우리얘기

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

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.

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

<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.