우리얘기

전국공공연구노동조합 과학기술정책 10대 요구안
“정권과 관료의 시녀에서 국민의 연구기관으로”

지난 4년간 과학기술 연구현장은 과학기술정책에 대한 비전과 철학이 없는 정권과 관료의 무분별한 실험장이었다. 한국생명공학연구원과 KAIST를 강제로 통합시키려다 실패하였고, 출연연구기관을 하나의 법인으로 통폐합하려는 시도도 국민 앞에 무릎을 꿇고 말았다.

교육부에 과학기술부를 붙여 소위 대부처를 만들었지만 급기야 스스로 실패를 인정하고 국가과학기술위원회를 장관급의 상설 행정위원회로 격상하는 꼼수를 부려야 했고, 다음 정권에서의 과학기술부의 부활은 여야 모두의 공약이 되어버렸다.

안전성평가연구소를 민간에 매각하려는 계획도 끝내 실패했지만 정책 실패를 인정하지 않고 안전성평가연구소를 죽이려는 시도는 계속되고 있다. 심지어 박희태씨는 국회의장으로는 57년만에 처음으로 지역구 잇속을 차리기 위해 해양과학기술원출ㅇ법안을 발의해 출연연구기관의 틀을 흔들었다.

대운하사업을 4대강 물길잇기 사업으로 포장해 국민을 우롱했던 속임수는 우리 노동조합 김이태 박사의 양심고백에 속내를 들키자 관료 출신의 조용주 원장을 앞세워 김이태 박사를 징계하고 노동조합 간부들을 해고했다. 결국 그 조용주씨는 평가위원에 대한 로비시도, 논문 표절과 연구비 횡령 등으로 불명예스럽게 중도 하차하였다. 과학기술정책사에서 유래를 찾아보기 힘든 지경부 장관의 “과학기술 속도전”, 기관평가 성적을 조작해 사퇴한 연구회 이사장은 우리도 부끄러운 단면 중의 하나이다.

아바타 같은 원장들을 앞세운 노조탄압은 25년에 이르는 출연연의 노사관계를 한순간에 황폐화시켜 버렸고, 현장의 연구자들은 PBS와 공공기관 선진화 정책에 눌려 안정적 연구환경은 입 밖으로 꺼낼 수도 없는 상황이 되어버렸다. 21세기 과학기술 노동자들이 사는 세상은 약육강식의 동물의 왕국이거나 춘추전국시대임에 틀림없다.

이에 우리 노동조합은 제45회 과학의 날을 맞이하여 참담한 과학기술 현장의 목소리를 대변하고자 한다.

혼란한 연구현장의 지배구조와 관련해서는 정부출연연구기관 통폐합 기도를 중단하고 지배구조를 일원화하여야 한다.

안정적 연구환경 조성을 위해 PBS를 폐지하고, R&D 평가시스템의 전면적인 개혁과 획일적인 공공기관 선진화 지침 폐기, 그리고 개인평가 제도를 전면 개편하고 직급․직종간 정년 차별 철폐와 IMF 이전 수준으로 정년을 환원하여야 한다.

고착화되어 있는 연구현장의 비정규직 문제를 해결하기 위해 비정규직 차별 철폐와 정규직화를 요구한다.

내부 구성원들의 의견이 전혀 반영되지 못하는 현행 기관장 선임제도는 즉시 개선해야 한다. 구성원들의 다양한 의견이 반영되는 투명한 기관장 선임과정으로 제도화할 필요가 있다.

출연금 삭감이라는 형식으로 민영화를 다시 추진하고 있는 안전성평가연구소 민영화를 철회하고 공공성을 강화할 수 있도록 정책으로 전환해야 한다. 정치적 필요에 의해 급조된 한국해양과학기술원법을 폐지하고 한국해양연구원을 되살려야 한다.

후쿠시마 사태 이후 핵 문제에 관한 한 그 누구도 장담할 수 없는 상황에서, 과학적이고 합리적인 원자력 안전규제 체계 확보를 위한 원자력안전법률 개정을 요구한다.

일년도 채 남지 않은 이명박 정권이 이 모든 것들을 일거에 해결할 거라고 기대하지는 않는다. 하지만 새롭게 구성되는 19대 국회와 그나마 양심있는 모든 정부 관료들에게 진정으로 호소한다. 이명박 정권 들어 끝없이 황폐화된 출연연구기관들이 정권과 관료의 품에서 나와 국민의 연구기관으로 다시 태어나고자 하는 연구현장의 목소리에 귀기울일 것을 촉구하며, 우리 노동조합 또한 선언에 그치지 않고 노력하고 실천할 것을 다짐한다.

2012년 4월 20일
민주노총 공공운수연맹 전국공공연구노동조합

<전국공공연구노동조합 과학기술정책 10대 요구안>
 

① 국가과학기술 컨트롤타워 구축

▶ 과학기술 연구개발 전담부처 부활, 출연(연) 거버넌스 일원화

1) 과학기술 관련법 전체에 대한 체계 정비 권한 부족. 과학기술 관련법 전체가 복잡다단하여 조정이 되지 못함. 현재 국과위는 과학기술 관련법 전체에 대한 체계를 정비하고 조정할 권한이 없음. ｢과학기술기본법｣에 의한 과학기술기본계획 이외에도 기초기술진흥계획 등 기본계획의 성격을 가진 계획이 많으며, 이들 계획 간의 유기성이 떨어지고, 부처 간 계획의 난립, 종합조정 약화현상이 나타남. 예를 들어 ｢과학기술기본법｣은 교과부가 관할하는데, 타 부처가 관장하는 ｢기술이전촉진법｣, ｢지식재산기본법｣ 등에 의해서도 기본계획이 수립되고 있음

2) 각 부처의 연구개발 중장기계획을 심의‧조정하는 기능과 권한이 부족함. 국과위가 과학기술기본계획을 수립함에 있어, 주요 과학기술 관련 부처별로 단독으로 수립한 고유 소관분야에 대한 연구개발 중장기계획들을 조사‧심의‧조정‧종합할 권한이 없음

3) 국가 R&D 예산 조정과 연구개발 우선순위 설정을 위해서는 국방 R&D를 제외한 모든 국가연구개발사업으로 확대되어야 함에도 국과위의 R&D 예산 배분‧조정 범위가 법률에 명시되어 있지 않음. 기재부에 의해 국과위 기능이 심각하게 침해될 수 있음. 기획재정부가 실질적인 출연연 인력, 예산, R&D사업 및 기관 평가권을 보유하고 있음. 연구기관의 특수성을 고려하지 않은 채 일반 공사나 공기업과 동일한 기준을 연구기관에 적용할 뿐 아니라 각종 기관평가 지침을 통해 연구기관 경영에 과도하게 개입함

4) 정부부처 간 협력 연구 프로그램 구성 및 연구개발 사업을 조정할 수 없음. 각 부처의 부처 이기주의로 인해 협력 연구 프로그램이나 동일한 주제에 대한 연구개발 과제 중복 조정이 거의 불가능함. 현재 정부 부처간 칸막이식 연구개발사업 집행으로 낭비가 발생하고 있음. 각 정부부처의 분파적 이익 추구로 인해 국가 R&D 예산배분에서 '공유지의 비극‘ 문제가 발생함

5) PBS 방식으로 수행되는 부처사업과 출연금 사업으로는, 부처 간 칸막이식 R&D 정책과 예산집행으로 출연연 간 혹은 산‧학‧연 간의 교류와 협력/공동 연구를 수행하기 어려움. 과학기술 노동의 분할구조가 견고해서 산‧학‧연 연대와 교류가 원활하게 이루어지지 못하고 인력교류가 폐쇄적임

6) 각 정부부처의 과도한 경쟁위주의 PBS와 응용연구와 첨단기술개발 성과를 목표로 하는 일률적 지원정책으로 인해, 연구분야와 연구주제의 획일화, 연구다양성 상실, 비정규직 양산, 연구자 연구 경력의 불안정성이 발생함

▶ PBS로 배분되는 한국의 부처 임무형 연구사업의 대부분은 응용연구와 첨단기술개발이라는 유형의 R&D에 투자되고 있음. 공공정책에 기반한 임무지향적인 중장기 연구, 문제해결 지향적인 유형의 연구, 국가과학기술시스템 인프라에 관한 연구, 기초과학연구 등은 구체적인 성과를 단기간 내에 달성할 수 없으므로 각 정부부처의 지원 대상에서 탈락됨

▶ PBS처럼 강한 경쟁적 메커니즘을 갖고 있는 국가에서 지적 혁신은 기존의 과학 분과와 관심 주제에만 집중되고 급진적인 지적/조직적 혁신은 발생하기 어려움. 연구자가 장기적이고 높은 위험도를 갖는 학제간 연구, 그리고 기존의 정통적인 연구에서 벗어난 새로운 분야에 대한 도전을 억제하는 효과를 가져옴

▶ 과학 지식은 공공재임. 따라서 과학 지식을 담지하는 과학기술인력의 공급과 유지, 과학 지식을 유지/관리/확산시키는 인프라 등도 모두 공공재 공급에 해당함. PBS를 통해 배분되는 부처임무형 연구사업에는 국가과학기술시스템의 인프라에 관한 연구와 대학이 주로 담당하는 기초과학연구 등이 부족함. 따라서 과학기술인력 양성과 R&D 인프라 구조 등의 공공재 공급에 문제가 발생함

7) 국가 R&D 추진 각 정부부처는 산하 연구관리 전문기관을 이용하여 연구비를 지원하는 연구개발 과제의 기획, 선정, 관리, 평가에 개입함. 정부부처가 직접 제도적으로 통제하는 개입적인 위계제 방식으로 국가 R&D를 운영함으로써 관료제의 권력 남용으로 인한 조직화된 부패 구조가 형성됨

▶ 연구 평가와 개입이 연구 품질의 개선과 관련 없는 목적에 의해서 좌지우지 됨

▶ 과제평가의 전문성, 객관성, 공정성, 투명성 확보 실패

- 해외 주요 연구기관이 해당 연구분야를 가장 잘 아는 국내외 전문가들로 특히 대부분을 해외 전문가를 포함시켜서 독립적인 평가위원회 혹은 자문위원회를 구성하고 일회성이 아닌 수년간의 임기로 지속적으로 특정 연구소를 peer review에 기초하여 평가함으로써 평가의 내용적 전문성을 실현하는 데 비해, 정부부처의 과제평가는 일회적이고 평가의 내용적 전문성, 객관성, 공정성, 투명성이 담보되지 않을 뿐 아니라 평가위원회의 구성 또한 정부부처의 관료들이 관할함. 평가위원회 구성 자체가 관료들에 종속된 방식으로 이루어짐

▶ 연구의 품질 확보 실패

- 미국, 독일, 일본 등 과학기술 선진국의 연구실적 평가는 모두 연구의 질을 평가하기 위한 peer review를 핵심으로 하고 논문/특허의 수 등을 점검하는 bibliometrics를 보완적으로 활용함. 반면에 한국의 과제평가는 peer review를 기반으로 하지 않음으로써 연구의 질을 평가하는데 취약함

- 특히 극도로 단순화된 정량적 평가에 의존할 경우 분과에 관계없이 비교가능해지는 대신, 유효성을 상실하고 맥락이나 잠재적인 사항에 대한 정보를 누락하게 됨

8) 국가 과학기술 연구개발 평가시스템의 핵심 요소들이 작동하지 못하고 있음

▶ 과제평가와 사업평가의 연계 부재. 과제평가와 사업평가가 연구개발 실적을 바탕으로 유기적으로 연계되지 않음

▶ 연구기획 부실과 연구과제 사전평가 부재. 연구개발 과제 기획과 선정 단계에서 중요한 사전평가가 없음

▶ 정부부처의 과학기술 정책평가 부재. 각 부처가 수립한 과학기술정책에 대한 평가를 수행하지 않음

▶ 국가 R&D의 집행체계에 대한 시스템 평가 부재

① 국방 부문 R&D와 대학 경상운영비/인건비 지원, 부처별 필수 시험인증연구기관 등을 제외한 정부의 모든 R&D 예산을 국가 R&D 전담부처로 이관하여 정부 R&D 예산집행체계를 일원화함

▶ 각 정부부처에서 부처 목적형으로 집행되는 PBS는 국가 R&D 전담부처로의 예산이관과 함께 자동으로 폐기

▶ 대학연구 지원기능을 포함하여 각 부처 소속의 연구관리 전문기관을 모두 국가 R&D 전담부처로 이관하여 정부 R&D 펀딩을 일원화

▶ 연구기관 별 연구개발 예산을 기관의 공공정책 및 전략적 임무, 정부 R&D 연구과제 유형에 따라 block grant와 프로젝트 기반 펀딩의 합리적인 조합으로 재구성

② 획일적인 공공기관 선진화 지침 폐기와 개인평가 제도 전면 개편

▶ 강제적 상대평가에서 절대평가로의 전환: 이진아웃제와 누적연봉제 폐지, 과도한 성과급 차등률 축소

▶ 징벌적 개인평가 제도가 아니라 연구자들 사이의 협력과 지식공유를 촉진할 수 있는 개인평가 제도 도입: 노사 및 관련 이해관계자들 사이의 사회적 대화를 통한 합의 도출

▶ 수탁과제 비중의 비대화를 막기 위한 정부출연 인건비의 상향 조정: 70-80% 이상으로 늘여야 함

▶ 내부 기획과제 사업비의 일정 비율(예컨대, 3 - 5%)을 연구비가 제공될 가능성이 희박한 중요한 사회정치적․경제적 쟁점들에 대한 공익적 연구에 할당. 이러한 연구과제들의 발굴과 수행을 위하여 해당 연구분야와 연관된 주요 사회적 이해관계자들의 협력 네트워크나 위원회를 구성하여 활용

① 부처 목적형 연구개발과제에 대한 부처 종속적인 평가시스템 폐기

② 기획재정부의 출연연 인력, 예산, R&D 사업 및 기관평가 권한 폐기

③ 연구개발 기획과 선정 단계에서 선진국 수준의 연구과제 사전평가 도입

④ R&D 과제/사업/기관평가를 연구개발에 대한 질적 평가가 핵심이 되는 과학기술 선진국 수준의 평가방식으로 전면 개편

▶ 국내외 전문가로 구성된 독립적인 평가위원회 혹은 자문위원회를 통해 일회성이 아닌 수년간의 임기로 지속적으로 peer review에 기초하여 수행함으로써 평가의 내용적 전문성, 객관성, 공정성, 투명성을 확보

▶ 연구실적 평가는 모두 연구의 질을 평가하기 위한 peer review를 핵심으로 하고 논문/특허의 수 등을 점검하는 bibliometrics를 보완적으로 활용

⑤ 과학기술정책평가와 국가 R&D 시스템평가 도입

1) 세계 각국이 따르는 글로벌 표준으로서의 할데인 원칙 (Haldane Principle)을 준수. 과학기술 연구개발을 효과적으로 관리할 수 있는 전문성이 부족하다는 것이 판명된 정부의 관료제적 지배개입을 배제하고 과학 공동체의 역량을 최대한으로 끌어내기 위해, 연구회와 같은 전문 관리기관을 매개조직으로 하는 ‘엄브렐러 구조’를 구현함

2) 현재와 같이 부처 산하기관과 같은 연구회는 해체하고, 응용연구 중심의 국가 R&D를 지양하고 탈추격형 국가 R&D 전략에 부합할 수 있도록 연구조직을 기초과학, 공공과학/전략기술, 산업기술/첨단응용기술개발의 세 부분으로 재구성함. 새로 구성된 연구회에 R&D 예산/인력 배분 기능과 권한, 과제/사업/기관평가 기능과 권한을 부여함. 해당 연구분야를 가장 잘 아는 국내외 전문가들로 특히 대부분을 해외 전문가를 포함시켜서 독립적인 평가위원회 혹은 자문위원회를 구성하고 일회성이 아닌 수년간의 임기로 지속적으로 연구소를 peer review에 기초하여 평가함으로써 평가의 내용적 전문성, 객관성, 공정성, 투명성을 확보

3) 연구회는 개별 연구소와 연구집단이 정부로부터의 간섭을 받지 않도록 하는 중간 장치 역할을 수행하고, 소속된 연구소들에 연구회로부터의 자율성과 연구에서의 자율을 보장하기 위해 전체적인 기본방향을 설정할 뿐 개별연구소의 운영과 연구에 개입하지 않음

4) 연구의 품질과 생산성이 위협받을 정도로 한국의 연구자들이 과학 진실성을 준수하는 수준이 낮음. 정부는 과학 진실성을 논문 표절 등의 지나치게 협소하고 특수한 영역에만 적용하고 있으므로 실질적인 적용 범위를 연구비와 연구성과, 사적 이해관계 여부 등을 포함해야 함. 과학 진실성을 조사‧감독하는 별도 상설기구를 국가 R&D 전담부처에 설치/운영해야 함

5) 국회에 행정부의 과학기술 관련 독주를 견제하고 과학기술 정책과 예산을 심의하며 주요 국가 R&D 사업과 과제를 독자적으로 평가하고 감사할 수 있는 조직을 상설기구로 설치해야 함

▶ 의원과 상임위의 과학기술 관련 입법 발의를 지원하며 의원 개개인에게 과학기술적 이슈에 대해 정보제공/분석/조언 등의 역할을 수행해야 함

▶ 상임위가 요구하는 단기간의 과학기술 관련 연구를 수행해야 함

▶ 기술영향평가를 수행하고 과학기술정책 수립/수행 과정에서 시민참여 메커니즘을 도입해야 함

① ‘공공기관 운영에 관한 법률’ 전면 개정과 아울러 출연 연구기관을 그 적용대상에서 제외

○ 2007년 공공기관 운영법 제정 후 각 부처 및 연구회는 기관평가를 빌미로 기관경영의 독립성과 자율성을 파괴하는 악의적인 기관평가 지표들을 연구기관에 강요하고 있으며, 대표적으로 “이진아웃제”와 “누적식 성과연봉제”가 있음.

○ 이진아웃제는 최하 성과자(10% 이상)를 해마다 강제 배분하고, 이에 두 번 연속 해당하게 되면 해당 인력을 퇴출하도록 강제하는 제도로 이진아웃제가 도입될 경우, 연구기관 종사자들의 고용불안과 신분불안이 현재보다 훨씬 더 크게 증가되어 연구자들은 기관내부연구비 배분과 수탁과제 확보를 둘러싸고 서로 과당경쟁에 빠지게 될 것임.

○ OECD 국가들 중 공공연구기관에 대해 이런 기관평가지표를 적용하는 국가는 없으며, 결국 기관운영을 폐쇄적이고 비민주적인 구조로 만들어 조직 내 갈등과 분란이 더욱 커질 것으로 우려.

○ 누적식 성과연봉제는 임금 차등폭을 더 늘려 구성원들 사이에 끝없는 무한경쟁을 부추기면 연구기관의 생산성이 더 올라갈 것이라는 현 정부의 이데올로기적 편견과 오만을 보여주는 한 단면임.

○ 더구나 이미 누적식 성과연봉제를 시행하다가 문제점(평가의 공정성 시비와 ‘줄서기’, 연구비배분과 연차평가 등을 둘러싼 구성원들 사이의 반목과 갈등 등)이 너무 심각하여 이 제도 시행을 중단한 사례가 여러 연구기관에 있으며. 이미 겪었던 문제점과 후유증이 충분히 예견되는 데도 그것을 그대로 산하 연구기관에 강요한다는 것은 도저히 동의할 수 없는 맹목적 행위일 뿐임.

○ 출연연구원의 비정규직 문제는 정부의 잘못된 정책에 기인하고 있음.

연구사업과 연구비는 매년 증가하여 인력 충원이 필요함에도 ‘공공기관 선진화’로 인한 정원 감축 정책과 정부의 인건비 지원이 적어 필요한 인력을 비정규직으로 채우는 상황이 발생.

○ 또한 기간제법 시행령에서 박사학위 등 전문적 지식․기술자 및 연구업무(지원) 종사자를 무기계약 전환 대상에서 제외하고 있어 연구현장의 비정규직 문제는 고착화되고 있음.

▶ 따라서 상시적이고 필수적인 업무에 종사하는 비정규직 노동자들의 정규직 전환

▶ 연구기관의 필수적인 인력은 정규직 채용을 원칙. 비정규직의 채용은 특별한 경우에 한하여 엄격히 제한.

▶ 동일노동 동일임금 원칙을 분명히 하고 비정규직 노동자에 대한 합리적 사유 없이 임금 및 노동조건에 대한 차별을 폐지해야 함.

▶ 외주화 사업에 대한 타당성을 면밀히 검토 및 상시업무는 직접고용으로 전환.

▶ 정부는 위와 같은 원칙들이 제대로 지켜질 수 있도록 기관평가지표 등에 반영하는 등 상시적인 점검체계를 갖추어야 함. 

○ 현재 과학기술계 출연연구기관의 정년은 책임급 이상 61세, 선임급 이하 58세로 하고 있으나 세부 현황을 살펴보면 각 기관별로 직종, 직급별로 56세부터 61세까지 매우 다양하며 또한, 합리적인 근거와 기준을 발견할 수 없음.

○ 대부분의 기관이 IMF 환란 이후 정년을 3～4세가량 축소됨.

○ 국가인권위원회는 한국과학기술연구원(2009년), 한국과학기술원(2009년), 한국표준과학연구원(2009년), 한국과학기술정보연구원(2010년), 통일연구원(2011년), 광주과학기술원(2012년)에 직급과 직종에 따라 정년을 달리 규정한 것은 평등권 침해의 차별행위임으로 관련 규정 개정 권고.

○ 또한 정부도 국가인권위의 권고를 받아들여 공무원에 대한 정년 차별을 2008년 국가공무원법을 개정하여 60세로 단일화.

○ 따라서 직급 직종별로 차별화된 정년은 단일화되어야 하며, IMF 이전 수준으로 환원되어야 함.

① 낙하산 인사 금지

② 기관장 선임시 해당기관 내부 공청회 제도화

③ 기관별 원장후보자심사위원회 및 원장추천위원회에 노조 대표 참여

1) 내부 구성원 의견이 반영되지 못하는 현재의 기관장 선임과정

▶ 현재의 기관장 선임절차에서는 해당 연구기관 내부 구성원의 의견이 전혀 반영되지 않고 있음.

▶ 정부 관료가 연구회 이사회 당연직 이사의 1/2를 차지하고 있고 정부의 입김과 영향력으로부터 자유로울 수 없는 학계․산업계 인사로 구성된 이사회가 권력핵심부의 강력한 영향 하에 기관장 선임 과정을 밀실에서 진행하고 있음

▶ 낙하산 인사가 거의 관행화되는 것도 이와 무관하지 않음.

2) 다양한 의견이 반영되는 투명한 기관장 선임과정 제도화할 필요가 시급함

▶ 우선, 기관장 후보들에 대하여 보고 듣는 사람이 늘어나면 늘어날수록 터무니없는 낙하산 인사 임명의 부담은 더욱 커질 것임

▶ 더욱 중요한 것은 해당기관 내부 구성원들은 해당 기관의 연구분야에 종사하는 연구자들에 대한 정보와 학계의 평판을 공유하고 있어 건전한 필터의 역할을 할 수 있음

▶ 더구나 기관장 후보자들은 연구회에 기관운영에 대한 비전이나 계획을 서면으로 제출하고 있음. 기관장 후보자들이 이러한 비전이나 계획을 내부 구성원들에게 발표하지 못할 이유는 전혀 없음

▶ 이런 의미에서 기관별 원장후보자심사위원회 및 원장추천위원회에 노조대표가 참여하는 것이 바람직함

○ 지난해 10월 국회에서 최중경 지식경제부장관의 안전성평가연구소 ‘민영화 계획 철회’ 선언으로 따라 3년을 끌어오던 안전성평가연구소의 민간매각은 사실상 폐기됨.

○ 하지만 지경부는 출연금 삭감이라는 형식으로 민영화를 다시 추진하고 있음. 출연금을 점차 줄여하여 (2016년 0%) 결국 민영화시키겠다는 것이지만, 고사 시키겠다는 말과 다름없는 것임. (정책 결정을 잘못한 정부와 관료들이 이를 반대한 국민과 종사자들에게 엄청난 보복을 하려는 것임.)

○ 안전성평가연구소의 민영화는 정부가 지난 7년간 지원하여 성장시켜온 비임상시험 및 안전성평가분야의 붕괴로 이어질 것이고 이는 국제 경쟁에서의 탈락과 더불어 수천억대 외화유출의 가속화로 나타날 것이며, 결국 정부 스스로 ‘신성장동력’, ‘녹색성장’의 대표적인 과학기술분야를 포기하는 것과 다름 아닌 것임.

○ GLP시험분야에 대한 중요성을 제대로 인식한다면 안전성평가연구소의 발전 방향이 민영화가 아니라 공공성 강화로 전환하여야 하며, 신약개발 인프라 강화와 GLP시험 기술 수준을 선진국 수준으로 향상시키고 국내 관련 산업에 대한 기술지원 역할이 강화될 수 있도록 정부의 지원을 확대할 것을 강력히 촉구함.

○ 한국해양과기원법은 국회의장과 정치인들의 출연연의 정치적 필요에 의해 탄생 연구 현장의 반대에도 불구하고 급조되어 2012년 7월 1일 시행예정.

○ 그러나 해양과기원 설치는 현정부의 출연연 개편 정책 방향과도 모순될 뿐만 아니라, 해양연구원으로 남아 있어도 충분히 할수 있는 일들을 이름만 바꿔 정치적으로 이용하려는 것이고, 출연연의 분화를 가속화 시켜 기초과학의 국가적 붕괴를 초래 할 우려가 있음.

○ 이명박정부 들어 과학기술계의 혼란이 증폭된 데에는 왜곡된 지배구조가 첫 번째 원인이었고 이것을 해결하기 위해서는 출연연 전담부처로 일원화하여 편재하는 것이 우선되어야 할 것임.

○ 40여년의 역사를 갖고 국내 유일의 해양분야 출연연구기관인 한국해양연구원을 갑작스럽게 과학기술원으로 전환해야 할 합리적 이유는 없다. 선거이후 원상회복이 올바른 선택임.

1. 원자력안전규제체계의 현황

o 원자력안전위원회: 원자력안전 정책 및 규제결정권을 갖는 한국의 원자력안전규제최고기관

o 원자력안전위원회 사무처 : 원자력안전위원회의 사무처리기관

o 한국원자력안전기술원 : 원자력안전규제전문기관 (정부위탁업무 수행하는 하청기관)

2. 원자력안전규제체계의 문제점

o 원자력안전전문규제기관의 공학적 안전규제 기능 상실

- 원자력안전기술원은 현재 정부위탁업무를 수행하는 정부하청기관으로서 규제기관으로서의 법적 위상을 가지지 못하게 되어 원자력 안전규제업무 수행시 일사 불란한 업무수행체계를 기본으로 하는 공무원 조직이며 일개 안전위원회의 사무처리기관에 불과한 사무처에 좌지우지되고 있어, 원자력안전규제전문기관으로서 독립적 입장에서의 공학적 안전성 심사 및 검사 업무 수행은 불가능하게 될 뿐만 아니라 행정관료적 입장을 대변하는 꼭두각시 기관으로의 위상 추락이 심화되었음.

o 행정부 주도의 위원 임명 및 상근위원에 대한 인사청문회 미실시로 인한 원자력안전규제의 실질적 독립성 훼손

- 행정부 주도의 위원 임명과 상근 위원 2명에 대한 인사청문회 실시는 현재 원자력계에 만연된 원자력마피아적인 영향력 청산에 미흡

o 안전규제 재원의 이용·진흥기관에의 종속화에 따른 원자력안전규제의 실질적 독립성 훼손

- 원자력안전규제연구개발 자금 및 원자력안전규제 비용의 결정에 있어서 원자력진흥·이용부처에의 종속으로 인한 원자력안전규제의 실질적 독립 훼손

3. 원자력안전규제체계의 개선방안

o 원자력안전규제전문기관 업무의 법정화를 통한 공학적 안전규제 기능 제고

- 원자력안전기술원의 업무를 법률에서 확정하여 원자력안전규제행정기관 상호간의 견제와 균형 기능의 확보를 통한 원자력안전규제 강화

- 안전위원회는 원자력안전규제 정책 및 인허가 결정권을 가지고 안전위원회의 사무처는 안전위원회의 사무처리만 하도록 하여 그 설립취지에 부합하도록 하며, 안전기술원은 심․검사 및 규제집행과 이에 필요한 규제기술기준 설정등 전문 규제실무를 전담하게 함

- 원자력안전규제시 처음부터 행정관료의 관점에서가 아닌 원자력안전에 대한 공학적 전문가 집단의 입장에서 원전 안전성의 심사 및 검사 등에 대한 판단이 필요. 이를 바탕으로 안전위원회 및 행정관료집단에서 정부규제입장의 정립이 필요

o 상근위원 확대 및 인사청문회 실시 등을 통한 원자력안전규제 기능 강화

- 상근 위원을 3인으로 확대하여, 3인 중 2인은 원자력 안전규제업무를 수행하고, 나머지 1인은 원자력 안전규제관련 옴부즈만의 직무를 부여

- 옴부즈만에게 원자력 관련 익명성 민원을 포함 한 모든 민원에 대한 조사권 및 고발권을 부여하며 3인의 위원 (옴부즈만인 상근 임원 1인 포함)을 국회에서 추천

- 옴부즈만인 상근 임원 1인은 야당에서 추천

- 외부로부터의 원자력마피아적 인식을 불식시키기 위하여 원자력 안전규제업무를 수행하는 상근위원 2인(위원장 및 부위원장)에 대하여 인사청문회 실시

o 안전규제 재원의 독립을 통한 원자력안전규제의 실질적 독립성 확보

- 원자력안전규제비용 승인 전 원자력진흥부처장 과의 사전협의 조항삭제

- 기존의 원자력연구개발기금을 원자력진흥연구개발 기금과 원자력안전규제연구개발기금으로 분리하여 원자력안전규제연구개발기금 관리는 원자력안전 위원회가 전담

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.

 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.

MoleBot: Mole in a Table from Woohun Lee on Vimeo.

KAIST 산업디자인학과 이우훈 교수팀이 만든 두더지 게임 로봇 '몰봇(MoleBot)'이 첫 출전한  가상현실 전시회에서 최고 작품상을 차지했습니다.

이 교수팀은 '테이블 속에 두더지가 산다면...' 이라는 다소 황당한 발상을 통해 이 게임로봇을 구상했다고 합니다.

몰봇은 기존 컴퓨터 게임과 같은 가상현실 방식과는 다르게 순전히 물리적인 환경에서도 즐길 수 있는 신 개념 게임로봇으로, 인간과 가상세계가 상호작용할 수 있다는 점에서 관람객들로의 주목을 받았습니다.

몰봇 테이블은 약 1만 5000개의 작은 정육각형 핀들로 구성돼 있는데, 테이블 속에 있는 물체가 움직이면 육각 핀이 미끄러지듯 오르내려 마치 내부에 두더지가 돌아다니는 것처럼 보입니다.

몰봇

몰봇의 내부구조

조이스틱을 이용해 조종할 수 있고, 테이블 위 물체와 물리적 상호작용을 통해 축구나 미로게임 등 다양한 게임을 즐길 수 있습니다.

이와 함께 '몰봇'은 제스처로도 조종이 가능한데, 연구팀은 사람의 손동작을 인식할 수 있도록 '몰봇' 위에 키넥트(Kinect)를 설치했기 때문에 마치 애완동물을 가지고 노는 듯한 게임도 가능합니다.

연구팀은 우선 1만 5000여개의 육각 핀을 배열해 변형될 수 있는 테이블을 만든 다음, 유선형의 플라스틱 몰드를 핀 아래에 배치하고, 그 사이에는 스판덱스(Spandex)라는 고탄력 섬유를 적용해 마찰을 줄임으로써 내부에 두더지가 살아 움직이는 것과 같은 유연한 움직임을 구현하는데 성공했습니다. 

몰드 안에는 자석을 삽입해 내부의 기계적인 움직임을 잘 전달할 수 있도록 설계됐습니다.

몰봇은 여럿이 함께 몸을 움직이며 즐기는 새로운 형태의 게임을 위한 플랫폼이 될 수 있습니다.

자신들이 원하는 3차원 게임 세계를 테이블 위에 직접 만들고 몰봇과 상호작용하기 때문에, 특히 어린이나 노약자 등은 게임을 통해 신체와 인지의 협응능력을 발달시킬 수 있습니다.

또 Claytronics의 비전과 같이 미래 데스크톱 컴퓨팅에서 유비쿼터스 컴퓨팅으로 발전하며 디지털 정보는 점점 물리적인 세계로 침투해갈 것입니다.

몰봇은 이러한 미래 기술 비전의 한 단면을 보여줍니다.

사용자에게 이메일이나 메시지가 왔을 때 다정한 친구처럼 다가와 툭툭 치며 이 사실을 알려줄 수 있고, 사람들을 위해 테이블 탑에 올려진 물체화된 디지털 정보를 정리해줄 수도 있을 것입니다.

한편 올해로 14회 째를 맞은 라발 버추얼은 매년 1만 명 이상 참가하는 세계적 권위의 전시회로, 가상현실과 증강현실분야에서 최첨단 신기술을 선보이는 학회로 유명합니다.

올해 프랑스에서 열린 라발 버추얼에서 어린이들이 몰봇을 가지고 게임하는 모습

만병의 근원으로 알려진 비만은 과다한 지방세포의 분화와 에너지의 과잉공급으로 유발되는 하나의 질병으로, 고혈압이나 고지혈증, 동맥경화, 심장질환과 같은 성인병으로 발전될 수 있기 때문에 지방세포 분화에 대한 과학자들의 관심이 매우 높습니다.

지방세포 분화는 지방세포 분화에 필요한 유전자가 적당한 시기에 정확한 양을 발현함으로써 일어나는 일련의 정교한 과정입니다.

이 때 유전물질의 발현은 중심원리에 의해 이루어지는데 이는 유전물질인 DNA가 mRNA라는 전달물질로 전사된 뒤, 이 mRNA는 다시 단백질로 번역됨으로써 유전자가 발현되는 원리입니다.

■ 고려대 김윤기 교수팀은 지방세포 분화 과정을 조절하는 원리를 밝히고, 지방세포 분화를 막아 궁극적으로 비만을 억제할 수 있음을 규명했습니다.

이전까지 연구에서는 지방세포 분화에 관한 연구가 DNA 수준에서 전사단계 조절에만 집중되어 왔습니다.

하지만 연구팀은 지방세포 분화 조절이 mRNA 단계에서도 조절된다는 것을 밝혀냈습니다.

이로써 지방세포 분화에 대한 새로운 메커니즘 발견으로 비만 질환 연구에 새로운 정보들을 제공할 수 있게 되었습니다.

세포에는 mRNA양을 조절하는 중요한 작용기전인 SMD(Staufen1-mediated mRNA decay)가 있습니다.

SMD는 단백질(Staufen1)이 특정 mRNA에 붙어 이를 빠르게 제거하여 mRNA의 양을 조절하는 원리로, 김 교수가 지난 2005년에 처음으로 밝혀낸 작용기전입니다.('Cell'지, 제1저자).

그러나 SMD가 구체적으로 어떻게 작용하고 어떤 생물학적 의미를 갖는지 알려진 바가 없었습니다. 

연구팀은 SMD가 지방세포 분화 과정에서 중요한 역할을 하는 유전자인 'KLF2'의 mRNA의 안정성에 관여함으로써, 지방세포 분화 과정을 조절한다는 것을 최초로 밝혔냈습니다.

SMD에서 중요한 역할을 하는 단백질(Staufen1, PNRC2)을 없애면, 지방세포 분화를 막는 단백질(KLF2)이 늘어나, 지방세포 분화가 억제됨도 관찰했습니다.

이번 연구은 고려대 김윤기 교수와 조하나 박사과정생(제1저자)이 주도하고, 강원대 최선심 교수팀이 참여했습니다.

연구결과는 세계 최고 권위의 생명과학전문지 '셀(Cell)'의 자매지인 '분자세포(Molecular Cell)'지에 온라인 속보(4월 12일자)로 게재되었습니다.
(논문명 : Staufen1-mediated mRNA decay functions in adipogenesis)

전구지방세포는 KLF2 mRNA에 의해 지방세포로의 분화가 억제되어 있다. 분화과정동안 Stau1 단백질이 KLF2 mRNA에 결합하고, SMD를 통해 KLF2 mRNA를 제거한다. 그 결과 지방세포로의 분화를 촉진시킨다.

 용  어  설  명

지방세포 분화 (Adipogenesis) :
전구지방세포(비만세포로서의 형질을 나타내는 미분화의 세포)가 지방세포로 변하는 세포분화 과정을 일컫는다.
지방세포는 저장 기능과 내분비세포로서의 역할을 하는 등 매우 중요한 역할을 한다.
체내 에너지 항상성 유지를 위한 다양한 기능을 수행하는 지방세포는 오랫동안 단순한 에너지 저장 조직으로만 여겨져 왔다.
최근 들어 에너지 균형과 비만을 포함한 대사성 질환에 관심이 많아지면서 지방세포와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다.
WHO는 비만이 과다한 지방세포의 분화와 불균형적인 에너지의 과잉공급에 의해 유발되는 하나의 질병이라고 발표하였으며 고혈압, 고지질증, 동맥경화, 심장질환 및 인슐린 비의존성 제2형 당뇨병과 같은 성인병으로 발전 가능성이 있기 때문에 지방세포 분화에 대한 지속적인 관심이 필요하다.
 
SMD (Staufen1-mediated mRNA decay) :
특정 mRNA가 Staufen1 (Stau1) 단백질과 결합할 경우, Stau1 단백질이 mRNA 제거 단백질들을 끌어와서 결합 mRNA를 빠르게 제거하게 된다.
SMD를 일으키기 위해서는 Stau1, Upf1, PNRC2 단백질 등이 필요한 것으로 알려졌다.

mRNA(messenger RNA) :
핵 안에 있는 DNA의 유전정보를 세포질 안의 리보솜에 전달하는 RNA.

전사(transcription) :
DNA를 원본으로 mRNA를 만드는 과정

번역(translation) :
mRNA의 유전정보를 토대로 단백질 생합성을 하는 과정 

<김윤기 교수> 1. 인적사항  ○ 소 속 : 고려대학교 생명과학부  ○ 전 화 : 02-3290-3410/3919  ○ e-mail : yk-kim@korea.ac.kr 2. 학력 1991~1996   포항공대 생명과학과 (학사) 1996~1998   포항공대 생명과학과 (석사) 1998~2002   포항공대 생명과학과 (박사)   3. 경력사항 2002~2005    미국 로체스터 대학, 박사후 연구원 2005~현재   고려대학교 생명과학대학 생명과학부 조교수/부교수 4. 연구지원 정보 기여도 (%) 지원기관 사업명 과제번호 연구지원 기간 총연구비 (천원) 35 교육과학기술부/한국연구재단 기초연구사업-중견연구자지원사업-핵심 2009-0078061 2009.09.01~2012.02.29 280,000 35 교육과학기술부/한국연구재단 기초연구사업-중견연구자지원사업-핵심(공동) 2009-0084897 2009.09.01~2012.08.31 120,000 30 보건복지부 신종인플루엔자범부처사업 A103001 2011. 07. 01∼ 2012. 10. 31 200,000

<조하나 박사과정생> 1. 인적사항  ○ 소 속 : 고려대학교 분자세포생물학과   2. 학력   2002 - 2006    서울여자대학교 생명공학과 학사   2006 - 현재    고려대학교 분자세포생물학과 RNA 유전체학 Lab                  석 박사 통합과정   3. 경력사항   2005. 06 - 2005. 12  한국과학기술연구원(KIST) 연수생    4. 수상실적   2009. 09. 17  고려대학교 생명과학대학 최우수 연구자상   2010. 04. 02  고려대학교 생명과학대학 최우수 연구자상   2011. 07. 04  한국RNA학회 감사장

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)

<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

한국형 우주식품 중 하나인 우주비빔밥 제조 기술이 우주식품 관련 기술로는 처음으로 민간에 이전돼 우주식품 제조 기술 상용화의 길이 열렸습니다.

■ 한국원자력연구원 방사선실용화기술부 이주운 박사팀이 개발한 우주비빔밥 제조 기술이 전주비빔밥생산자연합회에 이전됩니다.

우주비빔밥은 우리나라 전통 음식인 전주비빔밥의 조리법을 기초로, 비빔밥을 수분 6% 이하인 건조 블록 형태로 만들어 우주에서 섭취할 수 있도록 물만 부어 먹을 수 있게 만든 음식입니다.

한국원자력연구원은 지난 2010년 우주비빔밥을 개발해 러시아 연방 국립과학센터(SSCRF) 산하 생의학연구소(IBMP)로부터 우주식품 인증을 받은 바 있습니다.

비빔밥에 첨가되는 고추장에는 발효를 돕지만 부패를 유발할 수 있는 바실러스 균이 있기 때문에 우주식품으로 만들려면 살균 과정이 필수입니다.

그런데 비빔밥을 장기 저장하기 위해 건조된 블록 형태로 제조할 경우 가열 살균 처리가 어렵다는 문제가 발생합니다.

한국원자력연구원은 방사선 조사 기술을 이용해 블록 형태의 전주비빔밥에 감마선을 조사함으로써 고추장 및 밥, 야채 등에 존재하는 미생물을 제거했습니다.

또 밥을 지을 때 팽창제를 첨가해 쌀의 기공을 크게 함으로써, 70℃의 물에서도 15분 이내에 먹기 쉬운 형태로 복원되도록 만들었습니다.

한편 지금까지 한국원자력연구원이 우주식품으로 개발한 식품은 김치, 라면, 비빔밥, 불고기 등 총 17종이며, 이 중 김치, 라면, 생식바, 수정과 등 4종이 지난 2008년 한국 최초의 우주인 이소연씨에게 제공됐습니다.

<관련글 : 우리나라가 만든 우주식품 http://daedeokvalley.tistory.com/252>

현재 전 세계적으로 활발히 연구되고 상업화가 시도되고 있는 염료감응 태양전지는 식물의 광합성 원리를 이용한 태양전지입니다.

염료감응 태양전지(DDSC)는 유기염료와 나노기술을 이용해 고도의 에너지 효율을 갖도록 개발된 것으로, 가격이 저렴하고 공정도 간단해 차세대 태양전지로 주목 받고 있습니다.

이는 기존 상용화된 실리콘 전지에 비해 제작방법이 간단하면서 경제적이고, 투명하게 만들 수 있어 건물의 유리창 등에 직접 활용할 수 있는 차세대 태양전지로 각광받고 있습니다.

그러나 휘발성이 높은 액체 전해질을 사용해야 하기 때문에 상업화에 큰 어려움이 따르는 실정입니다.

또 하나의 방식인 겔 전해질은 점도가 높아 태양전지 내 나노입자 사이로 침투되기 어려워 액체 전해질에 비해 성능이 좋지 않습니다.

이를 해결하기 위해 가교제를 포함한 액체 전해질을 먼저 태양전지에 주입하고 열이나 UV-광원을 이용해 이어주는 연구를 진행해왔지만, 공정이 복잡하고 남아있는 가교제가 태양전지의 전기수명을 떨어뜨리는 것으로 알려져 역시 실용화에 어려움이 있었습니다.

이 처럼 차세대 고효율 태양전지로 각광 받고 있는 염료감응 태양전지의 상용화에 가장 큰 문제점인 액체 겔 전해질 문제가 국내 연구진에 의해 해결됐습니다.

■ 성균관대 박종혁 교수팀은 자체 개발한 고분자 나노소재를 이용해 기존 액체 전해질의 문제점을 해결하면서도 성능은 동일하고 수명은 더욱 길어진 신개념 염료감응 태양전지용 전해질 개발에 성공했습니다.

박 교수팀은 입자크기가 똑같은 고분자 나노소재인 폴리스타이렌을 태양전지의 상대전극에 놓고 이를 선택적으로 부풀어 오르게 하거나(swelling) 용해하는 액체 전해질의 용매를 조절하여 기존의 액체나 겔 전해질의 단점을 극복한 신개념 전해질을 개발했습니다.

신규 겔전해질을 활용한 염료감응 태양전지의 제조 모식도

(a) PS 나노입자가 코팅된 상대전극 (b) 액체전해질이 주입된 후의 상태 (c) 겔화된 전해질을 제거한 후의 상대전극 표면 (d)액체전해질이 겔화된 상대전극 모습

연구팀이 개발한 고분자 나노소재를 이용한 염료감응 태양전지는 기존의 액체 전해질과 동일한 성능을 나타내면서도 수명이 더욱 길어진 것이 특징을 갖고 있습니다.

현재 국내외 특허 출원이 완료된 이번 연구결과는 향후 염료감응 태양전지 분야의 핵심기술이 될 전망입니다.

이번 연구는 성균관대 박종혁 교수가 주도하고, 이건석 석사(제1저자, LG화학기술연구원), 울산과기대 전용석 교수가 참여했습니다.

이번 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 'Nano Letters'지 온라인 속보(4월 6일자)에 게재되었다.
(논문명: Controlled Dissolution of Polystyrene Nano-beads: Transition from Liquid Electrolyte to Gel electrolyte)

 

<연 구 개 요> 염료감응 태양전지는 식물이 광합성 작용을 통해 받은 태양광에너지를 전자의 흐름으로 만들어내어 자연현상을 모방하여 만들어진 차세대 태양전지이다. 단지 식물의 잎에서 광합성을 할 때 빛을 엽록소라는 천연염료가 흡수하는 반면, 염료감응 태양전지는 인공적으로 합성된 염료분자를 TiO2(이산화 티타늄) 나노입자에 붙여서 사용한다. 이산화 티타늄 표면에 염료분자가 화학적으로 흡착된 반도체 산화물 전극에 태양빛이 조사되면 염료분자는 전자를 내놓게 되는데 이 전자가 외부 회로를 통하여 이동하면서 우리가 필요로 하는 최종적인 전기에너지를 생성한다. 전기적 일을 마친 전자는 다시 염료분자의 본래 위치로 돌아와 태양전지를 순환하게 된다. 염료감응 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비하여 제조공정이 단순하고 저가의 재료를 사용하기 때문에 전지의 가격이 실리콘 셀 가격의 20~30% 정도에 불과하다. 또한 기존 실리콘계 태양전지와 비교했을 때 일광량의 영향을 적게 받는다. 염료감응 태양전지의 셀 성능이 12%이상 보고되고 있어 장기 안정성만 보장된다면 태양전지의 저가화에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 전문가들은 예상하고 있다.    최근 많은 국내외 기업들이 염료감응 태양전지의 장기 안정성 향상을 위해서 연구가 활발히 진행되고 있지만, 여전히 액체전해질의 높은 휘발성이 큰 문제로 작용하고 있다. 그동안 전해질을 겔화 시켜서 액체전해질의 증기압을 낮추려는 시도가 많이 있었다. 그러나 겔화된 전해질은 메조기공을 갖는 이산화 티타늄의 기공에 침투하지 못하는 특성으로 인하여 셀 성능이 기존 액체전해질 대비 떨어지는 단점이 있었다.     본 연구에서는 균일한 입자 크기를 갖는 고분자 나노소재인 폴리스타이렌을 태양전지의 상대전극에 위치시키고 폴리스타이렌을 선택적으로 팽윤 및 용해시킬 수 있는 액체전해질의 용매를 조절하여 기존 겔형 전해질의 단점을 극복할 수 있는 신규 전해질을 개발하였다. 초기성능은 기존 액체전해질과 거의 동일하였으며, 약 3주가 지난후의 성능을 비교하였을 때 액체전해질을 사용한 염료감응 태양전지에 비해서 효율이 매우 안정적으로 유지가 되는 점을 확인하였다.

 

 

 용  어  설  명

염료감응 태양전지 :
염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)는 염료감응 태양전지라고도 하며, 산화환원 전해질로 구성되어 있으며, 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양빛을 받아 전자를 냄으로써 전기를 생산하는 전지이다.
두 개의 전극과 그 사이를 채우고 있는 전해질로 구성이 된다. 광전극이라 불리는 전극은 투명전극 위에 염료분자가 흡착된 산화 이산화 티타늄 나노입자로 구성되어 있고 상대전극이라 불리는 전극은 백금이 코팅된 투명전극으로 구성된다.

폴리스타이렌 나노입자 (Polystyrene nanoparticles) :
유화중합을 통해서 합성되며 균일한 크기를 갖는 나노입자를 의미한다.
보통 입자의 크기는 약 100 nm ~ 1000 nm 까지 조절이 가능하며 주로 광학적인 특성을 제어할 목적으로 많이 활용이 되며, 최근에는 구형 입자나 나노구조체를 합성하기 위한 형판 (型板)으로 사용된다.

겔 (Gel) 전해질 :
화장품과 같은 생활용품에도 많이 활용되는 용어로서 점성이 있는 물질을 통상적으로 지칭한다. 흐름이 전혀 없는 고체와 흐름이 자유로운 액체의 중간 형태를 지칭한다.

나노 레터스(Nano Letters)誌 :
세계적 권위의 나노분야 대표과학전문지 (인용지수 impact factor 12.186)

 

<박종혁 교수> 1. 인적사항 ○ 성      명 : 박종혁 (朴宗爀, 37세) ○ 소      속 : 성균관대학교 화학공학부, 성균나노과학기술원 2. 학력사항 ○ 1999년 : 연세대학교 화학공학과 (학사) ○ 2001년 : 한국과학기술원 화학공학과 (석사) ○ 2004년 : 한국과학기술원 생명화학공학과 (박사) 3. 경력사항 ○ 2004년 ~ 2005년 : University of Texas at Austin, Post.doc  ○ 2005년 ~ 2007년 : LG화학기술연구원 과장 ○ 2007년 ~ 2008년 : ETRI 선임연구원 ○ 2008년 ~ 현재: 성균관대학교 화학공학부/SAINT 조교수, 부교수 4. 주요연구업적 ○ J. H. Park, S. Kim, A. J. Bard*, "Novel carbon-doped TiO2 nanotube arrays with high aspect ratios for efficient solar water splitting" Nano Letters 6, 24 (2006). ○ D. H. Wang, D. Y. Kim, K. W. Choi, J. H. Seo, S. H. Im, J. H. Jeon, J. H. Park*, O. O. Park*, A. J. Heeger*, "Enhancement of Donor-Acceptor Polymer Bulk Heterojunction Solar Cell Power Conversion Efficiencies by Addition of Au Nanoparticles" Angew. Chem. Int. Ed., 50, 5519 (2011). ○ D. H. Wang, J. S. Moon, J. H. Seo, J. Seifter, J. Jo, O. O. Park*, A. J. Heeger*, J. H. Park*, "Efficient Solution-Processible Bilayer/Bulk-Heterojunction Solar Cells: Comparison with Bulk-Heterojunction Solar Cells" Nano Letters, 11, 3163 (2011). ○ J. K. Kim, K. Shin, S. M. Cho, T. W. Lee, J. H. Park* "Synthesis of Transparent Mesoporous Tungsten Trioxide Films with Enhanced Photoelectrochemical Response and Transparency: Application to Unassisted Solar Water Splitting" Energy & Environmental Science, 4, 1465 (2011).

 

식물은 광합성을 담당하는 세포 소기관인 '엽록체'를 통해 지구상에 있는 생명체들이 생존할 수 있도록 영양분을 제공합니다.

또한 동물은 '미토콘드리아'라는 세포 소기관으로 호흡하면서 생명유지에 필요한 에너지를 생산합니다.

이 같은 세포 소기관은 세포 안에 있는 특정한 기능을 하는 구조 단위로, 세균과 같은 원핵세포는 세포 소기관이 없지만, 동식물을 구성하는 진핵세포에는 핵, 미토콘드리아, 엽록체 등과 같은 세포 소기관이 있습니다.

식물세포가 엽록체를 통해 광합성하거나 동물세포가 미토콘드리아를 통해 에너지를 생산하려면 수천 개의 엽록체 단백질들이나 미토콘드리아 단백질들이 필요한데, 이들 모두는 세포 소기관만이 독자적으로 보유한 '리보좀'에서 만들어집니다.

리보좀은 세포질 내에 있는 직경 15~20나노미터의 소립자로, 원핵과 진핵세포에 널리 분포되어 있는 단백질 합성이 이루어지는 장소로, rRNA와 단백질의 복잡한 복합체로 구성되어 있습니다.

이 리보좀이 생성되는 과정에서 농축산물의 생산성을 크게 높일 수 있는 Obg 유전자가 국내 연구진에 의해 발견되었습니다.

■ 경남과기대 방우영 교수팀은 Obg 유전자가 동식물의 에너지 생산에 절대적으로 필요한 '리보좀' 생성과정에 반드시 필요하다는 사실을 처음 밝혀냈습니다.

방 교수팀은 식물 엽록체의 리보좀이 생성되는 과정에서 Obg 유전자가 꼭 필요하고, Obg 유전자의 기능이 상실된 식물에선 정상적인 리보좀이 만들어지지 않는다는 사실을 규명했습니다.

또한 리보좀이 생성되지 않은 식물은 엽록체 단백질도 제대로 만들어지지 않아 엽록체가 생성되지 않고, 엽록체가 만들어지지 않은 식물은 광합성을 할 수 없어 결국 정상적으로 자라지 못한다는 것도 확인했습니다.

이와 함께 연구팀은 Obg 단백질의 구조를 분석하여 동물의 미토콘드리아에만 존재하는 리보좀의 생성과정에도 Obg 유전자가 꼭 필요하다는 사실을 분자진화적으로 증명했습니다.

지금까지 전 세계 연구팀들은 원핵세포생물인 세균의 Obg 유전자의 기능에만 초점을 맞춘 반면, 이번 연구는 다세포 진핵세포생물까지 확대하여 Obg 유전자의 기능을 규명했습니다.

또한 Obg 유전자의 기능을 모델식물인 애기장대뿐만 아니라 세계 4대 식량작물인 '벼'까지 확대했다는 점에서 우리나라 쌀 생산에도 큰 도움이 될 전망입니다.

A와 B는 세균에 존재하는 Obg, C와 D는 식물의 엽록체에 존재하는 Obg, E아 F는 식물의 미토콘드리아에 존재하는 Obg, G는 사람의 미토콘드리아에 존재하는 Obg, H는 사람의 핵 속에 존재하는 Obg의 구조를 각각 나타낸다. 사람의 핵 속에 존재하는 Obg를 제외하고 식물과 동물의 Obg들은 세균에 존재하는 Obg를 많이 닮았다. 이러한 구조 분석은 진화적인 해석을 통해서 Obg가 엽록체와 미토콘드리아의 리보좀 생성에 중요한 역할을 한다는 것을 반증한다.

이번 연구결과는 식물분자생물학 분야의 권위 있는 학술지인 '식물학지(The Plant Journal)' 인터넷 판(3월 1일자)에 게재되었습니다.
(논문명: Functional characterization of ObgC in ribosome biogenesis during chloroplast development)

<연 구 개 요> 식물세포가 엽록체를 통해 광합성하거나 동물세포가 미토콘드리아를 통해 에너지를 생산하려면 수천 개의 엽록체 단백질이나 미토콘드리아 단백질들이 필요한데, 이들 모두는 세포 소기관만이 독자적으로 보유한 '리보좀'에서 만들어진다. 이러한 리보좀 생성은 다양한 인자들에 의해 복잡하고 정교한 과정으로 매개되는데, 그 중에 Obg유전자로부터 생성되는 GTP가수분해효소(Obg GTPase)는 미생물의 리보좀 생성에 필수인자로써 미생물 생존에 중요한  것으로 보고되어 왔고, 현재 항생제 개발을 위한 관심의 대상이기도 하다. 최근에는 일본 교토대학의 연구팀이 Obg유전자가 사람의 세포 내 미토콘드리아 발달과정에 중요한 영향을 미치는 것을 보고하여 많은 관심을 받아 왔지만, Obg 유전자가 진핵세포 소기관내에서 어떤 분자생물학적 기능을 담당하는지에 대해서는 그 결과가 턱없이 부족한 실정이었다. 본 연구에서는 식물에서 Obg유전자의 기능을 상실시켜 생리학적, 세포생물학적 그리고 분자생물학적으로 어떤 현상이 나타나는지를 관찰하였다. Obg 기능이 상실된 애기장대의 백화 현상 (왼쪽은 Obg 돌연변이, 오른쪽은 정상 애기장대를 나타냄) Obg 기능이 상실된 애기장대의 세포구조(a, b, c) 정상 애기장대의 세포구조 (d, e, f) Obg 기능이 상실된 애기장대의 세포구조 그 결과 Obg 기능이 상실된 식물에서는 정상적인 엽록체를 제대로 만들지 못해 광합성이 저해된 백화(albino)현상이 나타났으며, 이러한 식물에서 엽록체 내의 단백질 합성과 리보좀을 구성하는 rRNA의 processing이 저해되는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 Obg단백질이 리보좀 생성에 필수적인 23S rRNA와 특이적으로 상호작용한다는 것을 증명하였다. (A) Obg 기능이 상실된 벼의 백화 현상 (왼쪽은 정상, 오른쪽은 Obg 돌연변이 벼를 나타냄) (B) Obg 기능이 상실된 벼의 세포구조 (a, b, c) 정상인 벼의 세포구조 /  (d, e, f) Obg 기능이 상실된 벼의 세포구조 그리고 Obg 단백질은 Obg fold, G domain 및 OCT와 같은 세 가지 기능단위들로 구성되어 있는데, 본 연구에서는 Obg fold가 리보좀을 구성하는 단백질이나 rRNA와 상호작용함으로써 리보좀 생성에 필수적으로 관여하고, G domain는 세포 내의 GTP 또는 GDP와 같은 대사체들을 인지하여 Obg fold의 기능을 조절하는 것으로 확인했다. 그리고 OCT는 리보좀 생성에 대한 Obg의 기능에 중요하지 않지만, 환경 스트레스에 관련한 역할을 할 것으로 예상하였다.  (A) Obg 돌연변이 식물(obgc-1)에서 rRNA processing의 저해 (B) Obg단백질의 23S rRNA와의 상호작용 (A, B) 세균 Obg의 구조, (C, D) 식물 엽록체 Obg의 구조, (E아 F) 식물 미토콘드리아 Obg의 구조, (G)사람의 미토콘드리아 Obg의 구조, (H) 사람의 세포 핵 Obg의 구조   한편 엽록체와 미토콘드리아와 같이 독자적인 유전자 발현체계를 가진 세포 소기관들은 과거 원시 세균이 주세포(host cell)에 공생하여 진화과정을 통해 생성되었기 때문에, 엽록체와 미토콘드리아에서 기능하는 단백질들은 대부분이 세균으로부터 진화했을 것으로 예상된다. 이러한 개념에서 엽록체와 미토콘드리아의 Obg 단백질 구조를 세균의 Obg와 분자 진화학적으로 비교해 보았을 때, 리보좀 합성에 중요한 Obg fold와 G domain의 형태가 거의 동일한 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 엽록체 Obg는 세균 Obg처럼 OCT를 보유하는데 반해, 미토콘드리아 Obg는 OCT가 없고, 단지 Obg fold와 G domain만을 가지고 있었다. (A) 엽록체 내에서 Obg의 역할에 대한 모델(B) Obg의 단백질 구조에 따른 기능 모델 이러한 사실들을 종합해 보면, 진화적으로 원시 세균이 진핵세포와 공생관계를 거치면서, 세균의 Obg 기능은 그대로 엽록체로 전해진 것에 반에, 미토콘드리아에는 Obg가 OCT기능을 상실하여 부분적으로 진화한 것으로 볼 수 있다. 그리고 앞선 일본 교토대학의 보고에서 Obg 기능이 상실될 경우 사람의 미토콘드리아 생성이 저해되는 현상은 Obg가 미토콘드리아 리보좀 생성에 필수적인 역할을 한다는 것을 강하게 뒷받침 할 수 있다. 지금까지의 내용을 종합하면, 본 연구에서는 Obg 단백질은 자신의 G domain을 통해서 세포 내 GTP 또는 GDP를 인지하여 Obg fold의 기능을 조절함으로써, 엽록체 리보좀의 생성에 필수적으로 관여하고, 이는 식물의 정상적인 엽록체 생성과 광합성에 매우 중요하다는 것을 증명하였다. 그리고 Obg 단백질의 구조를 분석하여 동물의 미토콘드리아에 존재하는 리보좀의 생성과정에도 Obg 유전자가 반드시 필요하다는 사실을 분자진화적으로 확인하였다.

  용  어  설  명

식물학지(The Plant Journal) :
국제 실험생물학협회(SEB)에서 발행하는 학술지로, 최근 5년간 영향력 지수 (Impact Factor)가 7.325임. 식물분자생물학 저널 중에서 권위 있는 학술지 중 하나로 인정받고 있다.

세포 소기관 :
세포 내에 있으며, 특정한 기능을 가진 구조 단위를 세포 소기관이라고 한다. 세균과 같은 원핵세포(핵이 없는 세포)는 세포 소기관이 없는 반면, 동물과 식물을 구성하는 진핵세포에는 핵, 소포체, 골지체, 미토콘드리아, 엽록체와 같은 다양한 세포 소기관이 존재한다.

엽록체와 미토콘드리아 :
엽록체는 식물 세포에 존재하는 세포 소기관으로서, 식물이 광합성을 할 수 있도록 하는데 중요한 기능을 담당한다. 미토콘드리아는 동물과 식물 세포에 존재하는 세포 소기관으로서, 에너지를 생산하거나 호흡대사에 관여하는 역할을 담당한다. 이러한 엽록체와 미토콘드리아는 '독자적인 유전체'를 가지고 있을 뿐만 아니라 이 유전체로부터 자체적으로 유전자를 발현시킬 수 있는 장치들도 보유하고 있다. 그리고 엽록체와 미토콘드리아는 과거 원시 세균이 주세포(host cell)에 공생하여 진화과정을 통해 생성되었기 때문에, 이러한 세포 소기관들의 독자적인 유전체 및 유전자 발현시스템에 대한 연구는 세균을 대상으로 많은 연구가 진행되어 왔다.

유전체 :
생명체를 구성하고 운영하는데 필요한 유전자 전체로서, 세포의 핵 속에 있다.

리보좀 :
세포 내 단백질 합성 공장으로서, 리보좀 RNA와 단백질들의 복합체이다. 주로 세포질에 위치해 있으나, 엽록체와 미토콘드리아는 세균에서 유래된 리보좀들을 독자적으로 보유하고 있다.

Obg 유전자 :
리보좀 생성과정에 관여하는 GTP가수분해효소를 만드는 유전자이다. 세균의 포자형성 과정에서 발견되어 그 이름이 Obg (Spo0B-associated GTPase)로 명명되었다.

<방우영 연구교수> 1. 인적 사항  ○ 성 명 : 방 우 영 (方宇榮, 37세)   ○ 소 속 : 경남과학기술대학교 양돈과학기술센터    구 분 학 교 명 학 과 명 전 공 수학기간 학 사 경상대학교 생화학과 생화학 1994~2001 석 사 경상대학교 응용생명과학부 분자생물학 2001~2003 박 사 경상대학교 응용생명과학부 분자생물학 2004~2007 임 용 기 간 임용기관 직명 (직위) 2003. 09~2004. 02 Texas A&M University 교환 연구원 2006. 09~2008. 12 경상대학교 생화학과 Teaching assistant 2007. 03~2009. 11 경상대학교 EB-NCRC 연구원 2007. 03~2009. 02 경상대학교 BK21 Post-doc 2009. 03~2009. 10 경상대학교 BK21 연구교수 2009. 11~현재 경남과학기술대학교 양돈과학기술센터 전임연구교수 4. 발표논문 : 2009년 11월 경남과학기술대학교 양돈과학기술센터에 연구교수로 부임 후 약 2년 6개월간 10편이상의 국외 SCI저널에 논문 게재 (SCI에 개재된 논문은 아래 5. 논문 업적 참고) 5. 주요 논문 업적 1. Bang WY, Chen J, Jeong IS, Kim SW, Kim CW, Jung HS, Lee KH, Kweon HS, Yoko I, Shiina T, Bahk JD (2012) Functional characterization of ObgC in ribosome biogenesis during chloroplast development. Plant J. doi: 10.1111/j.1365-313X.2012.04976.x.  2. Kim SW, Kang HY, Hur J, Gal SW, Bang WY, Cho KK, Kim CU, Bahk JD, Lee JH (2011) Construction of a conditional lethal Salmonella mutant via genetic recombination using the ara system and asd gene. J. Microbiol. Methods. 87:202?207 3. Lee YH, Cho ES, Kwon EJ, Kim BW, Park DH, Park HC, Park BY, Nam J, Jang IS, Choi JS, Bang WY*, Kim CW (2011) Discovery of Non-synonymous Synonymous SNP in the ApoR Gene Associated with Pork Meat Quality Traits. Biosci. Biotechnol. Biochem. 75(10):2018-2020 (*교신저자) 4. Im CH, Hwang SM, Son YS, Heo JB, Bang WY, Suwastika IN, Shiina T, Bahk JD (2011) Nuclear/nucleolar GTPase 2 proteins as a subfamily of YlqF/YawG GTPases function in pre-60S ribosomal subunit maturation of mono- and dicotyledonous plants. J. Biol. Chem. 286(10):8620-32. 5. Lee Y, Bang WY, Kim S, Lazar P, Kim CW, Bahk JD, Lee KW (2010) Molecular Modeling Study for Interaction between Bacillus subtilis Obg and Nucleotides. PLoS One. 5: e12597. 6. Heo JB*, Bang WY*, Kim SW*, Hwang SM*, Son YS, Im CH, Acharya BR, Kim CW, Kim SW, Lee BH, Bahk JD (2010) OsPRA1 plays a significant role in targeting of OsRab7 into the tonoplast via the prevacuolar compartment during vacuolar trafficking in plant cells. Planta 232:861-871. (*공동 주저자) 7. Bang WY, Hata A, Umeda T, Masuda T, Ji C, Im CH, Yoko I, Suwastika IN, Jeong SI, Kim DW, Lee BH, Lee Y, Lee KW, Shiina T, Bahk JD (2009) AtObgC, a plant ortholog of bacterial Obg, is a chloroplast-targeting GTPase essential for early embryogenesis. Plant Mol. Biol. 71: 379-390 8. Bang WY, Kim SW, Jeong IS, Koiwa H, Bahk JD (2008) The C-terminal region (640-967) of Arabidopsis CPL1 interacts with the abiotic stress-and ABA-responsive transcription factors. Biochem. Biophys. Res. Commun. 372: 907-912 9. Bang WY, Kim SW, Ueda A, Vikram M, Yun DJ, Bressan RA, Hasegawa PM, Bahk JD, and Koiwa H (2006) Arabidopsis carboxy-terminal domain phosphatase-like isoforms share common catalytic and interaction domains but have distinct in planta functions. Plant Physiol. 142, 586-594. 10. Kim SW, Jeong EJ, Kang HS, Tak JI, Bang WY, Heo JB, Jeong JY, Yoon GM, Kang HY, and Bahk JD (2006) Role of RepB in the replication of plasmid pJB01 isolated from Enterococcus faecium JC1. Plasmid 55, 99-113.

머리카락 10만 분의 1m의 미세한 크기도 분별할 수 있는 초고분해능 광학영상장치가 개발돼 바이러스와 암세포 같은 생체바이오 물질을 보다 명확히 분석할 수 있게 되었습니다.
 
현재 일반적으로 사용되는 전반사 형광현미경은 수 백 나노미터 크기까지 분별할 수 있는 회절한계를 가지고 있습니다.

이 문제를 해결하기 위하여 전 세계 연구팀들은 수십에서 수 나노미터 크기까지 분별할 수 있는 광학영상 장치 개발에 노력 중입니다.

■ 연세대 김동현 교수팀은 '나노미터 단위의 국소적 샘플링(NLS)' 방식으로 기존 분해능의 한계를 극복할 수 있는 새로운 선택적 형광영상법을 개발했습니다.

연구팀은 금속 나노구조칩 표면에 작고 강한 전자기파 핫스팟을 만들어 지나가는 생체분자의 영상 정보를 복원하는 방법으로 기존의 문제점인 회절한계를 극복했습니다.

특히 기존에는 고가의 특수 장비 없이는 세포와 단백질 상호작용 현상을 영상화하기 힘들었는데, 이번 연구는 일반 현미경에 자체 제작한 금속 나노구조칩을 접합하는 것만으로도 쉽고 간편하게 세포와 단백질 상호작용 현상 등을 관찰하고 영상화할 수 있습니다.

이 영상법으로 암세포와 같은 특정 세포와 세포 내에서 움직이는 기질, 또는 단분자 영상화도 가능할 전망입니다.

연구결과는  나노와 마이크로 과학분야의 권위 있는 학술지인 '스몰(Small)'지에 표지논문으로 3월 26일자에 게재되었습니다.
(논문명 : Nanoscale localization sampling based on nanoantenna arrays for super-resolution imaging of fluorescent monomers on sliding microtubules)

나노홀 어레이 구조를 이용하여 나노미터 크기의 핫스팟을 형성한다. 마이크로튜뷸 분자는 표면에 고정된 모터 단백질인 키네신 상에서 움직이는데, 핫스팟으로 마이크로튜뷸 분자를 샘플링하는 방법으로 나노미터급 초고분해능의 분자영상을 구현하였다.

  용  어  설  명

전반사 형광 현미경(Total internal reflection fluorescence microscopy) :
빛이 전반사 조건으로 입사될 때, 매질 사이 경계면으로부터 100 nm ~ 200 nm 내에 그 크기가 지수 함수적으로 감소하며 존재하는 필드 영역을 '소실파(Evanescent wave)'라고 한다.
전반사 형광 현미경이란, 이러한 소실파가 존재하는 영역을 이용하여 형광 시료로 염색된 물질을 관찰하고 영상을 얻을 수 있는 현미경 장치이다.

회절 한계(diffraction limit) :
관찰하고자 하는 두 물체간의 간격이 현미경에서 사용하는 광원의 반파장 크기 이하에 해당되면, 현미경의 광학 렌즈를 통해서 우리는 두 물체가 서로 다른 것임을 구분할 수 없으며, 하나의 물체로 인식할 수밖에 없게 되는데, 이를 광학적 회절 한계(diffraction limit)라 일컫는다.

분해능(resolution) :
분해능(resolution) 또는 해상도란 서로 떨어져 있는 두 물체를 구별할 수 있는 최소 거리를 의미하며, 광학적 회절 한계로 인해 분해능에도 한계가 존재하게 된다. 하지만, 전 세계적으로 이러한 분해능 한계를 극복하고 더 작고 미세한 것을 보기 위한 연구가 현재도 활발하게 이뤄지고 있다.

Small 誌 :
재료, 화학, 공학 등의 융합 영역의 학문분야에서 나노기술 관련 논문들을 출판하는 세계적으로 권위 있는 학술지이다. 특히 피인용지수(Impact Factor)가 2010년 기준 7.336이다.
전 과학 분야에서 상위 5% 이내에 랭크되는 학술지로, 융합(Multidisciplinary) 분야에서 8.8%(13위/147개) 이내에 든다.

<김동현 교수> 1. 인적사항  ○ 소 속 : 연세대학교 전기전자공학부 2. 학력   1988 - 1993    서울대학교 전자공학과 학사   1993 - 1995    서울대학교 전자공학과 석사   1995 - 2001    Massachusetts Institute of Technology 전기공학부 박사   3. 경력사항   2001 - 2002 미국 Corning Inc. Sr. Research Scientist   2003 - 2004 미국 코넬대학 박사후연구원   2004 - 현재 연세대학교 전기전자공학부 교수   2011 - 현재 연세대학교 의료기기기술연구소 센터장

<김규정 박사> 1. 인적사항  ○ 소 속 : Max-Planck-Institute for the Science of Light            Erlangen, Germany 2. 학력   2001 - 2006    연세대학교 전기전자공학부 학사   2006 - 2012    연세대학교 나노메디컬협동과정 박사                    3. 경력사항   2009 - 2011        OSA-연세대학교 학생챕터 회장   2007.11 - 2007.12     미국 코넬대학교 방문연구원   2009. 3 - 2009. 4     일본 가쿠슈인대학교 방문연구원   2011. 6 - 2011. 7  독일 막스플랑크 연구소 방문연구원   2012 - 현재        독일 막스플랑크 연구소 박사후연구원 4. 수상실적   2008.  하이서울 서울시 장학생   2008.  OSA Biomedical Optics Topical Meeting, 최우수발표상   2009.  SPIE Optical Science and Engineering 장학금 수상   2009.   대학 Intellectual Property-Ocean 공모전 자유부문 대상 수상   2010.   연세대학교 대학원 최우수 논문상 수상   2011.   SPIE　Optical and Photonics 장학금 수상

라스단백질(Ras Protein)은 세포성장신호를 조절하는 중요 단백질로, 약 30%의 암 환자에서 돌연변이가 발생하는 것으로 알려지고 있습니다.

수 많은 거대 다국적 제약회사들은 지난 20년간 엄청난 투자를 통해 라스를 제어할 수 있는 항암제를 개발하고 있습니다.

라스가 암을 유발하려면 세포막으로 이동해야 한다는 점에 착안하여, 라스의 이동을 막아 활성을 억제하는 항암제를 개발하고자 시도하였지만, 임상실험에서 효과가 적고 부작용이 발생해 대부분 실패하였습니다.

최근 일부 항체 항암제들이 돌연변이 라스로 인한 암환자에게 효과가 없다는 사실이 밝혀짐에 따라, 라스를 제어하는 항암제 개발의 필요성은 더욱 절실해진 상황입니다.

이처럼 항암제 개발에 가장 큰 걸림돌로 알려진 라스단백질을 제어할 수 있는 새로운 원리가 규명됐습니다.

■ 연세대 최강열 교수팀은 돌연변이가 발생해 기존 항암제로도 치료되지 않는 '라스'라는 암발생 인자를 제어할 수 있는 새로운 원리를 밝혀냈습니다.

최강열 교수팀은 라스단백질에 인산이 붙어 분해됨으로써 라스의 활성도 제어할 수 있음을 명확히 규명해 신개념 라스제어 항암제 개발의 단초를 열었습니다.

최 교수팀은 세포의 성장조절 신호전달체계인 윈트신호 전달계를 저해시키는 인자인 인산화 효소(GSK3beta)가 윈트신호를 억제하여 라스를 인산화시키고, 인산화된 라스에 단백질 복합체(베타티알시피-E3라이게이스)가 결합하여 유비퀴틴화를 촉진시킴으로써 라스가 프로테아좀(세포내 단백질 분해장소)으로 이동해 분해되어 없어져 암 유발이 억제된다는 사실을 밝혀냈습니다.

향후 이 원리를 활용해 라스를 분해하여 인체에 흡수가 잘 되는 저분자 항암제를 개발할 수 있을 것으로 기대받고 있습니다.

이번 연구는 최강열 교수가 주도하고 윤종복, 김호근 교수 및 정우정, 윤주용 박사과정생이 참여했습니다.

연구결과는 사이언스지의 자매지인 세포신호전달분야 '사이언스 시그널링(Science Signaling)'에 4월 10일자로 게재되었습니다.
(논문명: Ras Stabilization Through Aberrant Activation of Wnt/beta-catenin Signaling Promotes Intestinal Tumorigenesis)

<연 구 개 요> Ras Stabilization Through Aberrant Activation of Wnt/beta-catenin Signaling Promotes Intestinal Tumorigenesis Jeong, W.J. et al. (Science Signaling - 2012. 4.10) 라스(Ras)는 21 킬로달톤(KDa) 크기의 작은 지(G)-단백질들의 그룹에 속하며, 포유동물에서 K-, N-, H-Ras의 세 종류가 대표적인 것들로 알려져 있다. 라스가 처음으로 밝혀진 이후 30년의 세월이 지났지만, 라스는 여전히 암과 관련하여 가장 중요한 연구개발 대상으로 남아있다. 라스는 세포성장을 조절하는 중요한 단백질로 아랫단계인 어크(ERK) 및 PI3 kinase-Akt 신호전달계들을 한꺼번에 조절할 수 있는 신호전달의 스위치적인 역할을 수행한다. 정상적인 상황에서는 윗 단계로부터 유입되는 상피세포성장인자(EGF)와 같은 세포성장신호에 여부에 따라 GDP 혹은 GTP가 결합함으로 인해 불활성화 혹은 활성화 상태로 전환되며 신호전달을 조절한다(그림 1).   그림 1. 라스는 GDP가 결합된 불활성화 상태로 존재하다가 윗 단계에서 EGF와 같은 세포 성장 신호를 받게 되면 GDP가 GTP로 치환되어 Ras-GTP 형태가 되어 활성화된다.  활성화된 Ras-GTP는 가수분해작용에 의해 Ras-GTP 형태로 돌아와 불활성화 되며 이 같은 구조변경을 통하여 세포성장 조절에 중요한 스위치적인 역할을 한다. 라스가 세포성장 신호를 전달하는 기능을 수행하기 위해서는 세포막에 존재해야만 하는데, 파네실트란스퍼라제(Farnesyltransferase)라는 효소가 파네실화시켜서 라스를 기능을 수행하는 세포막으로 옮겨지도록 한다   그림 2. 라스 단백질이 기능을 수행하기 위해서는, 세포질에서 만들어진 이후 세포막으로 이동해야 하는데, 이를 위해서는 파네실트란스퍼라제(Farnesyltransferase)같은 효소에 의해 파네실화(그림에서 갈색 선들)가 일어나야만 세포막을 존재할 수 있게 되며, 이때 GTP가 결합한 형태의 활성화된 라스가 아랫단계로 신호를 전달한다. 라스유전자에 돌연변이가 일어난 암환자들에서는 라스가 항상 GTP가 붙는 비정상적으로 활성화되어있는 형태로 만들어지며, 이 경우 GDP가 붙은 불활성화 상태로 돌아가지 못해 아랫단계로 항상 세포성장 신호를 보내는 결과가 되어 암 발생에 기여한다.      이번 최강열 교수 연구진의 연구는 윈트(Wnt)라는 또 다른 세포성장 신호전달계를 통해 라스단백질이 분해될 수 있음을 밝혔으며, 이 때문에 돌연변이에 의해 GTP가 붙은 활성화형태의 라스가 만들어진다 해도, 분해되어 없어지기 때문에 암이 생기지 않음을 밝혔다. 이 연구는 수많은 연구자들이 지금까지 연구해온 라스라는 중요 단백질이 단백질분해수준에서 조절될 수 있음을 보여준 최초의 연구라는데 중요성이 있다고 하겠다. 더욱이 이 같은 조절이 사람과 동물의 암 발생에 중요한 역할을 수행한다는 것을 환자샘플과 모델동물을 이용해 확인했다. 새로운 라스분해 원리를 요약하면, 윈트신호전달이 낮게 유지되는 상황에서 (예로서 윈트신호전달계의 신호억제 인자들인 Apc 혹은 Axin가 과발현 등으로 기능을 잘 수행할 경우) GSK3b라는 인산화효소가 활성상태가 되어 트레오닌(Thr)-144, 와 Thr-148 번을 인산화 시킨다.  이같이 인산화된 라스는 베타티알시피(b-TrCP)-E3-ligase 라는 단백질 분해에 관련되는 물질복합체가 결합할 수 있고, 이를 통해 라스는 유비퀴틴화 되어 26S 프로테아좀에 시스템에 의해 분해된다.    그림 3.  (+) 혹은 (-) Wnt 신호에 따른 라스 단백질의 분해 조절 메커니즘 그림 4. 라스 단백질이 윈트신호전달계를 저해하는 효소인 GSK3b에 의해 트레오닌-144(Thr-144)와 Thr-148 번의 아미노산 잔기들에 인산화 됨을 직접적인 인산화 실험을 통해 입증함.  라스의 인산화는 LC-MS/MS 분석방법으로 밝혔다. 그림 5. 라스가 인산화 되는 아미노산들인 Thr-144 와 Thr-148에 돌연변이를 유도한 돌연변이형 라스들을 이용해, 이들 아미노산 잔기들의 인산화가 유비퀴틴화를 통한 라스 분해에 중요함을 보여주는 데이터임. 암을 유발할 수 있는 형태(GTP결합)의 활성화된 라스의 경우, APC의 돌연변이같은 비정상적인 윈트신호에 의해 분해되지 않고 축적되면, 비정상적인 세포성장을 유도하여 암이 유발될 수 있다. 보통의 경우에는 돌연변이가 일어난 형태의 라스가 많이 만들어 진다고 하더라고 분해되어 암 발생을 유도하지 않으나, APC의 돌연변이에 의해서, 윈트신호가 활성화된 경우에는, 돌연변이가 일어난 GTP-Ras가 분해되지 않고 많이 축적되게 되어 아랫단계에 비정상적으로 세포성장 신호를 보내어 암을 발생시킴을 암환자와 동물모델을 통해 확인되었다.   그림. 6. APC의 돌연변이에 의해 윈트 신호전달계가 활성화됨에 따라 라스가 증가된 마우스에서 암이 발생된 경우를 보여주는 데이터임. ApcMin/+과 Apc1638N 두 종류의 APC가 돌연변이된 마우스를 사용했으며, 라스의 활성화가 아랫단계의 ERK와 전사인자인 ATF까지 활성화시킴을 보여주고 있다. 이 경우 APC의 돌연변이에 의해 윈트신호전달계가 활성화 되었을 때 라스의 분해를 예측하게 하는 인산화형태의 라스(p-Ras)는 반대로 줄어듦을 보여줌으로써, 라스의 인산화 억제 때문에 라스 단백질의 양이 증가됨을 암시하고 있다. 이 같은 동물수준에서의 윈트신호에 의한 라스안정성 조절이 사람의 암 발생에서도 중요함을 사람의 대장암샘플을 이용하여 확인하였다. 이 경우 사람의 APC가 유전적으로 돌연변이가 일어난 FAP (familial type adenomatos polyposis coli) 환자샘플을 이용하여, 라스의 인산화 및 양적 상태를 윈트신호전달계 활성화 상황과 비교하여 보여주었다. 그림 7. APC가 돌연변이가 있는 가족력을 가진 환자(FAP; familial type adenomatos polyposis coli-사진 좌측아래)의 대장암 조직에서 윈트 신호전달계 활성화 마커인 베타카테닌(b-catenin)과 라스가 동시에 증가되나 인산화가 일어난 라스는 반대로 감소함을 보여주는 결과다. 오른쪽 그림은 다양한 암 진행 상태에서 베타카테닌과 라스가 비례적으로 증가하나, p-Ras는 감소함을 보여 준다. -오늘날 라스를 타깃으로 하는 항암제 개발의 한계점-  대장암을 비롯한 대부분의 암에서는 활성화 형태의 라스돌연변이가 매우 높은 비율로 발견되고 있으며(대장암에서는 30-50%, 췌장암에서는 90%), 이 같은 돌연변이는 결합된 GTP가 가수분해 될 수 없는 활성화형태로서 지속적으로 세포성장신호를 보내기 때문에 암이 발생하는데 기여한다. 라스가 암 발생, 특히 진행에 가장 중요한 원인인 것이 잘 밝혀진 이유로 해서, 활성화된 라스를 제어하는 항암제 개발은 라스와 암과 관련성이 발견된 이후, 수많은 암연구자들은 물론 제약회사에서 크게 관심을 가져왔다. 대표적인 라스 제어 항암제 개발방법으로 시도된 것은 뉴클레오타이드 유사물질을 이용하여, 활성화된 GTP-Ras에서 라스를 떼어내려는 시도를 하였으나, GTP-Ras간의 결합력이 워낙 강해 GTP의 결합을 못하게 하는 유사물질 개발은 대부분이 실패했다. 또한 라스에 결합하여 그 활성을 억제하는 저분자화합물을 개발하려는 시도도 라스단백질의 구조상 저분자 화합물이 달라붙을 수 있는 공간이 마땅하지 않아 (그림 8) 이에 대한 연구개발도 대부분 실패로 끝났다.    그림 8. 라스는 GTP(붉은색)가 높은 친화력을 가지고 달라붙어있고, 또한 구조적으로 저분자 화합물이 붙기 힘든 구조를 취하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이 라스가 기능을 수행하기 위해서는 작용하는 장소인 세포막으로 위치 이동되는 것이 매우 중요하다. 따라서 라스가 세포막으로 이동하는데 필요한 파네실화(Fanesylation)를 억제하는 파네실트랜스퍼라제 저해제(Farnesyltransferase inhibitor; FTI)는 지난 20년간 수많은 암 연구자들과 제약회사들에 의해서 항암제 개발이 시도되었다. 하지만 이 저해제에 의해서 라스의 파네실레이션이 억제되어도 저라닐저라닐레이션(Geranylgeranylation)이라는 부수적인 지질화에 의해서 여전히 세포막으로 이동할 수 있음이 밝혀졌다. 따라서 파네실트렌스퍼라제 저해제 항암제개발에 제동이 걸렸으며, 이와 더불어 효과나 안정성 부작용 등의 문제가 밝혀짐으로써, 현재로서는 많은 연구자의 경우 라스를 직접 조절 할 수 있는 항암제 개발은 실패로 끝났다! 라고 판단하는 상황에 있다. 하지만 라스를 직접 제어하는 항암제 개발의 중요성에 대해서는 아직 모두 인정하고 있는 상황이다. 오늘날 많이 사용되기 시작했으며, 2017년까지 판매가 급증 하리라 예상되고 있는 차세대의 항암제로 알려진 상피세포성장인자수용체(EGFR) 작용하는 특이적인 상피세포성장인자 수용체 단클론항체항암제(EGFR mAb)들이 K-Ras에 돌연변이가 있는 환자에서 효과가 없음이 밝혀짐으로서 라스를 직접 제어하는 항암제 필요성은 그 어느 때 보다 더욱 절실 하다고 하겠다. -연구 의의- 라스를 분해시키는 메커니즘을 밝힌 이번 연구결과는 돌연변이가 일어나 활성화된 라스를 가지는 암환자를 치료할 수 있는 한계극복용 라스제어 화합물 항암제를 개발하기 위한 초석이 될 전망이다. 최강열 교수 연구진은 현재 연구를 통해 라스를 분해하는 저분자화합물을 화합물라이브러리 스크리닝을 통해 발굴하였고, 종양저해 효과를 확인하였으며, 같은 대학의 한균희 교수와 공동으로, 유사화합물들을 합성하여 약효가 증진되고 안정성 있는 항암제로 개량하는 연구를 진행하고 있다. 이들 화합물항암제들은 돌연변이에 의해 활성화된 라스를 분해하는 혁신적인 항암제로 개발될 수 있을 전망이다. 이 저분자 라스분해 항암제는 파네실트란스퍼라제 항암제들의 개발이 실패로 돌아간 상황에서 직접적으로 라스를 제어하는 한계 극복형 항암제가 될 전망이다. 특히 이 화합물들은 라스에 직접 작용하기 때문에, 상피세포수용체(EGFR) 단클론항체항암제들에 효과를 보지 못하는 K-Ras 돌연변이 환자들의 치료에 적용할 수 있는 한계극복용 항암제가 될 전망이다. 마지막으로 라스의 경우 ERK 신호전달계는 물론, 라스가 조절하는 것으로 알려진 암 발생과 관련된 또 하나의 중요 신호전달계인 PI3 kinase-Akt 신호전달계를 조절하기 때문에 오늘날 항암제의 개발 방향인 이상적인 다중타겟항암제가 될 전망이다. 실제 2012년 현재 많은 연구자들이 ERK와 PK3 kinase-Akt 신호전달계를 각각의 신호전달계들을 저해하는 항암제들이 함께 처리했을 때(combinatory therapy시) 항암효과가 뛰어남이 관찰되었는데, 연구진이 개발하고 있는 라스분해 항암제의 경우는 단일 화합물로 이들 주요 신호전달계들을 동시에 제어할 수 있는 이상적인 항암제가 될 전망이다.

 용  어  설  명

윈트(Wnt) 신호 :
암세포의 성장과 전이의 대표적인 작동경로

유비퀴틴(Ubiquitin) :
76개 아미노산으로 구성된 단백질로 매우 작고, 다른 단백질과 결합해 분해를 촉진함

Ras (라스) :
표피세포성장인자(EGFR; epidermal growth factor receptor)등으로부터 시작된 세포성장신호를 조절하는 스위치 역할을 하는 21 kDa의 작은 단백질이며(종종 small G protein family라 불리고 일반적으로는 K-, N-, H-Ras가 대표적임), GTP-와 GDP가 결합하여 활성화 불활성화 되며, Raf-MEK-ERK와 PI3 kinase-Akt 신호전달계들을 조절할 수 있다.

Farnesyl transtransferase inhibitor (파네실트란스퍼라제 억제제) : 
라스 신호전달계에서 라스가 세포막으로 이동하는데 필요한 파네실화(farnesylation)를 방해하여 라스에 의한 신호전달을 차단하여 암 발생을 저해하는 항암제로 개발되어 왔으나 제한적인 약효와 독성, 부작용 등으로 항암제로서 개발이 중단된 상황이 많다.  
 
얼비툭스/시툭시매브[Erbitux/Cetuximab) :
상피세포성장인자(EGFR; epidermal growth factor receptor)에 작용하여 EGFR의 기능을 억제하는 단클론항체항암제로, 전이성대장암을 비롯한 몇몇 암에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 

Adenomatos polyposis coli (APC) :
윈트신호의 저해인자로 작용하는 인자로 암이 시작되는 것을 억제하는 인자로 작용하며, 대장암 환자들에서 90%의 높은 비율로 돌연변이가 발견되며, 이 돌연변이는 암 발생에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 

Familial type adenomatos polyposis coli (FAP) :
가족력으로 Apc(adenomatous polyposis coli) 유전자에 이상이 생긴 암환자로, 젊은 시기인 20-30세에 발병하며 대장에 수많은 폴립이 발생된다

<최강열 교수> 1. 인적사항                            ○ 성 명 : 최강열    ○ 소 속 : 연세대학교 생명시스템대학 생명공학과  단백질기능제어이행연구센터(ERC)  2. 학력사항   1978.2 - 1985.2   연세대학교  생명공학 학사      1988.8 - 1993.8  퍼듀대학교  생화학/생명과학 박사       3. 경력사항    1993.9 - 1995.2     하버드 의과대학 생화학-분자약리학 박사후연구원   1995.2 - 2001.8    연세의대 생화학-분자생물학교실 조/부교수   2001.8 - 2004.8   연세대학교 공과대학 생명공학과 부교수   2004.9 - 현재  연세대학교 생명시스템대학 생명공학과 교수   2006.3 - 2007.2  연세대 유전체 협동과정 주임교수   2003.1 - 현재  Experimental and Molecular Medicine, Editor   2009.1 - 현재  Journal of Biochemistry, Associate Editor   2007.1 - 현재  The Open Chemical and     Biomedical methods Journal, Editorial Board   2009.1 - 현재  World Journal of Stem Cells,  Editorial Board   2009.9-2010.7         연세대 생명공학과 학과장   2005.3 - 2009.8  국가지정연구실(NRL) 책임자   2009.2 - 현재  단백질기능제어이행연구센터(ERC) 센터장  4. 주요성과  Woo-Jeong Jeong, Juyong Yoon, Jong-Chan Park,Soung-Hoon Lee, Seung-Hoon Lee, Saluja Kaduwal Hoguen Kim, Jong-Bok Yoon,  Kang-Yell Choi. 2012. Ras Stabilization Through Aberrant Activation of Wnt/beta-Catenin Signaling Promotes Intestinal Tumorigenesis. Science Signaling. 5, 1-14. Byung-San Moon, Hyun Yi Kim, Mi-Yeon Kim, Dong-Hwa Yang, Jong-Min Lee, Kyung-Won Cho, Han-Sung Jung, and Kang-Yell Choi. 2011. Sur8/Shoc2 Involves Both Inhibition of Differentiation and Maintenance of Self-renewal of Neural Progenitor Cells via Modulation of ERK Signaling. Stem Cells. 29, 320-331 Ju-Yong Yoon, Kyoung-Hwa Koo, and Kang-Yell Choi. 2011. MEK1/2 Inhibitors, AS703026 and AZD6244, may be potential therapies for K-rasMutatedColorectalCancerthatisresistantto EGFR Monoclonal Antibody Therapy. Cancer Research. 71:445-453. Dong-Hwa Yang, Ju-Young Yoon, Soung-Hoon Lee, Vitezslav Bryja, Emma R. Andersson, Ernest Arenas, Young-Guen Kwon, Kang-Yell Choi. 2009. Wnt5a is Required for Endothelial Differentiation of Embryonic Stem Cells and Vascularization via Pathways Involving Both Wnt/Beta-Catenin and PKCa. Circulation Research. 104, 372-379. Sung-Eun Kim , Ju-Yong Yoon, Woo-Jeong Jeong, Soung-Hoo Jeon, Yoon Park, Jong-Bok Yoon ,Young Nyun Park, Hoguen Kim, and Kang-Yell Choi. 2009. H-Ras is degraded by Wnt/b-catenin signaling via b-TrCP-mediated polyubiquitination. Journal of Cell Science. 122, 842-848. (Cover paper/highlight paper) Kang-Yell Choi., D. M. Lyons, and E. A. Elion. (1994). Ste5 thether multiple protein kinase in the MAP kinase cascade required for mating in Saccharomyces cerevisiae. Cell. 78, 499-512.