학사논문연구 2차 지도교수(실험실소개)
세포간정보교환 연구실 (고용송 교수) Lab. of Intercellular Communication Network
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 트랜스크립톰 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
- 세포밖 소포체 분리 기술 개발
- 세포밖 소포체 정량 기술 개발
- 장내 세균유래 세포밖 소포체 기반 interkingdom communication 연구: 암, 당뇨, 면역 질환, 정신 질환
- 세포밖 소포체를 이용한 백신 개발
- 세포밖 소포체를 이용한 약물전달 기술 개발
- 세포밖 소포체를 이용한 재생의학 기술 개발
- 세포밖 소포체를 이용한 암 치료 및 진단 방법 개발
분자신경생리학 연구실 (김경태 교수) Lab. of Molecular Neurophysiology
1. Exploration of Synaptic mRNAs in Synaptic Plasticity 뉴런에는 많은 수상돌기들이 있고 표면에는 spine들이 존재한다. 수상돌기의 spine들은 다른 뉴런의 축색돌기 말단과 연접하여 시냅스를 형성하여 신호를 받는다. 그러므로 dendritic spine과 axon terminal에는 신경신호를 인식하는 많은 수용체들과 신호전달 단백질들이 있음과 동시에 mRNA들도 존재하고 있다. 따라서 수상돌기와 축색돌기 말단에 존재하는 mRNA들은 어떻게 그곳까지 수송되는지? 수송된 mRNA들은 어떻게 번역되어 신경신호전달에 필요한 단백질을 만드는지? 임무수행을 마친 mRNA들은 어떻게 분해되는지? 본 연구실에서는 mRNA binding factor들을 동정하고 그 역할을 규명함으로써 위의 질문에 답을 얻고자 한다. 그리고 수상돌기 및 축색돌기 말단에 존재하는 mRNA의 발현을 통해 synapse의 구조가 어떻게 변하여 신경신호전달 효율을 높이는지 이해함으로써 시냅스 가소성의 기작을 규명하고자 한다.
2. Functional Role of Vaccinia Related Kinase (VRK) family VRK family는 VRK1,2,3로 구성되며, VRK1은 세포주기에서 cyclin D1의 발현을 높이고, chromatin의 응축을 유도하며, telomere의 안정화에 중요한 역할을 하는 효소이다. 두경부편평상피암을 비롯한 폐암, 위암 등에도 많이 발현되어 있으므로 이 효소의 활성을 조절하면 암의 성장을 억제할 수 있다. VRK2 효소는 chaperonin의 stability를 조절하여 단백질의 폴딩과 응집 현상에 밀접한 영향을 미친다. 단백질 응집 현상은 알츠하이머씨병, 파킨슨씨병, 헌팅톤씨병 등 퇴행성 뇌질환에 공통적으로 보이는 현상이다. 따라서 VRK2의 활성을 조절하면 이들 퇴행성 뇌질환의 치료방법 개발이 가능하다. VRK3는 자폐증에 관여하는 사실을 확인함으로써 그 원인에 대한 규명이 이루어지고 있어 생쥐의 행동실험과 조직학적 및 생화학적 분석에 대한 이해와 경험이 가능하다.
생물정보학 연구실 (김상욱 교수) Structural Bioinformatics Lab.
대용량 개인 맞춤형 유전자 분석 기술의 발전에 따라 질병 데이터가 쌓이고 이를 이용한 질환 발병에 정확한 예측 기술 발전에 대한 요구가 커지고 있다. 하지만, 단일 유전자 변이를 바탕으로 한 근거 없는 질병 발생 예측과 오남용 사례 또한 커지고 있다. 네트워크 생물학 기술을 이용 정확한 유전자-질병 상관관계 탐색 기술의 개발이 질병 발생 기작에 대한 이해와 개인 맞춤형 의료를 위해 필요하다. 대용량 질병 유전체 빅 데이터에 기반하여 개인 맞춤형 의료 연구 이루어지고 있다. 네트워크 생물학 기술을 이용하여 정량적인 유전자-질병 상관관계를 구축한다.
다양한 모델 생물을 이용한 유전자 편집 실험을 통해, 인간 질병의 상동 유전자의 표현형을 검증하는 실험이 진행되고 있다. 하지만, 인간과 모델 생물 간에는 유전형-표현형의 차이가 존재함. 이로 인해 모델 생물을 이용한 질병 치료와 약물 타겟 유전자 연구를 환자를 대상으로 한 임상 실험에 적용했을 때 실패의 원인이 되고 경제적 비용이 증가함. 모델 생물과 인간 간의 유전자 표현형의 차이를 이해하고 질병 연구에 적용하기 위해서는 분자 진화생물학에 기반을 둔 진화의학 (Evolutionary medicine)연구가 필요하다.
연구내용
- 네트워크 모듈 규명 및 단백질 기능 분석을 통한 질병 발생 기작에 대한 연구. 유전자의 다양한 변이나 발현량의 변화가 질병에 미치는 영향을 네트워크 분석을 통해 예측하는 연구. 질병 오믹스 데이터를 통합하는 유전자-질병 표현형 지도 구축. 질병 유전체 및 전사체를 통합하는 생체 네트워크 구축을 통해 복잡한 유전자-질병 관계를 효율적으로 탐색할 수 있는 방법 연구.
- 이종간 유전체 서열 진화 추적을 통해 유전자 서열 변이/발현량 변이 등이 질환에 미치는 영향을 예측하는 연구. 종간의 유전자 서열/발현 비교 분석을 위한 분자진화 생물학 기반 이종 간 유전자 변이의 진화 탐색. 이종간 오믹스 데이터 비교. 유전자 서열변이/발현량 변이/메타볼롬/네트워크 진화 분석. 인간 질병 표현형과 모델 생명에 유전자 편집 결과를 정량적으로 비교 분석 할 수 있는 모델 생물 유전형-표현형 모델 연구.


분자신경과학 연구실 (김정훈 교수) Lab. of Molecular Neuroscience
뇌는 독보적으로 우리의 몸에서 가장 많고 다양한 gene이 발현되며, 복잡한 구조를 가지고 있는 부위이다. 뇌가 복잡할 수밖에 없는 이유는 우리 몸의 대부분 행동을 control하며, 감각기관으로부터 들어오는 여러 정보를 종합적으로 처리하여 적절한 판단을 내리기 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 것으로 생각된다.
또한, 그 반대되는 양상을 띠는 공포(fear)도 기억연구에 좋은 모델이다. 이 역시 강력하며 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 실험
- 기억유발에 따라 변화하는 neural circuit에 대한 생화학적 연구
- Cocaine self-administration 행동실험
- Brain slice를 통한 synapse간의 연결 관찰
- 공포기억의 학습화에 대한 행동실험
시스템유전체학 연구실 (노태영 교수) Lab. of System Genomics
DNA 염기서열은 동일하더라도 각 개체마다 발현되는 유전자의 표현형은 달라질 수 있다. DNA 염기서열을 해석하는데 있어서 “무엇”인가가 때와 장소에 따라 서로 다르게 유전자 발현을 조절하고 있다는 사실이 밝혀지게 되었고 그 “무엇”이 바로 주변 환경의 영향을 받아 히스톤 단백질의 변형과 DNA 메틸화 등으로 나타나게 된다는 것을 알게 되었다. 이러한 DNA 염기서열의 변화를 수반하지 않고 히스톤 변형, DNA 메틸화와 같은 인자에 의하여 유전자 발현이 조절되고 후대에 유전이 되는 현상을 후성유전이라 부르며 유전자 조절을 설명하는 중요한 기작으로 이해되고 있다. 우리 실험실에서는 이러한 후성유전적 특징을 전체 유전자의 입장에서 유전체를 해독하고 있으며 다양한 실험과 컴퓨터 분석을 토대로 후성유전적 생명 현상을 이해하려고 노력하고 있다.
졸업 논문 연구의 주제로 아래의 과제 중 하나를 수행할 수 있습니다.
1. 암세포 및 줄기세포에서 확보한 Histone modification 데이터 베이스를 분석하여 질환 특이적 또는 세포특이적 히스톤 변형 마커의 발굴 및 세포내에서 히스톤 변형의 역할을 규명하는 실험 수행(예시: 데이터 베이스 분석 기법 습득, 유전자 클로닝, 세포배양 및 reporter assay 등)
2. 질환 모델에서 마이크로 RNA의 기능 및 역할 규명 실험 수행
(예시: 환자 시료에서질환 특이적 마이크로 RNA 발굴, 세포배양 및 마이크로 RNA 정량 분석)
3. 세포핵 내부에서 연관 유전자의 3차원적 위치와 그에 따른 크로마틴 구조 조사
– 실험 내용: 세포배양, chromatin conformation assay, PCR 확인, interaction network 작성
신호전달 연구실 (류성호 교수) Signaling Proteome Lab.
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, ….)의 신호전달현상에 대한 세포막/세포질/기능의 다면적인 차원에서 기초적인 연구를 경험한다. 아래 주제들은 예시로 설명하였고, 실제로는 연구실의 다양한 주제들에 대한 검토를 거쳐 연구참여생이 가장 원하고 적절하다고 판단되는 주제를 최종 선정하게 된다.
1. 세포의 성장과 전이에 중요한 신호전달 현상의 분자적 원리 연구: 암세포의 무한 증식성과 전이에 대한 원인이 되는 수용체들 (ErbB 등)의 세포막에서의 분자행동과 세포안으로의 신호전달 네트워크에 대한 다면적인 분석을 통하여 신호전달의 원리와 암세포 특성에 대한 이해를 추구한다.
2. 당뇨의 원인이 인슐린 저항성에 대한 신호전달 체계 연구: 당뇨의 원인으로 주목받고 있는 인슐린 저항성에 기여하는 신호전달 단백질들의 발굴과 이들의 기능에 대한 분자/세포/개체 수준에서의 연구를 통하여 대사질환의 원인을 이해하고, 이를 치료할 수 있는 방법에 대한 아이디어를 확보한다.
분자신경의학 연구실 (박상기 교수) Lab. of Molecular Neuro Psychiatry
정신분열증(schizophrenia) 및 우울증(depression) 등을 포함하는 정신질환들은 현재 우리사회에서 많은 사람들이 앓고 있는 질환이지만 명확한 발병 분자기전에의 이해는 초보단계에 불과합니다. 최근 이에 대한 분자생물학적 접근이 활발해져 Molecular Psychiatry (분자 정신의학) 라는 분야로 정립되고 있으며 앞으로 현대 신경과학의 중요한 부분을 차지할 것으로 여겨집니다. 분자 신경의학 연구실은 이러한 추세에 발맞추어 생화학, 세포학, 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
신경유전학연구실 (백승태 교수) Lab. of Neurogenetics
신경발달질환은 뇌를 포함한 중추신경계의 기능 이상과 관련되어 나타나는 발달장애를 말하며, 종종 뇌전증(간질)과 동반되어 나타나기도 합니다. 상당수 신경발달질환은 평생 치료와 사회적 복지가 필요한 영구장애로 진행되기 때문에 병증을 조기에 발견하여 적절한 치료를 하는 것이 장애를 최소화하고 발달격차를 줄이는데에 중요합니다. 신경유전학 연구실은 유전정보를 분석하여 병인을 찾아내고 생쥐 및 줄기세포 등의 모델시스템을 사용하여 환자에게서 발견되는 유전적 결함이 어떻게 질환을 유발시키는지에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 또한 이에 대한 이해를 바탕으로 기존에는 난치병 또는 불치병으로 알려졌던 이들 질환에 대한 새로운 치료전략을 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
본 연구실에서는 다음과 같은 연구주제로 학사논문연구를 진행할 수 있습니다.
1. 신경발달질환 환자의 유전체 및 조직병리 분석
2. 줄기세포를 활용한 신경발달질환 세포모델 연구
3. 병인 유전자의 줄기세포 신경분화 조절기전 분석
4. 생쥐모델을 사용한 신경발달질환 병인 유전자들의 발달병리기전 분석
5. 병인 유전자의 신경발생 조절기전 분석을 통한 병태생리 규명
6. 대뇌발달기형 유발 뇌전증 모델을 사용한 자발적 과발화 억제기전 탐색
식물면역학 연구실 (손기훈 교수) Lab. of Plant Immunity
식물은 Innate immune system을 이용하여 각종 병원균 (예, 세균, 진균, 바이러스)의 침입에 자신을 보호한다. 이러한 식물면역 반응은 세포내에 존재하는 면역수용체 (immune receptor)들에 의한 병원균이 분비하는 effector 단백질들의 인식에 의하여 일어나게 된다. 식물면역학 실험실에서는 어떻게 병원균의 effector들이 식물의 면역수용체에 의하여 인식이 되고 면역반응을 일으키는지를 분자유전학적 실험들을 통하여 연구하고 있다.

식물 면역수용체에 의한 신호전달은 어떻게 일어나는가?
식물의 NB-LRR (nucleotide binding and leucine rich repeat) 면역수용체에 특정 변이가 일어나면 면역억제조절을 하지 못하여 세포사멸 (cell death) 반응이 일어나게 된다. 식물면역학 연구실에서는
1) 병원세균의 type III secretion system 을 통하여 분비되어 식물 세포로 이동하는 병원성 단백질들을 식물의 면역수용체가 인식하는 기작을 규명하고
2) 세포사멸 반응이 나타나는 변이체를 이용하여 식물 면역 signaling에서 중요한 역할을 하는 인자들을 유전학 및 생물정보학 실험들을 통하여 발굴하고 그들의 기능을 규명하며
3) 산업적으로 중요한 작물 병원균에 대한 유용한 식물 면역수용체를 발굴하여 이를 이용한 응용기술을 개발한다.
줄기세포 및 암생물학 연구실 (신근유 교수) Stem Cell & Cancer Biology lab.
연구 배경 및 개요
저희 연구실은 마우스 질병 모델과 3차원 오가노이드 모델 개발 및 이를 이용한 인간의 다양한 질병을 연구하여 궁극적으로는 여러질병의 보다나은 치료법을 개발하는데 초점을 두고 있습니다. 특히 조직 재생, 퇴행성 질환 및 암과같은 줄기세포 관련 질병 발생 기작과 이와 관련된 신호전달경로를 주로 연구하고 있습니다. 구체적으로는 손상된 조직을 회복하는 과정을 줄기세포들이 어떻게 조율하는지, 줄기세포가 매개하는 조직 재생에서 발생과 관련된 신호전달 체계의 역할은 무엇인지, 이런 신호전달 체계와 줄기세포의 활동이 교란되었을 때 어떻게 암과 같은 질환을 일으키는 지에 대한 의문을 제기하고 연구하고 있습니다.

연구 내용
- 세포/조직 재생, 퇴행성 질환, 악성 종양의 진행 및 전이에서 조직미세환경 (microenvironment) 과 줄기세포의 상호 작용 연구.
- Hedgehog 신호전달체계가 줄기세포와 미세환경을 조절하는 기작과 후성유전적 조절이 조직 재생과 암발생에 미치는 영향을 연구.
- 3차원 오가노이드 및 배아줄기세포를 기반으로한 암질환 및 여러 질병 모델을 개발.
- 오가노이드 모델을 이용해 개별적인 환자의 유전적 변이에 따른 정확한 질병 발생 기작을 연구하고, 이를 바탕으로한 환자 맞춤형 치료법 개발.
- 줄기세포, 조직 역분화, 오가노이드 및 3D 프린팅등의 첨단의 테크놀로지를 이용한 혁신적인 질병치료법 연구 개발.
연구방법
- Knock-in, knock-out, transgenic 마우스들을 이용한 다양한 질병 모델
- 3D 오가노이드 (organoid)를 이용한 암 및 퇴행성 질환 모델
- 첨단 기술을 이용한 다양하고 새로운 질병 치료법 연구개발
줄기세포 및 암생물할 연구실의 연구 배경 및 내용
Figure 1. 줄기세포 및 암생물학 연구실의 연구배경 및 내용
암 및 혈관질환 연구실 (안지완 교수) Cancer and Vascular Diseases Lab.
본 연구실에서는 다양한 종양 미세환경 요소 및 제어 방법을 연구하고 있다. 종양 미세환경의 예로는 저산소증, 산성화, 혈관생성, 면역세포 침윤 등이 있는데, 이러한 미세환경 요소들은 항암치료에 저항을 유도하는 핵심인자들로 알려져 왔지만 현재까지 임상에서 이들을 효과적으로 제어하는 방안은 극히 드물며, 더욱더 심화된 수준에서의 새로운 치료 타겟 규명이 절실한 실정이다.
연구 참여 주제는 다음과 같다.

1) 종양 저산소증이 면역세포 침윤 및 기능에 미치는 영향 연구
A. 최근 면역세포의 활성화를 유도하는 checkpoint inhibitor들이 각광을 받고 있지만, 종양 내 저산소증이 존재한다면 이러한 면역세포의 기능을 활성화하는데 문제를 일으킬 수 있다. 본 실험실에서는 저산소증/혐기성 배양기에서 면역세포를 배양하면서 면역세포 기능 및 유전자 발현 변화를 분석한다
B. Cre-LoxP를 사용하여 제작한 조직특이적 유전자 변형 마우스를 사용하여, 대식세포 내에서만 저산소증을 인지 할 수 없게 하였을 때 종양의 성장, 대사, 혈관 생성 등이 어떻게 변화하는지 조직수준 (dorsal window chamber를 사용하여 이광자 현미경으로 이미징), 세포수준 (형광 현미경, FACS 분리 등), 분자적 수준 (유전자, 단백질 수준)에서 규명한다.
2) 종양 미세환경에 의한 항암치료 내성 및 전이 기작 연구
A. 방사선 및 항암치료에 내성을 유도하는 면역세포의 집단 및 이들의 기능 규명. 환자와 유사한 마우스 종양 모델을 사용하여 방사선 또는 항암치료를 적용하여 암의 재발 시 증가하는 면역세포 집단을 규명하고 이들을 분리해 내어 유전자 발현 및 기능을 이해한다.
B. 종양의 미세환경을 변화시킨 종양에서 그렇지 않은 종양으로 전이하는 정도를 생체 이미징으로 파악하고, 이러한 현상에 기여하는 면역세포 집단, 암세포의 전이 유전자 발현 변화등의 기작을 규명한다.
세포면역유전체학 연구실 (유주연 교수) Molecular Genomics & Immunology Lab.
주제 1 - 세포 내 감염 병원체에 대한 숙주의 선천적 면역반응 조절 연구
   본 연구실에서는 병원체 감염에 대항하여 발생하는 숙주의 선천적 면역 반응 (Innate immune response)에 대한 연구를 수행하고 있다. 특히 세포질 내부로 감염하여 증식하는 병원체에 초점을 초점을 맞춰, 바이러스와 세포 내 박테리아 (Intracellular bacteria)에 대한 선천적 면역 반응을 연구하고 있다. 바이러스와 세포 내 박테리아에 의한 선천적 면역 반응은 세포질 내부의 다양한 세포 내 소기관과 그에 위치한 신호 전달 매개 단백질에 의하여 조절 된다. 이러한 신호는 미토콘드리아를 비롯한 세포 내 소기관과 신호전달 체계를 표적으로 하는 숙주 단백질과 그 유래 물질, 그리고 mechanotransduction 을 비롯한 다양한 신호전달 체계와의 상호작용을 통하여 조절 된다. 연구참여 학부생은 이러한 상호작용에 의한 항바이러스성(anti-viral) 항박테리아(anti-bacterial) 면역 반응 조절 연구에 기여 할 수 있다.
주제 2 - DNA 손상신호에 의한 DNA 수선 혹은 세포사멸 조절 기작 연구
   세포 내에서 DNA가 손상되었을 때, 손상이 적은 경우에는 DNA를 수선하는 신호가 활성화 되고 손상이 과도한 경우 세포사멸이 유도되는데, 이러한 신호는 잘못 조절되었을 때, 암의 유발 및 진행과정과 밀접한 연관관계가 있다. 본 연구실에서는 기존에 전사과정(transcription)에 중요하다고 알려진 PAF 단백질 복합체(PAF complex)가 전사뿐만 아니라 DNA 손상 수선 및 세포사멸을 조절할 수 있다는 점에 주목하고 이와 관련된 분자 생물학적 메커니즘에 대해 연구하고 있다. 연구참여 학부생은 관련 연구를 통하여 기존에 알려지지 않은 새로운 DNA 손상 신호 매개 발암 조절 기전 규명에 기여할 수 있다.
면역조절 연구실 (이승우 교수) Synergy control Lab.
연구주제 1 | 천식 동물모델에서 폐 상피 세포 반응과 염증 간의 상관관계 연구
- 최근 우리 연구실에서는 천식 동물모델에서 폐 상피세포에서 염증에 의해 유도되는 물질들이(특히, 염증성 싸이토카인) 천식 진행에 매우 중요함을 밝혔습니다. 이러한 동물모델 연구가 실제 천식 환자들의 임상 샘플에서도 나타나는 지 증명하고자 병원과 함께 연구를 진행 중입니다. 학부 수준에서 이 연구에 참여할 수 있는 방법으로, 본 연구실에서는 인간의 폐 상피세포 주 (lung epithelial cell line)에 다양한 염증성 싸이토카인들을 처리하고 폐 상피세포가 발현하는 다양한 염증성 인자들의 발현 정도 및 인자들간의 cross-talk을 연구할 수 있습니다. 또한 연구를 통해 찾아낸 물질들이 과연 동물모델에서 천식을 억제할 수 있는 지, 기존의 치료법들과 병행하여 새로운 치료법으로 제시될 수 있는 지 등을 후속 연구할 수 있을 것이라 생각합니다. 기초 면역학 연구가 어떻게 실제 임상 연구에 적용될 수 있는 지 학부 수준에서 경험할 수 있는 연구가 될 것입니다.
연구주제-2: 단백질 면역조절 물질을 이용한 암 면역치료법 연구
- 세포면역학 연구실에서 연구하는 다른 주제는 면역력을 증가시켜 암을 치료할 수 있는 방법에 대해서 탐색하고 있습니다. 암이 우리가 갖고 있는 면역력에 의해서 극복될 수 있으며, 이를 이용한 면역치료의 놀라운 성취는 인간이 암을 면역치료를 통해 극복할 수도 있다는 희망을 주고 있습니다. 본 연구실에서는 다양한 바이오 산업체들과 공동연구를 통해 신약후보물질들의(특히 면역단백질 제제들) 항암 효능을 조사하고 그 면역학적 기전을 연구하고 있습니다. 본 연구는 기초과학과 응용과학이 서로 협력하여 새로운 가치를 만들어내는 종류의 연구입니다.


위 주제들에 대해서 함께 상상하고 challenging할 수 있는 열의만 있다면 대 환영입니다!
노화분자유전학 연구실 (이승재 교수) Molecular Genetics of Aging Laboratory
1. 연구주제
  노화 및 수명 조절 유전자의 발굴 및 기능 분석
2. 배경설명
  노화분자유전학 실험실에서는 노화라는 인간을 비롯한 모든 생명체가 겪어야 하는 필연적인 생명 현상을 꼬마선충의 분자유전학을 중심으로 한 다양한 현대생물학의 방법들을 이용하여 연구하고 있다. 꼬마선충은 수명이 매우 짧으며 (평균 3주), RNA interference, 돌연변이 및 녹색형광단백질 과발현 등의 분자유전학적 방법이 매우 쉽다. 따라서 본 학부연구 참여 주제인 꼬마선충을 이용한 새로운 노화 유전자 발굴 및 수명 조절에서의 역할 분석은 학부생 수준에서 흥미를 가지고 독립적 연구를 할 수 있는 최적의 연구 주제이다.
3. 실험내용
  본 연구실에서는 다년간의 학부생 연구 지도 경험을 통해 적합한 수준 및 분량의 실험 시스템을 구축하였고, 학부생은 다음의 실험을 할 수 있다.
(1) 본 실험실에서 확보하고 있는 mRNA sequencing 혹은 genome 수준의 RNAi screening data로부터 노화를 조절할 가능성이 있는 후보 유전자를 선택하고, 논문을 통해 각각의 유전자에 대해 공부함.
(2) RNA interference를 통해 후보 유전자가 꼬마선충의 노화와 수명 및 스트레스 저항성에 영향을 미치는지를 테스트함.
(3) 후보유전자가 노화 조절에 중요한 단백질 발현에 영향을 미치는지를 GFP 부착단백질을 발현하는 형질전환동물을 이용하여 형광현미경 관찰을 통해 실시간으로 관찰함.
(4) (optional) 학부생의 연구 진도에 따라 qRT-PCR, Western blot, genetic crosses 등다양한 분자생물학, 생화학, 유전학의 실험들을 추가 수행 가능함. 또한 학부생과의 면담을 통해 실험 난이도가 평이하지만 향후 논문 작성이 가능한 과학적 질문을 던지고 해결하는 프로젝트를 수행할 수 있음.
4. 실험의 중요성
  본 연구실에서의 학부연구참여 실험의 가장 큰 장점은 학부생 수준에서 새롭게 선택된 유전자가 수명에 중요한지 (functional significance)를 결정하여 negative이건 positive이건 데이터를 낼 수 있다는 점이다. 따라서, 연구참여학생의 노력의 정도에 따라 실제 논문을 작성할 수 있다. 실제로 학부생 연구참여 프로젝트의 데이터가 중심이 된 2편의 논문이 국제저널에 발표(Hwang et al., 2015, Aging Cell; Lee, Hwang et al., 2016, Aging-US)되었다.
식물세포생물학 연구실 (이영숙 교수) Lab. of the Plant Cell Biology
화석 에너지의 고갈과 지구온난화 문제에 대한 대책으로 바이오에너지의 생산이 전세계적인 화두이다. 물에서 사는 미세조류는 단위면적당 바이오디젤을 생산할 수 있는 능력이 육상식물보다 훨씬 뛰어나 신재생 에너지 재료로 각광받고 있으나 아직까지 경제성이 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 분석하고자 한다.
구체적으로는 미세 녹조류인 클라미도모나스의 돌연변이체를 1만종 이상 만들고 그들을 screening 하여 지방 대사가 변화한 돌연변이체, 중금속 저항성 돌연변이체를 찾는다. 중금속 저항성을 찾는 것은 하수나 폐수에서도 미세조류를 배양할 수 있다면 정화와 에너지 획득을 동시에 얻을 수 있고, 소중한 수자원을 아낄 수 있기 때문이다.
우리 실험실에서는 또한 애기장대와 벼에서 ABC 수송체의 역할에 관해서도 공부하고 있다. ABC 수송체들은 식물에서 이차대사 산물, 호르몬, 지방, 등, 다양한 화합물들을 수송하여 식물의 발달, 생리작용, 병원균 저항, 등에서 중요한 역할을 하고 있다. 앞으로도 중요한 수송체들을 많이 발견하고, 이들이 어떠한 원리로 이렇게 다양한 물질들을 잘 수송할 수 있는지를 밝히고자 한다. 성실하고 부지런하고 생명체를 소중하게 잘 기를 수 있는 사람이 할 수 있는 과제입니다.
T 세포 발달 연구실 (이유정 교수) Lab. of T cell development
• Intestinal antigens regulate IL4 homeostasis IL4 is a key cytokine regulating Th2 type immune response. Previously we found Natural Killer T (NKT) cells provide IL4 at steady state and condition surrounding immune system. We identified an additional source of IL4 in intestine, which was regulated by intestinal antigens like food and microbiome. We are going to identify factors regulating homeostatic IL4 secretion, which will help us to understand how Th1 and Th2 immunity is balanced. • Innate T cell biology Innate T cells are specialized type of T cells born as memory cells in the thymus. They are mainly localized in mucosal surface and participate in early immune response against commensal or pathogenic micro-organisms. Natural Killer T (NKT), Mucosal-Associated Invariant T (MAIT) and gd T cells are three major types of innate T cells, and share similar transcriptional programs. We defined three functional subsets of each innate T cell lineage and will test how intestinal antigens regulate their effector differentiation and homeostasis.
암 및 면역 세포 조절 연구실 (이윤태 교수) Lab. of Cancer and Immune Regulation
암 및 면역 세포 조절 연구실에서는 Capicua (CIC) transcriptional repressor의 기능에 대해 다방면으로 연구합니다. 현재 전립선암, 간암 및 유방암 발병 및 전이 과정면역 세포 조절 과정에서 중요한 기능을 할 것이라 생각하고 이에 대한 연구들을 수행하고 있습니다. 연구 참여를 통해 동물 세포와 마우스를 이용하여 western blot 과 같은 기본적인 생화학/분자 생물학 실험, FACS 분석과 같은 세포 생물학 실험, 그리고 조직학적 분석법 등 다양한 실험 기법을 경험하고, 배울 수 있습니다.
해마다 연구 참여시 주제가 변경될 가능성은 항상 있습니다. 현재 연구 참여 시 수행할 연구 과제들은 다음과 같습니다.
CIC 결함 시 나타나는 자가 면역 질환에 대한 분자 기작 연구
- Hematopoietic lineage cell specific Cic knock-out mouse에서 보여지는 자가 면역 현상을 분석하고, 면역 세포들의 과민 활성화의 원인을 규명하는 일을 하고 있습니다. 현재는 T cell에서의 CIC 기능에 초점을 맞추고 있으나, B cell 에서의 기능에 대해서도 mouse model과 여러 가지 biochemical assay들을 이용해 연구하고 있습니다.
전립선암 및 대장암에서 CIC 의 역할 연구
- 전립선암 및 대장암 세포주에서 CIC발현을 저해하면 암세포 성장 속도 및 이동 능력이 현저히 증가하며, 전립선암과 대장암 환자에서 얻은 조직을 분석해 보면, 암세포에서 CIC 발현양이 현저히 감소해 있는 것을 알 수 있습니다.
- 암 진행시 왜 CIC 발현양이 감소하는지에 대한 정확한 분자 기작을 연구하고 있습니다
- CIC가 어떤 분자 기작을 통해 암 진행을 억제하는지에 대해서 연구하고 있습니다.
대장암의 경우 CIC 발현 억제시 항암제 내성이 증가하는 현상을 관찰하였고, 어떠한 기작에 의해 이러한 현상이 발생하는지 연구하고 있습니다.


우리 실험실의 궁극적인 연구 목표는 자가면역질환과 암 치료법 개발에 기여하는 것입니다.
면역제어학 연구실 (임신혁 교수) Lab. of Immune Regulation and Tolerance
"The long-term goals of out group are to elucidate the underlying mechanisms of immune regulation and tolerance induction under healthy and diseased conditions and to develop novel immunomodulatory for hyper-immune disorders"
분자바이러스학 연구실 (장승기 교수) Lab. of Cancer and Immune Regulation
번역(translation) 메커니즘 연구
   본 실험실에서는 Eukaryotic mRNA의 번역개시 메커니즘(translation initiation mechanism)을 밝히는 연구를 하고 있다. Eukaryotic mRNA의 번역은 여러 가지의 번역인자들이 작용하여 40S ribosomal subunit이 initiation codon을 찾는 것으로 시작되는데 본 실험실에서는 번역인자들이 mRNA에 결합하는 dynamics, 번역 인자들 간의 상호 작용, 그리고 궁극적으로 번역인자들이 어떻게 40S ribosome을 initiation codon에 결합시키는 지를 밝히고 있다. 또한 세포가 stress 상황이 놓이면 대부분의 mRNA의 번역은 저해되고 일부 mRNA의 번역은 계속되거나 강화되는데 어떤 번역인자가 stress 상황에서도 발현되는 mRNA들을 찾아내고 어떻게 번역이 계속 일어날 수 있도록 하는지에 대한 메커니즘을 규명하고 있다.
C형 간염바이러스의 복제 메커니즘과 치료제 개발 연구
   C형 간염바이러스(Hepatitis C virus)는 간염, 간경변 및 간암을 일으키는 치명적인 바이러스다. 현재 전인류의 3%가 감염되어 있는 것으로 알려져 있는데, 이 바이러스의 증식 과정을 규명하고 이것을 막는 치료제를 개발하는 일이 시급하다. 본 실험실에서는 이 바이러스가 숙주 세포에서 증식하는데 필요한 숙주의 인자들을 찾아내고 그 역할을 연구함으로써 이 바이러스의 증식과정을 규명하는 일을 하고 있다. 또한, C형 간염바이러스의 복제에 필수 불가결한 바이러스 단백질인 NS5A의 활성을 저해할 수 있는 물질을 design하고 합성한 후 C형 간염바이러스 복제를 저해하는 효능과 독성 등을 조사하여 C형 간염바이러스에 대한 치료제를 개발하는 일을 하고 있다.
인플루엔자 바이러스의 감염을 진단할 수 있는 방법 개발
   인플루엔자 바이러스는 독감을 일으키는데 많은 사람들이 이 바이러스의 감염으로 고생한다. 본 실험실에서는 여러 인플루엔자 바이러스의 subtype의 hemagglutinin (HA), neuraminidase (NA), 그리고 nucleoprotein (NP) 단백질들에 대한 aptamer들을 만들고 이들을 이용하여 인플루엔자 바이러스의 감염을 진단할 수 있는 시스템을 개발하고 있다.
학부생들이 참여할 수 있는 연구 주제
(1) 번역 인자들의 상호작용 조사 (번역인자들의 cloning, 대장균에서의 발현, 순수분리, protein-protein interaction 검정, single molecule dynamics 조사 등을 이용한 번역인자들의 상호작용 조사)
(2) C형 간염바이러스 NS5A 저해제의 항 바이러스 효과 조사 및 그 저해제에 대한 저항성을 가진 바이러스가 생성되는 과정 조사 (C형 간염바이러스의 증식과정 monitoring, 저항성 바이러스의 돌연변이가 일어난 아미노산 규명과 저항 메커니즘 규명).
(3) 인플루엔자 바이러스 진단 시스템 개발 (인플루엔자 바이러스의 HA, NA 및 NP 단백질에 대한 aptamer 생산, 이 aptamer들을 이용한 단백질 정량 시스템 개발 등)>
종양억제분자 연구실 (조윤제 교수) Lab. of Tumor Suppressor and Oncogene
본 연구실은 유전자 의 안정화 유지 기작 및 질병 관련 신호 전달 기작을 구조 및 생화학, 분자 생물학의 관점에서 연구 하고 있다. 특히 단백질 분리, 특성 및 구조 규명, 구조 근거 신약 개발 등을 3세대 및 4 세대 가속기, 전자 현미경들을 이용하여 연구 하고 있으며, 분자 모델링등의 기술로 신약 발굴로도 연결 하는 과정에 있다.
본 연구실에 참여하는 학생은 다음과 같은 연구 주제로 연구를 수행 할 예정이다.
1. 유전자 손상 신호 전달 및 치유 기작의 연구
- 이중 나선 절단 (DNA double strand break) 및 이중나선 접합 (interstrand cross-linking)의 네트워크에 관련된 분자들의 구조 및 기능을 규명. 이를 위해서는 단백질을 분리하고, 핵산과 복합체로 결정을 만들어 X-선을 이용 구조를 규명하고, 구조에 기반한 여러가지 질병 유발과 관련 가설을 세운뒤 이를 증명하는 방법. 또한 이들 분자들의 기능을 제어 하는 신약 후보 물질들과의 복합 분자 구조를 규명하여, 신약 개발로 유도함.
2. 단맛 분자 인지 기작 규명
- 우리가 어떻게 단맛을 느낄수 있는지 단맛 인지 분자와 다양한 감미료들과의 분자 구조 규명을 통해 각각의 감미료들이 어떻게 단맛 수용체에 결합하고, 구조 변화를 유도 하여, 우리가 단맛을 인지하게끔 하는지 메커니즘을 설명. 이 연구는 새로운 차원의 감미료를 개발해 낼 수 있는 template 를 제공 함.
3. 당뇨병, 비만등 질병과 관련된 수용체의 분자 구조 규명
- 세포막에 존재하는 여러가지 GPCR들과 agonist, antagonist 등의 복합체를 3차원적 입체 구조를 규명함으로써, 이들 agonist 및 antagonist들이 표적 분자에 결합 하는 방식을 표방하는 새로운 차원의 신약 개발을 시도 하고자 함.

학생들은 유전자의 클로닝, 단백질의 정제, assay alc 구조 규명등의 연구에 참여할 예정임
식물유전체재조합 (최규하 교수) Lab. of Plant Genomic Recombination
연구주제
감수분열 동안 상동 염색체들 사이 재조합은 생물의 유전적 다양성 확보에 중요할 뿐 아니라 동식물의 육종에 주요 기술로 이용되고 있다. 본 연구실은 모델 식물 애기장대를 이용하여 감수분열 재조합의 시작인 DNA 이중 가닥 절단(DSB)부터 DNA 수선, 교차(crossover) 형성에 이르는 분자적 과정을 연구한다. 감수분열 재조합을 보다 효과적으로 연구하기 위해 형광 종자 및 꽃가루 시스템, 꽃가루 타이핑, 감수분열 재조합 시작점 mapping 등 혁신적인 연구 방법 및 기술을 이용한다. 감수분열 재조합에 대한 기초 연구 통해 재조합을 조절하는 새로운 작물 육종 기술을 개발하고 인류의 식량 안보와 먹거리를 풍요롭게 하는 품종개량에 기여하고자 한다.

연구내용
꽃가루 타이핑 및 교차 핫스팟 발굴
: 꽃가루 타이핑 (pollen-typing)은 PCR 기반의 실험 방법으로 교차가 빈번히 발생하는 곳(핫스팟 5-10 kb)의 교차율과 분포를 분석한다. pollen DNA 추출, allele-specific primer 디자인, PCR, Sanger-sequencing 분석까지 PCR의 특수 기술을 바탕으로 식물 교차 핫스팟에 대해 이해할 수 있다.
교차율 증가 돌연변이체 hcr (higher crossover rate) 연구
: 상동 염색체 사이에 교차 개수는 anti-crossover 유전자들에 의해 염색체에서 1-2개로 제한되어 3개 이상을 넘지 않는다. hcr2, hcr3 돌연변이체에서 돌연변이 유전자 멥핑 및 분자적 분석을 통해 기존에 밝혀지지 않은 새로운 anti-crossover 유전자를 찾고 분자적 기전을 연구한다. 형광 종자 및 꽃가루 시스템을 이용하여 교차율 증가를 시각적 통계적으로 분석한다.
mei-CRISPR 시스템 개발
: CRISPR-Cas9 시스템을 변형하여 감수분열 동안 원하는 특정 위치에 교차를 유도할 수 있는 mei-CRISPR 시스템을 개발한다.
교차율 최대화 시스템 구축
: 알려진 anti-crossover 유전자 및 본 연구실의 HCR 유전자 이용하여 교차 간섭과 제한을 최소화하고 교차율을 극대화할 수 있는 시스템을 구축한다. 이 기술은 복합 형질의 QTL mapping과 기존에 얻을 수 없었던 새로운 형질의 조합을 만들어 품종개량에 기여할 수 있다.
형광 종자 시스템을 이용한 잡종 강세 연구
: 잡종강세는 여전히 육종의 주요기술이나 관련 유전자들은 거의 밝혀지지 않았다. 형광 종자 시스템을 이용한 염색체 분절 치환 라인 (Fluorescent Seed-based Chromosome Segmental Substitution Line, FS-CSSL)과 잡종 강세 미믹 라인 (Hybrid Mimics, HM)를 구축하고 이들을 이용하여 잡종 강세를 재구성하여 잡종 강세 유전자들을 찾고자 한다.
Genome-wide meiotic DSB mapping
: SPO11-oligo sequencing 방법은 감수분열 시작점(meiotic DSBs)을 genome 전체에서 nucleotide 해상도로 분석한다. 생화학(SPO11-oligo detection, purification), 분자생물학(SPO11-oligo library construction), 유전체학(computational analysis)적 실험 방법을 다양한 돌연변이체 또는 다른 종의 식물들에 적용하여 DSB의 형성 기전 및 종 특이적 DSB 패턴을 연구한다.
발달생물학 연구실 (한진관 교수) Developmental Biology Lab.
1. 연구 주제
척추동물의 초기 발생과정을 이해하기 위하여, 양서류 모델 동물인 Xenopus laevis의 발생 과정에서 중요하다고 판단되는 특정 유전자들을 선정 후 cloning하고, 시공간적 발현 양상을 Whole mount In situ hybridization 기법을 통해 분석한다. 또한 microinjection을 통해 목표 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 양상을 파악하고, 과발현 및 결손 시 일어나는 발생학적 결함을 확인하는 것은 필수적이다. 연구참여 기간 동안 학부생은 Xenopus 배아 발생 과정에서 중요하다고 생각되는 특정 유전자들을 cloning 후 공간적 발현 패턴을 확인하기 위하여, 적절한RNA probe를 디자인하고 합성하여 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 발생 신호와의 관련성을 분석, 확인함으로써 기초적인 분자생물학적 실험 기법들을 익히고 척추동물의 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
세포시스템 연구실 (황인환 교수) Cellular Systems Biology
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 2개 이하의 막관통영역을 지니고 있지만, 물질 이동과 신호 전달 등의 중요한 생명 현상에 관여하는 많은 막단백질의 경우 3개 이상의 다중 막관통영역을 가지고 있다. 식물 내에 존재하는 막단백질의 7%가 4개 이상의 막관통영역으로 구성되어 있다고 보고되고 있다. 선행 연구들에 따르면 막관통영역 자체가 단백질의 소기관으로의 이동을 결정하는 targeting signal로 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 project에서는 앞서 설명한 가설을 토대로 다중 막관통영역을 가진 막단백질의 이동신호와 기작을 연구해 보고자 한다.
발달신호네트워크 연구실 (황일두 교수) Development Signaling Network lab.
미래 인류의 생존을 위해 해결해야만 하는 위대한 도전중의 하나는 CO2 증가가 zero인 에너지 생산과 지속적인 food security를 들고 있다. 식물이 생산하는 바이오매스(Biomass)의 대부분은 형성층 줄기 세포의 활성에 의해 생산되며, 이를 통해 만들어지는 체관의 수송 능력을 조절함으로써 씨앗과 뿌리로 대표되는 식량으로 활용할 수 있는 조직의 생산성을 극대화 할 수 있다고 생각한다. 이를 위해 애기장대, 담배, 감자, 토마토를 재료로 하여 연구를 수행하고 있으며, 학부생은 아래 연구 주제와 관련한 실험에 참여할 수 있으며 결과는 발표 논문에 활용될 수 있다.
(1) 관다발 조직의 형성 및 조절 기작 연구
형성층 및 관다발 조직은 식물의 부피 생장을 조절하여 바이오매스 증대에 큰 영향을 준다. 본 연구실에서는 애기장대와 담배를 이용하여 형성층 및 관다발 조직의 기능을 조절하는 인자를 유전체 분석과 유전학 기법을 활용하여 동정하고 이에 대한 기능연구를 진행 중이다.
관다발 조직의 형성 및 조절 기작 연구
(그림 설명, 오른쪽) 형성층 및 관다발 조직이 증가한 돌연변이체. fc: fascicular cambium, if: interfascicular cambium, ph:phloem, xy:xylem
(2) RNA 이차 구조에 의한 식물 발달 조절 연구
관다발 식물이 지상에 정착하는데 필요한 조절 기작의 핵심이 RNA 결합 단백질에 의한 RNA 이차 구조의 형성이며, 이 기작이 진화적으로 보존되어 있다는 사실을 처음 규명하였다. 본 연구실에서 규명한 RNA 결합 단백질과 RNA 이차구조의 상호작용이 관다발 조직의 발달 과정에서 어떠한 내재적/외재적 조절을 받으며, 전사 후 조절 및 번역 조절 과정을 매개하는지에 대한 유전학적, 생화학적, 생리학적 연구의 일부를 수행할 있다.
(3) 식물 생장 호르몬을 통한 병 저항성과 식물 생장의 상관관계 연구
식물은 환경 스트레스 (가뭄, 홍수 및 기온 변화) 및 병충해에 의해 생산량이 현저하게 감소한다. 따라서 식물의 생장 속도를 극대화 하고 동시에 환경 스트레스에 저항성을 갖는 새로운 작물의 개발이 필요하다. 우리는 식물의 발달과정에 관여하는 식물 호르몬의 신호전달을 조절하는 다양한 인자를 통한 식물의 면역반응과 환경 스트레스 저항성 활성화 기작을 규명하고 있다.
분자세포신호조절 연구실 (황철상 교수) Lab. of Molecular and Cellular Signaling
연구주제 - 세포내 단백질 분해 경로 발견과 휴먼질환 연구
1. 배경
세포 내에서 일어나는 단백질 분해는 세포주기 조절, 신호전달. 발달과정, 스트레스 및 면역반응 등 거의 모든 생명현상을 담당하고 있다. 따라서, 세포 내 단백질 분해 과정에 이상이 생기면 각종 암, 퇴행성신경질환, 자가면역질환 등 다양한 휴먼질환의 원인이 된다. 우리는 거의 모든 단백질들에 적용할 수 있는 아세틸화/N-말단 분해신호와 (Hwang CS et al, Science, 2010), ‘세포 내 단백질 운명’을 쥐고 있는 N-말단 메티오닌 분해 신호를 최초로 발견하였다 (Kim HK et al, Cell, 2014). 또한, 혈압 조절에 중요한 단백질 Rgs2 분해과정을 밝혀내 (Park SE, Science, 2015), 고혈압, 뇌졸증 등의 심혈관 질환 치료에 새로운 단초를 제시하였다.
혈압 조절에 중요한 Rgs2 단백질 분해 과정 규명 (Science, 2015)
혈압 조절에 중요한 Rgs2 단백질 분해 과정 규명 (Science, 2015)
2. 주요 연구주제
 1) 아세틸화/N-말단 단백질 분해 경로 및 생물학적 기능 연구.
효모, 휴먼세포, 마우스를 사용하여 최초로 발견한 아세틸화/N-말단 단백질 분해 경로 및 생리적 기능을 더욱 자세히 규명하고, 각종 암, 퇴행성신경질환, 심혈관질환, 감염 및 대사질환 등을 세포 내 단백질 분해 관점에서 이해하고자 한다.
 2)진핵생물 포밀메티오닌 단백질 합성과 분해 연구.
진핵생물은 메티오닌을 단백질 합성 개시 신호로 사용한다는 기존 학설과 완전히 다르게, 우리 연구실에서 진핵생물 세포질에서 포밀메티오닌을 통한 단백질 합성과 이를 인식해서 분해하는 포밀메티오닌/N-말단 경로를 처음 발견하였다. 다양한 환경적 스트레스, 유전적 결함, 감염 및 질환 상태 등에 따른 포밀메티오닌 단백질 합성과 분해 기전 및 생물학적 기능을 자세히 규명하고, 단백질 대사 분야에서 새로운 패러다임을 제시하고자 한다.
(3) 단백질 메틸시스테인 디메틸라제 탐색 및 악성종양 연구.
악성 뇌종양, 백내장, 감염 반응의 중요성에도 불구하고, 열역학적으로 안정한 화학적 구조 때문에 단백질에 부착된 메틸시스테인에서 메틸기 떼어내는 탈메틸화 효소는 현재까지 전혀 알려져 있지 않다. 우리 연구실에서는 메틸시스테인 탈메틸화 효소 정량법을 처음 개발하여, 휴먼세포내에서 메틸시스테인 탈메틸화 효소 존재를 처음 확인하였다. 앞으로, 이효소을 동정하여 생리적 기능을 규명하고, 악성종양 치료의 관건인DNA 알킬화 항암제들의 효능을 증진시킬 수 있는 새로운 기반지식을 제공하고자 한다. 또한 감염 과 백내장 연구에 새로운 획기적인 원천 지식을 제공하고자 한다.
메틸시스테인 탈메틸화 효소 발견과 휴먼질환 연구
메틸시스테인 탈메틸화 효소 발견과 휴먼질환 연구