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허원도 교수, 빛으로 단백질군집형성 속도 10배 높이는 새 광유전학 기술 개발
〈 허 원 도 교수 〉
우리 대학 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 청색광 수용 단백질인 크립토크롬2(Cryptochrome2)를 변형한 크립토크롬2 클러스트(CRY2clust)를 개발했다.
이를 통해 기존에 비해 약 10배 더 빠른 반응속도로 단백질 군집을 형성하는 데 성공했다.
이번 연구결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 23일자에 게재됐다.
세포막 단백질이나 신호전달 단백질, 효소 등 많은 단백질은 자신들끼리 서로 군집을 이룰 때 제 기능이 활성화된다. 그 동안 화학물질을 이용해 단백질 군집 형성을 유도하려는 노력이 이뤄져왔으나 부작용과 시간적 제약 등 한계가 있었다.
광유전학 분야 연구자들은 화학물질을 사용하지 않는 대신 빛을 이용해 단백질 군집을 형성하고자 식물의 청색광 수용 단백질인 크립토크롬2를 활용했다.
허원도 교수 연구팀은 크립토크롬2의 일부 구조를 변형해 기존 크립토크롬2를 활용한 광유전학 기술보다 단백질 군집을 더 빠르게 만들 수 있는 방법을 찾았다.
크립토크롬2의 단백질 사슬 C말단(C-terminal)에 9개의 아미노산 잔기로 구성된 매우 짧은 펩티드(Peptide)를 부착하자 일반 크립토크롬2보다 빛에 10배 이상 더 빠르게 반응한다는 사실을 관찰한 것이다.
연구진은 이 기술을 CRY2clust라 이름 붙였다.
연구팀은 과거 자체 개발한 광유전학 기술에 CRY2clust를 접목해 CRY2을 이용한 기존 시스템과의 단백질 활성 효율의 차이를 확인했다. CRY2clust를 사용하면 빛으로 세포막의 칼슘이온채널을 훨씬 빠르게 끄고 켜거나(광유도 칼슘이온채널 활성 시스템 ; OptoSTIM1) 신경세포의 분화를 더욱 효율적으로 조절(광유도 신경성장인자 수용체 활성 시스템 ; OptoTrkB)할 수 있었다.
연구진은 더 나아가 실험실에서 단백질 군집 형성에 주로 활용하는 여러 형광단백질(Fluorescent protein)과 크립토크롬2를 짝지어 결합해봄으로써 빛을 이용해 단백질 군집을 더 효율적으로 만들 수 있는 조합의 조건을 찾았다.
형광단백질이 하나보다는 여러 개가 결합한 형태일수록 빛을 비추었을 때 광유도 클러스트를 더욱 높은 비율로 형성했다. 또한 형광단백질을 크립토크롬2의 단백질 사슬 말단 중 N말단이 아닌 C말단에 붙이는 경우 광유도 클러스트 형성 효율이 더 높은 것으로 확인됐다. 단백질 군집이 잘 형성되는 조건을 찾았다는 점에서 연구자의 실험 선택의 폭을 넓혀준 데 의의가 있다.
허원도 교수 연구팀은 CRY2clust를 개발해 빛을 이용한 단백질의 활성을 훨씬 효율적으로 유도하는데 성공했다.
허원도 교수는 “이번 연구에서 개발한 CRY2clust는 향후 광유전학 분야의 실험에 유용한 도구가 될 것이다”며“다양한 형광단백질-CRY2 조합을 통해 찾은 단백질 군집 형성 성공 요인은 광유전학 시스템 개발에 길잡이 역할을 할 것이다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 기존 크립토크롬2 대비 CRY2clust의 단백질 군집 형성 속도
그림2. CRY2clust 시스템을 적용한 광유도 단백질 기능 조절
그림3. 형광단백질을 이용한 다양한 단백질 군집 형성
2017.06.26 조회수 8727 -
김광조 교수, 한국인 최초 세계암호학회 석학회원 선정
〈 김 광 조 교수 〉
우리 대학 전산학부 정보보호대학원 김광조 교수가 한국인 최초로 세계암호학회(IACR) 석학회원에 선정됐다.
세계암호학회는 2004년부터 매년 암호 연구에 지대한 공헌과 학술 활동 진흥에 기여한 회원 중 2~6명을 석학회원으로 선정한다. 아시아, 태평양 지역에서는 일본과 호주에서 각 2명이 선정된 사례가 있으나 한국에서는 김 교수가 최초로 선정됐다.
1981년에 설립된 세계암호학회는 암호학 이론과 응용 관련된 비영리 국제 학회로 매년 3대 암호학회인 유로크립트, 크립토, 아시아크립트(Eurocrypt. Crypto, Asiacrypt) 및 암호이론 워크숍(TCC), 고속 소프트웨어 보안 워크숍(FSE), 공개키 암호 워크숍(PKC), 암호 하드웨어 및 임배디드 시스템 워크숍(CHES) 등을 주관하고 있다.
김광조 교수는 암호와 정보보호 이론 및 응용에 대해 34년 간 종사한 국내를 대표하는 제1세대 전문가로 세계적 수준의 전문성을 갖고 있다.
아시아, 태평양 지역 암호 학계에 우수한 인재를 양성한 점, 국제적 연구 성과를 낸 탁월한 지도력으로 세계 암호학회에 큰 공헌을 한 점을 인정받았다.
김 교수는 2000년부터 2004년까지 세계암호학회 이사를 역임했고 2005년부터 2008년까지는 아시아크립트 조정위원회 의장 업무를 수행했다.
아시아크립트 1996 및 2001, 공개키 암호 워크숍(PKC) 2001, 암호 하드웨어 및 임배디드 시스템 워크숍(CHES) 2014 등의 국내 개최를 유치해 우리나라 암호학 발전에 기여했다.
김 교수는 SCI급 논문 80편 이상을 저술했고 2만 건 이상의 피인용 횟수를 기록하고 있다.
크립토그라피(Cryptography)라는 온라인 저널의 주편집자이자 JMC(Journal of Mathematical Cryptology)의 부편집자, 국제정보처리연합 산하 정보보호위원회(IFIP TC-11)의 한국 대표, 한국정보보호학회 명예회장, 아시아크립트 조정위원회 한국 대표 등으로 활동하고 있다.
김 교수는 “34년간 연구한 암호와 정보보호 성과와 세계 및 국내 암호학회 발전에 기여한 노력이 높은 평가를 받아 세계적 수준의 학자들과 대등한 학술적 지위를 가질 수 있다는 것을 무한한 영광으로 생각한다”고 말했다.
또한 “한국의 암호 연구 위상을 전 세계에 알릴 수 있는 계기를 만들어서 대단히 기쁘고, 국가 사이버 보안 고급 인력을 양성하는 데 전력을 다하고자 한다”고 밝혔다.
2017.03.13 조회수 12397