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박희성, 이희윤 교수, 암, 치매 유발하는 '변형 단백질' 생산기술 개발
우리 대학 화학과 박희성 교수, 이희윤 교수 공동 연구팀이 암과 치매 등 각종 질병을 유발 원인으로 알려진 단백질의 비정상적인변형을 구현할 수 있는 맞춤형 단백질 변형기술을 개발했다.
양애린 박사가 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 ‘사이언스(Science)’ 9월 29일자 온라인 판에 게재됐고 '가장 중요한 논문(First Release)'에 선정됐다.(논문명 : A chemical biology route to site-specific authentic protein modifications)
신체의 기본 단위인 세포는 2만여 종의 유전자를 가지고 있다. 여기서 만들어지는 단백질의 종류는 100만 종 이상으로 추정된다. 이는 단백질이 만들어진 후 다양한 단백질 변형(post-translational modification) 현상이 일어나기 때문이다.
이러한 단백질 변형의 원인으로는 인산화, 당화, 아세틸화, 메틸화 등 200여 종이 알려져 있으며, 정상적으로 변형된 단백질들은 생체 내에서 세포 신호 전달, 성장 등 정상적인 신진대사 활동에 중요한 역할을 한다.
그러나 유전적, 환경적 요인으로 인해 비정상적 단백질 변형이 일어나면 세포의 대사활동과 신호전달이 손상돼 세포의 무한 분열을 초래하기도 한다. 각종 암은 물론 치매를 일으키는 퇴행성신경질환 및 당뇨를 포함한 각종 만성질환을 유발한다.
이전에는 이러한 비정상적인 단백질 변형을 구현한 맞춤형 변형 단백질 개발기술이 존재하지 않아 각종 질병의 원인 규명과 맞춤형 신약 개발 연구에 많은 어려움이 있었다.
연구팀은 2011년 암을 일으키는 직접적인 원인으로 알려진 비정상적인 단백질 번역 후 인산화를 구현하기 위한 맞춤형 인산화 변형 단백질 생산기술을 개발해 사이언스지에 논문을 발표했었다.
이번 연구는 지난 2011년의 선행연구 결과를 더욱 발전시켜 인산화 이외에 당화, 아세틸화 등과 같은 다른 200여종의 단백질 변형을 직접 구현해 원하는 변형 단백질을 합성할 수 있는 기술이다.
박 교수는 “이 기술을 활용하면 원하는 위치에서 원하는 종류의 맞춤형 변형 단백질 생산이 가능해져 암과 치매 등 단백질 변형으로 인해 발생하는 질병의 직접적인 원인을 밝힐 수 있다”며 “신약 및 치료제 개발 속도를 높이고 발생할 수 있는 부작용을 최소화할 수 있는 획기적인 기술이다”고 말했다.
이번 연구는 글로벌프론티어 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 맞춤형 단백질 변형 기술 개발
그림2. 맞춤형 단백질 변형 기술의 활용
2016.10.03
조회수 9302
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K-School 설립, “기업가정신 전파하고 창업 위한 생태계 만드는 첫 걸음”
<이희윤 연구부총장>
K-School 설립, ˝기업가정신 전파하고 창업 위한 생태계 만드는 첫 걸음˝
오는 가을학기부터 창업 인재를 육성하기 위한 K-School이 설립된다. K-School은 창업에 관한 기본 지식을 교육해 현재 학우들의 창업을 지원하는 창업원과 우리 학교 사이의 가교역할을 할 예정이다. K-School 원장으로 부임한 이희윤 연구부총장을 만나 자세한 이야기를 들어보았다.
K-School을 설립한 배경
한때 이공계 기피 현상이 팽배했다. 1990년대 금융위기 당시 연구직이 가장 먼저 해고되었기 때문이다. 그때와는 달리, 지금 학생들이 회사에 취직하면 회사가 필요로 하는 능력이 우리가 가진 전문성과 다소 다를 수 있다.
우리 학교는 그때 일이 다시 일어나지 않도록 ‘기업가정신’ 수업과 창업원 등을 설립했다. K-School은 지금까지의 창업 프로그램을 한데 모으고 기업가 출신 교수들을 초빙해 기본적인 창업 지식을 교육한다.
10여 년 전 우리 학교 경영대학은 Business Economics 부전공 프로그램을 신설했다. 그런데 창업에 필요한 지식은 경영 이론을 익히는 것과 거리가 있다. 또한, 실제로 창업을 하면 경영자의 역할과 사업가의 역할이 나뉘므로 경영지식을 자세히 알 필요는 없다. K-School은 학생들이 창업할 때 정말로 필요한 지식을 전달하고, 실제로 사업을 계획해보는 점에서 그 차이가 있다.
K-School이라는 이름에 대해
K-School의 K는 ‘Korea’일 수도 있고 ‘KAIST’일 수도 있다. 이름 자체는 스탠퍼드의 D-School에서 따왔으나 그 역할은 다르다. K-School의 목표는 좋은 기술을 갖춘 우리학교 학생들이 창업할 수 있도록 돕는 것이다.
수업은 어떻게 진행되는지
K-School은 학생들에게 기업가정신을 가르치고 창업에 관련된 프로그램을 개설해 운영한다. 또한, 수강생들은 융합캡스톤디자인 과정을 통해 사업 아이템을 스스로 선정하고 실제 사업으로 확장할 수 있다.
실제로 실리콘 밸리 등에서 창업을 성공했던 분들, 혹은 창업에 뛰어들었지만 실패했던 분들을 비롯한 많은 기업가들을 초빙해 K-School을 운영할 예정이다.
기존의 창업원과는 어떻게 연계되나
창업원은 학생들이 스타트업을 시작할 때 이른바 ‘창업 멘토’들이 사업 계획에 관해 조언해주고 현실성에 대해 지적했다. 그러나 창업관련 지식을 모른다면 그저 멘토들에게 끌려 다니고 말 것이다. K-School은 학생들이 자주적으로 사업을 계획할 수 있는 지식과 배경을 가르쳐 준다. 이상적인 모델은 K-School에서 관련 지식을 익히고 창업원이라는 생태계 속에서 회사를 세우는 것이다.
창업융합전문석사과정에 대해
기존의 석사 및 박사와는 다른 학위과정이다. 1년 과정이고 교과 석사 제도에서 차용했다.
K-School에 기대하는 점
막연히 창업 아이템이 있어서 한번 시도해보고 싶거나, 아니면 현재 창업하고 있는 학생들이 왔으면 좋겠다. K-School이 우리학교에 ‘기업가정신’이라는 문화를 확산하고, 창업을 위한 생태계를 만드는 데 이바지했으면 좋겠다.
KAIST 신문 이준한기자 joonhanyi@kaist.ac.kr
※ K-SCHOOL 소개사이트 바로가기: KAIST 홈페이지 → 연구 → K-School
http://www.kaist.ac.kr/html/kr/research/research_0410.html
2016.03.04
조회수 12309
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화합물의 광학 활성 분석 기술 개발
〈 김 현 우 교수〉
우리 대학 화학과 김현우 교수 연구팀이 핵자기공명 분광분석기(NMR)를 통해 전하를 띠는 화합물의 광학 활성을 간단히 분석할 수 있는 기술을 개발했다.
연구 결과는 화학분야 학술지 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 10월 19일자 온라인 판에 게재됐다.
오른손과 왼손처럼 같은 물질이지만 거울상 대칭이 되는 화합물을 광학 이성질체라고 한다.
지구상의 생명체를 이루는 아미노산과 당은 하나의 광학 이성질체로 이뤄져 있어 새로운 화합물이 생체에 들어갈 때 광학 활성에 따라 서로 다른 생리학적 특징을 나타낸다. 따라서 신약을 개발할 때 광학 활성을 조절하고 분석하는 연구는 필수적이다.
광학 활성의 분석 방법으로 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)가 주로 사용되는데, 고가의 부품을 구비해야 하고 30분에서 1시간 정도의 시간이 소요되는 단점이 있다.
또한 신호의 감도 및 분해 기능이 떨어지고 사용할 수 있는 용매가 무극성에 한정되는 점 때문에 활용에 한계가 있었다.
반면 화합물의 분자 구조 분석에 활용되는 핵자기공명(NMR) 분광분석기는 1~5분 정도의 빠른 분석속도를 갖고 있다. 또한 화학 분야에서 분자의 구조를 확인하기 위한 필수 장비이기 때문에 대부분의 연구실에서 구비된 상태다.
하지만 이 핵자기공명 분광분석기를 통해 광학 활성 화합물의 신호를 분리하는 효과적인 방법은 보고되지 않았다.
연구팀은 기존에 알려지지 않은 음전하를 띠는 금속 화합물과 핵자기공명 분광분석기를 이용해 분석 방법을 개발했다.
음전하를 띤 금속 화합물이 양전하 및 음전하를 갖는 광학활성 화합물과 이온성 결합을 하면 핵자기공명 분광분석기를 통해 신호가 구별돼 광학 활성을 분석할 수 있는 원리이다.
이 방법을 사용하면 구조적 제약 없이 다양한 화합물을 분석할 수 있고, 비극성 및 극성 용매에 모두 적용 가능하다는 장점을 갖는다.
연구팀은 다양한 신약 및 신약후보 물질들은 전하를 띨 수 있는 작용기를 포함한 경우가 많아 연구팀의 새로운 분석 방법이 신약 개발에 직접적으로 활용 가능할 것으로 기대된다고 밝혔다.
김 교수는 “간단한 화학적 원리를 통해 기존의 틀을 깨는 혁신적 분석방법을 만들었다”며 “이 방법이 신약개발에 많이 활용되길 기대한다”고 말했다.
화학과 서민섭 박사과정(1저자)의 참여로 이루어진 이번 연구는 기초과학연구원(IBS) 나노물질 및 화학반응 연구단과 슈퍼컴퓨팅연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 금속 화합물과 이온성 상호작용으로 광학활성을 가진 화합물의 NMR 신호가 분리되는 현상
그림2. 다양한 광학활성 물질이 분리되는 그림
2015.11.10
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