인포메틱스(Bioinformatics)誌에 게재 승인되어 온라인상에 공개되었다. 본 MFAML 관련 개발된 표준화 기술은 대사공학과 연결시켜 현재 국내외 특허 출원중이다.
<용어 설명>
① XML(eXtensible Markup Language) : 주고받는 데이터의 포맷을 표준화해서 데이터 교환을 용이하게 하기 위해 생겨난 정보교환 기술로 인터넷 웹상의 데이터와 각종 문서에 대한 일관된 표준이다.
② MFAML(Metabolic Flux Analysis Markup Language) : 주고받는 데이터의 포맷을 표준화해서 데이터 교환을 용이하게 하기 위해 생겨난 정보교환 기술인 XML을 이용하여 생체 대사흐름을 쉽게 분석할 수 있도록 만들어진 일종의 가상세포모델 표준언어
2005.05.25
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프랑스 INSA총장 초청 간담회 개최
■ 2.19(목)
16:00 INSA 총장 도착, KAIST 총장실 방문
16:50 기념식수(KAIST-INSA 학술교류협정 체결 10주년 기념)
17:10 출입기자 초청 간담회(KAIST 본관 1층 회의실) ■ INSA 총장의 KAIST 방문목적
- KAIST와 INSA-Lyon은 지난 1994년 학술교류협정을 체결한 이후, 매우 긴밀한 협력관계를 유지하고 있음. 상호간에 다수의 교수, 연구원의 교류가 있었으며, 총장의 상호방문도 모두 5회나 됨.- 매년 15명의 교환학생을 상호교류하여 10년간 누적인원이 100여명이 되며, 그동안 4회의 공동연구가 이뤄졌음. 또한 공동학위제도를 운영하고 있는데, 2002년도에는 기계공학분야에 1명(김병준)이 KAIST와 INSA가 수여하는 공동박사학위를 받은 바 있음.
- 이와 같은 성공적인 협력관계의 10주년을 기념하고, 더욱 강화된 교류관계를 위한 협약서를 체결하기 위해 INSA 총장이 오는 19일(목) KAIST를 방문하며, 당일(19일)에는 교류관계 10주년을 기념하는 기념식수(보리수 나무)와 기자 간담회를, 20일(금)에는 KAIST 학위수여식에서 축사를 하게 됨.
- 이런 KAIST-INSA의 관계를 축하하기 위해, 프랑스 정부를 대표하여 프랑스와 데스쿠엣(Francois Descoueyte) 주한 프랑스 대사도 학위수여식에서 축사를 하게 됨
2004.02.28
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