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뇌신경전달 단백질의 구조와 작동원리 규명
- 생체막 융합 단백질의 구조변화 실시간 측정 -- 퇴행성 뇌질환 연구에 실마리 제공 -
우리 학교 물리학과 윤태영 교수 연구팀이 자기력 나노집게를 이용해 뇌신경세포사이의 신경물질전달에 가장 중추적인 역할을 하는 스네어(SNARE) 단백질의 숨겨진 구조와 작동원리를 단분자 수준에서 밝히는데 성공했다.
스네어 단백질의 세포막 융합기능은 알츠하이머병 같은 퇴행성 뇌질환이나 신경질환과 밀접하게 연관되어 있어 이 같은 질병의 예방과 치료법 개발에 새로운 실마리가 될 것으로 기대된다.
뇌의 신경전달은 신경세포 말단 시냅스에서 신경전달물질을 저장하는 포낭 주머니가 세포막에 융합되면서 일어난다. 이 과정에서 스네어 단백질은 신경전달물질 분출에 가장 핵심적인 역할을 하는 세포막 융합 단백질이다.
지금까지 학계에서는 스네어 단백질이 신경물질을 주고받는 과정을 조절할 것이라고 추정해 왔지만 그 구조와 기능을 명확하게 밝혀내지 못했다.
연구팀은 자기력 나노집게를 이용해 피코 뉴턴(pN, 1조분의 1뉴턴) 수준의 힘으로 단백질 하나를 정교하게 당겼다 놓으면서 나노 미터수준의 물리적 변화를 실시간으로 측정하는 실험기법을 개발했다.
이를 통해 스네어 단백질에 숨겨진 중간구조가 존재하며, 이 구조에 대한 정밀한 측정결과 중간상태가 어떤 구조를 갖는지 정확하게 예측했다.
이와 함께 생체막 사이에 있는 스네어 단백질의 중간구조가 생체막이 서로 밀어내는 힘을 견디고 유지하면서 신경물질을 주고받는 과정을 조절하는 역할을 할 수 있음을 밝혔다.
윤태영 교수는 “생체단백질이 갖는 숨겨진 구조와 작동원리를 힘을 정교하게 조절하는 실험만으로 직접 관찰하는 것과 동일한 획기적 연구 결과를 일궈냈다”며 “이 기술은 생물학의 연구대상을 물리학적인 방법 연구하는데 매우 중요한 기술로 향후 학제적 융합연구에 매우 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 물리학과 윤태영 교수와 김기범 연구교수의 주도 아래 KIST 의공학연구소 신연균 교수와 공동연구로 진행됐고, KAIST 물리학과 조용훈 교수, 민두영 박사과정, KIAS 계산과학부 현창봉 교수가 참여했으며, 이번 세계적 과학학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 16일자에 게재됐다.
(a) 뇌의 신경전달은 신경세포 말단 시냅스에서 신경전달물질을 저장하는 포낭 주머니가 세포막에 융합되면서 일어난다. 이 과정에서 스네어 단백질은 신경전달물질 분출에 핵심적인 역할을 한다.
(b) 자기력 나노집게를 이용하여 단분자 수준에서 단백질 구조 변화를 실시간으로 측정방법의 개략도. 피코 뉴톤(pN) 수준의 힘으로 단백질 하나를 정교하게 당겼다 놓으면서 나노 미터수준의 물리적 변화를 실시간으로 측정하여 생체막 융합 단백질의 숨겨진 중간구조와 작동원리를 단분자 수준에서 관찰한다.
2013.05.09
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KAIST 인문사회과학연구소, 제3회 시민인문강좌 무료 개설
- 일반 시민 대상 25일부터 홈페이지에서 접수 -
KAIST(총장 강성모)가 일반 시민을 대상으로 3회째 인문 및 교양 강좌 프로그램을 무료로 개설한다.
KAIST 인문사회과학연구소가 주최하는 ‘시민인문강좌’는 4월 30일부터 6월 4일까지 매주 화요일 오후 3시부터 2시간 동안 KAIST 인문사회과학동 국제세미나실에서 총 6회에 걸쳐 개최된다. 인문학 분야에 관심이 많은 일반인이라면 누구나 시민강좌에 참석할 수 있다. 참가 신청은 4월 25일에서 28일까지 인문사회과학과 홈페이지(http://hss.kaist.ac.kr)에서 접수 가능하며 수강료는 전액 무료다.
‘과학문명사의 발자취’라는 주제로 진행되는 이번 시민강좌에서 수강생은 세계과학문명의 탄생에서부터 현대에 이르기까지 과학이 인류문명 발전에 기여한 부분에 대한 이해를 넓히고, 한국 과학문명 발달사를 고찰함으로써 우리나라 과학의 위상을 다시 생각해보는 기회를 가진다.
6개 강좌의 주제는 ▴서양 고대 과학문명의 시작 ▴갈릴레오·데카르트·뉴턴 등 대과학자가 일군 17세기 유럽의 과학혁명 ▴인체에 대한 탐구 영역을 근본적으로 바꾼 20세기 분자생물학의 혁명 ▴고대 동아시아 과학 문명과 한국 과학문명의 시작과 전개 ▴조선 후기 동서양 과학문명의 조우 ▴한국과학문명의 황금기: 세종시대의 과학적 성취와 실패 요인이다.
강사진은 과학문명사 분야의 국내 최고 권위자들로 구성되었다. 한국에서 과학사 연구를 개척한 “과학사의 전도사”로 불리는 송상용(한국과학기술한림원) 교수, 한국과학사 연구의 패러다임을 바꾼 박성래(전 외대 부총장) 교수, 조선 후기 동서 교류사의 권위자인 임종태(서울대 과학사 및 과학철학 협동과정) 교수와 함께 서양과학사 연구에서 혁혁한 성과를 내고 있는 박민아(카이스트 과학정책대학원) 연구 교수, “한국의 과학과 문명”(총 37권 시리즈) 연구책임을 맡고 있는 한국과학문명사연구소장 신동원(카이스트 인문사회과학과) 교수가 강좌에 참여한다.
이번 강좌를 총괄하는 신동원 KAIST 인문사회과학과 교수는 “현대 사회는 과학문명에 기반을 두고 있으며 전근대 시대에도 과학은 한 문명의 물질적, 정신적인 토대가 되었다. 이번 인문학 강좌에 많은 시민이 참여해 서양, 동양, 한국 과학문명을 전반적으로 이해하는 소중한 기회가 됐으면 좋겠다”라고 말했다.
강좌에 대한 상세내용은 홈페이지(http://hss.kaist.ac.kr/)에서 확인하면 된다.
붙임: 2013년 시민인문강좌 안내
2013년 KAIST 제3회 시민인문강좌
<과학문명사의 발자취>
⚫기간: 2013년 4월 30일~6월 4일(총6회)
⚫시간: 화요일 오후 3시~5시
⚫장소: 카이스트 인문사회과학동 국제세미나실(N4, 1431호)
⚫강의 시간표
일시
연사
분야
제목
4.30
신동원
과학사
(KAIST/인문사회과학과 부교수)
1강. 과학문명을어떻게 볼 것인가?
-한국고대과학문명의 탐색
5.7
송상용
과학사․과학철학
(한국과학기술한림원)
2강. 고대과학문명
5.14
박민아
서양과학사
(KAIST/과학기술정책대학원 연구교수)
3강. 뉴턴의 과학, 뉴턴의 신
5.21
박민아
서양과학사
(KAIST/과학기술정책대학원 연구교수)
4강. DNA 이중나선 발견의 뒷이야기
5.28
임종태
한국과학사
(서울대학교/과학사·과학철학 협동과정 부교수)
5강. 서양과학과의 첫 만남, 그 첫 인상
–300년 전 한국 과학의 단면들
6.4
박성래
한국과학사
(한국과학기술한림원)
6강. 세종의 과학적 성취-조선 근대화의 좌절
문의: 카이스트 인문사회과학연구소 T. 350-4687, E-mail. baobab@kaist.ac.kr
2013.04.23
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