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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 정현진
논문 Hyunjin Jung, Seong-Wook Kim, Minsoo Kim, Jongryul Hong, Daseuli Yu, Ji Hye Kim, Yunju Lee, Sungsoo Kim, Doyeon Woo, Hee-Sup Shin, Byung Ouk Park & Won Do Heo. Noninvasive optical activation of Flp recombinase for genetic manipulation in deep mouse brain regions (2019). Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08282-8. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30659191)
한줄요약 쥐 머리에 LED빛을 줘서 유전자 발현을 제어하고 행동변화를 유도하다


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<광활성 Flp 개발마우스 머리에 LED 비추어 유전자 발현을 조절함>


1. 배경지식

   유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니다. 연구를 수행하는데 있어 필요한 실험 조건과 기초 환경을 유지시키는데도 현실적 제약이 발생합니다. 연구는 광활성 Flp 개발하고 이를 쥐의 뇌에 적용하는 과정을 거쳤습니다. 이를 유전자 변형 실험모델의 제작 없이 합성 바이러스(recombinant virus) 플라스미드 (plasmid) 살아있는 실험동물에 유전자 전달을 하고 빛을 조사하는 방식으로 매우 쉽고 빠르게 유전자 발현 조절 시스템을 구현할 있습니다.


2. 질문

  쥐의 뇌에 최소한의 손상을 주면서 유전자 발현을 시간적 또는 공간적으로 조절할 있는 쉽고 직관적이면서 새로운 기술적 측면을 연구에서 제시하고 싶었습니다.


3. 발견

  살아 있는 쥐의 뇌에 빛에 반응하여 유전자 조작을 일으키도록 엔지니어링한 단백질을 발현시킨 실생활에서 흔히 이용하는 LED 광원 (백색 또는 청색 모두 가능) 쥐의 두개골과 피부가 보존된 채로 (비침습성) 조사했을 때에도 유전자 발현을 조절할 있는 기술임을 처음으로 보여주었습니다. 기술을 이용하여 뇌의 깊은 조직까지 비침습성 방식으로 LED 빛을 조사하여 T-type 칼슘 채널의 발현을 억제함으로써 쥐의 물체 탐색 능력을 증가시킴을 보여주었습니다.


4. 후속

  이번 연구에서 제시된 광활성 Flp 보다 개량할 있는 방법이 있음을 알게 되었습니다. 기술을 활용하여 이번 논문에서 제시된 연구방향 외에도 분열. 분화하는 세포를 추적하는 기술로서도 사용할 있을 것으로 기대합니다.


5. 소감

  연구자로서 항상 겸허한 마음을 잃지 말아야 겠다고 생각이 듭니다. 제가 디자인하고 예측한 것이 실제로 구현되는 경우도 있었지만 그렇지 않은 경우가 많았고, 특히 살아있는 생명체에서는 세포 배양 수준에서의 특성과 다른 단백질의 활성이 보이는 경우도 관찰하였습니다. 생명체에 내재되어 있는 예외성과 다양성을 지닌, 그러나 질서 정연한 항구적 법칙이 존재함은 놀라운 일입니다. 이를 연구해 많은 과학자들의 업적도 놀랍습니다. 이를 이해하기에 턱없이 부족한 저의 지성의 한계를 많이 느낍니다. 그러나, 특정 분야에서 오랫동안 깊히 연구를 하다보면 자신만의 독특한 색깔로 과학의 역사에 기여할 있지 않을까 합니다.


6. 기타

  오랜 시간 KAIST 생명과학과에 있으며 많은 기회와 배움의 시간을 지도록 주신 허원도 교수님과 항상 많이 도와주고 격려해준 멤버들에게 감사의 말씀을 드립니다. 후배님들께 드리고 싶은 말은 비록 몸과 마음이 가난한 대학원생일지라도 KAIST에서 연구할 있는 기회가 누구에게나 주어지는 것이 아니라는 것을 기억하셨으며 하고, 국가와 이곳에 함께 계신 분들께 감사하는 마음을 가진다면 훌륭한 연구를 하실 것이라 생각합니다.



  1. 정지혜(시스템 및 합성생물학 연구실, 조병관 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 단감의 경우 실제로 수확 후, 2주 후부터 연화가(물러짐) 진행되어 1달이 지나면 대부분의 단감이 연화되어 먹을 수 없습니다. 이렇듯 단감이 상품성을 가질 수 있는 기간은 한정적 ...
    Date2018.01.08 By생명과학과 Views1858
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  2. 유다영(동물세포공학 연구실, 이균민 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 mammalian 세포에서 생산되는 단백질 의약품의 70%는 Chinese hamster ovary (CHO) 세포를 이용합니다. Glutamine synthetase (GS) / Methionine sulfoximine (MSX) 시스템은 CH...
    Date2018.01.29 By생명과학과 Views5333
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  3. 신정환(시스템신경과학 연구실, 정민환 교수님)

      ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 기저핵은 신경계에서 대표적으로 강화학습과 수의적인 운동에 중요한 부위로 알려져 있습니다. 강화학습이란 예측한 기대치 (Expected value)와 ...
    Date2018.01.29 By생명과학과 Views4047
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  4. 송요셉(시스템 및 합성 생물학 연구실, 조병관 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 화석연료는 에너지 연료로만 사용되는 것이 아니고, 정유시 발생하는 석유화학제품도 제약, 섬유 산업 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 화석연료 고갈 문제 및 사...
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  5. 변현종(카이스트 부설 한국과학영재학교 미생물공학실, 안정훈 교수님) - 카이스트 생명과학과 학부생

     ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 타입 I 분비 시스템(T1SS) 중 “폴리펩타이드를 수송하는 ABC 수송체”들의 단백질 분비 특성에 관해 연구한 논문입니다. 우리는 Pseudomonas fluorescens 박테리아가 보유한 ABC 수...
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  6. 이민지(바이오이미징/광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 세포는 외부 환경으로부터 오는 변화를 수용체를 통해서 인식하고, 그 신호를 세포 내부로 전달하는데, 이를 통해서 세포 내에서 여러 기능들이 조절됩니다. 이러한 수용체 중 TGF-...
    Date2018.02.05 By생명과학과 Views2583
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  7. 정선혜(세포분열분화발생 실험실, 임대식 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD, 비알콜성지방간)/ Non-Alcoholic Steatohepatitis (NASH, 비알콜성지방간염)은 이름 그대로 알코올섭취와 상관없이 생기...
    Date2018.03.05 By생명과학과 Views4470
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  8. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Proteasome은 이름에서도 알 수 있듯이 수십 개의 단백질들로 구성되어 있는 복합체로서 세포 내 단백질들을 분해하는 기능으로 잘 알려져 있습니다. 체내 전체 단백질의 1%를 혼...
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  9. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요 이 논문은 제 직전 논문의 후속 연구논문입니다. 이전 논문에서 Proteasome이 fission yeast centromere에서 heterochromatin spreading을 막는 새로운 기능이 있다는 것을 밝혔고,...
    Date2018.03.13 By생명과학과 Views2054
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  10. 박세근, 정용철, 김대건(행동유전학 실험실, 김대수 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 사람과 동물은 생존을 위한 먹이나 유용한 자원을 획득하기 위해 호기심을 갖고 다양한 사물을 탐색한다. 동물이 유용한 자원 혹은 먹이를 확보하려는 것은 생존을 위한 강력한 욕구이다. 인...
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  11. 김태묵(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Next-Generation sequencing(NGS) 기술로 인해 최근 수년간 대규모의 Sequencing 데이터가 쌓여가고 있습니다. 많은 생물학을 연구하는 연구원들께서 이미 공개된 수많은 데이터를 ...
    Date2018.04.23 By생명과학과 Views2842
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  12. 최원영(분자종양유전학 연구실, 임대식 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Hippo pathway의 effector protein인 YAP과 TAZ의 활성이 직접적으로 위암을 일으킬 수 있다는 것을 동물(마우스)모델로 증명하고, 분자적으로는 YAP activation이 MYC을 upregulation 하는 기전...
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  13. 문경환(신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

     <Nf2는 각 구획의 세포분열 속도를 조절하는 스위치> 1. 연구를 시작한 계기 : 신경섬유종증을 앓고 있는 환자 중 많은 수가 안과 관련 질환을 가지고 있습니다. 이번 연구는 신경섬유종증의 원인이 되는 Nf2 유전자 돌연변이가 어떤 기작으...
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  14. 황순규(시스템 및 합성생물학 연구실, 조병관 교수님)

    그림. 트랜스포존 시퀀싱 기법을 이용한 pyruvate transporter 유전자 기능 규명 1. 배경지식 Pyruvate 은 생명체에서 탄소원으로부터 에너지를 얻는 과정인 Central carbon metabolism 에서 glycolysis ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views3749
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  15. 김륜희(시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 뇌가 정상적으로 기능하기 위해선 다양한 molecular process를 통해 neuronal synapse가 잘 발달 되어야 합니다. 특히나, presynapse와 postsynapse 사이의 adhesive contact은 매우 중요한 단계이며 이 ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views2863
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  16. 김태윤(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 사용되고 있는 대부분의 질병 치료제들은 항체에 기반하고 있습니다. 그러나 이러한 항체 기반의 치료들은 제작이 어려우며 제조비용도 매우 높습니다. 그래서 이러한 항체들을 대신할...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views3113
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  17. 노수민(동물세포공학 실험실, 이균민 교수님)

    <GS/MSX시스템을 이용해서 바이오의약품 생산세포주를 만드는 과정> 1. 배경지식 바이오 의약품 (치료용 단백질, 재조합 단백질)을 생산하고자 할 때, 간단한 모양을 가진 단백질은 미생물이나 효모에서도 생산이 가능하지만 복잡한 형태...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views5628
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  18. 김종원(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <표적 특이적 유전자 전달 복합체의 구성 및 유전자 전달> 1. 배경지식 기존의 유전자 전달체는 바이러스성과 비바이러스성 전달체로 구분할 수 있습니다. 바이러스성 전달체는 높은 형질 발현율을 보이는 반면, 면역...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views2310
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  19. 현광범(진핵세포 전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <Rad5의 DNA replication fork reversal 모델> 1. 배경지식 다양한 DNA lesion은 replication fork를 stall할 수 있습니다. 이러한 stalling은 genome의 instability 와 cell death를 일으킬 수 있기 때문에, stalled replica...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views2963
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  20. 손유경(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    1. 배경지식 세포 내외의 신호 전달 체계를 조절하는 것은 세포 및 단백질의 기능을 이해하는 기초적인 연구 및 질병 치료제를 개발하는데 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 현재까지는 세포 내로 진입하는 방법에 어려움이 있기 때문...
    Date2018.05.21 By생명과학과 Views2428
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