연구

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연구분야

당생물학 관련사진

본 연구실은 포유류 글라이코믹스(Mammalian cell glycomics) 실험을 진행하고 있는 Functional Glycomics 실험실로서 세포수준 및 분자수준에서 당단백질 Glycoproteins 및 복합당질 Glycoconjugates 의 다양한 기능과 구조를 규명하는 최신연구들을 수행하고 있다. 특별히 인체 선천면역 방어기전에 관련된 당단백질의 기능해석과 암질환 및 알츠하이머와 같은 뇌신경질환에서 당단백질의 작용기전을 규명하고 있다. DNA와 RNA를 분석하는 분자생물학기술은 물론 PCR 증폭, 동물세포 배양, HPLC 분석, 당단백질 전기영동 및 Western blotting등 다양한 생물학적, 생화학적 기법을 이용하여 인체질환과 관련된 핵심적인 복합당질 분석 및 당단백질 작용점을 분석하는 실험들을 진행하고 있다. 또한 인체질환 관련 당단백질 작용점에 대한 작용기전의 규명을 위해 동물을 이용한 in vivo 준 임상실험도 병행해서 수행하고 있으며 최종 당단백질 작용점을 타겟하는 당의약(Glyco-Drug) 개발을 위한 당의과학 실험을 진행하고 있다.

면역제어소재 관련사진

본 연구실에서는 BRM(Bio Reactive Material)에 의한 생체 면역반응, 특히 만성염증반응의 조절 기작을 연구하고 있다. 염증반응은 암 발생에서 조직편이식거부에 이르기까지 다양한 만성질환의 원인으로 밝혀져 있기 때문에, 다양한 천연물에서 유래한 BRM의 만성염증반응의 억제에 미치는 효과를 평가하고 그 작용기작을 밝히는 것은 향후 만성염증치료제 및 건강기능성 보조제의 개발에 있어서 중요하다. 특히 미생물에 의한 감염성 질환도 직접적으로 미생물의 살해보다는 선천면역계의 세포를 활성화시킴으로써 질환발생을 억제하고 예방할 수 있는 항생제대체용 BRM의 개발을 배양세포를 이용한 실험계와 실험동물을 사용한 실험계를 병행하여 수행하고 있다.

발생생리학 관련사진

본 연구실에서는 동물 세포의 후기 발생을 조절하는 신호전달기작에 대한 연구를 수행하고 있다. 즉, 최종분화 (terminal differentiation)를 하는 근육 (muscle)을 주 연구대상으로 하여 배양 상태에서 근원세포 (myoblast)가 성장하여 근관조직 (myotube)을 형성하는 과정에서 세포 내외의 조절 인자들과 그들의 작용에 대해 연구하고 있다. 또한 근육은 수축과 이완을 반복하는 조직인데 이를 위해서는 많은 양의 에너지가 필요하다. 그 결과 왕성한 세포호흡 (cellular respiration)으로 인하여 활성산소종 (reactive oxygen species)의 생성이 불가피하고 이로 인해 쉽게 산화스트레스 (oxidative stress)에 노출되는 조직이다. 하지만 근육조직은 이와 같은 산화스트레스에 저항할 수 있는 능력이 있다. 산화스트레스에 의한 세포 내 신호전달기작의 구체적인 작용에 대한 연구를 수행하고 있다. 그리고 산화스트레스는 근육에서 발생하는 치명적인 유전질환인 듀센근위축증 (Duchenne muscular dystrophy)의 진행 과정에서도 중요한 원인으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 연구실에서는 듀센근위축증의 원인단백질인 디스트로핀과 결합하는 신트로핀 (syntrophin) 단백질을 경유한 신호전달기작에 대한 연구도 병행하고 있다. 한편, 최근에는 의과대학 연구팀과 공동으로 희귀난치성유전질환인 혈우병 (haemophilia)에 대한 연구를 진행하고 있다. 혈우병을 유발하는 응고인자 (coagulation factor VIII & IX)의 유전적 변이에 대한 연구와 효과적인 진단기법을 제안하기 위한 생화학적 연구를 수행하고 있다.

분자생리학 관련사진

1.발암과정에서 이온채널 유전자가 발암유전자(oncogene)로 작용할 수 있다는 channelopathy 가설을 증명하는 연구를 수행하고 있다. TRP channel과 T-형 Ca2+ channel을 중심으로 이들의 발현과 이온채널 활성도를 종양의 발암이나 진행 과정, 세포 주기와 관련하여 연구하고 있다. 또한 이들 채널을 통한 Ca2+의 세포내 유입과 발암과의 상관관계도 연구하고 있다.

  • 2.발암 과정과 전이 과정에서 암 미세 환경을 구성하는 요소 중 암세포와 기질세포, 그리고 둘 사이 파라크린 신호전달 매개 물질의 발굴을 수행하고 있다. 암 미세 환경 연구를 위하여 종양세포와 정상 기질세포를 3차원적으로 공배양하면서 호르몬이나 사이토키닌 등 전이 매개 물질을 규명하고 발굴하고 있다. 장차 이들 매개 물질은 암을 제어하는 중요한 수단을 제공할 것이다.
  • 3. 세포외기질 물질 (ECM)인 신테칸의 발현과 암 전이와의 상관관계를 연구하고 있다. 특히, 신테칸-1의 초기 생합성을 경쟁적으로 억제하는 자이로스 유도체를 인공적으로 합성하고, 이를 사용하여 신테칸-의존적 암의 진행과 전이를 in vitro와 in vivo 수준에서 연구하여 장차 신개념의 항암제를 개발을 목표로 하고 있다.
  • 4. 여성과 남성의 난자와 정자 형성, 체외수정과 관련된 생식의학 분야를 연구하고 있다. 우선 불임 남성의 미성숙 정자의 in vitro 분화를 돕는 나노지지체, 콜라겐지지체를 개발하고 이를 이용하여 체외 정자 분화와 성숙 방법을 개발 중에 있다. 또한, 인간 난자의 체외수정과 수정란 배양에 필요한 효과적인 동결건조방법, in vitro 배양액의 최적화를 통한 상용화 가능한 새로운 배지를 개발하는 연구를 현재 수행 중에 있다. 대한 연구와 효과적인 진단기법을 제안하기 위한 생화학적 연구를 수행하고 있다.

 

분자생물학 관련사진

본 연구실은 최근 분자생물학의 핵심 연구 분야인 genome의 구조 및 기능 분석에 초점을 맞추고 있다. 연구 방법은 genomics 와 bioinformatics tool을 이용해 다양한 genome database와 genome 분석 프로그램, mutant 및 chemical library들을 활용하여 분자 및 세포 수준에서 총체적인 네트워크를 규명하는 방법으로 접근한다. 주된 연구 테마는 세포제어 물질 생산 유전체 규명 연구 및 응용연구로 세포제어 물질 유전자 및 표적세포 인지-상호작용 관련 유전자, 제어 내성 유전자를 분리하고 그 구조 및 작용기작을 이해하고자 한다. 특히 다양한 미생물에서 toxin-antitoxin 유전체와 자연항생제인 bacteriocin 유전체 발굴 및 기능 분석을 활발히 수행하고 있다. 또한 인간 유전체 연구의 하나로 세포 복제 제어 유전체와 약물대사 유전체의 핵심 유전자들을 발굴하여 이들의 작용기작과 개개인에서의 기능의 차이를 분석하는 비교 유전체적 연구를 수행하고 있다.

분자의과학 관련사진

본 연구실은 세포분열, 유전, 발생, 분화, 사멸등 기본적 생명 현상에 필수적인 유전체 및 후성유전체의 안정성 유지를 위한 유전체 손상 인식-신호 전달-손상 복구 과정 (sensing, signaling, checkpoint/repair)의 통합조절을 연구한다. 유전체 안정성이란? 세포의 생존과 종의 유지를 위해서는 유전체가 안정적으로 유지되고 딸세포로 전달되어야 한다. 따라서, 모든 생명체는 유전체 안정성을 보존하는 분자 기구를 갖추고 있어, 유전체 손상 인식-신호 전달-손상 복구 과정을 수행한다. 유전체 불안정성 및 관련 질환은? 생명체는 다양한 유전체 손상원(복제 오류, 방사선 등 DNA 손상인자, telomere 마모등)에 노출되어 있다. 유전체 안정성 보존 기구의 기능이 손상되는 경우 유전체의 불안정성(DNA 절단과 변이, 염색체 수와 구조 이상등)이 초래되어, 암, 퇴행성 질환등이 유발될 수 있다. 따라서 유전체 안정성을 조절하는 분자기구의 기능을 적절하게 제어함으로써 관련 질환의 예방 및 치료 효과를 증진시킬 수 있다.

  • 1. 유전체 안정성 체크포인트의 분자적 네트워크 구축 및 작용점 발굴: 유전체 안정성 유지에 중요한 분자를 발굴하고, 유전체의 손상인식-신호전달-손상복구 과정 (sensing-signaling-checkpoint/repair)간의 유기적 네트워크를 구축한다.
  • 2. 유전체 불안정성 질환의 병인기전 규명 및 표적 발굴: 유전체 안정성 유지의 실패는 염색체의 구조/기능 이상 및 DNA 변이의 축적을 야기하여 유전체 불안정성 질환인, 암/노화 등을 유발한다. 이들 질환의 병인기전을 규명하고 표적 유전자를 발굴한다.
  • 3. 유전체 불안정성 질환의 치료 후보물질 개발 및 치료 전략 제시: 유전체 불안정성 질환 치료를 위한 후보물질(화합물/플라즈마)의 작용기전을 연구하여 신개념 치료전략을 제시한다.

생태학 관련사진

본 연구실은 담수, 해양, 하구, 육상 생태계의 다양한 생태학적 현상 들을 에너지 흐름과 물질 순환의 관점에서 연구한다.

  • 1. 기본적으로 호수와 하구습지, 논 등에 대한 육수학적인 연구를 수행해 왔는데 특히 지방산과 안정동위원소, 분자생물학적인 기법을 이용한 먹이그물 파악연구를 중점적으로 하고 있다. 먹이그물 파악은 생태계에서 에너지가 어떤 경로로 흘러가는지에 대한 정보를 주고 이는 물질 순환, 부영양화, 독성물질 동태 등 많은 생태계 과정을 이해하는 데 중요하다. 정량적인 먹이그물 파악을 위해 가스 크래마토그래피를 이용한 지방산 분석과 탄소와 질소 안정동위원소 분석 등 바이오마커 연구를 하고 있다.
  • 2. 최근에는 분자생물학적인 방법인 T-RFLP를 이용한 식물플랑크톤 군집 및 토양내 동물플랑크톤 군집 분석 방법을 개발하고 있고 또한 물범, 저어새, 수달 등 멸종위기동물종의 배설물에 대한 분석을 통해 먹이 관계 파악 기법을 개발하고 있는 중이다. 이러한 먹이 관계 파악은 생태계 전체의 먹이그물 연구에 중요한 수단이 될 수 있다.
  • 3. 우리 연구실에서 최근 관심이 있는 주제 중의 하나는 화학생태학 (Chemical Ecology)이다. 생존에 필요한 물질 이외에 다양한 이차대사물질을 생산하는 육상식물을 중심으로 이들이 이런 이차대사물질을 만들어내는 생태학적 조건이 무엇인지 규명하고자 한다. 많은 식물들이 물리적인 환경요인이나 다른 생물과의 상호작용에 의해 이차대사물질의 합성이 유도되는데 이를 잘 연구하면 약용식물들이 언제 어디에서 어떤 상황에서 유효성분들을 만들어내는지 규명할 수 있다.

세포신호 관련사진

본 연구실은 다음과 같은 다양한 연구 활동을 하고 있다.

  • 1. TLR : Toll-like receptor (TLR) 는 박테리아를 비롯한 외부 인자들이 인체에 침입하였을 때 가장 먼저 반응을 보이는 면역 시스템이다. 10 여종의 TLR에 의해 각종 항원들이 인식되고 NFkB라는 전사인자를 통해 TNF 등 다양한 사이토카인이 유도된다. 사이토카인들은 복잡한 네트워크를 거쳐 인체 면역 시스템을 활성화함으로써 병원체나 암으로부터 우리 몸을 보호하게 된다.
  • 2. G protein : G protein은 생체내 신호, 예를 들면 호르몬이나 신경전달계, 또는 시각, 후각, 미각 등의 감각 수용계, 심지어는 통증, 발생, 분화, 학습과 기억에 이르기까지 다양한 신호전달에 관여하고 있다. 오늘날 존재하는 의약품의 50% 정도가 G protein 신호를 조절함으로써 그 약효를 보이고 있는 점을 감안하면 그 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. G protein은 alpha, beta, gamma로 이루어진 heterotrimer 이며 alpha의 기능에 따라 다시 s, i, q, 12 등 4가지 family로 나눈다. 각각의 family는 독자적인 pathway를 통과하여 여러 가지 신호를 매개한다.
  • 3. 독성 기전 연구 및 제어 방법 개발 : 분자생물학적 기법 및 오믹스 (omics) 기술을 활용하여 의약품 (암 치료제, 면역 치료제, 항생제, 나노물질 등) 을 비롯한 각종 독성 예측물질들의 독성기전을 분석하고, 시스템생물학을 이용한 네트워크 분석을 통하여 생체 세포에 대한 독성을 미리 예측, 평가, 제어함으로써 녹색성장을 위한 첨단 독성 평가기술을 개발하고 이를 활용하여 국민 건강을 위한 친인간/친환경적 안전성을 확보하고 신규 의약품 개발에 활용할 수 있다.
  • 4. Systems Biology : 시스템생물학이란 기존에는 불가능하였던 종합적 21세기형 학문이다. Genomic sequence 를 이용한 genomics, DNA chip을 이용한 transcriptomics, yeast 2 hybrid를 이용한 interactomics, 2-D gel 을 이용한 proteomics 등 종래에는 가능하지 않았던 omics 기술을 사용하여 막대한 양의 생물학적 정보를 산출해 내고, 이들을 종합적으로 활용하여 생물학적 현상을 네트워크상의 총체적 변화로 설명하고자 하는 21세기 학문이다. 생체내 신호전달을 컴퓨터상의 시뮬레이션으로 구성, 설명, 증명함으로써 새로운 기작을 예견하는 미래형 학문이다. 이를 통해 생체내 신호전달 네트워크를 종합적으로 구성하고 신약의 타겟점을 찾아 재구성함으로써 효과적인 신약 개발을 추구할 수 있다.

본 연구실에서는 식물계통진화학 실험실에서는 관속식물의 분류 및 계통, 그리고 진화 현상에 대한 연구를 수행하고 있다. 우리나라에 야생하는 관속식물에 대한 종의 한계와 전파 경로 및 진화 기작을 구명하기 위한 재료들은 야외 채집과 표본 조사를 통하여 이루어진다. 수집된 재료는 형태 및 해부학적 특징에 대한 기본적인 조사를 거쳐 유전자 및 유전체 분석을 통하여 종들 간의 계통진화관계를 분석하게 된다. 한편 우리 실험실에서는 분자 분류학적인 연구 방법을 이용하여 양치식물에 대한 계통지리학적 연구와 현화식물 및 멸종위기식물에 대한 분자계통학적 연구 등을 수행하고 있다. 또한 종 특이적인 분자 마커 개발 연구도 병행하여 진행하고 있다. 식물의 계통분류 와 진화 연구에 관심이 있는 학생은 누구든지 본 연구실에 들어올 수 있다. 대학원에 진학하고자 하는 경우에는 일반생물학, 식물계통분류학, 유전학, 세포학, 생화학, 경제식물학 및 분자생물학, 진화학, 생태학 그리고 생물통계학 및 확률통계 등의 전공 강의들과 실험 과목들을 수강할 것을 권장하고 있다.

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