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세포가 둘로 나뉠 때 그 세포가 갖고 있는 유전정보를 두 배로 복제하고, 복제된 유전정보를 유사분열과정을 거쳐 새로 생긴 딸세포로 정확히 전달하는 것은 매우 중요합니다.

만일 이 과정에서 오차가 생기면 세포의 항상성 유지에 문제가 생기고, 암과 같은 여러 질병이 발생하는 원인이 됩니다.

동원체는 복제된 유전정보를 담고 있는 염색체가 둘로 나뉘는데 필수적인 역할을 하는데, 이 동원체가 만들어지는데 문제가 생기면 염색체가 분열할 때 염색체를 양쪽으로 잡아당겨 분리시키는 끈 역할을 하는 방추사가 염색체에 제대로 붙지 못해 유사분열이 일어날 때 비정상적으로 염색체 분열을 일으킵니다.

따라서 동원체가 만들어지는데 문제가 생기면, 암이나 정신 지체와 같은 유전질환이 발생하게 되는데, 어떠한 경로로 이러한 질병이 유발되는지 그 분자적인 과정을 정확히 밝혀내지 못한 상황입니다.

세포가 분열할 때 염색체가 붙는 부위인 동원체가 유지되는데 필수적인 단백질 미스에이틴알파의 새로운 기능이 규명됐습니다.

이에 따라 암이나 정신 지체와 같이 동원체 형성과 관련된 다양한 유전질환의 유발 원인을 밝힐 가능성을 열었습니다.

서울대 백성희 교수와 숙명여대 김근일 교수팀은 특정 유전자(Mis18α)가 제대로 기능하지 못하면, 동원체가 만들어지지 못하고 세포분열에도 문제가 생기며, 배아가 개체로 발생하는 과정에도 장애를 일으켜 결국 유전질환을 일으킬 수 있다는 사실을 Mis18α 유전자가 제거된 생쥐모델로 밝혀냈습니다.

연구팀은 동원체 부위를 지정하는데 중요한 히스톤 변이체가 동원체 부위를 찾아가는 과정에서 Mis18α 단백질이 안내 역할을 하며,  Mis18α 단백질이 DNA 메틸화 효소를 동원체 부위로 불러들여, 그 부위의 DNA를 메틸화시키는 과정이 동원체를 만드는데 매우 중요하다는 사실을 처음으로 입증했습니다.

이번 연구결과는 세계 최고 권위의 생명과학전문지 '셀(Cell)'의 자매지인 '몰레큘라 셀(Molecular Cell)'지에 온라인 속보(4월 19일자)로 게재되었습니다.
(논문명 : Roles of Mis18α in Epigenetic Regulation of Centoromeric Chromatin and CENP-A Loading)

생쥐의 배아세포에서 세포분열과정을 면역염색법으로 관찰한 그림으로 정상생쥐의 배아세포 (+/+)에서는 염색체(붉은색)가 정상적으로 중앙에 정렬되어 방추사(녹색)와 연결되어 있는 반면에 Mis18α가 결손된 배아세포 (Δ/Δ)에서는 염색체가 중앙에 정렬되지 못하고 퍼져있으며 방추사와의 연결도 불완전한 모습을 보이고 있다.

정상생쥐의 배아 (+/+)와 Mis18α가 결손된 배아 (Δ/Δ)를 배양하였을 때 정상배아에서는 내괴세포가 자라나서 세포덩어리를 형성하지만 Mis18α가 결손된 배아의 세포는 자라지 못하고 죽는다는 사실을 확인하였다.

Mis18α 단백질이 DNA 메틸화 효소를 동원체 부위로 불러들여 동원체 부위의 DNA를 메틸화 시키는 과정이 동원체 형성에 중요하며, 동원체 부위를 지정하는 역할을 하는 히스톤 변이단백질이 동원체 부위를 찾아 가는 과정에서 Mis18α 단백질이 안내 (guide) 기능을 수행한다는 것을 모식적으로 나타낸 것이다.



 

<연 구 개 요>

Roles of Mis18α in Epigenetic Regulation of Centromeric Chromatin and CENP-A Loading
(CENP-A loading과 동원체 크로마틴의 후성유전학적 조절에 있어서 Mis18α의 역할)
 
동원체는 세포 분열과정에서 방추사가 결합하는 염색체상의 위치를 말한다.
동원체 부위는, 전위 인자(transposon)를 포함하고 있는 이질염색질(heterochromatin) 구조가 많으며 이로 인해 유전자 재배열이(DNA rearrangement) 자주 발생한다고 알려져 있다.
유전자 재배열의 결과 일어나는 유전자 불안정성은 암의 발생과 그 예후로서의 연관성이 증가되고 있다. 뿐만 아니라 ICF 환자와 같은 발달 장애와도 관련되어 있음이 알려져 있다.
동원체 특이적인 히스톤 단백질인 CENP-A 는 세포 분열 시에 나뉘었다가 새로운 단백질이 만들어져 원래의 양으로 회복된다. 이 때 새로 만들어진 CENP-A가 동원체 부분으로 들어오는데(CENP-A loading), CENP-A 와 결합하는 다양한 단백질들이 이 과정에 작용하고 있다는 연구가 최근 활발히 진행되고 있다.
그 중에서 Mis18α 는 CENP-A loading 에 필수적이지만 CENP-A 와 결합하지 않는 독립적인 단백질이기 때문에 그 메커니즘을 밝히는 것이 CENP-A를 통한 동원체의 작용을 설명하는데 가장 중요한 연구 과제중 하나이다.
  
본 연구를 통해 Mis18α는 CENP-A가 동원체에 위치하기 전에 DNMT3A/3B 와 동원체 부위에 위치해서 DNA methylation을 유지한다는 사실을 밝혔다.
실제로 Mis18α의 유전자를 없앤 생쥐 모델과 DNMT3A/3B와 결합하지 못하는 돌연변이 단백질을 만들었을 때, CENP-A 가 동원체에 오지 못하고 유전자 불안정성이 늘어나서 결국 배아 단계에서 개체가 살아남지 못하는 것을 발견하였다.
  
본 연구의 독창성과 중요성은 세포 분열과정에서 필수적인 CENP-A 단백질의 작용이 Mis18α 단백질을 통한 동원체 DNA의 메틸화를 통해서 조절될 수 있다는 사실을 밝힘으로써 CENP-A loading 이 CENP-A 결합 단백질들 뿐 만 아니라 동원체 DNA의 후성 유전학적 조절을 통해서도 일어날 수 있다는 것을 발견한 것이고, 또 한 동원체 부분도 Mis18α 단백질을 통해서 다른 유전자의 발현 조절과 유사한 방식으로 활발하게 조절될 수 있다는 점을 제시한 것이다.
이러한 후성유전학적 조절은 동원체 부위의 문제로 일어나는 암이나 정신 지체와 같은 유전 질환을 조절하는 또 다른 메커니즘을 밝힘으로써 유전 질환의 원인 규명과 치료에 대한 중요한 가능성을 제시한 것이라고 볼 수 있다.



 

 용  어  설  명

동원체(centromere) :
세포가 분열할 때 먼저 일어나는 과정이 두 배로 복제된 염색체들이 양쪽으로 분리되는 것이다.
이 과정에서 방추사라는 일종의 단백질로 이루어진 끈이 염색체에 부착되는 되어 염색체를 양쪽으로 잡아당기는데, 방추사가 부착되는 염색체상의 부위를 동원체라 부른다.

CENP-A (centromere protein-A) :
염색체 상의 구조인 동원체는 염색체를 구성하는 단백질인 히스톤으로 구성되어 있는데 CENP-A는 동원체에만 특이적으로 나타나는 히스톤 변이체이다.

Mis18α (Minichromosome Instability 18α, 미니크로모좀 불안정 18 알파) :
Mis 단백질들은 세포 분열 과정에서 동원체가 나누어질 때 새로운 동원체 단백질이 (CENP-A) 제 위치로 들어와 분열을 완성하는데 필수적인 요소다.
이 중에서 Mis18α는 동원체 단백질과 결합하지 않으면서도 다른 단백질들보다 상위에서 동원체 단백질이 제 위치로 가는 것을 조절하는 요소로 알려져 있다.

DNA 메틸화 :
발현이 억제된 유전자 부위나 유전자가 없는 부분의 DNA에서 DNA 메틸화가 많이 발견된다.
DNA 염기부분의 메틸화는 DNMT 라는 DNA 메틸화 효소에 의해서 형성되고 유지된다.
세포가 분열할 때에도 DNA의 메틸화가 유지되는 것이 중요하다는 사실이 알려져 있다.

유사분열(mitosis) :
세포분열 과정에서 염색체가 나타나고 방추사가 생기는 핵분열의 한 형식으로 간접분열이라고도 불림

히스톤 변이체 :
다른 염색체 부위에 존재하는 히스톤과 다른, 동원체에 특이적으로 존재하는 히스톤 단백질 (CENP-A: 센프 에이)

동원체(centromere) :
세포핵의 유사분열기(mitosis)에 방추사(spindle)가 부착되는 염색체(chromosome)의 잘록한 부분으로, 복제된 염색체의 접합과 분리에 핵심적인 구조물

 

<백성희 교수>

1. 인적사항

 ○ 소 속 : 서울대학교 생명과학부

2. 학력
  1990 - 1994    서울대학교 이학사
  1994 - 1996    서울대학교 이학석사
  1996 - 1999    서울대학교 이학박사 (분자생물학)
 
3. 경력사항
  2000 - 2002  美 University of San Diego, Post-doc.
  2002 - 2003 美 University of San Diego, 연구교수
  2003 - 2008   서울대학교 생명과학부 조교수
  2008 - 현재     서울대학교 생명과학부 부교수, 정년보장
  2009 - 현재     교과부?연구재단 지정 창의연구단장
                  (크로마틴 다이나믹스 연구단)
  2009 - 현재     한국과학기술 한림원 이학부 준회원

4. 전문 분야 정보

수상실적
- 로레알 유네스코 여성생명과학 진흥상 (2011)
- 서울대 자연과학 연구상 (2010)
- 교육과학기술부 젊은과학자상 (2009)
- 마크로젠 여성과학자상 (2007)
- 아모레퍼시픽 여성과학자상 (2007)
- 김진복 암연구상 (2006)
- 마크로젠 신진과학자상 (2005)
대표 연구논문 및 저서

1. Kim, H. K., Lee, J. M., Lee, G. N., Bhin, J. H., Oh, S. K., Kim, K. K., Pyo, K. E., Lee, J. S., Yim, H. Y., Kim, K. I., Hwang, D. H., Chung, J. K., and Baek, S. H. (2011) DNA Damage-Induced RORα Is Crucial for p53 Stabilization and Increased Apoptosis. Molecular Cell 44, 797-810.
2. Baek, S. H. (2011) When signaling kinases meet histones and histone modifiers in the nucleus. Molecular Cell 42, 274-284.
3. Lee, J. S., Kim, Y., Bhin, J., Shin, H-J. R., Nam, H. J., Lee, S. H., Yoon, J.-B., Binda, O., Gozani, O., Hwang, D., and Baek, S. H. (2011) Hypoxia Induced Methylation of A Pontin Chromatin Remodeling Factor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 13510-13515.
4. Lee, J. S., Kim, Y., Kim, I. S., Kim, B., Choi, H. J., Lee, J. M., Shin, H-J. R., Kim, J. H., Kim, J.-Y., Seo, S.-B., Lee, H., Binda, O., Gozani, O., Semenza, G. L., Kim, M., Kim  Kim, K. I., Hwang, D. H., and Baek, S. H. (2010) Negative regulation of hypoxic responses via induced Reptin methylation. Molecular Cell 39, 71-85. 
5. Lee, J. M., Kim, I. S., Kim, H. K., Lee, J. S., Kim, K., Yim, H. W., Jeong, J., Kim, J. H., Kim, J.-Y., Lee, H., Seo, S. B., Kim, H., Rosenfeld, M. G., Kim, K. I., and Baek, S. H. (2010) RORα attenuates Wnt/β-catenin signaling by PKCα-dependent phosphorylation in colon cancer. Molecular Cell 37, 183-195.
6. Baek, S. H. (2008) When ATPases pontin and reptin met telomerase. Developmental Cell 14, 459-461.
7. Kim, J. H., Lee, J. M., Nam, H. J., Choi, H. J., Yang, J. W., Lee, J. S., Kim, M. H., Kim, S.-I., Chung, C. H., Kim, K. I., and Baek, S. H. (2007) SUMOylation of a pontin chromatin-remodeling complex reveals a new signal integration code in prostate cancer cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 20793-20798.
8. Kim, J. H., Choi, H. J., Kim, B., Kim, M. H., Lee, J. M., Kim, I. S., Lee, M. H., Coi, S. J., Kim, K. I., Kim, S.-I., Chung, C. H., and Baek, S. H. (2006) Roles of sumoylation of a reptin chromatin-remodeling complex in cancer metastasis. Nature Cell Biology 8, 631-639.
9. Baek, S. H., Zhu, P., Bourk, E. M., Ohgi, K. A., Garcia-Bassets, I., Sanjo, H., Akira, S., Kotol, P. F., Glass, C. K., Rosenfeld, M. G., and Rose, D. W. (2006) Macrophage/Cancer cell interactions mediate hormone resistance through a conserved nuclear receptor derepression pathway. Cell 124, 615-629.
10. Kim, J. H., Kim, B., Ling, C., Choi, H. J., Ohgi, K. A., Tran, C, Chen, C., Chung, C. H., Huber, O., Rose, D. W., Sawyers, C. L., Rosenfeld, M. G., and Baek, S. H. (2005) Transcriptional regulation of a metastasis suppressor gene by Tip60 and β-catenin complexes. Nature 434, 921-926.
11. Baek, S. H., Ohgi, K. A., Rose, D. W., Koo, E. H., Glass, C. K., and Rosenfeld, M. G. (2002) Exchange of N-CoR corepressor and Tip60 coactivator complexes gene expression by NF-kB and β-amyloid precursor protein. Cell 110, 55-67.
12. Baek, S. H., Kioussi, C., Briata, P., Rose, D. W., Hamblet, N. S., Herman, T., Ruiz-Lozano, P., Lin, C., Gleiberman, A., Wang, J., Wang, D., Glass, C. K., Wynshaw-Boris, A., and Rosenfeld, M. G. (2002) Identification of a Wnt/Dvl/β-catenin to Pitx2 pathway reveals molecular mechanisms for mediating cell type-specifc proliferation during development. Cell 111, 673-685.

<김근일 교수>
                                              
1. 인적사항
 ○ 소 속 : 숙명여자대학교 생명과학과

2. 학력
  1986 - 1990   서울대학교 학사 졸업
  1990 - 1992   서울대학교 석사 졸업
  1992 - 1997   서울대학교 박사 졸업 (분자생물학)

3. 경력사항
 1997 - 1999  서울대학교 분자생물학과, Post-doc.
 1999 - 2001  美 University of San Diego, Post-doc.
 2001 - 2005  美 The Scripps Research Institute, Post-doc.
 2005 - 2009  숙명여자대학교 생명과학과 조교수
 2009 - 현재  숙명여자대학교 생명과학과 부교수

4. 전문 분야 정보
- 유비퀴틴 및 유비퀴틴 유사단백질들의 세포내 기능연구
- 인터페론에 의한 신호전달 과정 및 선천성 면역에서의 역할연구
- 염색체 분열과정에 작용하는 신규 단백질들의 발굴 및 세포내 기능연구

<김익수 박사과정>
                                                     

1. 인적사항

 ○ 소속 : 서울대학교 생명과학부                        
 
2. 학력
  1998 - 2005   서울대학교 학사 졸업 (생명과학부)
  2005 - 현재   서울대학교 석박통합과정 (생명과학부)
 
3. 전문 분야 정보
- Kim,I.S., Lee,M.K., Park,K.C., Jeon,Y., Park,J.H., Hwang,E.J., Jeon,T.I., Ko,S.Y., Lee,H., Baek,S.H.*, and Kim,K.I.* (2012) Roles of Mis18α in Epigenetic Regulation of Centromeric Chromatin and CENP-A Loading. Molecular Cell (in press) (*co-corresponding author)

- Lee,J.S., Kim,Y., Kim,I.S., Kim,B., Choi,H.J., Lee,J.M., Shin,H-J.R., Kim,J.H., Kim,J.-Y., Seo,S.-B., Lee,H., Binda,O., Gozani,O., Semenza,G.L., Kim,M., Kim,K.I., Hwang,D.H.,and Baek,S.H. (2010) Negative Regulation of Hypoxic Responses via Induced Reptin Methylation. Molecular Cell 39, 71-85

- Lee,J.M., Kim,I.S., Kim,H.K., Lee,J.S., Kim,K.K., Yim,H.Y., Jeong,J.Y., Kim,J.H., Kim,J.Y., Lee,H.N, Seo,S.B., Kim,H.G., Rosenfeld,M.G., Kim, K.I., and Baek,S.H. (2010). RORα Attenuates Wnt/β-Catenin Signaling by PKCα-dependent Phosphorylation in Colon Cancer. Molecular Cell 37, 183-195.

- Kim,I.S.,and Baek,S.H. (2010) Mouse Models for Breast Cancer Metastasis. Biochem. Biophys. Res. Comm. 394, 443-447
 
- Kim,J.H., Choi,H.J., Kim,B., Kim,M.H., Lee,J.M., Kim,I.S., Lee,M.H., Choi,S.J., Kim,K.I., Kim,S.I., Chung,C.H., and Baek,S.H. (2006) Roles of SUMOylation of a Reptin chromatin remodeling complex in cancer metastasis. Nature Cell Biol. 8, 631-639.


 

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최근 기술개발 주체가 다양해지고 기술의 융·복합화 현상이 가속화됨에 따라 대학과 출연연 등이 보유한 방대한 기술을 단위기술(개별 요소기술)로 산업계에 이전하기란 쉽지 않은 실정입니다.

이에 다수의 공공 연구기관이 기술 및 마케팅 정보를 공유하고, 보유기술을 특정 테마별로 패키징하여 산업계에 통합적으로 이전하자는 인식이 확대되고 있었습니다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 국내 대학과 정부출연연구기관이 보유한 기초연구성과를 산업계에 효과적으로 확산시키기 위해 특정분야 기술의 공동 포트폴리오를 구축하고 그 활용방안을 모색하는'공공기관 보유기술 공동 활용사업'을 특허청과 부처 간 협력 사업으로 추진합니다.

'공공기관 보유기술 공동 활용사업'은 국내에서 처음 시도되는 사업으로, 공공기관이 컨소시엄 구성을 통해 보유한 개별 단위기술을 분야별로 패키징하여 포트폴리오를 구축하고, 이를 산업계에 확산시킴으로써 공공 R&D 성과의 가치와 활용도를 제고하려는 것입니다.

이번 사업은 올해 공동 포트폴리오 구축 및 활용 방법론 확립을 위한 시범사업으로 시작되어 총 3억 원(교과부 2억원, 특허청 1억원)의 사업비가 투자되며, 사업의 성공적 운영모델을 확립한 후 점차 그 지원 규모를 확대할 예정입니다.

교과부와 특허청은 사업의 성공적 운영을 위해 각 부처가 보유한 노하우와 전문성에 맞게 사업추진 단계별로 필요한 역할을 분담하고 협력하기로 했습니다.

교과부는 R&D사업의 관리 노하우를 살려 지원대상 과제의 선정업무를 주도하게 되고, 특허청은 특허관리 전문성을 바탕으로 선정된 과제의 진도관리를 주도하게 됩니다.

또한 국내 최고의 실력을 갖춘 지재권 및 기술사업화 전문가로 구성된 사업자문위원회를 구성하여 과제 진행상황을 지속적으로 모니터링하고 컨설팅을 제공할 예정입니다.

대학과 출연연의 기술이전조직(TLO)들은 본 사업의 참여를 통해 기술이전 및 특허관리 역량을 한 차원 높일 수 있을 것이며, 포트폴리오 구축대상 기술을 개발한 연구자들은 산·학·연 공동연구 파트너와 후속연구 테마를 보다 쉽게 탐색할 수 있을 것으로 기대됩니다.

이번 사업의 신청 및 세부사업 내용은 한국연구재단(www.nrf.re.kr)과 R&D 특허센터(www.rndip.re.kr)에서 확인할 수 있으며, 자세한 사항은 한국연구재단(042-869-6643)과 R&D 특허센터(02-3287-4346)로 문의하면 됩니다.

 

 

 

공공기관 보유기술 공동 활용사업 개요

- 교육과학기술부와 특허청의 시범 협력사업 -

 

 

 1. 사업목적
 ○ 공공연구기관(R&D IP협의회 참여기관 등)이 보유한 특정분야의 기술(특허 등)을 공동으로 패키징(포트폴리오 구축)하여 기업 등에 효과적으로 연계(라이센싱, 후속연구 추진 등)할 수 있는 방안을 모색
       * R&D IP 협의회 : 대학?출연(연) R&D성과의 효율적 창출→발굴→보호→확산→사업화를 위한 협력네트워크 <'11년 2월 기준 총 81개(정회원 43, 준회원 38) 기관이 참여 중>
 ○ 특정분야 기술의 공동 포트폴리오(技術群)를 구축과정을 통해 공공연구기관 성과확산 전담조직(TLO)의 연구성과 활용능력을 신장

2. 추진방향
 ○ (TLO 간 협력) TLO들이 포트폴리오 구축을 매개로 대상기술의 발굴·평가·마케팅 등의 활동을 공동으로 할 수 있도록 지원
 ○ (부처 간 협력) R&D IP협의회의 공동 운영 부처인 교과부와 특허청이 협력하여 공공기관 보유기술의 공동활용 모델 확립
 ○ (시범사업 추진) 시범사업을 통해 기관 간 공동 포트폴리오의 구축 및 활용 방법론을 확립하고 향후 사업 확대 방안을 마련
 ○ (공감대 조성) 공공기술의 이전이 활성화되기 위해서는 개별 TLO가 보유하고 있는 기술 및 마케팅 정보를 공유해야 한다는 공감대를 조성

3. 사업내용
   ○ 공공연구기관 성과확산 전담조직(TLO)들이 특정분야 기술에 대한 포트폴리오(技術群)를 공동으로 구축하고 동 포트폴리오를 활용(라이센싱, 후속연구 추진 등)할 수 있도록 제반활동 경비를 지원

4. 지원조건

구분

내용

신청자격

(주관기관)

- 주관기관 : 『기술의 이전 및 사업화 촉진에 관한 법률』제2조 제6호에 해당하는 공공연구기관 (R&D IP 협의회 회원기관 등) <기관 당 1건만 신청 기능>

- 참여기관 : 주관기관의 조건과 동일 <단, 여러 과제에 참여 가능>

사업책임자

- 주관기관의 성과확산전담부서(TLO 등) 책임자(팀(과)장급 이상)

※ 본 사업은 연구결과의 “분석”을 수행하는 과제로 공동관리규정 제32조에 의한 동시수행 과제수 상한제(3책 5공제도)의 적용을 받지 아니함

지원금액

- 과제 당 100백만원 내외 <총 사업비 : 300백만원(교과부 200백만원 + 특허청 100백만원)>

지원기간

- 7개월

지원건수

- 총 3과제 내외

주관기관의 의무

- 과제를 공동으로 수행할 참여기관(R&D IP 협의회 회원기관 등 공공연구기관)의 선정 (참여기관은 3개 이상이여야 함) <참여기관이 많을수록 우대>

- 과제 수행을 위한 연구회의 구성 및 운영 (5회 이상 개최)

- 기업관계자를 초정하거나 방문하여 포트폴리오 구축내용을 설명하고 의견을 수렴하는 마케팅 활동을 수행(3회 이상)

- 기타 제출한 연구계획서에 따라 과제를 수행하고 연구재단 및 R&D특허센터가 과제와 관련하여 개최하는 워크숍에 참석


5. 사업결과 활용방안(예시)


<참고 1> 공동 포트폴리오 필요성

□ 공동 포트폴리오 구축이 필요한 이유
   ○ 대다수 공공연구기관(특히 대학)들이 보유하고 있는 개별 기술만으로는 CDMA 등과 같은 대형기술을 구현할 수가 없기 때문에 해당기술의 가치가 낮게 평가되고 활용도가 저조한 실정
   ○ 이에 특정분야의 핵심기술(특허 등)을 보유하고 있는 연구기관을 중심으로 대형기술 설계를 위한 특허포트폴리오를 구축함으로써 R&D 성과물의 가치와 활용도를 제고시켜야 함
   ○ 산·학(연) 간의 기술이전이나 공동연구 계약이 원활하게 이루어지려면 기업과 연구기관과의 개별협상이 아니라 포트폴리오별 협상이 가능해야 함

□ 공동 포트폴리오 구축의 이점
   ○ (기업 친화적 기술관리) 공공연구기관이 개별기술을 특정분야별로 패키징하여 관리함으로써 기업이 필요한 기술을 손쉽게 탐색하고 소싱할 수 있는 환경을 제공
   ○ (활용가치 향상) 공공기술을 포트폴리오별로 관리함으로써 해당기술의 경제적 가치를 향상시키고 활용(기술이전, 실용화를 위한 후속연구 등) 가능성을 제고


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한국연구재단 오세정 이사장 취임  (0) 2011.01.20
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한국연구재단 제2대 이사장에 오세정(57) 서울대학교 물리·천문학부 교수가 20일자로 취임했습니다.

신임 오 이사장은 서울대학교 자연과학대학 학장 및 전국자연과학대학장협의회 회장, 국가교육과학기술자문회의 위원을 역임하고 현재 기초기술연구회 비상임이사로 활동하는 등 학술·연구개발 정책 방향과 지원 체계에 대한 전문 지식을 보유하고 있는 것으로 알려졌습니다.

오 이사장은 창의적 연구환경조성을 위한 연구지원·관리 제도의 선진화와 경영 효율, 조직의 화학적 융합 등을 추진해여 연구재단이 세계 일류의 연구지원 관리기관으로 성장할 수 있도록 힘쓸 계획이라고 합니다.


오세정(吳世正) 한국연구재단 제2대 이사장 약력

생년월일 : 1953.2.17 (만57세)

출 생 지 : 서 울

소속/직위 : 서울대학교 물리천문학부(물리전공) 교수

◆학 력
○ 서울대학교 물리학('75)
○ 미국 스탠포드대학원 물리학 박사('82)

◆주요경력
○ 서울대학교 물리?천문학부(물리전공) 교수('84~현재)
○ 서울대학교 자연과학대학 학장 및 전국자연과학대학장협의회 회장('04~'08)
○ 국가교육과학기술자문회의 제1기 위원('08~'09)
○ 기초기술연구회 이사('09~현재)



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보톡스는 클로스트리디움 보툴리눔이라는 미생물이 만드는 신경독으로, 현재까지 알려진 가장 강력한 독 가운데 하나입니다.

보톡스는 미국의 앨러갠이라는 회사가 이 독을 약으로 활용하는 기술을 개발해 상품화하면서 널리 알려졌습니다.

보톡스는 주름 제거 효과가 뛰어나 미용 제품으로 사용되면서 동시에 사시와 눈 주변 근육 경련, 목 근육 장애 등의 치료제로 FDA의 승인을 받았습니다.

또 최근에는 편두통 치료에도 효과적인 것으로 확인되고 있습니다.

이 외에도 보톡스는 사각턱, 요실금, 탈모, 통증 등 다양한 질병을 치료하는데 사용되고 있으며, 현재 보톡스 시장은 16억 달러에 달할 것으로 추정되고 있습니다.

그러나 보톡스는 잘못 사용하면 생명을 위협할 만큼 매우 위험한 물질입니다.

또, 각종 질병을 효과적으로 치료할 수 있지만, 크기가 상당히 커서 정신질환 치료제로는 적합하지 못합니다. 



보톡스는 뉴런 말단의 단백질 복합체(스네어, SNARE)만을 절단하는 단백질 분해효소로, 뉴런의 스네어가 절단되면 신경전달물질을 담고 있는 주머니가 세포막과 막융합(membrane fusion)을 이루지 못합니다.

스네어는 원래 막융합을 이루는데 필수적인 힘을 제공하는 것으로 알려져 있는데, 이 단백질이 절단되면 그 힘을 만들어내지 못하는 것입니다.

즉, 스네어가 절단되면 신경 전달물질이 밖으로 방출되지 못하고, 결과적으로 신경의 지배를 받는 근육도 수축되지 못하게 됩니다.

이처럼 근육이 이완된 상태에서 마비되는 것이 바로 보톡스의 주름 제거 원리입니다.
 

이런 가운데 성균관대 권대혁 교수가 주도하고 KAIST 윤태영 교수와 미국 아이오와주립대 신연균 교수가 참여한 연구팀은 효과는 보톡스와 같지만, 매우 작으면서도(보톡스의 0.001 크기) 먹거나 만져도 인체에 전혀 해롭지 않은 안전한 보톡스 유사물질을 개발했습니다. 

권대혁 교수

신연균 교수

윤태영 교수



 권 교수팀은 스네어가 막융합을 이루는 과정을 연구하면서, 몇 가지 저분자 화합물이 스네어의 형성을 저해한다는 사실을 발견했습니다.

보톡스가 스네어를 절단하여 신경전달을 중지시키는 것과 달리, 연구팀은 일부 저분자 화합물이 스네어 내부로 들어가 그 기능을 저해한다는 새로운 사실을 규명한 것입니다.

a) 저분자 화합물을 막융합 시스템에 처리하면, 시간이 지남에 따라 미리세틴, 델피니딘, 시아니딘을 처리한 군에서 막융합이 억제됨을 확인할 수 있다. b) 이러한 저분자 화합물은 스네어 복합체(SNARE complex) 형성을 저해하며, c) 스네어 복합체 형성 억제 효능과 막융합 억제 사이에 상관관계가 있음을 확인할 수 있다


이번 연구결과로 보톡스 화장품과 보톡스를 이용한 정신질환 치료제를 개발할 수 있는 가능성이 열였습니다. 

c) 스네어 지퍼링은 아미노 말단(N-terminal)에서부터 일어나, e) 막융합을 촉진하며 세포 내 칼슘농도가 증가하면 융합 공(fusion pore)이 열리고 신경전달물질이 방출된다. b) 저분자 화합물은 스네어 단백질에 결합할 수 있는 능력을 가지고 있는데, 특히 델피니딘, 시아니딘은 스네어 지퍼링을 형성과정에서부터 억제하고, d) 미리세틴은 지퍼링을 중간에서 정지시킨다. 이들 저분자 화합물은 신경전달물질 방출을 억제한다(빨간 점선).

 
연구팀이 개발한 저분자 화합물은 복용하거나 만져도 안전한 식물(녹차 등)의 폴리페놀 성분에서 찾아낸 것입니다.

또 보톡스의 1/1000 크기로 기존의 보톡스를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 정신질환 치료제로도 활용될 수 있게 된것입니다.

권 교수는 이번 연구의 결과물을 통해  주름제거용 화장품이나 다한증 치료제 등을 향후 2~3년 내에 개발할 수 있을 것으로 내다보고 있습니다.

 

성균관대 유전공학과 권대혁 교수가 막융합 현상이 제어되는 과정을 형광스펙트럼을 통하여 확인하고 있다.



 용어설명

1. 미리세틴, 델피니딘, 시아니딘(저분자 화합물)
   
식물에 다량 존재하는 폴리페놀 성분들로서, 분자량이 약 300Da에 이르는 아주 작은 저분자 화합물이다.
이들은 일반적으로 항산화 효과를 가지고 있는 것으로 알려져 있으나, 이번 연구에서는 이들이 단백질의 소수성 부위에 결합하는 성질을 이용, 스네어 단백질 복합체의 형성을 조절하는 기술을 개발했다.


2. 스네어 (SNARE)

스네어 단백질은 모든 고등생물체의 세포내에 존재하는 단백질 패밀리로서, 이들의 역할은 세포 내의 막융합을 매개하는 것으로 알려져 있다.
뉴런에서 신경전달물질의 방출은 신탁신1(syntaxin 1), 스냅25(SNAP25), 뱀프2(VAMP2)라고 하는 3종류의 단백질이 담당한다고 알려져 있다.
스네어 복합체라고 하는 알파 헬릭스 다발을 만들면서 신경 전달물질을 담고 있는 막주머니(synaptic vesicle)와 시냅스 말단의 세포막과 융합을 유도한다.


3. 막융합 (membrane fusion)
   
신경전달물질은 시냅스의 말단에 존재하는 주머니처럼 생긴 막(synaptic vesicle) 안에 포집되어 있는데, 신경전달물질이 방출되어 다음 뉴런에 자극을 주어야만 신경이 전달될 수 있다.
신경전달물질이 시냅스 말단에서 방출되기 위해서는 막주머니와 세포막의 융합되면서 생겨나는 구멍(fusion pore)이 생성되어야 하는데, 이러한 과정에서 스네어 단백질이 막융합의 힘을 제공하고 시냅토태그민(synaptotagmin)과 같은 단백질들이 그 시기와 정도를 조절하는 것으로 알려져 있다.
막융합 현상은 신경세포에서만 일어나는 것이 아니라 막과 막 사이의 물질 전달에는 항상 이용되는 생명체의 공통적인 현상이다. 서로 다른 종류의 막융합에는 서로 다른 종류의 스네어 단백질들이 관여하는 것으로 알려져 있다.
 한편, 바이러스가 숙주세포를 침투할 때에도 막융합 현상이 일어나며, 세포와 세포가 막융합을 할 때에도 막융합 현상이 필요한 것으로 알려져 있는데, 이러한 막융합에는 스네어가 아닌 다른 종류의 단백질들이 관여하는 것으로 알려지고 있다.


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교육과학기술부와 한국연구재단은 2010년 ‘올해의 여성과학기술자상’에 한국표준과학연구원 신용현(49세) 책임연구원과 세종대 김성은(43세) 교수, 경희대학교 김지영(61) 교수 등 3명을 선정했습니다.

신용현 표준연 책임연구원

김성은 세종대 교수

김지영 경희대 교수



표준연 신 책임연구원은 진공기술 분야 국내 일인자로, 지난 25년 간 진공연구에 매진해 국내 진공연구 수준을 세계적 최고로 끌어 올렸고, 특히 반도체 제조와 나노기술, 우주항공 산업에 두루 활용되는 진공과 미세 누출 측정을 위한 표준 기술을 개발했습니다.

또 이에 대한 기술데이터를 산학연에 보급해 국내 생산 기술력 향상과 장비 부품 국산화에 크게 기여했습니다.

세종대 김 교수는 세계 최초로 우리 은하와 이웃하는 마젤란 은하 전체의 원자가스 분포를 고해상도로 관측하고, 성간물질의 특성과 별 생성 연구에 크게 이바지해 우리나라 과학기술의 위상을 높였습니다.

경희대 김 교수는 차세대 인재 교육과 우리나라 여성과학기술인의 위상을 제고하는데 중추적인 역할을 담당한 점을 인정받았습니다.


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‘3차원 적층형 비휘발성 유기물 저항 변화 메모리 소자’가 국내 연구진에 의해 개발되었습니다.

3차원 적층형 유기 메모리 소자 모식도



유기 저항 변화 메모리 소자(Organic Resistive memory device)는  유기 소재를 이용한 메모리 소자로서, 제조 가격이 저렴하고 제작 기술이 간단하며 또한 저온 공정과 구부러지는 플라스틱(flexible plastic) 제품에 적용할 수 있어 현재 많은 연구가 진행되고 있습니다.

비휘발성 유기 저항 변화형 메모리의 대표적인 전류-전압 (I-V) 곡선.(a)-(c) 1, 2, 3 층에서 선택된 메모리 셀에서의 대표적인 전류-전압(I-V) 곡선. 내부 그림의 빨간색은 각 층에서의 메모리 셀 위치를 나타냄.



상하부 전극사이의 유기 소재가 인가된 전압에 따라 서로 다른 두 가지의 저항상태인 고 저항 상태(High resistance state)와 저 저항 상태(Low resistance state)를 가지고, 이러한 저항 상태가 외부의 전원 없이 유지되기 때문에 차세대 비휘발성 메모리 소자의 하나로 각광받고 있습니다.

지금까지 세계의 연구자들은 실리콘 등 무기물을 활용한 비휘발성 메모리 소자의 집적화를 극대화하고자 3차원 적층구조를 연구해왔습니다.

유기물을 사용하면 제작 과정이 간단하고 비용도 저렴하면서 자유자재로 휘어지는 메모리 소자를 구현할 수 있기 때문에, 세계적인 연구팀들은 유기물을 이용한 3차원 적층형 메모리 소자 연구에 집중했는데요.

 그러나 유기물을 소재로 한 비휘발성 메모리 소자를 3차원 적층으로 공정하면, 위층 유기물 용매가 아래층으로 혼합되어 층간을 구분할 수 없어지기 때문에 고집적 적층 유기 메모리 소자를 개발하는 데에는 한계가 있었습니다.
 

이를 광주과학기술원 이탁희 교수팀이 기존의 무기물을 활용한 방법보다 공정이 간단하고 비용도 저렴한 차세대 고집적 반도체 메모리 소자를 개발한 것입니다.

이탁희 교수

송성훈 박사과정생


3차원으로 적층된 유기물 저항 변화 메모리 소자의 모식도.(a) 8 ☓ 8 크로스바 형태로 3차원 적층된 유기물 저항 변화 메모리 소자 구조 개념도. 전체 192개의 메모리 셀이(오렌지색) 제작됨. (b) 투과전자현미경을 통해 본 3차원 적층 구조의 메모리 소자 수직절단면 이미지 (c) 메모리 소자로 사용된 유기물의 분자구조식



이 교수팀은 경화(curing) 공정이 가능한 유기물 소재(폴리이미드와 버키볼 풀러린 유도체 분자)를 혼합한 유기물을 사용, 데이터 지우기와 쓰기가 가능한 3차원 적층 형태를 갖춘 유기물 비휘발성 메모리 소자를 구현했습니다.

8 ☓ 8 어레이 타입의 3차원 적층된 메모리 소자의 통계적 분석.(a) 3차원으로 적층된 메모리 삽화(left part) 및 각 층에서 동작하는 메모리 셀(빨간색)과 동작하지 않는 메모리 셀(검정색) 분포도 (right part)(b) 160개의 동작하는 메모리 셀을 바탕으로 on state 와 off state 전류값의 분포 분석 (c) 메모리 동작을 위한 각 층의 문턱전압의 분포 비교


이번 연구결과는 재료공학분야에서 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)’ 제22권 제44호(2010년 11월 24일) 표지논문에 게재됐습니다.

이탁희 교수팀은 최근 2년간 하이브리드 유기 메모리 소자와 휘어지는 유기 메모리 소자 연구로, 이 학술지에 무려 네 차례나 표지논문으로 선정되는 영예를 얻었습니다.

3차원으로 적층된 각 층의 메모리 성능 평가 및 비교(a) 쓰기-읽기-지우기-읽기(Write-Read-Erase-Read) cycle 테스트. 펄스(Pulse) 형태의 전압을 연속적으로 인가하였을 때, 그에 대응하는 On/Off의 전류값 반복 사이클 곡선(b) 각 층의 메모리 셀의 DC 전압에 의한 메모리 내구성(c) 각 층의 메모리 셀의 시간에 따른 비휘발성 정보유지 능력



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