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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)

 

<pin1에 의해 jnk1이 활성화되어 신호전달이 가속화되는 모식도>
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

posted by 글쓴이 과학이야기

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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.

일반적인 유전자 형성과정과 이웃 간 융합유전자 형성과정 비교 모식도. 사람의 세포 한 개에는 46개 염색체가 들어 있으며, 이는 약30억 개의 A,T,G,C 뉴클레오티드들로 구성되어 있다. 이로부터 결정되는 유전자는 약2만 5000개로 예상하고 있다.
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

posted by 글쓴이 과학이야기

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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.

구분

멜라토닌 미 투입 (SCI)

멜라토닌 투입 (SCI + MT)

24시간 빛 노출 (LL)

6.4점

7.9점

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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  1. 들꽃 2012.01.20 19:04  Addr Edit/Del Reply

    설 명절 가족과 행복한 시간 되세요,
    늘 챙겨주심에 감사 드립니다,

한국생명공학연구원(KRIBB)가 2012년 1월부터 국가 임무형 연구를 강화하기 위해 연구본부 중심의 중대형 연구사업 수행체제로 전환합니다.

주요사업은 첨단 생명공학 연구분야에서 대규모 조직형 연구를 수행하기 위한 바이오메디컬 융합 원천기술 개발사업, 바이오소재 산업 플랫폼 기술개발사업, 바이오인프라 구축사업과 전사적인 차원에서 융복합 연구를 통해 국가사회적 이슈에 전략적으로 대응하기 위한 KRIBB 전략기술개발사업으로 구성됩니다.

각 세부사업별 주요 내용은 다음과 같습니다.
 
▲ 바이오메디컬 융합 원천기술 개발사업
   - 사업목표 : 만성질환 예방·진단·치료에 집중화된 바이오마커를 개발하고 혁신형 바이오 신약 및 메디컬융합 원천기술을 확보
   - 연구수행 조직 : 의과학융합연구본부, 바이오의약연구부

▲ 바이오소재 산업 플랫폼 기술개발사업
   - 사업목표 : 고부가가치 유용물질 및 소재 대량 생산을 위한 '스마트 세포공장' 원천기술을 개발
   - 연구수행 조직 : 바이오시스템연구본부, 바이오소재연구소

▲ KRIBB 전략기술개발사업
   - 사업목표 : 전사적인 차원에서 부서 횡단형 협력을 통해 국가사회적 이슈 해결 및 브랜드 성과를 창출
   - 연구수행 조직 : 전략사업총괄단, 모든 연구ㆍ사업 부서

▲ 바이오인프라 구축사업
   - 사업목표 : 바이오 R&D 인프라의 질적 경쟁력을 세계적 수준으로  제고하고 산학연의 활용을 위한 서비스 혁신 체제를 구축
   - 연구수행 조직 : 생명자원인프라사업본부, 바이오의약인프라사업부, 생명정보센터


 

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<정혁 한국생명공학연구원장 신년사>

새해, 새 출발을 다짐하는 오늘
먼저, 한국생명공학연구원 직원 여러분 개인과 가정에 올 한해 동안에도 항상 무한한 행복과 건강과 기쁨이 충만하시길 기원합니다.

사랑하는 연구원 가족 여러분!
지난 한해 우리 생명연은 對 내외적으로 많은 어려움과 난관이 있었음에도 불구하고, 전 직원들이 일치단결하여 무사히 잘 이겨낸 결과 소정의 결과와 성과를 내고 잘 마무리하였다고 생각합니다.

우리 연구원을 둘러싸고 일어난 對 외적인 큰 사안으로서는 원천기술의 국제적 주도권 확보를 위해 기초과학연구원을 포함한 국제과학비즈니스벨트 조성이 결정되었고, 국가차원의 생명공학 대규모 클러스터로서 충북 오송과 대구 경북지역에서 첨단의료복합단지가 본격적으로 추진되기 시작하였습니다.

특히, 국가과학기술위원회가 출범되면서 임무수행형 강소연구조직 체제 도입과 출연연 거버넌스에 큰 변화가 예상되는 국가차원에서의 정책적 결정이 지난달 12월에 있었습니다.

이렇게 급변하는 환경 속에서도, 우리 연구원은 對 내적으로, 기초연구부문에서 NSC급 저널 5편 등 우수논문을 발표하는 성과를 창출하였으며, 논문의 평균 피인용지수(IF)를 4.0 수준 이상으로 끌어 올려서 기초연구분야의 양적 부분, 질적 수준의 향상을 꾸준히 달성해가고 있습니다.

응용개발 분야에서도 강한 특허 만들기를 꾸준히 추진함으로써 특허등록 또한 166건, 기술료 계약액 29억원, 수입액 11억원을 비롯해서, 제3호 연구소기업을 설립하는 등의 괄목할만한 성과를 이루었습니다.

또한, 주요 선진국, 글로벌 제약기업들과의 국제공동연구를 비롯해서, 카자흐스탄, 말레이시아, OECD, UN산하기구 등과의 활발한 국제교류와 협력을 확대하는 한편, 유전자 동의보감, 유전자변형마우스사업 등 대형 국가연구개발사업 기획을 성공적으로 추진한 바 있습니다.

경영부문에 있어서도 기술 집약형 중대형 센터 체제로 연구조직을 전면 개편하여 목표 지향적인 임무 수행형 조직으로 전환하였습니다.

그리고, 조직목표와 주요사업의 일체적 연계와 내부협력 강화 등을 위해 주요사업을 전면 개편하여 경쟁체제를 강화하였고, 조직 또는 부문별 특성에 따른 평가 차별화와 조직-주요사업-개인 間 평가연계성이 강화될 수 있도록 평가 제도를 대폭 개선하고자 합니다.

한편, 안정적 연구기반 강화를 위해 박사급 신규 T/O 18명 확보, 출연금 130억원 추가 확보와 전자연구노트 도입 등을 통한 연구관리 선진화를 추구하고 연구원 복지, 시설, 환경의 대폭 개선을 통해 더욱 더 편안하고 행복하고 쾌적한 연구환경 조성을 위해 나름대로 최선의 노력을 다해오고 있습니다.

또한, 열린 소통문화 정착을 위한 다양한 온라인, 오프라인 채널의 신설과 대국민 연구아이디어, 슬로건 공모, 내부 제안제도 활성화 등을 통해 내?외부의 다양한 의견을 적극 반영하고자 노력해오고 있습니다.

앞서 말씀드린 이런 모든 사안들에 있어서 그동안 함께 노력해 주시고 협력해 주신 직원 여러분 모두의 노고에 원장으로서 다시 한번 깊은 감사를 드립니다.

존경하고 사랑하는 동료 직원 여러분!

임진년 새해는 우리나라가 새롭게 발돋움하기 위해 모두의 지혜를 모아야 하는 중요한 변화의 시기라고 생각됩니다.
생명연 또한 이와 다르지 않다고 생각합니다.

BT에 대한 정부 R&D투자는  연간 1조 5천억원 규모로 연간 23% 이상의 지속적인 증가 추세에 있으며 1,000불 인간게놈(Genome)시대를 눈앞에 두고 있습니다.

이런 상황 하에서, 우리는 바이오 일류 국책기관으로 도약을 위해 국가와 사회, 국민들의 기대와 요구에 엄중한 자세와 책임 있는 성과로 답변할 수 있어야 할 것입니다.

새해를 시작하는 오늘, 저는 여러분과 함께 올 한해 우리 연구원이 중점적으로 추진하고자 하는 계획들을 다시 한번 더 점검해 보고자 합니다.

첫째, 선진국 수준의 기초, 원천기술 확보와 기술력 제고에 매진하겠습니다.

주요사업의 전면개편을 통해서 고부가가치 바이오 신산업 창출을 위한 차별화된 KRIBB의 대표 브랜드를 창출하고 첨단 융복합 핵심기술 발굴과 바이오융합분야 연구개발 활성화에 노력하겠습니다.
특히, 상호 유연한 파트너십을 기반으로 한 내부 협력과 국내외 산학연 협력연구를 위해 C&D(Connect and Development) 프로그램을 도입하고자 합니다.
  
둘째, 바이오분야와 의료분야의 국제적 기술수준 향상을 위한 상호협력과 동반성장 전략을 추진하겠습니다.

정부의 최근 5년간 BT R&D예산의 55% 이상이 생명과학과 보건의료분야에 집중되고 있는 점을 고려할 때, 기초연구와 임상?치료 연구의 상호연계와 산업과 연구의 양방향이 연계될 수 있도록 중개연구를 강화하겠습니다.
연구중심병원과의 실질적 협력을 모색하는 한편, MD-Ph.D협력 프로그램을 통한 가시적 성과창출을 위해 노력할 것입니다.

셋째, 기술특성과 미래수요를 고려한 공공복지 및 재난 대처용 기초 원천기술 개발, 실용화 사업을 적극 발굴하겠습니다.

우리는 지난 몇 년간 인플루엔자 감염 대응연구, 줄기세포연구를 주도적으로 추진해 왔으며 최근 외부의 긍정적인 평가를 받은 바 있습니다.
이를 바탕으로 노화연구, 인수공통전염병, 국가 유전체 연구, 생명자원과 정보 등의 국가?사회적 이슈(National Agenda)에 대해서도 대형 국가연구개발사업 기획을 주도적으로 추진하겠습니다.

넷째, 첨단연구 지원과 산업화 연계를 위한 국제적 수준의 인프라 확충과 중장기 발전방안을 수립하겠습니다.

2012년에는 미래형동물자원센터가 완공될 예정이며 이와 더불어, 2013년에는 바이오의약상용화연구센터와 친환경 바이오소재 R&D허브센터, 2014년에는 미생물가치평가센터 건설이 순조롭게 추진 중에 있습니다.
이에 따라, 바이오 인프라의 국제적 경쟁력 확보와 수요자 중심의 서비스 혁신을 위한 중장기 인프라 발전방안 수립을 중점적으로 추진할 예정입니다.
특히, 바이오 의약, 소재의 유효성 및 약동력학 평가를 위한 인프라 구축을 모색하고자 합니다.

다섯째, 선진국 주도 다국적 대형연구사업의 적극 참여와 향후 우리나라 주도의 단계적 협력네트워크 구축을 강화해 나가겠습니다.

자유무역협정(FTA), 생물유전자원의 접근과 이익공유 의정서(ABS) 등의 사례처럼 점차, 다자간 참여를 통한 국제협력과 정보교류 국제 네트워크의 중요성이 더욱 증대되고 있습니다.
이에 따라, 주요 선진국과의 협력을 더욱 공고히 하면서도 유엔, OECD 등 국제기구와의 협력을 확대하고 유럽과의 다자간 국제협력에 적극 참여함으로써 생명연의 국제적 역할과 위상 제고에 힘쓸 것입니다.

여섯째, R&D경영 선진화와 연구자의 연구 몰입도 제고를 위한 다각적인 노력을 지속적으로 추진하겠습니다.

성과평가제도 재정비, 성과활용?확산시스템 선진화, 연구원 시설, 환경 개선과 복지증진, 노사관계 선진화 등을 비롯해서 열린 소통문화 정착을 위한 다양한 노력을 경주할 것입니다.

옛말에 '과거를 잊지 말라. 지난 일을 잊지 않으면 뒷일의 스승이 된다'라는  말이 있습니다.

우리는 최근 몇 년간의 여러 가지 위기와 도전들을 잊지 않고 되새겨야 할 것입니다.

새해에는, 출연연 거버넌스 등 새로운 변화에 슬기롭게 대처하면서도 무엇보다도 우리 스스로의 경쟁력과 체질 강화를 위한 노력이 중요한 시기라고 생각됩니다.

저는 원장으로서, 어느 연구원 보다도 가장 행복한 연구원, 상식에 바탕을 둔 절제와 규범 속에서 자율적 연구문화가 활짝 꽃피는 그런 KRIBB을 만들어보겠다는 희망과 포부를 늘 가슴에 새기며, 조금이라도 더 여러분들께 다가가서 함께 도약할 수 있도록 저의 최선을 다하고자 합니다.

60년 만에 찾아오는 흑룡해인 2012년 임진년에는 우리 생명연이 九龍의 기지를 닮아 더 큰 희망을 가지고 비상할 수 있는 한해가 될 수 있도록 우리 함께 노력합시다.

마지막으로 다시 한번 더 생명공학연구원 직원과 가족 여러분에게 건강과 행복과 기쁨이 일년 내내 가득하시길 바랍니다.
감사합니다!

posted by 글쓴이 과학이야기

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한국생명공학연구원(KRIBB)가 대학, 기업과 차별되는 참신한 연구 아이디어를 공모합니다.

공모 주제는 의약바이오, 산업바이오, 그린바이오, 융합바이오 분야와 관련한 연구 아이디어로, 만 14세 이상 국민이면 누구나 참여할 수 있습니다. 

우수한 아이디어에 대해서는 최우수상 1명 300만 원, 우수상 2명 100만 원, 장려상 10명 각 30만 원을 지급하고, 선착순 2000명에게는 기프티콘을 제공합니다.

응모는 12월 21일(수)까지 생명연 홈페이지 (www.kribb.re.kr)를 통해 할 수 있습니다.

 "이런 연구 해 주세요"아이디어 공모

1. 추진 목적
 ○ 국책연구기관으로서 학계, 산업계와 차별화할 수 있는 참신하고 획기적인 연구개발 아이디어를 공모하여, 한국생명공학연구원 연구개발 과제 발굴에 활용코자 함

2. 아이디어 공모 내용
 ○ 공모내용 및 주제 : 생명과학 및 생명공학 분야로서 아래 5개 주제에 해당하는 연구개발 아이디어
   - 1분야 : 의약바이오 분야
      ※ 의약바이오 분야 : 질병의 예방, 진단, 치료를 위한 분야
   - 2분야 : 산업바이오 분야
      ※ 산업바이오 분야 : 미생물을 활용하여 바이오화학제품이나 바이오연료를 개발하는 분야
   - 3분야 : 그린바이오 분야
      ※ 그린바이오 분야 : 바이오기반 고부가가치 종자, 농ㆍ식품 제품 등을 개발하는 분야
   - 4분야 : 융합바이오 분야
      ※ 융합바이오 분야 : 바이오기술과 IT, NT 등 타기술과의 융합 분야
   - 5분야 : 기타 상기 분류에 속하지 않는 분야

 ○ 공모기간 : 2011.12.6(화) ~ 12.21(수) / 12월 21일 18시 마감
 ○ 공모대상 : 대한민국 국적을 가진 만 14세 이상의 국민
 ○ 응모방법
   - 응모신청서를 기재하여 홈페이지를 통한 접수(한국어 사용)
   - 제안건수 : 개인별로 1건 이상 제안 가능
   - 응모시 성명, 생년월일, 소속, 연락처 등을 반드시 기재
 ○ 아이디어 공모 관련 문의처 : 한국생명공학연구원 전략정책실
(042-860-4776,
kimkeon@kribb.re.kr)

3. 시상내역
 ○ 시상내역
   - 최우수상 : 300만원(1명)
   - 우 수 상 : 100만원(2명)
   - 장 려 상 : 각 30만원(총 10명)
    ※ 심사 결과에 따라 최우수상은 적정한 제안이 없을시 선정치 않을 수 있음
 ○ 기타(참여상) : 공모 참여자 기프티콘 발송(선착순 2,000명)
    ※ 기프티콘은 공모마감 후 일괄 발송 예정(1인 1회 한정)

4. 입선작 선정 및 시상
 ○ 심사 기준 : 소정의 심사절차에 따름
    ※ 예시 : 기술적 실현가능성, 국책연구기관 임무 부합성, 국가사회적 기여효과
 ○ 심사 방법 : 전문가위원회 심사 (내ㆍ외부 전문가)
 ○ 당선작 결과발표 : 2012년 1월 중

5. 기타
 ○ 선정된 아이디어는 일부 수정하거나 변경하여 사용 가능
 ○ 동일한 아이디어가 접수될 경우 먼저 접수된 응모자에게 우선권 부여
 ○ 본 행사의 취지와 전혀 관련이 없는 아이디어는 참여상 대상에서 제외
 ○ 시상에 따른 제세공과금은 본인 부담


posted by 글쓴이 과학이야기

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인간은 대부분 일부일처 사회구조이며, 침팬지는 다부일처의 성문화를 형성하고 있습니다.

따라서 인간은 후손을 만드는 난자의 소유 경쟁이 불필요한 반면 침팬지 사회는 한 마리의 암컷에 대하여 여러 수컷들이 다발적으로 교미를 하는 성문화를 갖고 있기 때문에 난자의 소유 경쟁이 매우 치열합니다.

이러한 사회구조의 차이로, 침팬지가 인간보다 암컷의 난자 소유경쟁에서 이길 수 있는 우수한 정자를 만들기 위한 생리적 욕구가 훨씬 강하게 작용해 왔을 것으로 해석할 수 있습니다.

인간과 침팬지의 서로 다른 성문화가 진화에 영향을 주었다는 분자생물학적 근거가 국내 연구진에 의해 밝혀졌습니다.

박홍석 박사

이번 연구는 한국생명공학연구원(KRIBB) 박홍석 박사 연구팀이 주도하고 일본 국립바이오의학연구소와 동경대 등이 공동으로 참여했습니다. 
 
박홍석 박사팀은 인간과 침팬지를 확연하게 구별 짓는 중요한 특징이 생리적 활동이라는 사실에 주목하고, 침팬지 수컷의 정소에서 1933 종류의 유전자 정보를 발굴해 인간과 침팬지의 정소기능(정자생성력, 운동력, 지구력, 수정력 등)과 관련된 유전자들을 포괄적으로 비교 연구했습니다.

그 결과 인간과 침팬지의 정자 생성 및 정자 기능에 관련된 50% (39/78개) 유전자에서 유전자 구조 및 유전자 정보가 서로 다르다는 것을 최초로 밝혀냈습니다.
 
특히 정자의 숫자, 정자의 운동속도 및 지구력과 밀접한 관련성이 깊은 3개 유전자(CD59, ODF2, UBC)에서 침팬지만의 특이적 구조가 존재한다는 것을 발견했습니다.

연구팀은 인간과 침팬지에서 다른 조직과는 달리 정소에서 유전자 변이가 큰 원인은 인간과 침팬지들이 갖고 있는 뚜렷한 생리적 차이, 즉 전혀 다른 성문화의 방식에 영향을 받은 것으로 해석했습니다.

연구팀은 진화의 과정에서 인간과 침팬지의 성문화의 차이는 유전자 변화에 영향을 주었으며, 궁극적으로 인간과 침팬지의 생태적, 기능적  차이를 만드는데 공헌하였을 것으로, 본 연구의 결과를 해석하고 있습니다.

또한 본 연구에서 최초로 규명한 정소관련 유전자 정보는 향후 선천성 남성불임의 원인규명 등 정자의 기능과 관련된 남성의 비뇨기 질환 진단 및 치료연구를 위한 원천정보로 활용될 가능성을 제시하고 있습니다.

이번 연구결과는 유전체분야의 권위 있는 전문 학술지 'Functional & Integrative Genomics'  4월호 온라인 판에 게재되었습니다.
(논문명: Major chimpanzee-specific structural changes in sperm development-associated genes)

<연 구 개 요>

인간(호모사피언스)은 지구상의 어떤 생물과도 비교할 수 없는 고도로 발달된 두뇌 능력과 함께 섬세한 손의 기능을 가지고 있으며, 이를 통해 과학을 발전시키고 문명사회를 이룩하였다.

21세기 생명과학기술은 인간의 30억 DNA 염기(유전체) 해독과 동시에, 지구상에서 인간과 가장 유사한 특징을 갖고 있는 침팬지의 유전체를 규명하였다.
연구결과는 놀랍게도 인간의 DNA 정보는 침팬지와 불과 1% 차이밖에 없을 뿐만 아니라(박홍석 박사 발표, Science, 2002), 인간과 침팬지는 약 500만 년 전에 공통조상에서 분리되어 독자적 진화의 길을 걸어 왔다고 추정하였다(박홍석 박사 발표, Nature Genetics, 2006).
즉 불과 500만 년 사이에 인간은 침팬지와는 비교할 수 없는 뛰어난 능력을 갖게 되었다는 것이다.
어떻게 이렇게 짧은 시간에 이토록 놀라운 능력의 차이가 만들어 질 수 있었을까?
이 수수께끼는 현대 생명과학에서 아직 풀리지 않은 중요한 이슈 중의 하나이다.

이 의문의 수수께끼를 풀 수 있는 열쇠의 하나로 생명과학자들이 주목하고 있는 것은 생명현상 조절에 핵심 역할을 수행하고 있는 '유전자 (gene)의 변화'이다.
환경변화 과정에서 생성되는 DNA의 돌연변이는 유전자 변화의 주된 원인으로서, 이는 새로운 종의 탄생에 결정적 역할을 할 것으로 추정하고 있다.
즉 유전자의 변화는 생리적 변화뿐만 아니라, 생물의 모양에도 영향을 미칠 수 있다는 것이 진화학자들의 생각이다.

성 문화는 인간과 침팬지 사회를 구별할 수 있는 가장 뚜렷한 특징 중의 하나이다.
인간은 일부일처 성문화 사회를 구성하고 있는 반면 침팬지는 보스(boss)를 중심으로 서열화 된 다부일처의 성문화를 가지고 있다.
그럼으로 침팬지들은 인간과 달리 암컷을 차지하지 못하면 자신의 후손을 만들 수 없기 때문에 암컷의 성을 차지하기 위해 치열한 경쟁을 해야만 한다.
이런 현상은 생리학적으로도 침팬지가 인간에 비해 정소의 크기, 방출되는 정자의 양, 정자의 운동 속도 등이 우수하다는 것으로 알려져 있다.

본 연구는 인간과 침팬지의 생리적 현상의 차이가 인간의 진화에 미치는 영향을 조사하기 위해, 인간과 침팬지 정소에서 생성되는 유전자의 변화를 포괄적으로 조사하였다.
연구팀은 침팬지의 정소로부터 1,933개 유전자를 발굴하여, 인간의 유전자와 비교 분석하였다.
그 결과 인간과 침팬지의 1,009개 유전자(52%)에서 변이를 발견하였으며, 이는 다른 조직보다도 상대적으로 매우 높은 비율이었다.
특히 인간과 침팬지의 정소의 기능(정자생성력, 운동력, 지구력, 수정력 등)에 관련된 78개의 유전자들을 발견하였으며, 이 중 39개의 유전자(조사한 유전자의 50%)에서 상호 간에 유의적인 차이가 있다는 것을 발견하였다.
흥미롭게도 정자의 운동속도 및 지구력과 관련된 3개의 유전자(ODF2, CD59, UBC)는 다른 유전자들에 비해 침팬지에서만 매우 특이적으로 유전자 변이가 많다는 것을 규명하였다.
본 연구의 결과는 정소에서 만들어지는 유전자의 높은 변이가 인간과 구별되는 침팬지의 생리적 특징을 결정하는데 매우 중요한 역할을 할 것으로 추정하고 있다.

인간과 침팬지가 공통조상에서 분화하여 독자적으로 진화한 500만년 동안에, 놀라운 능력의 차이를 만들어 낸 것은 무엇일까?
본 연구는 인간과 침팬지에서 확연하게 다른 성문화의 차이를 유전학적으로 해석함으로서, 의문의 실마리를 이야기하고 있다.

후손을 생성하는 일은 인간을 포함해서 지구상의 모든 생물이 갖고 있는 원초적 본능이다.
성(性)문화에서 인간은 "일부일처"의 가족체계를 형성하고 있기 때문에, 경쟁 없이 안정적으로 자신의 후손을 만들 수 있도록 진화하였다.
하지만 침팬지를 포함한 대부분의 동물들은 "다부일처"로 진화하였기 때문에 자신의 후손을 남길 수 있는 암컷을 차지하기 위해 다른 수컷들과 치열한 경쟁을 피할 수 없는 구조이다.
즉 생리학적으로 난자를 차지하기 위한 정자의 경쟁은 인간의 사회구조에서는 더 이상 중요한 일이 아니지만, 침팬지를 포함한 동물 사회에서는 자신이 도태되지 않기 위한 치열한 경쟁일 수밖에 없다.
따라서 정소의 기능과 관련된 유전자의 기능 강화는 경쟁에서 살아남기 위한 진화의 필수적 요건이라고 할 수 있다.

본 연구에서는 인간과 침팬지에서 만들어지는 정소의 기능관련 유전자를 비교분석을 통해 인간과 침팬지를 포함한 동물간의 성(性)문화의 차이가 정소의 기능과 관련된 유전자의 변이에 영향을 주었다는 것을 입증하고 있다.
나아가서 이러한 성문화를 비롯한 환경의 변화에 적응하기 위한 노력(문화)의 차이가 지구상에서 인간이 다른 생물보다 월등하게 우수한 능력을 보유하게 된 원인 중의 하나라고 생각할 수 있을 것이다.

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  1. 성 문화적으로 인간은 서로 얼굴을 마주보며 성행위를 하는 유일한 포유류죠... 인간이 종족본능을 넘어서기 시작했다는 것도 진화적으로 중요한 팩트라고 생각^^... 여성에게는 피임을 통한 성의 자유가 주어지기까지 오랜 세월이 필요했지만 말이죠..

암의 전이는 암세포가 인체의 다른 부위로 이동하는 증상으로, 암에 의한 사망의 주요원인 중 하나로 여겨지고 있습니다.

미생물이 생산하는 생리활성물질들은 항암제나 항생제 등의 의약품으로 개발되고 있으며, 화학구조의 다양성으로 신약개발을 위한 중요한 출발물질로 사용되고 있습니다.

안종석 박사

최근에는 화학생물학(Chemical Biology) 기법을 적용하여 신약후보물질의 발굴과 작용기작 분석을 통하여 새로운 신약타겟의 개발에 대한 가능성으로 각광 받고 있습니다.

한국생명공학연구원(KRIBB) 화학생물연구센터 안종석 박사팀은 국내 토양에서 분리한 곰팡이로부터 자연계에서는 알려지지 않은 새로운 화학골격을 가진 푸사리세틴(fusarisetin)이라는 새로운 암세포 전이 억제물질을 발굴했습니다.

새로운 골격을 갖는 푸사리세틴의 입체구조

연구팀은 미생물의 배양액으로부터 항암활성물질을 암세포의 삼차원 배양방법을 적용해서 탐색, 국내 토양에서 분리한 푸사리움 속 곰팡이(Fusarium sp. FN080326)로부터 신규 활성물질을 분리했습니다.

푸사리세틴은 이제까지 자연에서 발견된 물질들과는 근본적으로 골격이 다른 화학구조를 가지는 화합물로 밝혀졌습니다.

이 화합물은 세포독성을 보이지 않으면서, 암세포 이동, 침윤을 저해하여 암전이 억제제로의 가능성을 확인했습니다.

또 발굴한 신규화합물은 기존에 알려진 암세포 전이 저해제들과는 다른 작용기작을 가짐을 밝혀 새로운 항암제 타겟의 개발 가능성을 제시했습니다.

이번 연구에서 발굴한 신규화합물의 추가연구를 통하여 새로운 항암제뿐만 아니라 암세포 전이 기작의 규명에도 활용이 기대됩니다.

푸사리세틴 분자의 구조결정을 위한 핵자기공명기기 분석에 의 한 상대구조 해석


이번 연구결과는 교육과학기술부와 연구재단이 추진하는 해외우수연구소유치사업과 세계수준연구센터사업의 지원을 받아 일본 이화학연구소(RIKEN)의 히로유키 오사다 박사팀과의 공동연구로 진행됐고, 연구결과는 화학분야에서 세계 최고의 권위 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)' 2011년 4월 18일자 온라인 판에 발표됐습니다.
(논문명 : Fusarisetin A, an Acinar Morphogenesis Inhibitor from a Soil Fungus, Fusarium sp. FN080326)

(연구팀 : 안종석박사, 김보연박사, 장재혁박사, 유키히로 아사미박사, 장준필연구원 등)

 

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