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<취임사>한국생명공학연구원 제11대 원장 취임식 취임사

존경하는 김건 이사장님, 표준연구원 강대임 원장님, 천문연구원 박필호 원장님, 내외 귀빈여러분, 한국생명공학연구원 가족 여러분,

바쁘신 가운데도 한국생명공학연구원의 새 출발에 격려와 축하를 해 주시기 위해 참석하신 여러분에게 감사드리며,
또한 여러분의 기대에 반드시 부단한 노력으로 보응할 것을 오늘 원장 취임식에서 약속드립니다.

저는 우리 연구원이 설립된 1985년부터 현재까지 30여년을 끊임없는 노력으로 오늘날 연구원이 있게 한 동료 여러분들의 땀과 노력을 기억합니다.

또한, 20여명의 조직에서 오늘날 1,500여명의 국내 바이오 전문 연구원으로 성장할 수 있게 해주신 전임 원장님들과 선배님들, 연구원, 행정원, 모든 분들께도 감사드리고,

특히, 어려운 대외 여건에서 연구원 발전에 노력하다가 타계하신 故 정혁 전 원장님에게도 감사드립니다.

존경하는 연구원 가족 여러분.

21세기, 인간유전체 해독으로 시작된  뉴바이오테크놀로지시대는 2020년을 전후로 Bioeconomy시대로의 진입이 전망되고 있으며,

또한, 맞춤형 의료와 바이오 에너지 화학을 근간으로 하는 융·복합연구는 인류가 심각하게 직면하고 있는 건강, 식량, 환경, 에너지 문제를 해결할 수 있는 실마리를 제공할 것 입니다. 

이에 따라 바이오 분야의 대표 출연연구원인 우리에게/ 국가와 국민이 거는 기대는,
우리의 희망인 동시에 반드시 풀어야 할 숙제입니다.
하지만 현재의 우리는 이러한 시대적 요구사항에 과연 얼마나 부응하는가? 라는 질문에,
한마디로 기회이기보다는 심각한 위기사항이라 말씀드릴 수 있으며 원장으로서의 막중한 책임감을 느낍니다.

사랑하는 연구원 동료여러분.

저는 연구원 직원 여러분의 힘을 합쳐서 위기를 기회로 만드는 지혜로 우리연구원이 "바이오 경제를 주도하는 창조적 바이오 글로벌 연구원"으로 발전하는 데 최선을 다하고자 하며, 연구원 모두의 적극적인 동참을 원합니다.

나아가서 국가와 국민을 위하는 연구원으로 발전하기위해서, 앞으로 기관경영을 위한 기본방향을 다음과 같이 연구원 여러분과 공유하고자 합니다.

첫 번째로, 믿을 수 있는 강한 연구원이 되는 것입니다.
  국내외 변화를 적극 수용하여 연구역량을 재조정하여 연구원의 위상을 높여서 자신있고 강한 연구원을 만들겠습니다.

둘째, 즐기면서 일하는 연구원을 만듭시다.
  연구원, 행정원의 동기부여를 유발하여 스스로 즐기면서 일하는 연구 풍토를 조성하여 생산성을 높이도록 노력합시다.

셋째, 미래에 도전하는 융·복합 연구원을 만듭시다.
  원천 기반 분야의 기술을 보강하고, 여기에 미래에 가장 유망한 융·복합기술을 과감히 도입하여 선택과 집중으로 미래를 만드는 연구원으로 발전합시다.

마지막으로, 소통하고 Networking하는 연구원을 만듭시다.
  소통으로 연구원을 안정화시키고 조직과 개인 발전방향의 일체감을 조성합시다. 우리의 단합된 주인의식을 근거로서, 국내외 우수 연구팀과 연계하여 단시간내에 글로벌 우수연구팀을 만듭시다.     

이상과 같은 우리의 노력이 결실을 거둔다면 우리는 국가를 위해서는 대형 원천기반기술을 주도하는 연구원, 국민을 위해서는 바이오산업 경제를 주도하는 연구원, 그리고 직원 여러분들께는 미래가 보장된 안정된 연구원으로 도약할 수 있다고 약속할 수 있습니다.

자! 이제, 우리 모두 지난 우리의 허물과 과오를 과감히 벗어 버리고 희망찬 미래로 전진합시다!!!

이 자리에 참석하시어 격려와 축하를 해주신 내빈여러분, 연구원 가족여러분, 다시 한번 여러분의 기대에 부응하는 원장이 될 것으로  약속드리며 취임의 인사를 마치고저 합니다.

감사합니다.


 

                               2012년 10월 31일
 한국생명공학연구원장 오 태 광

 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

무반사구조(antireflective structures)는 빛의 효율을 향상시키기 위한 대표적인 방법입니다.

그러나 이 구조는 평판에만 국한되기 때문에 LED 렌즈와 같은 곡면에 적용하기에는 많은 어려움이 있었습니다.

KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀은  3차원 미세몰딩 공정으로 이를 극복하고 스스로 빛을 내는 반딧불이를 모방한 생체모사(자연모사) 공학을 이용해 고효율 LED 원천기술을 개발했습니다.

일반 렌즈(좌)와 고효율 LED 렌즈(우) 사진. 연구팀은 3차원 미세몰딩 기술을 이용해 고효율 LED 렌즈를 제작.

(A) 고효율 LED 렌즈의 제작 과정. (step Ⅰ) 나노입자와 식각공정을 이용하여 나노구조 형성. (step Ⅱ) PDMS 막에 나노구조 전사. (step Ⅲ) PDMS 막에 음압을 가하여 곡률 형성. (step Ⅳ) 자외선 경화 고분자를 부은 후 경화. (step Ⅴ) 완성된 고효율 LED 렌즈. (B) 고효율 LED 렌즈의 전자현미경 사진. (C) 곡면 위에 잘 정렬되어 형성되어 있는 나노구조.

이는 반딧불이 발광기관 외피에 있는 생물 발광기관 나노구조를 세계 최초로 모사한 기술이라는 점에서 의의가 큽니다.

연구팀은 기존에 렌즈의 반사를 방지하기 위해 값비싼 반사방지 코팅을 추가로 처리하던 기술과 달리, 렌즈 제작 시 생체모사 나노구조를 주형에서 한 번에 만들어 보다 저렴하게 LED를 제작할 수 있게 했습니다.

또 무반사효과(antireflection)를 위해 모방한 나노구조를 최적화해서 발광효율을 기존 반사방지 코팅에 상응한 수준으로 만들었습니다

이는 앞으로 스마트폰, TV, 자동차, 의료기기, 실내외 조명 등에 널리 적용될 전망입니다.

(A) 반딧불이 사진. (B) 반디불이의 전자현미경 사진 (N)은 비발광기관, (L)은 발광기관. (C) 비발광기관의 미세패턴, 무작위한 패턴을 형성. (D) 발광기관의 나노구조, 잘 정렬된 나노구조를 형성. (E, F) 반딧불이의 발광기관과 고효율 LED 패키징이 대응되는 구조를 형성하고 있음. 본 연구팀은 반딧불이 발광기관 외피층에 형성된 나노구조층을 LED 렌즈 위에 형성시켜 발광효율을 증가시킴. (E) 반딧불이 발광기관의 모식도. 나노구조의 크기는 약 주기가 250 nm, 너비가 150 nm, 높이가 110 nm 정도임. (F) 고효율 LED 패키징의 모식도.

연구팀은 실리콘 산화막 위에 나노입자를 단일 층으로 형성하고 식각공정을 통해 나노구조를 형성했습니다.

이어 나노구조를 PDMS(polydimethylsiloxane) 막에 전사시키고, 이 막에 음압을 가해 곡률을 형성한 다음, 자외선경화 고분자를 부어 굳혀 반딧불이와 유사한 구조의 렌즈를 만들어 내는 데 성공했습니다.

이번 기술은 세계 최초로 무반사구조가 형성된 반구형 고효율 LED 렌즈를 개발한 것으로, 이 렌즈는 기존에 사용되는 무반사코팅(antireflection coating)과 같은 효과를 보이고 있습니다.

앞으로 생체모사 기술을 활용한 고효율 LED 렌즈 기술을 통해 기존의 값비싼 무반사코팅을 대신해 저렴하면서도 효율을 극대화할 수 있을 전망입니다.

이번 연구는 정기훈 교수와 제1저자인 김재준 박사과정생이 주도했고, 연구 결과는 미국 국립과학원회보지(PNAS) 10월 29일자 온라인 판에 게재됐습니다.

 

정기훈 교수

김재준 박사과정생


posted by 글쓴이 과학이야기

신임 한국생명공학연구원장에 오태광 책임연구원이 선임됐습니다.

신임 오 원장은 1978년 서울대학교 식품공학과를 졸업하고, 동 대학에서 미생물효소학으로 1982년 석사, 1986년 박사 과정을 마쳤습니다.

1982년 KIST(한국과학기술연구원)를 거쳐 생명연으로 자리를 옮겨 현재까지 재직 중입니다.

신임 오 원장은 2002년부터 2012년 9월까지 교육과학기술부 21세기 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업단장을 역임했고, 2003년 영년직 연구원으로 선정되었습니다.

연구실적은 SCI 논문 315편, 국내외 특허 73건 등록, 기술이전 57건(사업단 47건, 개인 10건) 등입니다.

또 내년부터는 미생물 관련 5개 학회 연합회장 겸 한국미생물학회장으로 활동할 예정입니다.

신임 오 원장은 10월 31일 기초기술연구회 이사장으로부터 임명장을 수여받으며, 임기는 2015년 10월 30일까지 3년간 입니다.

 


posted by 글쓴이 과학이야기

지금까지 노화를 억제하는 약물들이 다수 개발되었지만, 사람에게 적용하는데 한계가 있었습니다.

그런데 노화를 억제하면서 건강하게 오래살 수 있도록 돕는 새로운 물질이 발견됨에 따라, 불로장생을 향한 인류의 꿈에 한걸음 다가서게 되었습니다.

사람이 건강하게 오래 살 수 있는 효과적인 방법은 식사량을 줄이거나 달리기와 같은 유산소운동을 하는 것입니다.

■ KAIST 김대수 교수팀은 우선 소식이나 유산소운동이 보조효소(NAD+)를 증가시켜 세포의 노화를 억제한다는 점에 착안했습니다.

NAD+(니코틴아미드 디욱시뉴클레오타이드)라는 보조효소가 세포 내에서 증가하면 노화방지 효과가 있는 것으로 알려지고 있습니다.

연구팀은 천연화합물인 '베타-라파촌'으로 효소(NQO1)를 활성화시키면, 적게 먹거나 별도의 운동을 하지 않아도 NAD+의 양이 증가됨을 규명했습니다.

베타-라파촌(beta-lapachon)은 라파초 나무나 단삼 등에 고농도로 함유된 천연화합물입니다.

또한 이미 노화가 진행된 생쥐들에게 베타-라파촌을 사료에 섞여 먹인 결과, 3개월이 경과되면 운동기능과 뇌기능이 모두 향상되어 건강하게 오래살 수 있음을 확인했습니다.

실제로 베타-라파촌을 투여한 생쥐 그룹이 소식을 하지 않았는데도 생존율이 증가한 것을 보여주는 생존 곡선.

베타-라파촌은 동서양에서 오랜 기간 사용해 온 약초의 주성분으로 만들어져, 머지않아 쉽게 상용화할 수 있는 것이 특징입니다.

이번에 연구팀이 찾아낸 새로운 물질은 소식이나 운동으로 나타나는 효과를 그대로 모방하여 밝혀낸 것으로서, 향후 암, 치매 및 파킨슨병과 같은 노인성 질환을 예방하고 치료하는데 크게 기여할 전망입니다.

이번 연구는 KAIST 김대수 교수팀과 충남대 의과대학와 공동연구로 진행됐고, 연구결과는 생물학 분야의 권위 있는 학술지인 '플로스 원(PLoS One)' 최신호(10월 11일자)에 게재되었습니다.
(논문명: Beta-lapachone, a modulator of NAD metabolism, prevents health declines in aged mice)

NQO1 효소를 베타라파촌으로 조절하여 노화 시 증가하는 NADH 를 NAD+ 로 변형시켜 건강수명을 증가시킨다.

<연 구 개 요>

Beta-lapachone, a modulator of NAD metabolism, prevents health declines in aged mice
NAD 대사를 조절하는 beta-lapachone의  노화지연효과에 관한 연구
(Plos one, 2012. 10. 11. 출판)

노화는 기억력 감소 및 운동 능력 퇴행 등의 기능적인 면에서의 퇴화를 동반한다.
노화는 그 자체로 암, 당뇨병, 대사성 질환, 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같은 신경퇴화질병의 위험 인자의 역할을 하게 된다. 모든 생명체가 겪게 되는 노화를 지연시키기 위한 많은 노력이 이뤄져 왔으며 그 동안 가장 효과를 보이는 것으로 알려진 방법은 소식을 통한 칼로리 제한 기법 및 운동을 통한 방법이다.
하지만 사람의 경우 변인 통제 및 지속성에 어려움이 있기에 소식 및 운동 기전의 이해를 통해 효과를 모사하는 약물을 개발하고자 하는 노력들이 이뤄지고 있다.

노화가 진행되는 동안 세포내의 NAD+/NADH 비율이 제대로 조절되지 못하고 소식을 하는 경우 이 비율이 증가한다는 것이 알려져 있다.
이러한 NAD 에너지 대사에 관여하고 있는 효소 중 한 가지가 NQO1 (NADH:quinone oxidoreductase1)이며 quinone(CoQ, lapachone...)구조를 가지고 있는 물질들을 기질로 사용한다.
기존 연구결과에서 NQO1이 효모(yeast)와 같은 비포유류 개체에서 수명연장의 효과에 관여하고 있음을 밝힌 논문도 있다. 신체 내에서 만들어지는 NQO1의 기질인 CoQ의 경우 NQO1 뿐 아니라 다른 여러 효소의 기질로 사용되며 나이가 듦에 따라 그 양이 줄어든다.
본 실험에서는 NQO1에 특이적으로 작용하는 베타 라파촌(beta lapachone)물질을 포유류인 생쥐 모델에서 섭취시켜 NQO1 효소가 NADH를 NAD+로 전환 감소시킨 결과 노화 생쥐의 수명 및 운동, 지능 능력에서 어떤 효과를 보이는지를 확인하였다.

  태어난 지 13개월 된 생쥐들을 대조군, 소식 그룹, 베타 라파촌 투여 그룹으로 나누어 실험을 진행하였으며 투여 후 소식 그룹과 함께 베타 라파촌 그룹의 경우 몸무게가 감소하는 효과를 보인다.
먹는 양에 있어서는 대조군과 차이가 없기에 에너지 대사 과정과 관련하여 어떤 변화가 있는지 살펴본 결과 베타 라파촌 그룹의 경우 우선 기초 대사량(EE, energy expenditure)이 증가되어 있음을 확인하였다.
또한 베타 라파촌을 일시적으로 투여하면 체온 상승의 효과도 있음을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 기존에 NAD 대사 과정이 대사량을 조절한다는 연구결과와 일치하는 결과이다.

 베타 라파촌 투여 효과를 행동학적 실험 결과들로 살펴본 결과 투여 3개월 후부터 다른 그룹에 비해서 운동 능력(rota-rod, pole test, grip test)이 향상되어 있음을 확인하였고 인지 능력(fear conditioning)을 확인하는 실험에서도 효과를 볼 수 있었다.
그 다음으로 운동과 인지 능력에 관련되어 있는 근육 및 뇌 조직에서 나타나는 변화들을 전자 현미경 (Electron microscopy)을 통해 살펴보았다. 세포 내에서 에너지 대사과정에 중요한 역할을 하는 소기관인 미토콘드리아가 소식 및 베타 라파촌 그룹에서 그 구조가 잘 유지되어 규칙적으로 배열되어 있으며 뇌조직에서는 기억력에 관여하는 수상돌기가시(dendritic synapse)가 증가되어 있다.  

 
  마이크로어레이(microarray)를 통해 베타 라파촌이 생체 내에서 변화시키는 생물학적 과정들을 살펴본 결과 소식과 유사한 방향성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
또한 최종적으로 생존 곡선을 비교한 결과 소식 및 베타 라파촌 그룹이 대조군 그룹에 비하여 오랜 기간 생존함을 확인하였다. 

  위의 결과들을 통해 노화 과정에서의 NAD 대사의 중요성과 베타 라파촌을 이용한 NAD 대사 조절이 포유류에서도 노화 진행을 지연시키는데 효과를 나타냄을 보였다.
소식의 효과를 모사하는 이러한 약물들의 발견을 통해 실제 소식 및 운동을 하기 어려운 사람들도 노화 지연 및 암, 알츠하이머병과 같은 노인성 질환을 예방하는데 있어서 중요한 기여를 하게 될 것으로 기대된다.


 용   어   설   명


NQO1
체내에 유입된 퀴논계 화합물을 환원시키는 효소로서 노화과정에서 증가된 NADH 를 NAD+ 로 전환시키는 기능을 함.

NAD+
니코틴아마이드 디옥시뉴클레오타이드 로서 이것이 세포내에 증가하면 노화방지 효과가 있다고 알려져 있음.

베타라파촌 (beta-lapachon)
라파초 나무, 단삼 등 식물에 고농도로 함유된 천연 화합물로 NAO1 효소가 NADH를 NAD+ 로 전환시키는 반응을 촉진한다. 단삼은 동의보감에는 노쇠한 말을 다시 일으킨다고 알려져 있으나 노화억제 물질이 베타라파촌이라는 사실이 이번 연구로 밝혀지게 되었다.

<김대수 교수>

1. 인적사항 
 ○ 소 속 : KAIST 생명과학과 부교수         
 
2. 학력
  ○ 1989-1993 : 서강대학교 학사  (생물학)
  ○ 1993-1998 : 포항공과대학교(POSTECH) 박사
                            (유전학 및 신경생물학)
 
3. 경력사항
○ 1998 ~ 1999 : 미국 SUNY health science center, New York, 박사후 연구원
○ 1999 ~ 2001 : 포항공과대학교, 박사후 연구원
○ 2001 ~ 2004 : KIST, 선임연구원
○ 2004 ~ 2011 : KAIST 생명과학과, 조교수
○ 2011 ~ 2012 : 미국 Rockefeller University, 방문교수
○ 2012 ~ 현재 : KAIST 생명과학과, 부교수

4. 주요연구업적
1. Won, H., Lee, H-R., Gee, HY., Mah, W., Kim, J-I., Lee, J.m, Ha, S., Chung, C., Jung, ES., Cho, YS., Park, S-G., Lee, J-S., Lee, K., Kim D., Bae, YC., Kaang, B-K., Lee, MG., Kim E. (2012). Autistic-like social behaviour in Shank2-mutant mice improved by restoring NMDA receptor function. Nature 486(7402):261-5.

2. Kim, J., Woo, J., Park, YG., Chae, S., Jo, S., Choi, JW., Jun, HY., Yeom, YI., Park, SH., Kim, KH., Shin, HS., Kim, D. (2011). Thalamic T-Type Ca2+ Channels Mediate Frontal Lobe Dysfunctions Caused by a Hypoxia-Like Damage in the Prefrontal Cortex.  Journal of Neuroscience. 16;31(11):4063-4073.

3. Won, H., Mah, W., Kim, E., Kim, JW., Hahm, EK., Kim, MH., Cho, S., Kim, J., Jang, H., Cho, SC., Kim, BN., Shin, MS., Seo, J., Jeong, J., Choi, SY., Kim, D., Kang, C., Kim, E. (2011). GIT1 is associated with attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) and ADHD-like behaviors in mice." Nature medicine. 17, 566?572.

4. Park, YG., Park, HY., Lee, CJ., Choi, S., Jo, S., Choi, H., Kim, YH., Shin, HS., Llinas, RR., Kim, D. (2010). CaV3.1 is a tremor rhythm pacemaker in the inferior olive. Proc Natl Acad Sci USA, 8;107(23):10731-6.

 


 

posted by 글쓴이 과학이야기

LIN28 단백질은 줄기세포 치료의 핵심 기술인 유도만능줄기세포(iPS Cell) 생산에 사용되는 것으로 잘 알려져 있습니다.

유도만능줄기세포는 배아줄기세포와 비슷한 수준의 분화능력을 지니고 있으면서도 수정란이나 난자를 사용하지 않아 윤리문제에서 비교적 자유로워 '꿈의 기술'로도 불립니다.

또 LIN28에 이상이 생기면 당 대사와 사춘기 시기 조절 및 간암과 난소암 등에도 영향을 미치게 됩니다.

때문에 LIN28이 다른 유전자의 발현을 조절하는 원리를 완벽하게 알아낸다면, 줄기세포의 이해와 관련 질병 연구, 치료에 새로운 돌파구를 마련하는 셈입니다.

국내 연구진이 줄기세포에서 에너지를 분배하고 세포 간의 의사소통의 양과 속도를 조절하는 원리를 처음으로 규명했습니다.

이는 마이크로RNA를 조절하여 줄기세포의 성질을 간접적으로 유지하는 것으로 알려진 단백질(LIN28)의 기존 기능과는 전혀 다른 새로운 기능을 규명한 성과입니다.

■ 서울대 김빛내리 교수팀은 기존에 알려진 LIN28이 마이크로 RNA를 조절하여 줄기세포의 성질을 간접적으로 유지하는 기능 이외에도 추가적인 기능에 대한 단서를 확인했습니다.

연구팀은 살아있는 줄기세포에 강한 자외선을 쬐어서 단백질과 RNA를 엉겨 붙게 한 다음, 이 RNA에 담긴 정보를 차세대서열분석기로 분석, 총 58기가베이스를 읽어 LIN28이 붙어 조절하는 RNA 전체를 일괄적으로 조사했습니다.

58기가베이스는 A4용지에 인쇄해서 쌓으면 2028m로, 이는 한라산보다도 높은 막대한 분량입니다.

이 같은 방법은 클립시크(CLIP-seq)라고 부르는데, RNA를 조절하는 단백질에 대한 대단위 연구에서 각광받고 있는 기술로, 세계적으로 10여 개 연구실에서만 성공한 신기술입니다.

이 기술은 전통적인 RNA결합 단백질 연구에 비해 세포에 있는 모든 LIN28 단백질 주변의 RNA를 한꺼번에 사진을 찍듯 볼 수 있어 상호작용 전체 지도를 그릴 수 있습니다.

이 실험에서 김 교수팀은 LIN28이 조면소포체에서 일어나는 단백질 생산 전체를 조절한다는 실마리를 얻었습니다.

이후 세포 전체 단백질의 생산 속도를 관찰할 수 있는 리보솜 흔적 조사법을 활용해 LIN28이 실제로 조면소포체에서 생산하는 단백질 모두를 억제한다는 사실을 밝혀냈습니다.

리보솜 흔적 조사법(ribosome footprinting)은 세포 내 전체 mRNA(전령RNA)에 결합된 리보솜의 위치를 분석하여 단백질의 합성속도를 추측하는 방법입니다.

조면소포체는 세포 안에서 막으로 싸인 소기관으로, 사람의 단백질 3만 5000종 중 약 7000종이 여기서 생산됩니다.

이렇게 생산된 단백질들은 △세포와 세포의 연결 △각종 물질의 분비와 수송 △세포 사이의 신호 전달 △면역 반응 등에서 핵심적인 역할을 합니다.

자외선을 이용한 RNA결합 단백질 연구 (CLIP-seq 기술)

RNA결합 단백질을 연구할 때 어떤 RNA에 결합하는가는 가장 중요하고 기초적인 정보다. CLIP-seq에서는 가장 먼저 자외선을 이용하여 살아있는 세포 안에서 단백질과 대상RNA를 엉겨 붙게 (공유결합을 형성하게) 한다. 그 다음, 세포 내용물을 꺼내서 RNA를 잘게 쪼개고 연구하고 싶은 단백질 (LIN28)을 항체를 이용하여 정제한다. 이 과정을 거치면 단백질이 결합하고 있는 작은 RNA조각이 남게 되고, 그 다음 이 RNA조각을 서열분석기로 읽어낸다. 이 서열의 형태와 유전자 유래, 기능적인 특성을 통계적으로 분석하여 차후 RNA결합 단백질 연구의 실마리를 잡게 된다.


연구팀은 LIN28이 배아의 초기 발달 과정에서 세포 전체의 균형을 조절한다는 사실도 규명하였습니다.

세포가 단백질을 생산하려면 상당량의 에너지가 필요합니다.

연구팀은 LIN28이 조면소포체 단백질의 생산을 줄여, 이 에너지를 세포의 양적 성장에 집중시키고, 세포 간의 의사소통도 줄여서 성체 세포로 발달하는 시기를 충분히 늦추는 역할을 할 수 있을 것으로 보고 있습니다.

또 연구팀은 암세포 전이에서 중요한 역할을 하는 단백질의 상당수가 조면소포체에서 생산되므로, LIN28이 조면소포체 전체 단백질을 조절하여 암 전이에도 일조할 수 있을 것으로 예측하고 있습니다.

이는 줄기세포의 정상적인 발달과 당(糖) 대사 및 사춘기 시기 조절 등에 관여하는 LIN28 단백질의 알려지지 않은 직접적인 조절 원리를 밝혀냄으로써, 향후 줄기세포의 유도와 관련 질병의 치료 기술 개발에 새로운 실마리를 제공하는 것입니다.

또한 간암, 난소암 등 여러 종류의 암 발생과 전이에서도 자주 발견되는 LIN28 단백질의 이상 조절에 대처할 수 있는 새로운 치료법 개발에도 가능성을 열고 있습니다.

이번 연구는 서울대 김빛내리 교수 주도로 조준, 장혜식 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했고,  연구결과는 세계 최고 권위의 생명과학 전문지인 'Cell'지 온라인 속보(10월 25일자)에 발표되었습니다.
(논문명: LIN28A is a Suppressor of ER-associated translation in embryonic stem cells) 

<연 구 개 요>

LIN28A is a suppressor of ER-associated translation in embryonic stem cells
Jun Cho, Hyeshik Chang, S. Chul Kwon, Baekgyu Kim, Yoosik Kim, Junho Choe, Minju Ha, Yoon Ki Kim, and Narry Kim
(Cell, Vol 151, Issue 4) 
LIN28은 발생 과정, 당 대사와 발암 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 분자기작 수준에서 LIN28은 let-7 마이크로RNA의 신생성을 억제하고, 특정 mRNA 몇 종류의 번역을 증진하는 기능이 밝혀졌다.

이 연구에서는 LIN28의 두 paralog 중 하나인 LIN28A가 생쥐 배아 줄기세포에서 어떤 RNA를 대상으로 작용하는지 알기 위해 CLIP-seq (crosslinking immunoprecipitation-sequencing)과 리보솜 흔적 조사법 (ribosome footprinting)을 수행했다.


우리는 이 연구에서 let-7의 전구체뿐만 아니라 온전히 절단된 mRNA에도 대량으로 붙는 것을 발견했다. LIN28A는 AAGNNG, AAGNG와 비교적 적은 빈도로 UGUG를 인식하는 것으로 밝혀졌는데, 이 모티프 서열은 주로 작은 머리핀 구조의 끝 루프에 위치하였다.
또한, LIN28A이 특징적으로 조면소포체에서 번역되는 단백질에 많이 결합하여 번역을 저해하는 현상이 관찰되었는데, 여러 조사 결과 LIN28A가 예상 밖으로 조면소포체 주변에 다량 분포하고 있고, 신호인식물질(SRP)에 의해 조면소포체로 이동하여 번역되는 단백질이 아니면 LIN28A에 의해 인식되지 않는다는 사실이 밝혀졌다.

우리의 연구 결과, LIN28A는 조면소포체에서의 번역에 특이적인 번역 조절을 하고 있으며, 배아 줄기세포에서 단백질 배출 경로를 전체적인 수준에서 조절하는 의외의 기능을 갖고 있다는 사실이 제시되었다.


 
용   어   설   명

LIN28 단백질
미국 톰슨(Thomson)팀에서 성체 세포에서 줄기세포를 유도할 때 사용한 4가지 유전자 중의 하나에서 만들어지는 단백질로, 줄기세포의 특성 유지에 중요한 것으로 알려져 있다. 2009년과 2010년에 김빛내리 교수 연구팀에서 LIN28가 마이크로RNA를 조절하여 세포 발달 단계를 조절한다는 것을 밝혀냈으며, 줄기세포와 발달 초기 세포들과 아주 소수의 성체 세포에 존재한다. 한편, 암으로 발달된 세포에서 과발현되는 경우가 흔해서, 암세포가 되는 과정에서 암세포의 성장을 유도하는 요인 중 하나로 받아들여지고 있다.   

마이크로RNA (microRNA 혹은 miRNA)
마이크로RNA는 21~23 뉴클레오티드 정도 길이의 아주 작은 단일가닥 RNA이다. DNA에서 RNA로 전사된 이후 여러 단계의 프로세싱 과정을 거쳐 완성되며, 단백질로 번역되지 않고 RNA상태로 세포 내에 존재한다. 마이크로RNA는 주로 다른 유전자들의 발현을 조절하는 기능을 하는데, 자신의 염기 서열과 상보적인 메신저RNA(mRNA)에 결합하여 그 메신저RNA가 단백질로 만들어지는 과정을 억제한다. 인간에는 수백종류 이상의 마이크로RNA가 존재하며 각각이 발생, 성장, 노화, 사멸 등의 생명 현상에 관여한다. 

차세대서열분석기 (Next Generation Sequencer)
DNA 서열을 대량으로 분석할 수 있도록 개발된 분석기계. RNA도 분석할 수 있어서, 기존에 불가능했던 대단위 RNA 연구에서 최근 필수적으로 사용되고 있다.

기가베이스 (gigabase)
서열분석기에서 해독한 염기서열(4가지 알파벳으로 이루어진 문장)의 양을 나타내는 단위. 1기가베이스는 10억 글자에 해당하며, 대략 책 5천 권 정도의 정보에 해당한다. 인간 유전체 전체 길이는 3.13 기가베이스 정도다.  

조면소포체 (rough endoplasmic reticulum)
단백질 중 세포막이나 세포 밖, 세포소기관의 막, 핵막 등에 수송될 단백질들을 합성하는 세포내 소기관. 전체 단백질 중 대략 15~20% 정도가 조면소포체에서 합성되어 수송된다. 특히, 막 단백질과 세포 밖으로 수송되는 단백질을 합성하기 때문에, 세포 간 신호전달과 외부 환경 인식, 면역 반응에서 매우 중요한 역할을 담당한다.

리보솜 흔적 조사법 (ribosome footprinting)
세포내 전체 mRNA(전령RNA)에 결합된 리보솜 위치를 분석해서 모든 단백질의 합성 속도를 추측할 수 있는 방법으로, 차세대서열분석기를 활용한 최신 기법이다.

Cell지
생물학 전 분야에서 최고 권위를 인정받는 저널로 피인용지수(Impact Factor)는 32.403로 Science지(31.201)보다 높은 편이다.

 

<김빛내리 교수>

1. 인적사항
 ○ 소 속 : 서울대학교 생명과학부

2. 학력
 ○ 1988 - 1992    서울대학교 학사
 ○ 1992 - 1994    서울대학교 석사
 ○ 1994 - 1998    英 Oxford University 박사
 
3. 경력사항
 ○ 1999 - 2001  美 University of Pennsylvania Postdoctoral Fellow
 ○ 2001 - 2004 서울대학교 연구조교수
 ○ 2004 - 2008   서울대학교 생명과학부 조교수
 ○ 2008 - 현재     서울대학교 생명과학부 부교수
 ○ 2007 - 2011  교과부?연구재단 지정 창의연구단장 (MicroRNA 연구단)
 ○ 2010 - 2012 교과부?연구재단 지정 국가과학자
 ○ 2012-  현재     기초과학연구원 (IBS) RNA 연구단 단장
 
4. 전문 분야 정보
 ○ 호암상 (2009)
 ○ L'Oreal-UNESCO 세계여성생명과학자상 (2008)
 ○ 올해의 여성과학자상 (2007)
 ○ 젊은과학자상 (2007)

<조준 박사과정생> 

1. 인적사항

 ○ 소속: 서울대학교 생명과학부
 
2. 학력
 ○ 2003. 03 - 2007. 02 서울대학교 생명과학부 학사 졸업
 ○ 2008. 09 - 현재 서울대학교 생명과학부 박사과정 재학 (수료)

<장혜식 박사과정생>
                                         

1. 인적사항

 ○ 소속 : 서울대학교 생명과학부                

2. 학력
 ○ 1998. 03 - 2007. 02 연세대학교 기계전자공학부 졸업 (정보산업공학전공)
 ○ 2007. 03 - 2009. 02 KAIST 바이오및뇌공학과 석사과정 졸업
 ○ 2009. 09 - 현재  서울대학교 생명과학부 박사과정 재학

3. 경력사항
 ○ 2001 - 2005  리눅스코리아(주) 솔루션개발팀 사원
 ○ 2001 - 2010 공개운영체제 FreeBSD 개발팀
 ○ 2002 - 현재   공개프로그래밍언어 Python (파이썬) 개발팀
 ○ 2004 - 현재   Python Software Foundation 지명회원
 
4. 전문 분야 정보
 ○ 소프트웨어산업발전유공자 정보통신부장관상 (2008)


 

posted by 글쓴이 과학이야기

교육과학기술부가 26일 오후 3시 전남 고흥 나로우주센터에서 긴급 기자회견을 열었습니다.

지금까지 파악한 바로는 헬륨은 로켓에 가장 먼저 주입돼 로켓의 각종 벨브를 구동시키는 역할과, 연료탱크를 내부를 가압시켜 원활한 작동을 돕는 역할을 하는데, 이날 발사 준비 작업 중 헬륨가스 공급 압력(220bar)를 견디지 못한 고무 실링이 파손됐다고 합니다.

일단 이날 이주호 교육과학기술부 장관과 포포브킨(Popovkin) 러시아 연방우주청장이 환담을 통해 철저하게 준비한 후 발사를 다시 추진하는 것으로 의견을 나눴다고 합니다.

나로호 3차 발사 일정이 크게 늦춰질 전망입니다.

나로호 재발사는 절차 상 카운트를 고려할 때, 이번 이상이 단순 부품 교환으로 처리된다고 가정해도 최소 오는 31일 이후에나 가능합니다.

그러나 다른 주변 부위 점검과 고무 실링 원인 파악 등을 할 경우 발사 시기는 더욱 오래 연기될 수도 있습니다.

26일 오후 3시 현재 나로호는 기립 상태에서 다시 눕혀져 조립동으로 이동 중입니다.

조립동 도착 예정 시간은 이날 오후 7시, 그리고 곧 조사에 착수할 예정입니다.

이날 한·러 기술진이 파악한 결과 나로호 1단부와 발사대를 잇는 연료공급 포트에서 헬륨가스 주입부의 이상이 확인됐습니다.

자세한 결과는 조립동에서 기술적 분석을 거쳐야 합니다.

일단 한국항공우주연구원은 발사체 내부의 문제가 아니고 발사체와 발사대를 연결하는 접촉 부위에서 일어난 현상이기 때문에 그것을 교체하면 될 것으로 판단하고 있습니다. 

<조광래 나로호발사추진단장과의 1문 1답>

 

-손상 부위와 정도는 어떤가?
“나로호에는 산화제와 케로신 포트가 하나씩 있는데, 여기에 헬륨과 질소 공급 배관이 함께 있다. 이 중 헬륨을 공급하는 포트에서 누설이 생겨서 기밀 유지가 안된 것이다. 이 부분은 조립동에서도 누차 점검을 했었고, 오늘 오전 점검에서도 이상이 없었다. 그러다가 엑체 핼륨을 220기압으로 공급하는 과정에 갑자기 압력이 저하됐다. 현장에 접근해서 확인해보니 기밀 유지하는 공급 실링이 손상됐다. 이는 현장에서 작업이 불가능해 조립동으로 이송을 해야 한다.”

-왜 경미하다고 판단하는가?
“우선 발사체 내부의 문제가 아니고, 발사체와 발사대를 연결하는 접촉 부위에서 일어난 현상이기 때문이다. 실링은 접착면의 기밀을 유지하는 것인데, 그것은 교체하면 될 것으로 판단된다. 그러나 실링의 손상 원인을 분석하기 위해 시간이 필요하다. 혹시 알지 못하는 원인으로 파손됐다면 좀 더 구체적으로 조사할 시간이 필요하다.”

-오전에는 발사체의 문제가 아니라고 했는데, 점검은 발사체를 점검한다고? 파손된 부위가 발사체에 붙어있는 것인가?
“문제가 된 부분은 발사체와 지상설비를 연결하는 중간부위로, 이륙하면 분리되면서 발사대로 수거된다. 이번에 가스가 새는 부분은 발사체와 지상설비가 만나는 점이다.”

-언제부터 분석이 가능한가?
“현재 눕혀진 상태로 오늘 오후 7시에 조립동에 도착하면, 늦게부터 점검에 들어갈 것이다.”

-다른 부품에서도 같은 문제가 발생한다면?
“이 부분은 고압에 대비해 이중으로 구성되어 있는데, 이 부분이 터지면서 접합면이 돌출될 수 있다. 같은 여러 종류의 부품을 우리도 여러 개 가지고 있다. 부품의 수급에는 문제는 문제가 없다. 현재는 한 부위가 삐져 나와 있는데, 실제 포트를 열어 봐야 몇개가 터졌는지 알 수 있다.”

-실링 재질은? 이번 조사에는 우리 연구진도 확인이 가능한가?
“실링 재질은 고무다. 실링의 제조는 러시아 측이다. 그러나 이는 일반 산업체 등에서도 많이 사용하는 것이다. 이번 작업은 한국과 러시아 기술진이 같이 수행한다.”

-오전 브리핑 때는 우리나라 연구진 볼 수 없다고 했었는데?
“기술보호 협정에 따라 우리나라 연구진이 접근할 수 없는 것은 엔진이다. 지금 사고가 난 부분은 접촉 가능하다. 처음 보고 때는 상황 파악이 완벽하게 되지 않았었다.”

-러시아 쪽의 점검 부실인가?
“이 물건을 제작한 것은 러시아지만, 실제로는 우리나라 인원과 설비가 함께 작업을 했고, 기밀 실험도 같이 했다. 체크하는 센서도 우리 것이다. 작업을 공동으로 했기 때문에 러시아에 모든 책임이 있다고는 볼 수 없다. 발사 전600단계를 거치는데. 한 단계마다 만족하지 않으면 넘어갈수 없다. 오늘은 240단계 무렵 중단 된 것이다.”

-이번 사고의 원인이 된 헬륨가스의 역할은?
“헬륨은 발사체 내부의 여러가지 벨브를 구동시키고, 또 연료 산화제나 터보펌프 탱크를 가압시켜 펌프가 받는 부담을 줄여주는 역할을 한다. 그래서 로켓에 연료를 주입하는 순서도 헬륨, 케로신, 엑체산소 순이다. 이는 먼저 추진제를 공급하고 나면 상황을 되돌리기 어렵기 때문이다. 때문에 이번 상황에서 추진제는 아예 들어가지 않은 상황이다.”

-헬륨은 넣고 빼어도 문제가 없나?
“로켓 내부의 헬륨 탱크는 비교적 작다. 또 고압탱크 개발 규격 상 사용 횟수도 매우 높다.”

-문제 발견이 10시 1분인데 다시 눕히기 시작한 시간이 늦지 않았나?
“수직상태에서 문제가 발생하면 발사체의 CT를 홀드시켜 기능 정지시키고 문제가 생긴 그 상태에서 관찰을 해야 한다. 또 다른 문제가 있는지도 확인하고 점검을 한다.”

-배관 등 다른 부분에서의 문제 가능성은?
“지금 나타난 현상으로 볼 때 배관엔 문제가 없다. 발사체 요소마다 센서를 설치해 놨는데 특이 현상 없었다.”

-1차 발사 때도 고압탱크 압력 저하가 있었다. 지금과 어떻게 다른가?
“발사체 내부에 있는 헬륨 탱크가 일정 압력을 유지해야 하고, 마지막 발사 15분 전 자동카운트 시작 후 -8초까지 헬륨탱크 규정압력을 유지해야 한다. 1차 발사 때는 이륙 전 헬륨가스 압력을 유지하면서 엔진 구동에 따라 소모되는 양을 이륙 직전까지 보충했는데, 이 때 일시적으로 220bar가 유지되지 않아서 스톱됐다.”

-당시 나로호관리위원회가 열리고 있었나?
“이날 오전 10시경 열려서 회의를 하던 중에 연락을 받았다.”

-31일 발사 가능성?
“지금 정확한 원인이 밝혀지지 않았기 때문에 단정적으로 말하기 어렵다. 또 모 언론에서 나로호는 겨울에 발사가 안된다고 했는데, 나로호가 사용하는 액체산소 온도가 영하 183℃도다. 겨울에 못 쏠 이유가 없다.”

-나로호관리위원회 일정은?
“이는 정부에서 결정할 일이다. 지금 상황으로 보면 내일중 한러 기술시험위원회가 열리지만, 나로호관리위원회는 열리기 어렵다. 일단 조립동으로 들어가면 그 때부터 카운터를 다시 해야 한다.”


posted by 글쓴이 과학이야기

26일 오전 11시 전남 고흥 나로우주센터에서 긴급 브리핑 중인 김승조 한국항공우주연구원장과 항우연 기술진.

26일 오전 11시 나로호 3차 발사 준비 절차가 전면 중단됐습니다.

■ 발단

이날 한-러 기술진은 나로호 발사를 위한 준비 과정 중인 오전 10시 10분 경 1단부로 헬륨가스를 공급하는 장치에서 압력이 떨어지는 사실을 발견했습니다.

이에 기술진이 직접 환인한 결과 공급장치의 결속부에 있는 씰이 파손된 것을 확인했습니다.

이 장치는 기계 결속 장치 사이의 밀폐율을 높이는 역할을 합니다.

상온에서 기체상태인 헬륨 등 연료를 액체 상태로 만들려면 극저온 상태를 유지해야 하기 때문입니다.

이날 브리핑한 김승조 한국항공우주연구원장에 따르면 나로호 1단부를 전담하는 러시아측은 이 씰의 예비 부품을 갖고 있다고 합니다.  

■ 절차

그런데 문제는 이 씰을 교체하기 위해서는 현재 기립 상태인 나로호를 다시 눕히고, 조립동으로 가져와야 한다는 것입니다.

나로호를 조립동에서 발사대로 옮길때와 같이 무진동 차량에 실어 저속으로 옮기면 하루, 교체 하루(최상의 조건일 경우), 다시 조립동에서 발사대로 이동 하루, 그렇게 최소 3일이 필요합니다.

■ 문제점

여기에는 심각한 문제가 있습니다.

이번 수리 절차는 보안 상의 이유로 1단 부를 맡은 러시아만 작업에 참여하고, 우리 기술진은 참관 조차 못한다는 것입니다.

즉 조립동으로 옮겨 정밀조사를 할 때 다른 이상이 있어도 우리늘 알 수 없고, 러시아가 제공하는 정보에 전적으로 의존해야 합니다.

실제 이날 브리핑에서 항우연 관계자들은 현재 문제가 된 씰의 제질조차 모르고 있습니다.

posted by 글쓴이 과학이야기
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