한국생명공학연구원 유전체자원센터 박홍석 박사팀은 유전체 해독을 통해 진돗개가 순수 계통을 가진 고유 품종이란 사실이 밝혀냈습니다.
개는 전 세계적으로 400여 종류의 품종이 있는데, 유전체가 해독된 것은 2005년 복서(Boxer)라는 품종 이후 세계에서 두 번째입니다.
전세계 79개의 개 품종 계통도. 진돗개의 미토콘드리아 DNA (빨강화살표)를 79 품종과 계통도를 분석한 결과, 진돗개는 고유한 품종임을 입증하고 있음.
복서(Boxer)는 독일이 원산지인 품종으로 군견, 호신견, 애완견 등 다양한 용도로 사육되며, 2005년 미국 MIT와 영국 생거 센터(Sanger Center)에 의해 유전체가 해독되었습니다.
연구팀은 진돗개 유전체를 해독한 후 복서 유전체와 비교 분석해 진돗개만의 유전학적 특징을 밝혀내었습니다.
연구결과 진돗개와 복서의 유전체 염기서열 변이는 약 0.2%로, 사람의 인종 간 변이가 0.1%점을 감안할 때 두 품종 간에 큰 유전적 차이가 있는 것으로 분석됐습니다.
이는 개의 경우 품종마다 오랜 시간동안 인위적인 선발과 교배에 의해 유전적 격리가 있었기 때문으로 해석됩니다.
또한 진돗개와 복서의 유전자 구조를 비교한 결과, 전체 유전자 구조 차이가 0.84%인 반면 후각 기능과 관련한 유전자 변이는 무려 20%로 약 24배의 차이가 발생했습니다.
이는 개의 후각 유전자 부분에 활발한 변이가 일어나고 있다는 점을 시사합니다.
최근 개의 품종 간 안면골격 형태가 다양한 것이 후각 유전자 변화에서 비롯된 것으로 추정하는 연구결과들이 보고되고 있는데, 이번 연구 결과는 이에 대한 분자생물학적 근거를 제시한 셈입니다.
연구팀은 또 진돗개의 미토콘드리아 염기서열을 해독한 후 계통 분류학적 비교를 통해 진돗개가 순수 계통을 가진 고유 품종이라는 것을 입증했습니다.
연구팀이 전 세계 79개 품종을 대상으로 미토콘드리아 DNA 구조 분석과 계통분류학적 분석을 수행한 결과 진돗개는 전 세계 다른 품종과 확연하게 다른 순수 계통을 가진 품종이라는 것이 입증되었습니다.
진돗개 미토콘드리아 DNA 구조. 진돗개 미토콘드리아 구조를 전 세계 79 품종과 비교한 결과 9개의 영역에서 진돗개만의 특이적인 변이가 발견됨(화살표).
이번 연구를 통해 규명된 진돗개 유전체 해독 결과는 향후 진돗개의 순수혈통 보존은 물론 진돗개 고유 유전체 자원을 활용한 우수 품종 개발 등에 중요한 유전 정보를 제공할 전망입니다.
또 개는 암, 백내장, 면역 질환, 심장 질환 등 인간과 360가지 이상의 공통된 유전병을 가지고 있는 모델생물로서, 향후 이와 관련된 유전자 연구에도 유용한 정보를 제공할 전망입니다.
이번 연구결과는 유전체 분야의 권위 있는 전문 학술지 'DNA 연구(DNA Research)'지 4월 4일자 온라인 속보판에 게재되었습니다.
(논문명 : Genome Analysis of the Domestic Dog (Korean Jindo) by Massively Parallel Sequencing)
이번 연구에 사용한 진돗개 :
이름 - 금강 / 생년월일 2008.1.10 / 성별 - 수컷 / 등록번호 JD-08-0138863-ROK(한국애견연맹)
<박홍석 박사>
1. 인적사항
○ 성 명 : 박 홍 석 (50세, 교신저자)
○ 소 속 : 한국생명공학연구원 유전체자원센터장
(겸) 과학기술연합대학원대학 교수
2. 학력
1981 - 1985 전남대학교 자연과학대학 생물학과(학사)
1985 - 1987 성균관대학교 이과대학 유전학과(석사)
1992 - 1995 일본 Kyoto Institute of Technology 분자세포유전학(박사)
3. 경력사항
2000 - 현 재 한국생명공학연구원, 선임연구원, 책임연구원
2004 - 현 재 한국생명공학연구원 유전체연구단장/센터장
2004 - 현 재 (겸) 과학기술연합대학원대학 교수
2007 - 현 재 교과부?유전체정보생산연구사업, 연구책임자
2001 - 2004 침팬지게놈국제공동연구 한국대표
1998 - 2000 일본 이화학연구소 선임연구원 (인간게놈프로젝트 팀리더)
1997 - 1998 일본 국립유전학연구소 연구원
4. 학회활동
2008 - 현재 Genomics & Informatics 편집위원
2003 - 현재 HUGO (Human Genome Organization) 정회원
5. 전문 분야 정보
- 인간을 포함한 동/식/미생물 유전체 연구
6. 인간과 침팬지 관련 주요발표논문 :
- 인간 21번 염색체 해독 (Nature, 2000)
- 인간 게놈 해독 (Nature, 2002)
- 인간과 침팬지 게놈 비교 물리지도 완성 (Science, 2002)
- 침팬지 21번 염색체 해독 (Nature, 2004)
- 침팬지 Y 염색체 해독 (Nature Genetics, 2005)
- 인간 11번 염색체 해독 (Nature, 2006)
- 한국인 유전자 영역 선택적 게놈 해독 (Genome, 2010)
- 인간과 침팬지 유전자 변화 (Functional & Integrative Genomics, 2011)
- 이웃간 융합유전자 형성 메커니즘 규명 (Functional & Integrative Genomics, 2012)
※ 기타, 한우, 돼지, 식물, 미생물등 유전체 연구 논문 80편 |
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그동안 신경모세포종을 일으키는 발암 유전자로 MYCN와 ALK 돌연변이 유전자가 중요한 인자로 알려졌지만, 암이 발생하는 기작이나 두 유전자 간의 상호작용에 대해서는 많은 부분이 밝혀지지 않았습니다.
한국생명공학연구원 노화과학연구센터 이정수 박사가 미국 다나-파버 암연구소(Dana-Farber Cancer Institute)와 공동으로 소아암의 일종인 신경모세포종에서 두 개의 발암 유전자의 상호작용을 통해 암이 발생되는 과정을 밝혀냈습니다.
연구팀은 모델동물인 제브라피시를 활용해 MYCN 유전자가 비정상으로 증폭되면서 신경모세포가 암세포로 발전하는 과정에서 ALK 돌연변이 유전자가 작용하여 암의 발생을 촉진시키는 과정을 새롭게 규명했습니다.
연구팀은 우선 제브라피시에서 MYCN 유전자만을 교감신경계 특이적으로 과량 발현시켜 제브라피시의 교감신경계 신경모세포가 비정상적으로 증식하다가 특정 시기에 도달하면 다수의 신경모세포가 죽어 버리는 현상을 확인했습니다.
MYCN 증폭과 ALK 돌연변이간의 상승작용에 의한 신경모세포종의 형성과정 모식도
또 ALK 돌연변이 유전자만을 발현시킨 경우에는 신경모세포의 비정상적인 증식이 일어나지 않아 암세포로 발전하지 않은 사실도 밝혀냈습니다.
반면 MYCN 유전자와 ALK 돌연변이 유전자를 동시에 발현시킨 결과 MYCN 유전자만 발현된 경우보다 암 발생의 빈도가 약 3배 (55.6% vs 17.3%) 증가했습니다.
암의 발생시기도 ALK와 MYCN 유전자가 같이 발현되는 경우 MYCN 유전자만 발현될 경우에 비해 약 6~8주 이상 빨리 발병하는 결과를 보였습니다.
이러한 결과의 원인으로 MYCN 유전자에 의해 암 발생 과정 중 나타나는 신경모세포의 죽음을 돌연변이 ALK 유전자가 저해함으로써 암의 발생시기와 빈도를 증가시킨다는 사실이 확인됐습니다.
(A) MYCN 과발현에 의하여 신경모세포종이 발병한 형광단백질로 표지 형질전환 제브라피시 (화살표). DβH: 대조군, MYCN: MYCN 과발현 제브라피시
(B) 신경모세포종의 조직학적 분석. MYCN 과발현 제브라피시는 전형적인 신경모세포종의 조직학적 특징 (과염색성의 핵을 지니면서 작고 둥근 형태의 미분화 신경세포들)을 지닌 암을 발병함. SCG: Superior Cervical Ganglia (상경신경절), IRG: Interrenal gland (간신선).
※ Cancer Cell, 21(3):325-326 인용
시간에 따른 MYCN 과발현과 돌연변이 ALK의 상승작용에 의한 신경모세포종의 발병 빈도.
6개월을 추적하여 관찰한 결과, MYCN을 과발현시킨 제브라피시에서는 약 13~15주경에서부터 암이 발병되어 6개월 후 약 17%의 발병률을 보이는 반면, ALK 돌연변이가 MYCN과 같이 발현되는 경우 약 7~9주경에서부터 발병이 관찰되며 6개월후 발병률 또한 약 55%정도로 증가함. ALK 돌연변이만을 발현시킨 경우에는 암의 발병이 관찰되지 않음.
※ Cancer Cell, 21(3):325-326 인용
이번 연구 결과는 신경모세포종의 진단이나 치료에 암 유전자 변이에 따른 맞춤 치료를 위한 중요 단서를 제공하고 있습니다.
특히 증폭된 MYCN 유전자와 ALK 돌연변이 유전자를 같이 갖고 있는 신경모세포종의 치료에 있어서 ALK 유전자를 저해하는 치료물질을 활용해 암을 치료할 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다.
이번 연구결과는 종양학 분야의 세계적 권위지인 'Cancer Cell'지 10주년 기념호에 3월 19일자로 발표됐습니다.
(논문명 : Activated ALK Collaborates with MYCN in Neuroblastoma Pathogenesis)
용 어 설 명
신경모세포종 (Neuroblastoma) :
소아기에서 암과 관련된 사망의 약 10%를 차지하는 소아암(pediatric cancer)의 일종으로서, 발생 중의 교감신경계에서 발병하는 것으로 알려져 있으며, 미국의 경우 한 해 약 700여명의 신경모세포종 환자가 새롭게 발생하는 것으로 보고되고 있다.
신경모세포 (Neuroblast) :
신경계에서 세포분열을 통해 신경세포를 생산할 수 있는 전구체 세포
MYCN :
전사인자인 MYC 단백질 중 신경계 특이적 인자로서, 특히 신경모세포종에서의 증폭이 빈번하게 관찰되며 나쁜 예후에 중요한 마커로 사용된다.
ALK (Anaplastic lymphoma kinase) :
세포의 신호수용체 중 하나로서, 림프종, 비소세포성 폐암, 신경모세포종 등에서 유전자 이상이 발견된다. ALK의 저해제로 개발된 화이자사에서 crizotinib (상품명 Xalkori)의 경우 현재 임상실험이 진행 중이며 폐암 치료에 효과가 있는 것으로 보고되었다.
제브라피시 :
경골어류 중 하나인 제브라피시는 담수에 서식하는 관상용 물고기로서, 1980년 초 실험용 동물로 도입이 되었다. 많은 자손의 개체수, 빠른 초기 발생, 투명한 몸체, 실험조작의 용이성, 다양한 종류의 돌연변이체와 형질전환체, 사람과의 높은 유전학적 유사성 등의 장점으로 인해 최근 들어 마우스와 더불어 실험용 척추동물로서 많이 사용되고 있다.
교감신경계 (sympathetic nervous system) :
부교감신경계와 함께 자율신경계를 이루는 신경계로서, 맥박 증가, 혈압 상승 등의 '싸움'을 준비하는 긴장상태를 유지시켜주는 기능을 담당한다.
Cancer Cel :
미국 Cell Press에서 발행되는 Cell 자매지로서, 종양학 분야에서 세계 최고 권위의 과학잡지 (IF값 26.925)
| <이정수 박사>
1972년생
주요 학력
1991～1995 연세대학교 생물학 (학사)
1995～1997 연세대학교 생물학 (석사)
1998～2004 미국 유타주립대학교 (박사)
주요 경력
2004～2010 Dana-Farber Cancer Institute, 박사후 연구원
2010～현재 한국생명공학연구원, 선임연구원
연구분야
ㅇ 신경계 발생 및 혈관계 발생
ㅇ 신경유도물질의 암 발생 기전 연구
ㅇ 신경유래 유전자의 대사 조절 기전 연구
주요 연구업적
○ Lee JS, Sophia von der Hardt, Melissa A. Rusch, Sally E. Stringer, Heather L. Stickney, William S. Talbot, Robert Geisler, Christiane N?sslein-Volhard, Scott B. Selleck, Chi-Bin Chien, Henry Roehl. (2004) Neuron. 44:947-60 "Axon sorting in the optic tract requires HSPG synthesis by ext2/dackel and extl3/boxer"
○ Lee JS, Chien CB (2004) Nature Reviews Genetics. 5: 923-935
"When sugars guide axons: insights from heparan sulphate proteoglycan mutants."
○ Padmanabhan A*, Lee JS*, Ismat FA, Lu MM, Lawson ND, Kanki JP, Look AT, Epstein JA. (2009) Proceedings of the National Academy of Sciences. 106: 22305-10
"Cardiac and vascular functions of the zebrafish orthologues of the type I Neurofibromatosis gene NFI."
(* Co-first authors)
○ Lee JS*, Arun Padmanabhan*, Jimann Shin, Feng Guo, Shizhen Zhu, Jonathan A. Epstein, John Kanki, Thomas Look. (2010) Human Molecular Genetics, 19: 4643-4653.
"Proliferation and migration of oligodendrocyte progenitor cells are regulated by the zebrafish orthologues of the NF1 tumor suppressor gene" (* Co-first authors).
○ Zhu S*, Lee JS*, Guo F, Shin J, Perez-Atayde AR, Kutok JL, Rodig SJ, Neuberg DS, Helman D, Feng H, Stewart RA, Wang W, George RE, Kanki JP, Look AT. (2012) Cancer Cell. 2012 21(3):362-73. "Activated ALK Collaborates with MYCN in Neuroblastoma Pathogenesis". (* Co-first authors) |
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형광을 나타내는 나노입자는 바이오센서나 바이오이미징 등 광범위하게 활용될 수 있기 때문에 생체 내에서 안전하면서도 다양한 형광색을 갖는 물질 개발에 활용되고 있습니다.
대표적인 형광 나노입자로는 양자점이란 반도체 결정체가 있는데, 이들은 크기에 따라 여러 가지 고유한 형광을 나타내는 특징이 있습니다.
그러나 양자점은 카드늄 같은 중금속 원소를 활용함에 따라 생체 내 독성이 생길 수 있는 안전상의 문제를 갖고 있습니다.
또 다른 접근 방법으로 탄소를 기반으로 한 나노입자 개발이 진행되고 있는데, 열분해 방식이나 레이저를 이용하여 제작함에 따라 합성과정이 어렵고 생체응용을 위해 추가적인 표면처리 과정을 필요로 하는 단점이 있습니다.
■ 한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 정봉현, 정진영 박사팀이 세계 최초로 다양한 형광색을 나타내는 풀러렌 나노입자를 개발했습니다.
풀러렌(fullerene, C60)은 60개의 탄소로 이루어진 탄소 나노물질로, 크기가 약 1 나노미터로, Smally 박사팀은 풀러렌을 발견한 공로로 1996년 노벨상을 수상한 바 있습니다.
풀러렌(C60) 구조
연구팀은 풀러렌을 이용해 생체 친화적이며 다양한 형광을 나타내는 나노입자를 세계 최초로 개발했습니다.
이번에 개발한 나노입자는 플러렌에 테트라에틸렌 글라이콜(tetraethylene glycol)를 결합시켜 만들어졌습니다.
물에 잘 안 녹는(소수성) ‘풀러렌’에 물에 잘 녹는(친수성) ‘테트라에틸렌 글라이콜’을 혼합한 후 촉매제인 리튬 하이드록사이드(LiOH)를 이용하여 제조한 형광 풀러렌 나노입자의 구조 및 개요도. 풀러렌의 농도에 따라 풀러렌 한 개당 결합된 테트라에틸렌 글라이콜의 수가 달라지며, 개수가 적을수록 붉은색에 가까운 형광을 띔
다양한 색을 나타내는 수용성 형광 풀러렌 나노입자와 각 대표색의 나노입자를 주입한 암세포 내 형광 이미징 사진
연구결과 물에 잘 녹는 성질을 갖는 동시에 형광이 약한 풀러렌 입자의 형광을 크게 증가시켜 형광물질로서 사용이 가능해 기존의 복잡한 공정으로 만들어지는 나노입자보다 간편하면서도 생체 응용을 위한 추가 표면처리가 필요 없는 장점을 갖췄습니다.
또 두 결합 물질의 농도 비율에 따라 풀러렌 나노입자의 형광색이 파랑에서 주황까지 다양하게 나타나고, 이러한 풀러렌 나노입자는 세포독성 적어 세포이미징에도 활용 가능할 전망입니다.
이번 연구결과는 재료 분야의 세계적 권위지인 '어드반스드 머트리얼(Advanced Materials)'지 3월 19일자 온라인 속보판에 게재됐고, 국내외 특허 출원됐습니다.
(논문명 : Color-tunable photoluminescent fullerene nanoparticles)
용 어 설 명
양자점(Quantum Dots) :
화학적 합성 공정을 통해 만든 나노미터 크기의 반도체 결정체로서 초미세 반도체, 디스플레이 등의 분야에서 다양하게 활용될 수 있음
풀러렌(fullerene) :
탄소 동소체 중 하나로 60개의 탄소가 육각형과 오각형으로만 이루어져 있으며 1985년 Smally 박사에 의해 처음 발견된 이후로 구조와 물리화학적 특성이 활발히 연구되고 있는 분자이다.
독특한 대칭구조에 의한 반도체성 특성을 나타내며 자외선의 빛을 잘 흡수하며 전자전달특성이 뛰어나 태양전지의 재료로도 활용되고 있다.
뿐만 아니라 작은 크기(약 1nm)를 이용하여 약물이나 생체분자를 운반, 전달하는 등 생물/의약학 분야에도 활용되고 있다.
바이오이미징 :
세포나 조직의 특성 및 활성을 관찰하기 위해 세포나 조직에 형광물질을 주입하여 현미경을 통해 관찰하는 기술로 최근 형광 나노입자를 적용하는 연구가 활발히 진행중이다.
재료학회지 'Advanced Materials' :
Willey 사에서 발행되는 재료분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 학회지(IF값 10.88)
| <정봉현 박사>
1959년생
주요 학력
1978-1982 서울대학교 공과대학 화학공학과(학사)
1982-1984 한국과학기술원 화학공학과 (석사)
1983-1987 한국과학기술원 화학공학과 (박사)
주요 경력
○ 1990 - 1991 : California Institute of Technology, Post-Doc
○ 1987 - 2000 : 한국생명공학연구원 선임연구원/책임연구원
○ 2001 - 2003 : 한국생명공학연구원 융합생명공학연구실 실장
○ 2003 - 2005 : 한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 센터장
○ 2006 - 2008 : 한국생명공학연구원 바이오나노연구단 단장
○ 2008 - 현재 : 한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 센터장
연구분야
○ BioNanotechnology(바이오나노)
○ Biochip/Biosensor(바이오칩/바이오센서)
○ Nanomedicine(나노메디슨)
주요 연구업적
○ 국제학술지 160편
○ 국내학술지 50편
○ 특허 출원 및 등록 120건 |
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정진영 박사,
테트라에틸렌 글라이콜,
풀러렌,
한국생명공학연구원
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유전자변형작물 GMO는 유전자재조합기술을 이용해 어떤 생물체의 유용한 유전자를 다른 생물체의 유전자와 결합시켜 특정한 목적에 맞도록 유전자 일부를 변형시킨 생물입니다.
GMO는 우리 생황과 이미 밀접한 식량작물 외에도 가축사료나 의약품, 에너지원 등을 만드는 데 광범위하게 사용되고 있습니다.
그러나 유전자변형식품에서 아직 발견하지 못한 독성이 가져 인체에 해를 끼칠 수 있다는 논란이 계속되고 있습니다.
□ 실제 지난 2002년 영국에서 GMO 사료를 실험하는 과정에서 T-25 유전자조작 옥수수 사료를 먹은 닭의 사망률이 일반 닭보다 2배나 높았다고 보고된 바 있습니다.
또 앞서 1998년 영국에서는 쥐에게 GMO 감자를 먹인 푸스타이 박사의 실험이 일반에 공개되면서 충격을 준 바 있습니다.
이 실험 결과, 태어나면서부터 110일간 GMO 감자를 먹은 쥐들에게서 면역기능 저하와 함께 뇌 수축과 주요 장기 손상이 나타났습니다.
그런데 더욱 놀라운 것은 발표 후 해당 연구소가 푸스타이 박사를 해고한 것입니다.
그리고 최고 권위의 영국왕립학회마저 실험 설계가 부적절하고 실험 대상이 불확실하다며 푸스타이 박사 실험 결과를 애써 외면하려 했습니다.
바로 과학이 자본의 영향을 받았기 때문입니다.
이에 대해 지난 2006년 유럽 13개국의 저명 과학자 22명이 이 실험을 재연한 결과 푸스타이 박사의 연구 결과가 맞았음을 확인했습니다.
그러나 유전자조작을 경영 논리로 접근하는 기업이 있는 한 이 같은 문제는 더욱 심각해 질 것입니다.
□ 일례로 제초제를 개발하는 미국의 한 업체는 모든 녹색 식물을 죽이는 제초제를 개발한 뒤 다시 이에 견디는 GMO 콩을 개발했습니다.
그리고 시장에 이 제초제와 GMO 콩을 함께 판매하는 마케팅을 전개했습니다.
당시 사람들은 이 콩 말고도 다른 수 많은 종자들이 있기 때문에 이를 간과했습니다.
그러나 1996년 당시 이 콩의 미국 시장 내 점유율은 2%에 불과했지만, 2008년에는 점유율이 무려 90%까지 올랐습니다.
그러나 이 GMO 콩의 유해성은 지금까지 누구도 검증하지 않았고, 검증하기도 어려운 채 현재 가장 많이 팔리는 콩이 되었습니다.
자본이 자신들의 껄끄러운 사실을 숨기려하기 때문입니다.
국제 바이오안전성의정서에는 우리나라를 비롯하여 162개국이 가입했는데, 유전자변형작물 재배면적의 70% 이상을 점유하고 있는 미국, 아르헨티나, 캐나다, 우루과이, 호주, 칠레 등은 비당사국입니다.
이처럼 유전자변형작물(GMO)에 대한 유해성 논란이 갈수록 사회 이슈화되고 있는 가운데 우리나라 GMO개발과 재배, 인식 등을 망라하는 통계가 발표돼 주목받고 있습니다.
□ 한국생명공학연구원 바이오안전성정보센터(KBCH)는 웹사이트(www.biosafety.or.kr)를 통해 국내 유전자변형생물체의 연구개발, 위해성 심사, 수입 승인, 작물 재배, 공공인식 등 개발에서 소비에 이르는 주요 통계를 발표했습니다.
◆유전자변형생물에 대한 인식은
유전자변형생물체(LMO·GMO)는 유전자재조합기술 등 현대 생명공학기술을 이용해 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 것은 제초제 내성 콩이나 해충저항 옥수수 등 식물, 형광물고기 등 동물, 효소생산 미생물 등 그 범위가 광범위합니다.
KBCH가 전국 성인남녀 1000명을 대상으로 지난해 말 실시한 인식조사를 보면, 우리나라 국민들의 유전자변형생물체(LMO)에 대한 인지도는 전년대비 4.6% 상승했습니다.
응답자의 대부분은 취급·보관·유통(88.1%), 표시제(88.1%), 수입(86.3%), 연구개발(77.8%) 등 유전자변형생물체에 관한 거의 모든 부분의 규제가 필요한 것으로 생각하고 있었습니다.
LMO의 필요성에 대한 인식도 의학 분야와 식료품 분야의 차이가 발생했습니다.
LMO 제품을 구입할 의사가 있는 제품으로는 산업바이오·바이오화학(57.6%), 의료·의약(57.4%), 바이오에너지(56.7%) 분야가 높았고 축산제품(17.5%), 식품·농산물(27%)의 구입의향은 매우 낮았습니다.
◆우리 주변의 유전자변형생물
생명연이 밝힌 유전자변형생물체 관련 연구시설은 지난해 말 현재 1936개소가 신고돼 그 중 1798개소가 운영 중입니다.
이 가운데 위해 등급이 높은 29개 연구시설은 엄격한 허가 절차를 받아 운영하고 있습니다.
지난해 시험·연구를 목적으로 국내에 수입된 유전자변형생물체는 쥐와 대두 등 총 239건으로 2008년 이후 매년 증가 추세에 있습니다.
또 지난해 GMO의 위해성 심사는 식품용으로 콩 3종, 옥수수 2종과 함께 미생물 1종이 처음으로 승인됐고, 사료용으로는 콩 3종, 옥수수 8종, 면실 2종이 심사 승인됐습니다.
이에 따라 2008년 이후 식품용으로는 7개 작물, 1개 미생물 등 총 76건에 대해 위해성심사 승인됐는데, 작물별로는 콩 8건, 옥수수 41건, 면실 14건, 감자 4건, 카놀라 6건, 사탕무 1건, 알팔파 1건 등입니다.
사료용으로는 5개 작물, 총 71건에 대해 위해성심사가 승인됐고, 작물별로는 콩 9건, 옥수수 40건, 면실 15건, 카놀라 6건, 알팔파 1건 등입니다.
전체 수입 규모는 지난해 콩, 옥수수, 면실 등 농산물 27억 달러(785만 t) 규모에 달합니다.
이 가운데 콩은 4.7억 달러(85만 t) 규모가 수입 승인돼 주로 식용유 제조에 이용됐고, 옥수수는 22억 달러(687만 t) 규모가 수입승인 돼 사료, 전분, 전분당 제조용으로 이용됐습니다.
우리나라는 지식경제부를 포함한 6개 중앙행정기관에서는 LMO법에 따라 용도별로 유전자변형생물체를 관리 중입니다.
이들 기관은 현재 제도의 운영상 나타난 일부 미비점 개선·보완 중이며, LMO법의 일부 개정안은 현재 국회에 제출된 상태입니다.
한국바이오안전성정보센터는 「유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률(LMO법)」(제32조)에 근거하여 지식경제부의 지원을 받아 유전자변형생물체 관련 정보의 수집 관리 제공 홍보 및 교류 확대를 위한 업무를 수행하는 전문정보조직으로서, LMO국가통합정보망(관계기관 정보 통합 관리)과 바이오안전성포탈(www.biosafety.or.kr, 대국민 정보공개)을 구축 운영하고 있으며, 유전자변형생물체관련 동향과 정보를 집대성한 『바이오안전성백서』와 전문계간지 『Biosafety』를 발간 배포하고 있다.
□ 문의 : 한국생명공학연구원 바이오안전성정보센터
장호민 센터장 (042-879-8300) |
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위암은 한국인에게 발생하는 주요 암의 하나로, 헬리코박터균은 위암 발생의 주요 원인으로 지목되고 있습니다.
헬리코박터균은 위벽에 만성위염을 유발하여 위암을 진행시키는 것으로 알려졌지만, 그 명확한 기전은 밝혀지지 않은 상태입니다.
헬리코박터균이 원인이 되는 위암을 VDUP1(Vitamin D Upregulated Protein 1) 유전자가 억제한다는 연구 결과가 나왔습니다.
한국생명공학연구원 김형진 박사팀은 헬리코박터균에 의해 위암이 발생한 동물모델을 이용하여 위암 발생 기간 동안 VDUP1 유전자의 역할을 규명하고, 해당 유전자가 결핍되면 종양발생이 증가한다는 사실을 확인했습니다.
연구팀은 정상 실험쥐와 VDUP1 유전자를 제거한 실험쥐를 대상으로 암 발생 유도물질을 투여한 후 헬리코박터균을 감염시켰을 때, 정상 실험쥐에 비하여 VDUP1 유전자가 제거된 쥐에서 위암 발생이 증가함을 밝혔냈습니다.
또한 VDUP1 유전자를 과 발현 처리하였을 때 염증성 물질(TNFα, NF-kB 및 COX2 등)의 발현이 억제되어 위암 발생이 감소한다는 것을 규명했습니다.
이번 연구결과는 앞으로 위암발생과 진행단계 예측 및 적절한 치료법 선택에 있어 위암 환자의 VDUP1 유전자 분석이 유용할 것임을 의미하는 것으로, 위암 예방 및 치료제 개발에 활용될 수 있을 전망입니다.
이번 연구는 생명연 김형진 박사, 권효정 박사와 함께 서울대 김대용 교수팀의 공동연구로 진행됐습니다.
연구결과는 위장관 연구분야에서 세계 최고 권위를 자랑하는 'Gut'지 2012년 1월호에 발표됐고, 주목받는 논문으로써 해설이 붙여졌습니다.
(논문명: Vitamin D₃upregulated protein 1 deficiency promotes N-methyl-N -nitrosourea and Helicobacter pylori-induced gastric carcinogenesis in mice)
VDUP1유전자가 결핍되어 있는 마우스(VDUP1 KO)와 그렇지 않은 정상마우스(WT)에서 헬리코박터균의 감염으로 발생되는 위암 병변비교결과: VDUP1결핍마우스에서 더 진행된 단계의 종양형태를 보임.
용 어 설 명
VDUP1 :
VDUP1 (Vitamin D3 upregulated protein 1) 유전자 : 비타민 D를 처리한 세포에서 발현이 유발되는 유전자로 처음 알려졌으며, 세포분열주기를 방해하는 자극에서 발현되고, 과발현 되면 종양세포의 성장을 억제하는 것으로 알려져 있음
APOPTOSIS :
특정한 세포내 기전을 이용하여 세포자신을 죽이는 세포사망의 한 형태
NF-kB :
NF-kB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells): DNA전사를 조절하는 단백질 복합체로서 대부분의 동물세포에서 발견되며, 다양한 스트레스성 자극을 받아 나타나는 세포의 반응과 관련되어 있으며, 특히 감염에 대한 면역반응을 조절하는 핵심 역할을 담당하고 있음.
TNFα :
TNFα (tumor necrosis factor-alpha): 전신성 염증과 관련되어 있는 싸이토카인으로서 면역세포의 조절이 주요 역할이며, 세포의 apopotosis를 유발하는 등 다양한 반응을 유발하는 것으로 알려져 있음.
COX2 :
COX2 (Cyclooxygenase-2): Arachidonic acid를 prostaglandin으로 전환하는 효소
| <연 구 개 요>
위암은 전세계적으로 가장 빈발하는 악성종양 중의 하나로, 특히 한국을 비롯한 동아시아에서 높은 비율로 발생하고 있다.
위암의 발생에는 다양한 인자가 관여되어 있다고 알려져 있으며, 그 중에서 헬리코박터균의 감염은 주요 위험인자로 알려져 있다.
헬리코박터균은 만성위염증을 유발하고, 만성위축성위염, 장관성이형성 등의 과정을 거쳐서 위종양으로 진행한다.
NF-kB는 세포증식, apoptosis, innate immunity 및 염증반응에 관련되어 있는 유전자들을 조절하는 핵심역할을 수행하는 전사인자패밀리에 속하는 유전자이다.
사람의 위암발생에서는, 위암발생 초기 단계에 NF-kB가 지속적으로 활성화되는 것이 악성종양으로 진행하는데에 핵심적인 역할을 하고 있다.
헬리코박터균은 TLR 또는 TNFα를 포함한 싸이토카인 등의 염증성 신호전달체계를 자극하여 NF-kB 경로를 활성화시키게 되는데, 이 경로는 COX2와 같은 표적유전자의 발현을 유발하게 된다.
위암발생에 있어서 COX2의 상세한 역할은 잘 알려져 있지 않지만 COX2가 과발현되는 것이 세포증식의 촉진, apoptosis(세포자살) 억제, 혈관생성 유도 등과 밀접하게 관련되어 있다.
사람의 암세포주를 이용한 실험에서 비스테로이드성 항염증제 등으로 COX2를 특이적으로 억제하면 세포증식이 억제되고 apoptosis가 유도된다. 또한 COX2를 특이적으로 억제하는 약제들도 위암 발생을 효과적으로 억제한다.
VDUP1은 46-kDa의 단백질로서 비타민 D을 처리한 HL-60세포에서 특이하게 발현되는 것으로 동정되었는데, 세포분열주기를 방해하는 성장억제자극으로도 발현되며, VDUP1을 과발현시키면 세포분열주기의 진행을 억제하여 종양세포의 성장을 억제한다.
특히, VDUP1은 cyclin A2의 전사를 조절하기도 하며, 세포분열주기에 중요한 여러 가지 신호전달 유전자의 발현 조절에도 관여한다. 주목할 점은 실험쥐에서 VDUP1 유전자를 제거하면 간암의 발생이 증가한다.
사람에서는 몇몇 종류의 종양조직에서 VDUP1 유전자의 발현이 감소되어 있다.
최근 VDUP1의 mRNA수준이 위암조직에서 주변정상조직에서보다 현저하게 낮아지며, VDUP1의 발현이 낮은 것이 나쁜 예후와 관련되어 있다는 것이 알려졌다.
그러나 사람에서 위암의 병리발생에 있어서 VDUP1의 역할과 종양 발생에 있어서의 정확한 기전은 알려진 바가 없다.
본 연구에서는 잘 알려진 헬리코박터균에 의한 위암모델을 이용하여 위종양 발생 동안의 VDUP1의 역할을 규명하였으며, VDUP1이 결핍되면 세포의 turnover에 영향을 줌으로써 위 종양발생의 정도를 증대시킨다는 것을 규명하였다.
 위암환자의 조직에서 VDUP1의 발현 비교: 종양조직(우)에서 비종양성조직(좌)보다 VDUP1의 발현이 현저히 감소된 것을 보여주고 있음. |
<김형진 박사>
○ 성 명 : 김형진(53세)
○ 소 속 : 한국생명공학연구원 의생명마우스센터
2. 학력사항
1978.3 - 1982.2 서울대학교 수의학과 학사
1982.3 - 2084.2 서울대학교 수의공중보건학 석사
1985.3 - 1991.2 서울대학교 수의공중보건학 박사
3. 경력사항
1983.2 - 1984.3 한국과학기술원 생물공학연구부 연구원
1984.4 - 2000.3 한국화학연구소 안전성연구센터 선임/책임연구원
2000.3 - 현재 한국생명공학연구원 책임연구원
바이오의약인프라사업부장(현)
4. 주요성과
1. Hyo-Jung Kwon, Young-Suk Won, Ki-Taek Nam, Yeo-Dae Yoon, Hyang Jee, Won-Kee Yoon, Ki-Hoan Nam, Jong-Soon Kang, Sang-Uk Han, In-Pyo Choi, Dae-Yong Kim and Hyoung-Chin Kim, "Vitamin D3 upregulated protein 1 deficiency promotes N-methyl-N-nitrosourea and Helicobacter pylori-induced gastric carcinogenesis in mice", GUT, 61,1(53-63) (2012).
2. Hyo-Jung Kwon, Young-Suk Won, Yeo-Dae Yoon, Won-Kee Yoon, Ki-Hoan Nam, In-Pyo Choi, Dae-Yong Kim, and Hyoung-Chin Kim "Vitamin D3 up-regulated protein 1 deficiency accelerates liver regeneration after partial hepatectomy in mice", Journal of Hepatology 54(1168-1176) (2011)
3. Hyo-Jung Kwon, Young-Suk Won, Hyun-Woo Suh, Jun-Ho Jeon, Yan Shao, Suk-Ran Yoon, Jin-Woong Chung, Tae-Don Kim, Hwan-Mook Kim, Ki-Hoan Nam, Won-Kee Yoon, Dae-Ghon Kim, Jeong-Hwan Kim, Young-Sung Kim, Dae-Yong Kim, Hyoung-Chin Kim and Inpyo Choi , "Vitamin D3 Upregulated Protein 1 Suppresses TNF-a?-Induced NF-kB Activation in Hepatocarcinogenesis", The Journal of Immunology, 185(3980-3989), (2010)
4. Hyo-Jung Kwon, Jong-Hwan Lim, Jong-Tak Han, Sae-Bhom Lee, Won-Kee Yoon, Ki-Hoan Nam, In-Pyo Choi, Dae-Yong Kim, Young-Suk Won and Hyoung-Chin Kim ,"The role of Vitamin D3 upregulated protein 1 in |
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생명체를 이루는 수많은 세포들은 세포 내외부에서 신호전달체계를 통해 정보를 교환하고 생리현상을 조절하고 있습니다.
특히 암이나 우울증, 면역질환, 퇴행성질환 등 많은 질병들이 세포신호전달과 밀접하게 연관되어 있어, 세포신호전달 체계의 기능 연구와 신호전달 조절을 통한 질병 치료제 연구가 매우 활발히 진행되고 있습니다.
그동안 세포 신호전달체계에서 단백질이 인산화됨에 따른 단백질 활성의 변화는 인산화로 인해 단백질 구조가 변하면서 일어나는 것으로 알려져 왔습니다.
그러나 구체적으로 그 구조변화가 어떻게 일어나는지, 그리고 인산화 자체로 충분한지에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 상태였습니다.
□ 한국생명공학연구원(KRIBB) 단백체의학연구센터 박병철 박사팀이 중앙대 약학대학 조사연 교수팀과 공동으로 세포의 사멸 및 증식과 관련된 신호전달체계에서 'Pin1' 효소(프롤릴 이성화효소)가 신호전달 활성화에 핵심 역할을 한다는 사실을 규명했습니다.
공동 연구팀은 최근 들어 인산화된 단백질에 작용하는 효소들이 발굴되었고, 그 중 대표적인 것이 Pin1 단백질인 것을 바탕으로 세포신호전달체계 중 매우 중요한 JNK 신호전달체계가 Pin1에 의해 조절되는지를 연구했습니다.
JNK 단백질은 활성산소나 자외선과 같은 외부 세포자극을 인식하여 세포의 염증반응을 조절하는 단백질로, JNK 단백질이 활성화되어야 이후의 후속 신호전달체계가 진행되는 고등 동물세포의 대표적 신호전달체계입니다.
연구팀은 JNK 신호전달체계에서 인산화된 JNK 단백질에 Pin1 효소가 결합함으로써 구조를 변화시키고 이를 통해 JNK 단백질의 활성이 극대화됨을 밝혀냈습니다.
연구 결과 우선 JNK 단백질의 인산화 자체만으로는 충분한 JNK 단백질 활성을 나타내지 않았고, 또한 인산화된 JNK 단백질의 활성이 극대화되기 위해서는 Pin1 효소가 JNK의 인산화된 부위에 결합하여 단백질 구조 변화를 유발시켜야 함을 증명했습니다.
이번 연구결과를 통해 JNK 단백질이 활성화되기 위해서는 인산화뿐만 아니라 Pin1에 의한 단백질 구조변화가 유도되어야 함을 보여 신호전달체계의 활성기작에 중요한 단서를 제공했습니다.
Pin1 및 JNK 단백질은 암, 알츠하이머와 같이 세포의 사멸과 증식, 노화 등과 관련된 질병에 중요한 영향을 미치는 단백질로서, 이들 간의 새로운 기능규명을 통해 관련 질병의 발생 및 억제, 치료제 개발에 중요한 정보를 제공하고 있습니다.
또 앞으로 pin1을 적절히 조절할 수 있다면 면역질환, 노화, 암, 치매와 같은 주요 질환을 근원적으로 치료할 수 있을 것으로 기대받고 있습니다.
연구결과는 세포학 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 미국 학술지인 '세포 사멸과 분화(Cell Death & Differentiation)'에 1월 10일자에 게재되었습니다.
(논문명 : A critical step for JNK activation: isomerization by the prolyl isomerase Pin1)
jnk1의 활성은 인산화(?)에 의해 부분적으로 활성화되지만 pin1에 의해 완전히 활성화 되어야만 신호전달이 가속화되어 p53, smad4, jun과 같은 세포내 다음 단계 신호전달이 이루어짐을 밝힘
용 어 설 명
JNK :
c-Jun N-말단 인산화효소의 약자로 세포내 jun 단백질의 세린(ser) 부분을 인산화 시키는 효소로 활성산소나 UV 같은 세포자극을 인식해서 세포의 염증반응을 조절하는 중요한 단백질. T세포분화와 세포사멸에도 관여함
JNK 신호전달체계 :
JNK 단백질은 활성산소나 자외선(UV)과 같은 외부 세포자극을 인식하여 세포의 염증반응을 조절하는 단백질로서, JNK 단백질이 활성화되어야 이후의 후속 신호전달체계가 진행됨. 일반적으로 고등 동물세포에서 일어나는 대표적인 신호전달체계임
pin :
Pin 1, or peptidyl-prolyl cis/trans isomerase (PPIase), 오직phospho-Serine/Threonine-Proline 부위를 이성화시킴. 인산화 신호전달체계를 조절하는 key 효소로 억제하면 암과 치매를 일으킴. 암은 물론이고 면역질환에 관여함
이성화효소(isomerase) :
화학적인 변화없이 대상을 구조적 이성질체로 변화시켜주는 효소. 탄수화물의 경우 포도당을 과당으로 바꿔주는 포도당이성화 효소가 대표적인데 단백질의 구조를 바꾸어 기능을 조절하는 Pin1, PDI 등이 여기에 속한다
단백질 인산화 :
세포내 단백질에 인산기가 붙는 것을 뜻하며, 단백질에 인산기가 붙거나 떨어짐에 따라 세포신호를 전달하는 단백질의 기능이 활성화되거나 불활성화됨.
| <박병철 박사>
○1962년생
○주요 학력
1981～1985 전남대학교 생물학 (학사)
1985～1987 KAIST 생명공학 (석사)
1990～1995 KAIST 생명과학 (박사)
○주요 경력
1987～1996 KIST 유전공학센터 선임연구원
1997～2000 미국 국립보건원 연구원
2000～현재 한국생명공학연구원 책임연구원
2002～2008 지능형생물정보사업단장
2008～2011 한국생명공학연구원 의과학연구본부장
2011～현재 보건복지부지정 면역질환단백체센터장
2011～현재 환경부 전략위원회 위원
○연구분야
ㅇ 암 및 면역질환
ㅇ 단백체, 세포신호전달
○주요 연구업적
ㅇ 인체 및 동물, 미생물 단백체분석 20여건 발표
ㅇ 세포신호전달 및 사멸 조절 논문 40여건 발표
ㅇ 질환 기작과 조절 논문 20여건 발표 |
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융합유전자(fusion gene)는 두 개의 유전자가 한 개의 유전자로 재구성되어 전혀 새로운 기능을 수행하는 유전자로서, 그 형성기작에 따라 크게 3가지로 분류됩니다.
일반적으로는 서로 다른 염색체 일부분이 위치 이동하면서 생성되는 경우, 같은 염색체내에서 일부가 위치 이동을 하여 생성되는 경우, 동일하거나 서로 다른 염색체내의 유전자가 각각 전사체를 만들고 이 두 개 전사체가 그대로 융합하여 생성되는 경우가 그것입니다.
이러한 융합유전자들은 암 세포를 비롯한 비정상적인 조직세포에서 발견되고 있어 최근 암의 진단 및 치료를 위한 새로운 표적으로 주목 받고 있습니다.
□ 한국생명공학연구원 박홍석 박사팀이 한 염색체 내에서 기능이 서로 다른 이웃한 유전자들이 한 개의 새로운 융합유전자를 만들어내는 과정이 규명했습니다.
이번에 형성과정을 밝혀낸 '이웃 간 융합유전자(Conjoined Gene, CG)'는 동일한 염색체상에서 이웃한 두 개의 유전자(neighboring gene)들이 위치 이동 없이 새롭게 한 개의 융합 유전자를 만들어내는 것으로, 인간을 포함한 일부 생물(인간 약 800여개, 마우스 270개, 초파리 227개)에서 일부 단편적인 구조정도만 알려진 상태였습니다.
특히 유전자로서 완전한 구조와 형성과정에 대해서는 그 동안 밝혀지지 않았습니다.
박홍석 박사팀은 침팬지연구에서 발견한 5개의 "이웃 간 융합유전자"가 인간에게도 존재한다는 것을 입증했고, 특히 이들로부터 파생되는 새로운 변이 융합 유전자 57종을 발견하여 구조를 비교 분석함으로서, 이웃 간 융합유전자 생성시의 독특한 규칙성과 형성기작을 새롭게 밝혀냈습니다.
연구 결과 서로 다른 두 개의 유전자가 융합하여 한 개의 "이웃 간 융합 유전자"가 될 때, 유전자의 특정부위가 사라지거나 생성되는 매우 독특한 규칙성이 있다는 새로운 사실이 확인됐습니다.
특히 첫 번째 유전자의 합성 종결 신호(termination code)가 반드시 제거되면서 옆의 유전자까지 전사가 일어나게 된다는 점, 이 과정에서 이웃하는 두 개의 모체 유전자에는 존재하지 않는 전혀 새로운 DNA서열이 유전자로 참여를 하는데, 이들 대부분이 그 동안 생명현상에서 그 역할이 불분명했던 DNA 영역(전이성 DNA: transposable element)인 점을 밝혀냈습니다.
또 연구팀은 "이웃 간 융합 유전자"가 정상조직 세포와 암 조직 세포에서 모두 만들어지고는 있지만, 일부 융합유전자는 특정 암 조직 세포에서만 존재한다는 것을 확인했습니다.
이러한 융합유전자는 향후 암 진단 및 치료를 위한 새로운 분자표적으로 활용성이 높을 것으로 기대되고 있습니다.
일반적으로, 한 개의 유전자는 유전체의 한 특정영역에 위치하고 있지만 (그림 a), 본 연구에서는 서로 이웃하고 있는 두 개의 유전자 영역이 융합하여 한 개의 유전자를 만드는 분자생물학적 과정을 규명하였다 (이웃 간 융합유전자: conjoined gene) (그림 b). 이웃 간 융합유전자로부터 만들어지는 단백질은 모체 단일 유전자들의 단백질 구조와 기능이 완전히 다르다.
□ 그 동안 생물학 분야에서 단일 유전자가 만들어지는 과정은 일반화된 사실이지만, 이웃하는 두 개의 유전자가 한 개로 융합하는 형성과정을 분자생물학적으로 규명한 것은 이번이 세계적으로 최초의 연구결과입니다.
특히 이번 연구는 기존의 단일 유전자와는 다른 새로운 구조의 유전자가 인체의 세포내에서 일반적으로 만들어 지고 있다는 것을 입증한 것으로 향후 유전자 연구에 대한 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.
연구팀은 인간의 세포 내에는 극히 미량이지만 다양한 형태의 "이웃 간 융합유전자" 및 그 변이 유전자들이 생성되고 있을 것으로 예상하고 있으며, 이들의 규명은 인간유전체 청사진(human genome blueprint landscape)을 보다 완벽하게 이해하는 새로운 전환점이 될 것으로 보고 있습니다.
이번 연구결과는 유전체분야의 권위 있는 전문 학술지 "기능 및 통합 유전체 (Functional & Integrative Genomics)" 1월호 온라인 속보판에 게재되었습니다.
(논문명 Novel mechanism of conjoined gene formation in the human)
<연 구 개 요>
인간의 유전자는 약 2만 5000개 정도로 알려져 있지만, 백만 개 이상에 달하는 단백질을 만들기 위해서는 턱없이 부족한 숫자이다.
이러한 불일치성은 다양한 형태의 변이유전자의 존재 가능성 및 miRNA와 같은 전혀 새로운 조절인자들이 존재할 것으로 암시하고 있다.
융합유전자(fusion gene)는 대표적인 변이 유전자로서, 그 형성기작에 따라서 크게 3가지로 분류되는데, 특히 이들은 암 조직 세포에서 빈번하게 발견되기 때문에 암 발생, 진단 및 치료기전 연구의 분자표적으로서 주목 받고 있다.
○ 이질 염색체간 융합유전자 (Inter-chromosomal fusion gene) : 서로 다른 염색체의 일부가 위치 이동을 통해 서로 다른 두 개 의 유전자가 융합하여 만들어 진 새로운 유전자
○ 동일 염색체내 융합유전자 (Intra-chromosomal fusion gene) : 동일한 염색체내에서 일부가 위치 이동을 통해 두 개의 유전자가 융합하여 만들어 진 새로운 유전자
○ 발현된 전사체 기반 융합유전자 (Trans-splicing-based fusion gene) : 이질 혹은 동일한 염색체내에 존재하는 두 개의 유전자가 각자 전사체를 만들어 진 후, 두 개의 전사체가 서로 융합하여 하나가 된 융합 유전체
이와는 구별되는 변이 융합유전자는 "이웃 간 융합유전자(conjoined gene)"로서, 동일한 염색체내에서 서로 이웃하고 있는 두 개의 유전자가 융합하여 새롭게 한 개의 유전자가 되는 현상을 말한다.
이 유전자는 일부 암 세포 주에서 극히 드물게 발견되었으며, 임상적으로는 혈액암 및 정신분열증과의 연관성이 보고되고 있다.
최근 DNA sequencing 기술의 발달과 함께 (NGS : Next Generation Sequencing), 이러한 유전자 단편들이 인간 (800개), 마우스 (270개), 초파리 (227개) 등에서 발견되고 있으나, 유전자로서의 완전한 구조 및 형성기전에 대해서는 거의 알려지지 않고 있었다.
박홍석 박사팀은 인간과 가장 유사한 특징을 갖고 있는 침팬지의 유전체를 규명해 왔다.
인간과 침팬지 DNA 정보의 차이는 불과 1%이며 (박홍석 박사 발표, Science, 2002), 인간과 침팬지는 약 500만 년 전에 공통조상에서 분리되어 독자적 진화를 하였다는 것을 규명하였다 (박홍석 박사 발표, Nature Genetics, 2006). 최근에는 침팬지와 인간의 성문화의 차이는 인간유전자의 독자적 진화를 촉진시켰다는 연구결과를 발표하였다.
본 연구는 이러한 연구과정에서 발견한 5개의 침팬지 "이웃 간 융합유전자 (Conjoined Gene)"를 이용하여, 인간 세포에서 그 실체를 조사한 결과이다.
○ 그 결과, 인간에게도 침팬지와 동일한 구조의 융합유전자가 존재한다는 것을 입증하였으며, 특히 이들로부터 파생되는 새로운 변이 융합 유전자 57 종을 발견하여 구조를 비교분석하였다.
○ 서로 다른 두 개의 유전자가 한 개로 융합할 때, 융합의 선행 모체 유전자에 존재하는 유전자 합성 종결 신호(termination code)가 반드시 제거된다는 것을 발견하였다. 또한 후행 모체 유전자에 존재하는 하는 종결 신호는 전혀 새로운 부위에서 새롭게 생성되는 매우 독특한 규칙성이 있다는 새로운 사실을 발견하였다.
○ 특히, 이 과정에서 이웃하는 두 개의 모체 유전자 사이(intergenic region)에서 새로운 유전자 서열이 만들어지는 경우(exon creation), 이들 대부분이 그 동안 생명현상에서 그 역할이 불분명했던 DNA 영역(전이성 DNA: transposable element)이라는 것을 밝혔다.
○ 또한, 본 연구진은 "이웃 간 융합 유전자"는 정상조직 세포와 암 조직 세포에서 모두 만들어지고는 있지만, 일부 융합유전자는 특정 암 조직 세포에서만 존재한다는 것을 확인하였으며, 이러한 융합유전자는 향후 암 진단 및 치료를 위한 새로운 분자표적으로 활용성이 높을 것으로 기대하고 있다. |
<박홍석 박사>
1. 인적사항
○ 소 속 : 한국생명공학연구원 유전체자원센터장
(겸) 과학기술연합대학원대학 교수
2. 학력
1981 - 1985 전남대학교 자연과학대학 생물학과(학사)
1985 - 1987 성균관대학교 이과대학 유전학과(석사)
1992 - 1995 일본 Kyoto Institute of Technology 분자세포유전학(박사)
3. 경력사항
2000 - 현재 한국생명공학연구원, 선임연구원, 책임연구원
2004 - 현재 한국생명공학연구원 미래정책부장 (유전체연구단장/센터장)
2004 - 현재 (겸) 과학기술연합대학원대학 교수
2007 - 현재 교과부?유전체정보생산연구사업, 연구책임자
2001 - 2004 침팬지게놈국제공동연구 한국대표
1998 - 2000 일본 이화학연구소 선임연구원 (인간게놈프로젝트 팀리더)
1997 - 1998 일본 국립유전학연구소 연구원
4. 학회활동
2008 - 현재 Genomics & Informatics 편집위원
2003 - 현재 HUGO (Human Genome Organization) 정회원
5. 전문 분야 정보
- 인간을 포함한 동/식/미생물 유전체 연구
6. 인간과 침팬지 관련 주요발표논문 :
- 인간 21번 염색체 해독 (Nature, 2000)
- 인간 게놈 해독 (Nature, 2002)
- 인간과 침팬지 게놈 비교 물리지도 완성 (Science, 2002)
- 침팬지 21번 염색체 해독 (Nature, 2004)
- 침팬지 Y 염색체 해독 (Nature Genetics, 2005)
- 인간 11번 염색체 해독 (Nature, 2006)
- 한국인 유전자 영역 선택적 게놈 해독 (Genome, 2010)
- 인간과 침팬지 유전자 변화 (Functional & Integrative Genomics, 2011)
※ 기타, 한우, 돼지, 식물, 미생물등 유전체 연구 논문 70편
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멜라토닌(melatonin)은 일반적으로 빛의 자극에 따라 주로 밤에 분비되어 생체리듬을 조절하는 호르몬의 하나로 알려져 왔습니다.
최근 이러한 멜라토닌이 강력한 항산화 효능과 함께 신경세포 보호작용을 가지는 것으로 보고되면서 멜라토닌의 효능을 규명하고, 치료적으로 활용할 수 있는 방안에 대해 활발한 연구가 진행되고 있습니다.
□ 한국생명공학연구원(KRIBB) 국가영장류센터 장규태 박사팀이 인제대 홍용근 교수팀과 공동으로 멜라토닌(melatonin)이 신경보호 및 기능회복에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다.
연구팀은 지난해 멜라토닌의 투여와 운동치료를 병행하는 것이 효과적인 결과를 가져올 수 있다는 리뷰 논문을 게재한 이후, 척수손상 동물모델에서 멜라토닌의 신경 보호작용 및 기능회복 능력을 검증하는 연구를 진행했습니다.
24시간 내내 빛에 노출시킨 척수손상 동물 실험군과 12시간 주기로 낮과 밤의 조건을 만들어준 척수손상 실험군을 대상으로 운동능력과 조직내부에서 발현하는 각종 유전자들을 비교해 본 결과, 12시간 주기로 빛에 노출된 실험군이 24시간 노출군에 비하여 운동기능 회복이 1.5배 증가하는 것으로 나타났습니다.
또 24시간 빛에 노출시킨 상태에서 멜라토닌을 규칙적으로 투여하자 운동기능 회복효과가 1.2배 정도 증가하는 것으로 나타났습니다.
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구분 |
멜라토닌 미 투입 (SCI) |
멜라토닌 투입 (SCI + MT) |
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24시간 빛 노출 (LL) |
6.4점 |
7.9점 |
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12시간 낮+밤 (L/D) |
10.0점 |
11.36점 |
이에 따라 생체 내에서 빛이 없는 어두운 밤에 자연적으로 생산되는 멜라토닌이 신경회복에 중요한 역할을 한다는 것을 규명하였고, 인위적인 멜라토닌 투여로 기능회복이 가능하다는 것을 확인했습니다.
또 멜라토닌의 작용 기전에 대한 연구를 통해 멜라토닌이 척수손상 후 염증반응을 조절하여 이차적 손상을 방지하고, 운동기능의 회복을 촉진시킬 수 있다는 것을 밝혀냈습니다.
이번 연구 결과는 생리학/내분비학/신경과학 분야의 권위 있는 학술지인 'Journal of Pineal Research' 1월호에 게재되었습니다.
척수손상이후 멜라토닌의 투여와 낮과 밤의 조절 통해 운동기능의 회복이 증가하는 것을 보여준다.
● 하루 종일 빛에 노출시킨 조건(LL)과 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서 각각 멜라토닌을 투여한 그룹(MT)과 투여하지 않은 그룹(SCI)으로 나누어 뒷다리의 움직임 정도를 수치화하여 평가하였다.
● 두 가지 환경적인 조건에서 모두 멜라토닌을 투여한 그룹이 손상후 14일 째부터 운동기능 회복이 멜라토닌을 투여하지 않은 대조군에 비해 유의하게 증가하였다.
● 그리고 척수손상 이후 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서는 21일 째에 뒷다리의 운동기능 점수가 21점 만점에 10.0점을 기록하였지만, 하루종일 빛에 노출시킨 조건에서는 6.4점에 그쳐, 밤에도 불을 키고 빛에 계속 노출될 경우 자연회복 능력이 약 1.5배 떨어지는 것으로 나타났다.
● 이는 밤에도 계속해서 빛에 노출될 경우, 멜라토닌이라는 호르몬의 분비가 부족하게 되어 기능회복에 지연을 초래할 수 있음을 암시한다. 또한, 멜라토닌을 추가적으로 투여받게 되면, 자연치유에 의한 기능회복이 더욱 촉진될 수 있음을 보여주고 있다.
척수손상이후 멜라토닌의 투여와 낮과 밤의 조절 통해 염증유발과 관련된 iNOS의 발현이 감소하는 것을 보여준다.
● 하루 종일 빛에 노출시킨 조건(LL)과 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서 각각 멜라토닌을 투여한 그룹(MT)과 투여하지 않은 그룹(SCI)으로 나누어 염증유발과 관련된 것으로 알려진 iNOS의 발현을 RT-PCR로 분석하여 평가하였다.
● 모든 그룹에서 척수손상 이후 3일째부터 iNOS의 발현이 현저하게 증가하였다가 시간이 지나면서 점차 감소하는 경향을 나타낸다.
● 두 가지 환경적인 조건에서 모두 멜라토닌을 투여한 그룹이 손상후 28일 째에 iNOS의 발현이 멜라토닌을 투여하지 않은 대조군에 비해 유의하게 감소하였다.
● 그리고 척수손상 이후 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서보다 하루종일 빛에 노출시킨 조건에서 iNOS의 발현 감소폭이 현저하게 줄어들어서, 28일 째에는 1.5배 더 높은 수준을 유지하였다.
● 이는 밤에도 계속해서 빛에 노출될 경우, 멜라토닌이라는 호르몬의 분비가 부족하게 되어 염증반응의 조절이 정상적으로 이루어지지 않는 결과를 초래할 수 있음을 암시한다. 또한, 멜라토닌을 추가적으로 투여받게 되면, 자연치유 능력이 더욱 향상될 수 있음을 보여주고 있다.
척수손상이후 멜라토닌의 투여와 낮과 밤의 조절 통해 신경세포손상과 각종스트레스에 반응하는 GFAP의 발현이 감소하는 것을 보여준다.
● 하루 종일 빛에 노출시킨 조건(LL)과 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서 각각 멜라토닌을 투여한 그룹(MT)과 투여하지 않은 그룹(SCI)으로 나누어 신경세포손상과 각종스트레스에 반응하는 것으로 알려진 GFAP의 발현을 RT-PCR로 분석하여 평가하였다.
● 척수손상 이후 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서보다 하루종일 빛에 노출시킨 조건에서 GFAP의 발현은 3일 째부터 현저하게 증가하여 약 1.5배 높은 수준을 보였다. 이후 시간이 지남에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈으며, 멜라토닌을 투여한 그룹이 더욱 유의하게 감소하였다.
● 이는 밤에도 계속해서 빛에 노출될 경우, 멜라토닌이라는 호르몬의 분비가 부족하게 되어 신경세포의 손상과 조직내부의 각종 스트레스의 조절이 정상적으로 이루어지지 못함을 암시한다. 또한, 멜라토닌을 추가적으로 투여받게 되면, 자연치유 능력이 더욱 향상될 수 있음을 보여주고 있다.
척수손상이후 멜라토닌의 투여와 낮과 밤의 조절을 통해 근위축 관련 마커인 MAFbx의 발현이 감소하는 것을 뒷다리 근육 plantaris에서 확인.
● 일반적으로 척수손상 이후, 손상된 척수아래로부터 나가는 척수신경이 근육을 제대로 지배하지 못하여 하지의 근위축이 발생하는 것으로 알려져 있다.
● 하루 종일 빛에 노출시킨 조건(LL)과 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서 각각 멜라토닌을 투여한 그룹(MT)과 투여하지 않은 그룹(SCI)으로 나누어 근위축과 관련된 MAFbx 유전자의 발현을 RT-PCR로 분석하여 평가하였다.
● 모든 그룹에서 척수손상 이후 3일째부터 MAFbx의 발현이 현저하게 증가하였다가 시간이 지나면서 점차 감소하는 경향을 나타낸다.
● 척수손상 이후 12시간 주기로 빛과 어둠을 교대로 제공한 조건(LD)에서보다 하루종일 빛에 노출시킨 조건에서 MAFbx의 발현은 유의적으로 높은 수준을 유지하였다(p<0.05).
● 이후 시간이 지남에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈으며, 멜라토닌을 투여한 그룹이 더욱 유의하게 감소하였다.
● 이는 밤에도 계속해서 빛에 노출될 경우, 멜라토닌이라는 호르몬의 분비가 부족하게 되어 하지의 근위축이 더욱 심해 질 수 있음을 암시한다. 또한, 멜라토닌을 추가적으로 투여받게 되면, 자연치유 능력이 더욱 향상될 수 있음을 보여주고 있다.
용 어 설 명
SCI(spinal cord injury) :
척수손상
LL :
24시간 내내 빛에 노출시키는 조건
L/D :
12시간은 빛에 노출시키고 12시간은 빛을 차단시키는 조건을 주기적으로 반복하는 조건
spinal cord :
척수. 척추내에 위치하는 중추신경계의 일부분.
위에서부터 목척수, 등척수, 허리척수, 엉치척수로 구분됨. 내부는 바깥쪽의 백색질과 안쪽의 회색질로 구분된다.
척수의 아래끝은 척수 원뿔이라 하며 첫번째 허리뼈 높이까지 내려온다.
뇌와 말초신경사이의 신경 통로 역할을 하며 척수반사(예: 무릎반사)에서는 뇌를 통하지 않고 반사의 중추 작용을 한다.
BBB :
Basso, Beattie, and Bresnahan test를 줄인말.
척수손상 랫드나 마우스 모델에서 뒷다리의 움직임 정도를 점수화하여 객관적인 운동기능평가를 하기위해 만든 평가 척도. 0점~21점으로 구성됨
iNOS :
inducible nitric oxide synthase. 생체 내에서 염증 반응에 동반하는 일산화질소(NO) 생성을 담당하는 효소
muscle atropy :
근위축. 근육 조직의 크기가 원래의 크기에 비하여 줄어드는 것
MAFbx :
muscle atrophy F-box, 근위축 관련 유전자
plantaris :
족저근(장딴지빗근). 발목을 아래로 굽힐 때 사용됨
| <장규태 박사 프로필>
■ 학력
1983～1987 국립 경상대학교 동물생명과학 (학사)
1987～1992 국립 경상대학교 동물번식생리학 (석사)
1993～1997 일본 동경대학교 수의생리학 (박사)
■ 주요 경력
2004 ~ 현 재 Journal of Reproduction and Development, Editor
2005 ~ 현 재 한국생명공학연구원 국가영장류센터 센터장
2007 ~ 2008 국가과학기술위원회 기획·예산 조정전문위원회 전문위원
2007 ~ 현 재 산업기술유출 보호방지위원회 BT전문위원회 위원장
2008 ~ 현 재 과학기술연합대학원대학교 교수
2009 ~ 현 재 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 겸직교수
2010 ~ 2011 국가과학기술위원회 사회기반기술 전문위원회 전문위원
2010 ~ 현 재 World Journal of Stem Cells, Editor
2011 ~ 현 재 한국과학기술단체총연합회 과학기술정책위원
■ 연구분야
ㅇ 영장류 체세포 복제 및 줄기세포 확립
ㅇ 영장류 질환 모델 개발
■ 주요 연구업적
ㅇ Beneficial effects of endogenous and exogenous melatonin on neural reconstruction and functional recovery in an animal model of spinal cord injury. (J PINEAL RES 52(1):107-119, 2012)
ㅇ Inhibition of collagen deposit in obstructed rat bladder outlet by transplantation of superparamagnetic iron oxide-labeld human mesenchymal stem cells as monitored by molecular magnetic resonance (MR) imaging. (CELL TRANSPL in press, 2011)
ㅇ Spatial distribution of glucose hypometabolism induced by intracerebroventricular streptozotocin in monkeys. (J ALZHEIMERS DIS 25(3):517-23, 2011)
ㅇ Peroxiredoxin II preserves cognitive function against age-linked hippocampal oxidative damage. (NEUROBIOL AGING 32(6):1054-68, 2011)
ㅇ Supplementation with estradiol-17β improves porcine oocyte maturation and subsequent embryo development. (FERTIL STERIL 95(8):2582-4, 2011)
ㅇ Melatonin plus exercise-based neurorehabilitative therapy for spinal cord injury. (J PINEAL RES 49(3):201-9, 2010)
ㅇ Nucleologenesis and embryonic genome activation are defective in interspecies cloned embryos between bovine ooplasm and rhesus monkey somatic cells. (BMC DEV BIOL 9:44-58, 2009)
ㅇ Effects of progranulin on blastocyst hatching and subsequent adhesion and outgrowth in the mouse. (BIOL REPROD 73(3):434-42, 2005)
ㅇ Regulation of blastocyst migration, apposition, and initial adhesion by a chemokine, interferon gamma-inducible protein 10 kDa (IP-10), during early gestation. (J BIOL CHEM 278(31):29048-56, 2003)
ㅇ Development of obesity in transgenic rats with low circulating growth hormone levels : involvement of leptin resistance. (EUR J ENDOCRINOL 143(4):535-41, 2000) |
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