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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. 민지연 (분자세포 면역학 연구실, 강석조 교수님)

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    Date2018.07.04 By생명과학과 Views2571
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  2. 정영석 (시스템신경과학 연구실, 정민환 교수님)

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  3. 이용현 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

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  4. 최지헌 (신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

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  5. 엄승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Three chamber test for social interaction> 1. 배경지식 뇌의 신경 세포망에서 시냅스는 없어서는 안 될 핵심 요소이자 신경 세포들 사이에서의 중요한 소통을 담당하고 있습니다. 이러한 시냅스는 수많은 유전자들로 구성 되...
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  6. 조혜연 & 김무준 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

    <공포 기억 회상 시에 기억과 관련 없는 세포가 단 1%라도 활성화 되면 기억 회상 능력이 떨어진다.> 1. 배경지식 해마의 치사회는 공간에 대한 기억을 저장하는 뇌 영역이다. 치매 환자들이 치상회에 비정상적으로 높은 활동을 보인다. 옵신 ...
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  7. 장진호 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

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  9. 허우성 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수)

    1. 배경지식 빛을 이용한 세포의 다양한 신호전달 조절은 물리, 화학적 방법보다 비 침습적이고 빠르기 때문에 세포 기능 연구에 매우 효과적으로 활용될 수 있습니다. 그러나, 지금까지는 주로 자연에 존재하는 광 스위치 단백질에 의존하였기 때...
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  10. 손준영 (생체리듬 연구실, 최준호 교수)

    <배고플 때 잠을 못 자는 이유: 아미노산 세린이 아세틸콜린 신호를 증진시켜 잠을 억제한다> 1. 배경지식 동물들은 성장과 신체의 다양한 대사 작용을 유지하기 위한 에너지와 영양소를 먹이로부터 얻으며, 굶게 되면 수면을 억제 ...
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  11. 정화진, 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수)

    <Sexually dimorphic gene expression in Chd8-mutant mice> 1. 배경지식 자폐증은 1% 가량의 인류가 영향을 받는, 굉장히 큰 사회적 비용이 들어가는 정신질환입니다. 사회성 문제와 제한되고 반복적인 행동을 보이는 환자를...
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  12. 전종철 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <효모 Set1 complex 의 H2B ubiquitylation 의존적 H3K4 methylation 기작> 1. 배경지식 핵산인 DNA와 단백질인 히스톤은 염색체의 기본 구성인자인 nucleosome을 이룹니다. DNA를 기반으로 하는 다양한 생명현상들 예컨데 DNA replication, DN...
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  13. 유이슬 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

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  14. 신안나 (행동유전학 연구실, 김대수 교수님)

    <졸음 행동 모델 제작과정과 T타입 칼슘채널 결핍 마우스 모델의 졸음행동 차이분석> 1. 배경지식 일반적 수면 행동에 비해 졸음행동은 관련 연구가 면밀히 진행되지 않았다. 높은 칼로리의 식품 섭취는 수면을 유도하고, 마우스 ...
    Date2018.12.19 By생명과학과 Views1653
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  15. 유병준 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    < 펩타이드-항체 복합체 구성 및 항암 작용기작 > 1. 배경지식 펩타이드의약품이란, 약 40여개 이하의 아미노산으로 이루어진 물질로 주로 화학적인 합성을 통해서 생산하는 의약품을 말합니다. 펩타이드의약품은 질병 관련 표적에 ...
    Date2019.01.09 By생명과학과 Views1667
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  16. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    <광활성 Flp을 개발, 마우스 머리에 LED를 비추어 유전자 발현을 조절함> 1. 배경지식 유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니...
    Date2019.01.24 By생명과학과 Views1367
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  17. 인선아 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

     <RNF20/40에 의한 열충격유전자 발현 조절 메커니즘> 1. 배경지식 진핵생물에서 DNA는 히스톤 단백질과 함께 ‘뉴클레오좀’이라는 단위로 존재합니다. 히스톤에는 Methylation, Acetylation, Phosphorylation, Ubiquityla...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views1059
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  18. 김지훈 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <형광단백질을 이용한 실시간 small GTPase 단백질 센서의 개발과 생명연구의 적용 > (a) Schematic of ddFP-based small GTPase sensor. (b) (top) Schematic depiction of KRas (G-KRas) sensor construct. (bottom) Fluorescence images s...
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     <그림. MRG15 binding to ASH1L releases the autoinhibitory loop, and activates ASH1L histone methyltransferase activity> 1. 배경지식 DNA는 히스톤 H2A, H2B, H3, H4가 각각 한 쌍씩 8개로 결합해 이루어진 octamer에 감겨, 크로...
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  20. 박진아 (대사신호전달 연구실, 김세윤 교수님)

    <흥분성 신경세포 특이적 IPMK 녹아웃에 의한 공포기억 소거증진 효과> 1. 배경지식 포유류에게 있어 다가오는 위협에 대응하여, 관련된 사건을 기억하고 적절한 반응을 하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 또한 필요 이상으로 과도한 공포를...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views1476
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