※소개순서 : 교수 가나다순

고용송 교수(세포간 정보교환연구실)

박테리아와 인간 세포를 포함한 모든 세포들이 ‘세포밖 소포체’를 분비하고 이를 이용해

‘세포간 정보교환’을 하고 있음이 규명되고 있다. 세포간 정보교환 연구실은 세포밖

소포체 연구에 집중해 온 전문연구그룹으로, 1) 세포밖 소포체의 분리, 정제 및 특성

연구 기술 확립, 2) 프로테옴과 지놈 분석 및 구성성분 네트워크 분석, 3) 생성기전 연구,

4) 혈관신생 및 면역반응 조절 등 다양한 기능 연구, 5) 암, 패혈증 등 다양한 질병원인

규명 및 새로운 진단/치료 방법 개발 등을 통해 ‘세포밖 소포체가 세포간 정보교환에서

중요한 기능을 수행하는 세포밖 소기관 (extracellular organelle)인 세포간

정보교환체’임을 규명하는 연구를 진행하고 있음.

학사논문 연구주제

1. 세포밖 소포체의 생성 기전 규명

2. 박테리아 유래 세포밖 소포체와 질병 (암, 패혈증 및 당뇨 등)과의 상관 관계

규명

3. 세포밖 소포체의 구성성분 분석: 프로테옴, mRNA, miRNA

4. 세포밖 소포체를 이용한 암 치료 및 진단 방법 개발

5. 세포밖 소포체를 이용한 재생의학 기술 개발

김경태 교수(분자신경생리학 연구실)

1. Development of VRK1 inhibitors as anti-cancer agents

VRK1은 세포주기에서 cyclin D1의 발현을 높이고, chromatin의 응축을

유도하며, telomere의 안정화에 중요한 역할을 하는 효소이다. 두경부편평

상피암을 비롯한 폐암, 위암 등에도 많이 발현되어 있으므로 이 효소의 활

성을 조절하면 암의 성장을 억제할 수 있다. 따라서 VRK1 inhibitor 발굴과

제를 통해 VRK1 효소 단백질의 발현 및 분리 정제, 효소 활성 측정, 동물

세포의 분열주기 관찰, 및 apoptosis 등에 대한 다양한 실험기법을 배우며

항암제 개발의 가능성을 살펴보는 주제임.

2. Development of VRK2 inhibitors for treatment of neurodegenerative

diseases

VRK2 효소는 chaperonin의 stability를 조절하여 단백질의 폴딩과 응

집 현상에 밀접한 영향을 미친다. 단백질 응집 현상은 알츠하이머씨병, 파

킨슨씨병, 헌팅톤씨병 등 퇴행성 뇌질환에 공통적으로 보이는 현상이다. 따

라서 VRK2의 활성을 조절하면 이들 퇴행성 뇌질환의 치료방법 개발이 가

능하다. 이 과제를 통해 VRK2 효소의 발현 및 분리 정제, 효소 활성 측정,

단백질 응집 현상, 동물실험에서의 효능 검증 등에 대한 경험을 할 수 있

는 주제임.

김상욱 교수(생물정보학 연구실)

질병의 예방과 치료를 위한 타깃 유전자 발굴과 공존질환 (comorbid disease)의 예측

유전자 돌연변이와 발현이상으로 발생한 단백질의 기능이상을 생체분자 네트워크를 통해

이해하고, 질병이 발생하는 메커니즘을 밝힌다. 인간 단백질 상호작용과 생체 네트워크의

구성원리를 소셜네트워크연구 방법론 등의 시스템 생물학적 접근 방법으로 이해하고, 유

전자 진화 과정 분석을 통해 인간 질병 유전자의 특징을 분석한다. 이를 통해 질병 유전

자들의 상호작용과 질병 발생 상관관계를 이해하고, 합병증 등을 일으키는 질병 유전자

네트워크를 규명하여 질병의 예방과 공존 질환 예측 방법을 개선한다.

인간의 단백질 상호작용과 생체분자 기능네트워크 구축을 통해 질병 유전자를 발굴한다.

대부분의 질병은 유전자들 사이의 상호작용 이상을 통해 발생하지만, 지금까지는 각각의

개별유전자 이상을 대상으로 단백질의 기능과 유전자 발현에 어떤 문제가 질병을 유발하

는지에 대해서 연구되었다. 이를 극복하기 위해서는 인간의 생체분자 네트워크 안에서

일어나는 유전자 사이의 다양한 종류의 상호작용을 통합적으로 이해해야 한다.

Project detail

1) 다양한 생체분자 상호작용 통합을 위한 데이터 수집 및 처리

-유전자 발현, 단백질 상호작용, 세포 내 단백질 위치 정보 등의 정보 수집과 데이터베이

스화

2) 생체분자 네트워크의 진화과정을 분석을 위한 비교유전체학(comparative genomics)연

구를 수행

- 질병 유전자의 진화적 특징을 파악하기 위한 비교유전체학 기반 자료 구축

- 이종상동유전자를 추적(orthology mapping)하여 이종간 생체분자 네트워크를 비교

3) 인간 질병 데이터베이스 분석을 통한 질병 표현형의 정리 및 질병 유전자 정보 수집

- 유전적 변이에 의한 유전 질환과 환경적 영향에 의한 복잡성 질환에 관련된 질병 유전

자 정보 수집과 데이터베이스 구축 (환자-질환-유전자이상 데이터베이스 구축)

. 질병의 예방과 예측을 위한 질병 유전자의 발굴과 약물 타깃(target) 유전자 획득

김유미 교수 (면역세포생물학 연구실)

면역 반응의 적절한 활성화와 조절은 병원균에 의한 감염으로부터 우리 몸을 보호하는데

중요할 뿐 아니라 비만, 당뇨, 동맥경화, 치매와 같은 만성 염증성 질환 및 류마치스 관

절염과 같은 자가 면역 질환의 억제를 위해서도 필수적이다.

본 연구실에서는 다양한 면역 반응의 활성화와 조절이 어떤 기전을 통해 이루어지는지에

대해 분자세포생물학적 수준에서 연구하고, 궁극적으로 면역 치료제 개발을 위한 약물

타겟 (drug target molecules)을 발굴하여 신약 개발에 기여하고자 한다.

현재 면역세포생물학 연구실에서 진행되고 있는 연구 주제의 예

• Toll-like receptor의 세포 내 이동 조절 기전 연구

• Toll-like receptor와 interferon 신호전달의 상호 조절 기전 연구

• 면역 수용체 신호 전달 기전 연구

• 루푸스 (lupus) 발병 기전 연구

• G protein-coupled receptor에 의한 면역 조절 기전 연구

학사논문 연구 참여 학생은 위의 연구 주제와 관련된 mini project를 독자적으로 또

는 대학원생의 도움을 받아 수행하게 되며, 실험 외에도 연구실 data meeting과

journal meeting 등에 참여하여 연구 활동을 전반적으로 경험할 수 있는 기회를 가

지게 됩니다.

김정훈 교수(분자신경과학 연구실)

뇌는 독보적으로 우리의 몸에서 가장 많고 다양한 gene이 발현되며, 복잡한 구조를 가

지고 있는 부위이다. 뇌가 복잡할 수밖에 없는 이유는 우리 몸의 대부분 행동을 control

하며, 감각기관으로부터 들어오는 여러 정보를 종합적으로 처리하여 적절한 판단을 내리

기 때문이다. 또한, 뇌는 현재의 정보뿐만 아니라, 과거에 처리되었던 정보와 행위, 그로

인한 결과까지 저장해두었다가 현재의 판단에 사용한다. 여기서 말하는 후자가 기억이며,

이는 고등생물의 뇌의 가장복잡하며 중요한 기능 중에 하나이다. 기억은 중추신경계(CNS)

안 신경세포간의 synapse연결에서 구조적 기능적 변화로부터 유발되는 것으로 알려져

있다.

특히 이 기억을 연구하는데 있어서 좋은 모델은, 중독(addiction)이다. Nicotine 또는

alcohol의 남용으로 일어나는 중독과 연관된 기억은 아주 강력하여, 약물투여를 중단한

다음에도 심지어는 평생 지속되기도 한다. 이런 이유로 중독은 언제나 재발할 위험성을

가지고 있으며, 따라서 중독에 대한 치료는 심각한 사회적 이슈이다. 그러나 이런 중독

기억의 불변, 지속성에 대해선 많이 밝혀진 것이 없다. 따라서, 중독기억형성과정에 대한

분자적, 전기생리학적, 행동적 연구를 통해 중독을 보다 효과적으로 치료할 수 있을 것으

로 생각된다.

또한, 그 반대되는 양상을 띠는 공포(fear)도 기억연구에 좋은 모델이다. 이 역시 강력

하며 지워지지 않는다. 공포의 기억을 완화시키기 위한 행동적 치료법조차 공포기억을

영원히 지울 수는 없다. 재발되는 공포기억의 트라우마, 또는 비적절한 공포기억으로부터

유발되는 panic disorder등은 중요한 사회적 문제이다. 본 연구실에서는 이렇게 기억에

대한 여러 가지 issue를 systems neuroscience 적 관점에서 공부하고 있음.

학생들이 참여할 수 있는 실험들을 들어보면:

- 기억유발에 따라 변화하는 neural circuit에 대한 생화학적 연구

- Cocaine self-administration 행동실험

- Brain slice를 통한 synapse간의 연결 관찰

- 공포기억의 학습화에 대한 행동실험

노태영 교수 (시스템유전체학 연구실)

아래의 과제 중 하나를 수행할 수 있습니다.

1. Histone modification 데이터 베이스를 활용하여 알려지지 않은 유전자 전사 관련

element 탐색 및 기능 조사 – 실험 내용: 데이터 베이스 검색, 클로닝, 세포배양 및

reporter assay

2. 크로마틴 면역 침전을 이용한 특정 전사 조절 인자의 결합 위치 확인 및 기능 조사

– 실험 내용: 세포배양, 크로마틴면역침전, qRT-PCR을 통한 정량, 정성적 분석, 유전자

knock down실험

3. 세포핵 내부에서 연관 유전자의 3차원적 위치와 그에 따른 크로마틴 구조 조사 –

실험 내용: 세포배양, chromatin conformation assay, PCR 확인, interaction network 작성

류성호 교수(신호전달 연구실)

세포막 수용체 압타머를 이용한 수용체 군집화 (Receptor community) 연구

세포들간의 커뮤니케이션을 위하여 각 세포들에는 다양한 수용체들이 존재하여 외부

신호를 감지하고 이에 따른 판단을 하면서 세포의 반응을 결정하게 된다. 세포막에 있는

수용체들이 다른 수용체들과 서로 군집 (community)을 이루면서 신호를 조절하는

현상에 대한 가설을 설정하고, 주요 수용체들 (인슐린 수용체, 성장인자 수용체들,

사이토카인 수용체들….)에 대한 분자집게인 압타머 (aptamer)들의 자기조립 (self-

assembly)성을 이용하여 수용체들을 인위적으로 배치/군집화하는 수용체군집화기술

(receptor community engineering, ReComE)을 배우고, 이를 이용한 신호체계의 반응들을

분석하여 신호전달시스템의 입체적/역동적 특성과 합성생물학 (synthetic biology)적인

응용을 시도할 수 있다.

1) 인슐린 수용체 군집화를 통한 대사/성장 조절 신호시스템 연구

2) 상피세포성장인자 수용체 군집화와 암/정상 세포간 신호 시스템 차이 연구

박상기 교수(분자신경의학 연구실)

정신분열증(schizophrenia) 및 우울증(depression) 등을 포함하는 정신질환들은 현재 우

리사회에서 많은 사람들이 앓고 있는 질환이지만 명확한 발병 분자기전에의 이해는 초보

단계에 불과합니다. 최근 이에 대한 분자생물학적 접근이 활발해져 Molecular Psychiatry

(분자 정신의학) 라는 분야로 정립되고 있으며 앞으로 현대 신경과학의 중요한 부분을 차

지할 것으로 여겨집니다. 분자 신경의학 연구실은 이러한 추세에 발맞추어 생화학, 세포

학, 약리학, 유전학 그리고 행동생물학적 실험 기술 등을 이용하여 도파민 신경전달물질

관련 정신질환의 분자기전을 분석하는 연구를 수행하고 있습니다.

이에 따라 본 연구실에서 학사논문연구를 할 경우 다음과 같은 방향에 관련한 mini-

project를 직접 진행하게 됩니다.

정신질환 후보 병인 유전인자들의 신경세포 및 신경계 내 기능 분석

정신분열증 후보병인 요소들간의 기능적 상호작용의 분석

동물 행동 분석을 통한 정신질환 관련 동물모델의 정성

신경계 발생의 분자기전 분석

도파민 신경전달체계의 조절기전 분석

유주연 교수(세포면역유전체학 연구실)

주제 1: Pathogenic RNA에 의한 항 바이러스성 면역 반응 조절 인자의 기능 연구.

우리 인체는 바이러스 감염에 대하여 다양한 형태의 면역 기전을 지니고 있음. 효과적인

반응을 위해서는 세포가 바이러스를 특이적으로 인식하는 기전이 필요함. Influenza와

HIV와 같은 전염성 바이러스들은 RNA 분자기반으로 유전정보를 저장하며, 이러한 바이

러스 RNA는 숙주 RNA와는 다른 molecular pattern을 지니고 있음; 바이러스 유래 RNA

의 경우 dsRNA 구조나 5’ end에 tri-phosphate기를 갖고 있는 경우가 많음. 이러한

molecular pattern은 숙주와 감염체를 구분하는 기준으로 이용되며, 이에 의한 특이적인

구조가 세포 내에 존재하는 RIG-I 단백질과의 physical interaction을 통하여 인지됨.

Pathogenic RNA와 결합한 RIG-I 단백질은 conformational change를 통하여 활성화되고,

이것이 다양한 signal mediator를 통하여 신호를 전달, IRF3, NF-kB와 같은 전사조절 인자

를 활성화시켜, Type I 인터페론의 형성을 촉진시킴.

RIG-I의 조절 물질들은 대부분 RIG-I 와의 직접적인 결합을 통하여 그 기능을 조절함. 이

러한 사실을 바탕으로 본 실험실에서는 Yeast two hybrid를 통해 RIG-I 단백질과 특이적

으로 결합하는 약 10 여 가지의 새로운 단백질을 밝히고 이들이 어떻게 항 바이러스성

면역 반응을 조절하는지에 연구를 진행하고 있음. 연구 참여 학부생의 경우, 선별된 후보

단백질에 의한 RIG-I 단백질의 기능 조절 mechanism 및 항 바이러스 성 면역 반응 규명

에 참여할 수 있음.

주제 2: 면역세포에서 PAF 전사조절복합체의 기능 연구

본 연구실은 염증 반응에서의 전사조절회로(transcriptional regulatory network)의 작동

메커니즘을 이해하기 위해 전사조절 복합체인 PAF 복합체의 기능을 연구해 왔음. PAF 복

합체는 전사의 initiation, elongation, RNA processing 등 전반에 영향을 미치며 크로마틴

변형 (Chromatin modification)에도 역할을 하고 있음이 밝혀지고 있음. 본 실험실에서는

특히 PAF 복합체에 의한 염증 신호 특이적 유전자 발현 조절 기전에 대한 연구를 진행

하고 있음. PAF 복합체의 발현은 인간 면역 세포에서 높은 것으로 확인되었으나, PAF 복

합체의 면역세포에서의 기능 및 조절은 연구되고 있지 않았음.

따라서 제안하는 연구는 면역세포 자극에 의한 유전자 발현에 미치는 PAF 복합체의 기

능을 밝히거나 염증성 사이토카인 및 다양한 신호에 의한 PAF 복합체의 변형 및 조절임.

이는 세포의 전사조절 네트워크에 중요한 역할을 하고 있는 PAF 복합체의 작동 메커니

즘을 면역 반응 시에 이해하는 데 도움을 줄 것임.

이승재 교수(노화분자유전학 연구실)

1. 연구 주제: 꼬마선충을 이용한 수명 조절 유전자의 발굴 및 역할 분석

2. 배경 설명: 노화분자유전학 실험실에서는 노화라고 하는 인간을 비롯한 모든 생명체

가 겪어야 하는 필연적인 현상을 꼬마선충의 분자유전학을 중심으로 한 다양한 현대생물

학의 방법들을 이용하여 연구하고 있다. 꼬마선충은 수명이 매우 짧으며 (평균 3주),

RNAi 및 녹색형광단백질 과발현 등의 유전학적 방법이 용이하다. 따라서 꼬마선충을 이

용한 수명 유전자 발굴 및 수명 조절에서의 역할 분석은 학부생 수준에서의 독립적 연구

가 가능한 최적의 연구 주제이다.

3. 실험 내용: 본 연구실에서는 지난 3년간의 학부생 연구 지도 경험을 통해 적합한 수

준 및 분량의 실험들을 구축하였고, 다음과 같은 실험들을 수행시킬 예정이다.

(1) 이미 본 실험실에서 확보하고 있는 Microarray 혹은 genome 수준의 RNAi

screening data로부터 노화 조절의 가능성이 있는 후보 유전자를 선택하고, 논문

등을 통해 학습함.

(2) RNA interference를 통해 후보 유전자가 꼬마선충의 노화와 수명에 영향을 미치

는지를 결정.

(3) RNA interference를 통해 후보 유전자가 꼬마선충의 산화 및 고온 스트레스 저항

성에 영향을 주는지를 측정.

(4) 후보유전자가 노화 조절에 중요한 GFP(녹색형광단백질) 발현에 영향을 미치는지

를 형광현미경 관찰을 통해 검토.

(5) (optional) 학부생의 연구 진도에 따라 qRT-PCR, Western blot, genetic crosses 등

다양한 분자생물학, 생화학, 유전학의 실험들을 추가 수행 가능함.

4. 실험의 중요성: 본연구실에서 제안된 실험의 특징 및 장점은 학부생 수준에서도 새롭

게 선택된 유전자가 수명에 중요한지 (functional significance)를 결정하여 negative이건

positive이건 데이터를 낼 수 있으며, 이후 결과의 의미에 대해 discussion이 가능하다는

점에 있다.

이영숙 교수(식물세포생물학 연구실)

화석 에너지의 고갈과 지구온난화 문제에 대한 대책으로 바이오에너지의 생산이 전세

계적인 화두이다. 물에서 사는 미세조류는 단위면적당 바이오디젤을 생산할 수 있는 능

력이 육상식물보다 훨씬 뛰어나 신재생 에너지 재료로 각광받고 있으나 아직까지 경제성

이 높지 않다.

우리는 바이오디젤 생산을 극대화시킨 미세조류를 개발하기 위한 첫 단계 연구로서,

돌연변이체를 유도하고 이들 중에서 기름 생산이나 중금속 내성에 변화가 생긴 개체들을

가려내고, 이것의 원인이 된 유전자를 찾아내며, 이들의 지방 대사를 생화학적으로 분석

하고자 한다.

구체적으로는 미세 녹조류인 클라미도모나스의 돌연변이체를 1만종 이상 만들고 그들

을 screening 하여 지방 대사가 변화한 돌연변이체, 중금속 저항성 돌연변이체를 찾는다.

돌연변이체 제조법은 항생제 저항성 유전자를 random insertion하여 만드는 방법과 물리

적인 방법, 화학적인 방법을 병행한다. 중금속 저항성을 찾는 것은 하수나 폐수에서도

미세조류를 배양할 수 있다면 정화와 에너지 획득을 동시에 얻을 수 있고, 소중한 수자

원을 아낄 수 있기 때문이다.

성실하고 부지런하고 생명체를 소중하게 잘 기를 수 있는 사람이 할 수 있는 과제입니다.

이윤태 교수(마우스분자유전학 연구실)

마우스 분자 유전학 실험실에서는 CIC-ATXN1/ATXN1L transcriptional repressor

complex의 기능에 대해 다방면으로 연구합니다. 현재 유방암 발병 및 전이 과정과

circadian clock 및 lipid metabolism 조절 과정에서 중요한 기능을 할 것이라 생각하고

이에 대한 연구들을 수행하고 있습니다.

연구 참여 시 수행할 구체적인 연구 과제들은 다음과 같습니다.

◆ CIC-ATXN1/ATXN1L transcriptional repressor complex의 기능 조절 기작 연구.

◎ CIC 결합 단백질의 동정 및 CIC의 발현을 조절하는 microRNA들 발굴 및 이들이 유

방암 발병과 circadian clock 조절 과정에서 어떤 역할을 하는지 연구.

◎ 어떠한 signaling pathway에 의해 CIC-ATXN1/ATXN1L transcriptional repressor

complex 발현이 조절되는지 알아보고 그 기작을 연구.

장승기 교수(분자바이러스학 연구실)

Title 1: 번역조절과 암 발생과의 관계연구.

이 연구의 목표는, GSTP1과 eIF3F간의 물리적 interaction을 규명하고, GSTP1과 관련된

cancer development와 번역인자eIF3F에 의한 translational regulation와 어떤 관계가 있

는 지를 밝히는 것이다. 이를 위하여 Yeast II Hybrid technique를 이용하여 GSTP1과

eIF3F의 interaction을 확인한 다음, expression vector를 만들어 immortalized human cell

에서 발현시켜 Immuno-precipitation하여 물리적인interaction이 있는 지를 검증할 것이

다. 그 후 eIF3F에 의한 translational regulation이 GSTP1에 의해서 어떻게 조절되는지 연

구할 것이다.

Glutathione S-transferase P (GSTP1)은 glutathion에 hydrophobic electrophile을 연결하는

enzyme이다. GSTP1에는GSTP1A (Ile104, Ala114), GSTP1C (Val104, Val114)의

polymorphism이 있다. 둘 중 GSTP1A가 expression되는 사람의 경우 cancer

development chance가 낮은 것으로 조사되었다. (Int J Gynecol Cancer. 2004 Mar-

Apr;14(2):242-50.)

Eukaryote translation initiation factor 3 F (eIF3F)는 ribosome을 translation initiation

complex로 recruitment 시키는 eIF3 complex중 하나의 component이다. eIF3F는

pancreatic cancer에서 apoptosis를 유도하고, 전체적인 translation을 줄인다는 연구 보고

가 있다. (Oncogene (2006) 25, 4923–4936.)

Title 2: C형 간염바이러스에 의한 신장염 발병 원인 규명.

Hepatitis C virus는 사람과 침팬지에만 감염되는 virus로, positive sense single-stranded

RNA genome을 갖고 있는 enveloped virus이다. HCV는 core, E1, E2 세 가지의 structural

protein으로 구성되어 있으며, infection된 세포에서 스스로의 replication과 viral assembly

를 위해NS2, NS3, NS4, NS4A, NS4B, NS5, NS5A, and NS5B로 구성된 여러가지의 non-

structural protein을 발현한다. HCV는 숙주에서 여러가지 병을 일으키며 최근 만성 C형

간염과 Kidney failure가 서로 관련되어 있다는 연구결과가 있다. (Hepatitis Research and

Treatment. Volume 2010, doi:10.1155/2010/534327)

NPHP3는Wnt signaling pathway에 관련되어 있다고 알려진 protein이다. 또한 NPHP3

에 문제가 생기면nephronophthisis를 일으켜 Kidney failure를 유도한다고 알려져 있다.

(Nat Genet. 2003 Aug;34(4):455-9.) 우리는 HCV 감염에 의한 Kidney failure가 HCV core

와 NPHP3간의 interaction에 의한 것인지 알아보고자 한다.

우선 NPHP3와 HCV core단백질간의 interaction을 Yeast II Hybrid system 을 이용하여

확인하고 Immuno-precipitation을 이용한 생화학적으로 그 결합을 재검정한다. 그 후에

HCV core가 NPHP3의 function에 어떤 영향을 주는지 조사하여 Kidney failure과 HCV 감

염과의 관계를 규명한다.

조윤제 교수(종양억제분자구조 연구실)

유전자 치유 및 유전자 손상 신호 전달은 세포내 유전자 안정화 기작에서 가장 중요한

대사이다. 다음 학기 본 실험실에 합류 하는 학생은 본 실험실에서 발견한 NAD-

dependent nuclease 가 어떻게 인간세포에서 기능을 수행하는지 생화학, 분자 및 세포

생물학 수준에서 연구를 수행하게 될것이다. 특히 암세포 에서 이 효소의 기능, 다른 단

백질 분자와의 인지, 기능 조절등 다양한 기능을 연구할 예정이다.

최관용 교수(시스템단백질생화학 연구실)

SIRT6 상호작용하는 novel한 단백질을 규명하고 cancer cell model에서의 기능 연구

내용

Sirtuins는 최근 aging과 관련된 여러 질병에서 key regulator로 알려지면서 각광을 받고

있는 단백질이다. 이 단백질은 ‘deacetylase’ activity를 가지고 있어, histone 뿐만이 아니

라 metabolism, cell cycle, apoptosis 등 여러 현상에 관여하는 단백질들의 acetylation

level을 조절하는 작용을 한다. Sirtuins는 SIRT1-SIRT7까지 총 7개의 단백질이 mamalian

에 존재하고 있다. 실제 sirtuins 단백질이 수명연장에 기여함은 논란이 많지만, 최근

2012, nature 저널에 SIRT6 transgenic mouse가 수명 연장을 하는 것을 보이면서 최근

sirtuins family 중에서도 SRIT6의 중요성이 더 부각 되고 있다. 그래서 본 실험실에서는

Mass-spectrometry를 이용하여 규명한 SIRT6와 상호 작용을 하는 novel한 protein을

대상으로 cancer cell model에서 기능 연구를 진행하고 있다.

실험 내용

- Confirmation of the interactions between SIRT6 with their potential partners

: co-IP, western blot, ICC

- Study on the role of the interaction between SIRT6 and interaction parters

: establishment of SIRT6-expression or SIRT KD cell line(production of lentivirus), cell

death assay under various stress (Hypoxia, ROS, nutrient starvation, heat shock),

WST-1 assay, colony forming assay

한진관 교수(발달생물학 연구실)

1. 연구 주제

: 척추동물의 초기 발생과정을 이해하기 위하여, 양서류 모델 동물인 Xenopus laevis의 발생

과정에서 중요하다고 판단되는 특정 유전자들을 선정 후 cloning하고, 시공간적 발현 양상

을 Whole mount In situ hybridization 기법을 통해 분석한다. 또한 microinjection을 통해 목

표 유전자를 개구리 배아에 과발현 후 유발되는 phenotype을 확인한다.

2. 연구 내용 및 기대 효과

: 특정 유전자의 기능을 발생 과정에서 연구하는 데 있어 그 유전자의 시/공간적 발현 양

상을 파악하고, 과발현 및 결손 시 일어나는 발생학적 결함을 확인하는 것은 필수적이다. 연

구참여 기간 동안 학부생은 Xenopus 배아 발생 과정에서 중요하다고 생각되는 특정 유전자

들을 cloning 후 공간적 발현 패턴을 확인하기 위하여, 적절한RNA probe를 디자인하고 합성

하여 Whole mount In situ hybridization 실험을 수행한다. 이후 특정 유전자의 mRNA를

microinjection기법을 통해 과발현시켜 초기 배아 발생 시 나타나는 다양한 결함을 정립하는

것을 목표로 한다. 더 나아가 이 연구 결과들을 바탕으로 목표 유전자와 관련 있는 주요 발

생 신호와의 관련성을 분석, 확인함으로써 기초적인 분자생물학적 실험 기법들을 익히고 척

추동물의 초기 배아 발생과정을 보다 심도있게 이해할 수 있다.

3. 연구 계획

목표 유전자 선정-> PCR 기법을 통한 Cloning -> antisense RNA probe및 mRNA 합성- >

Whole mount In situ hybridization을 통한 발현 패턴의 분석- > mRNA overexpression을 통한

과발현 효과 분석

황인환 교수(세포시스템 연구실)

막단백질은 막관통영역의 숫자와 분포에 따라 다양하게 분류할 수 있다. 막단백질

이동기작을 연구하는 모델 단백질로 막관통영역을 한 개만 가지고 있는 signal-anchored

(SA) 단백질 또는 tail-anchored (TA) 단백질들을 주로 이용하였다. 비교적 다루기 쉬운

SA, TA 단백질과 달리, 다중 막관통영역을 지닌 막단백질의 이동기작 연구는 활발하게

이루어지지 않았는데 이는 막관통영역이 늘어날수록 소수성 또한 증가하고 그로 인해

단백질 안정성이 떨어지고 정제가 어려웠기 때문이다. 대다수 막단백질들은 2 개 이하의

막관통영역을 지니고 있지만, 물질 이동과 신호 전달 등의 중요한 생명 현상에 관여하는

많은 막단백질의 경우 3 개 이상의 다중 막관통영역을 가지고 있다. 식물 내에 존재하는

막단백질의 7%가 4 개 이상의 막관통영역으로 구성되어 있다고 보고되고 있다. 선행

연구들에 따르면 막관통영역 자체가 단백질의 소기관으로의 이동을 결정하는 targeting

signal 로 작용하고 있고 이 경우 막관통영역의 소수성 값이 중요한 결정 요소임을

보여준 바 있다. 이를 응용하여 생각해 보면, 다중 막관통영역을 가진 막단백질의 각

막관통영역마다 서로 다른 소기관 이동을 유도할 수 있을 것이고 이러한 막단백질의

특이적 이동을 매개하기 위해선 보다 복잡한 이동기작이 존재해야 함을 유추해 볼 수

있다. 본 project 에서는 앞서 설명한 가설을 토대로 다중 막관통영역을 가진 막단백질의

이동신호와 기작을 연구해 보고자 한다.

황일두 교수(발달신호네트워크 연구실)

Medicago truncatula (barrel medic) 형질 전환 – Development Signaling Network Lab

지구상 생명체에 필요한 질소원의 85%는 콩과 식물의 질소고정에 의해 제공된다.

Medicago truncatula는 콩과 식물의 질소 고정 및 뿌리혹 형성 연구의 중요한 모델 식물

이며 대표적인 사료 작물이다. M. truncatula의 형질전환체를 다음과 같은 일련의 실험을

통해 구축함으로서 식물 분자생물학의 기초 연구를 경험하며, 식물-미생물 상호작용을

이해하는 발판을 확립한다.

실험내용

1. Seed sterilization, germination, and growth of M. truncatula

2. Hairy root transformation

(1) Target gene cloning

(2) Agrobacterium symbiotic bacteria transformation with a binary plasmid carrying a

target gene

(3) Hairy root transformation of M. truncatula using Agrobacterium carrying the

plasmid

3. Callus induction and plant regeneration

(1) Selection of transformed hairy roots

(2) Callus induction from transformed hairy roots

(3) Plant regeneration from the callus

4. Confirmation of transformed plants

(1) Molecular analysis of transgenic plants derived from callus

(2) Segregation analysis

황철상 교수(단백질 다이나믹스 및 신호조절 연구실)

연구주제: N-말단 아미노산에 의한 세포 내 단백질 분해와 휴먼질환 연구

1. 배경:

우리 연구실에서는 1) 세포 내 단백질들은 합성개시 아미노산인 메치오닌뿐만 아니라 왜

다양한 N-말단을 아미노산을 가지고 있는가? 2) 세포 내 단백질들은 대부분 N-말단

아세틸레이션되는가? 3) 정상단백질과 비정상단백질을 구별하는 단백질 분해신호는 무엇인가?와

같은 단백질 합성과 분해라는 생명현상의 근본적인 질문을 바탕으로 세포 내 단백질 분해와 이와

관련된 휴먼질환들을 연구하고 있다.

단백질 N-말단 아세틸레이션이 1958 년에 처음 보고된 이후, 지난 반세기 동안 이들의

생물학적 기능은 거의 미스터리로 남아 있었다. 2010 년 우리는 N-말단 아세틸레이션이 단백질

분해신호로 작용한다는 것을 처음 밝혔을 뿐만 아니라 (Hwang CS et al, Science, 2010), 단백질

합성개시 신호인 N-말단 메치오닌이 단백질 분해신호 작용한다는 것을 최근에 처음 발견하였다

(Kim HK et al, Cell, 2013, revised). 우리 연구실은 이발견들을 토대로 N-말단 아미노산에 의한

단백질 분해 경로와 세포 내 신호조절 메커니즘을 보다 자세히 규명하고, 이를 통해 세포 내

단백질 분해 이상에 의해 발병되는 다양한 휴먼질환들을 이해하고 극복할 수 있는 새로운 치료

전략을 제시하고자 한다.

2. 주요 연구주제

1) N-말단 아미노산에 의한 새로운 단백질 분해 경로 탐색 및 신호조절 연구

2) N-말단 포밀레이션과 미토콘드리아 기반 생체 방어 기전 연구

3) 초고속 탐색 로봇을 이용한 N-말단 아세틸레이션의 생물학적 기능 및 네트워크 연구

4) 단백질 시스테인 디메틸라제 및 N-말단 시스테인 옥시다제 탐색과 이와 관련된 악성종양 연구

5) 조한슨-블리자드 신드롬 (JBS)이라는 휴먼 유전병 모델을 이용한 단백질 분해와 췌장 질환

연관성 연구

3. 연구의 의의

1) 단백질 합성과 분해라는 생명현상의 본질적인 질문에 대한 답변 제시

2) 새로운 단백질 분해 경로 발견 및 이해

3) 단백질 분해와 관련된 휴먼질환들을 이해하고 치료하기 위한 지식기반 제공

4) 시스테인 디메칠라제와 N-말단 시스테인 옥시다제와 같은 새로운 효소의 발견 및 기작 제시