생명공학과 대학원

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학과소식

2022.07.07 정철희 교수팀, Prime editor 기반 유전자 염기교정 표적 범위 개선 기술 개발
Prime editor 기반 유전자 염기교정 표적 범위 개선 기술 개발 생명공학부 정철희 교수 정철희 교수와 이승환 교수(중앙대 생명과학과) 공동연구팀은 Francisella novicida Cas9(FnCas9) nickase를 사용하여 기존 Streptococcus pyogenes Cas9(SpCas9) nickase 기반의 prime editior의 제한된 표적 범위를 획기적으로 확장한 유전자 교정 기술을 개발했다. Prime editor는 CRISPR nickase에 의한 nick 형성 후 역전사효소를 사용하여 표적 유전자에 원하는 염기 치환, 삽입 또는 결실을 유도할 수 있는 차세대 유전자 염기교정 기술이다. 그러나 그동안 SpCas9 nickase 기반의 prime editor 는 표적 범위가 상대적으로 좁아 원하는 위치를 교정하는데에 제약이 있었다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 FnCas9 nickase 를 prime editor에 도입하여 표적 범위를 확장할 수 있었다. 이러한 개선된 방법을 통해 인간 세포주에서도 표적 유전자에 대해 특이적으로 유전자 교정을 할 수 있다는 결과를 도출했다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘Genome Biology (IF:13.583)’ 2022년 4월 온라인 판에 게재됐다. FnCas9 nickase/SpCas9 nickase 기반 prime editor들의 표적 범위 비교 모식도
2022.01.27 고려대 이병천, 옥용식 교수, 작물에서 독성미량원소 흡수에 대한 셀레늄 효과를 고찰한 리뷰논문 게재
고려대 이병천, 옥용식 교수, 작물에서 독성미량원소 흡수에 대한 셀레늄 효과를 고찰한 리뷰논문 게재 - 고려대학교 이병천, 옥용식 교수(사진 왼쪽부터 이병천 교수(교신저자), 옥용식 교수(교신저자))는 작물에서 독성미량원소 흡수에 대한 셀레늄의 조절효과를 고찰한 리뷰논문을 게재했다고 밝혔다. - 이번 연구의 성과는 ‘CRITICAL REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY’ (2020년 기준 IF 12.561)에 10월 11일 게재되었다. - 셀레늄은 인간과 동물에게 있어서 필수영양소이지만 한편으로는 식물에 있어서도 다양한 대사과정을 조절할 수 있는 중요한 원소로 알려져 있다. 본 리뷰에서는 이러한 셀레늄이 작물에서 미량원소들이 다량으로 흡수되었을 때 그에 대한 스트레스 증가를 어떻게 극복할 수 있는지 기전적인 측면뿐만 아니라 생리적 변화와 효과를 각각의 원소들(Arsenic, Cadmium, Antimony, Mercury)에 대해 다루고 있다. - 셀레늄의 공급이 식물에 있어서 미량원소들의 흡수와 뿌리에서 줄기로의 이동을 억제하며, 산화스트레스를 감소시키고, 식물의 성장과 광합성을 촉진시킨다는 사실을 통해 그 중요성을 제안하고 있지만, 미량원소들은 다량으로 흡수 시에는 독성을 나타내지만 일정부분 식물의 기본적인 대사를 위해 필요로 하는 물질이므로 작물에 대한 셀레늄의 최적화된 공급 농도를 결정하는 것은 앞으로의 중요한 연구내용이 될 것이다. - 한편 교신저자 중 한명인 생명과학대학 환경생태공학부 옥용식 교수는 APRU(환태평양대학협회)에서 한국 최초로 출범한 지속가능한 폐기물관리 프로그램 최고 책임자를 맡고 있으며, UN SDGs 달성을 위한 기후환경에너지 융합기술 연구를 해오고 있다. 총 86편의 HCP를 보유하고 있으며 플라스틱 오염 등 인류 난제 해결을 위한 연구 성과와 영향력을 인정받아 2019년 환경생태 분야 한국인 최초 HCR 선정 이래, 올해는 환경생태분야와 더불어 공학 분야에서도 HCR에 선정됐다. 또한 Taylor&Francis사에서 발간하는 세계 최고 권위의 학술지 환경과학기술총설(CREST, 5년 IF 13)의 총괄편집위원장(Co-Editor-in-Chief)에 아시아인 최초로 선출되었고, 옥 교수의 연구는 95.1%가 국제협력에 기반하며, 연구논문 700여 편의 87.0%가 학문 분야 최상위 10% 저널에 모두 출판되어 양과 질적인 측면을 모두 달성했다.
2021.11.04 이성준 교수팀. 소화기관에 존재하는 후각수용체 작용 규명 연구결과 국제학술지 Gut Microbes 게재
식품의 향기 성분으로 장(腸) 건강 지킨다 이성준 교수팀, 소화기관에 존재하는 후각수용체 작용 규명 연구결과 국제학술지 Gut Microbes 게재 ▲ 왼쪽부터 우춘연 박사(공동 제1저자), 정미영 박사(공동 제1저자), 이성준 교수(교신저자) □ 식품공학과 이성준 교수 연구팀이 ‘이소발현 후각 수용체 활성조절을 통한 식품 향기성분의 GLP-1 분비 및 장 염증 조절 기전’을 내용으로 한 연구 결과를 국제학술지 『Gut Microbes』(IF: 10.245)에 11월 1일 발표했다. - 논문명 : Activation of ectopic olfactory receptor 544 induces GLP-1 secretion and regulates gut inflammation;https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1987782) □ 식품에는 각종 영양소 뿐 아니라 여러 가지 향기 성분도 존재한다. 이러한 향기 성분은 식품의 풍미를 증진시키고 식욕을 조절하는 역할을 하는데, 체내에 흡수되면 다양한 생물학적 효능을 발휘하는 기능성 물질로 작용하기도 한다. □ 식품 향기 성분은 코의 후각 상피세포에 존재하는 후각 수용체 (olfactory receptor)를 통한 신호 전달 과정을 통해 냄새 정보를 대뇌에 전달하는데, 최근 연구 결과에 따르면 후각 수용체가 신장/간/근육/지방/면역세포 등 다양한 조직에서 광범위하게 이소 발현(異所發現, ectopic expression) 된다는 사실이 밝혀져 왔다. □ 이성준 교수팀에서는 이러한 점에 착안하여 소화기관인 장 조직에 후각 수용체가 발현된다면 식품 향기 성분의 표적 단백질로 작용하여 식품 향기 성분의 건강 효능을 매개할 수 있다는 가설을 세우고 연구를 수행해왔다. □ 논문에서 이성준 교수팀은 마우스 소장 및 대장에서 높게 발현되는 이소발현 후각수용체 Olfr544를 규명했고 밀, 보리, 오트밀, 수수 등 여러 가지 곡류에서 생성되는 아젤라산 (Azelaic acid)이 후각수용체 Olfr544에 리간드로 작용하여 cAMP-PKA-CREB 신호전달을 활성화 시키는 것을 밝혀냈다. □ 즉, 소장 내분비 세포와 마우스에 아젤라산을 처리했을 때 cAMP-PKA-CREB 신호전달 활성을 유도하여 소장에서 항비만 효과를 가지는 장내 호르몬인 GLP-1의 분비가 증가하는데 반해 Olfr544 유전자가 억제된 세포 및 Olfr544 결핍 마우스에서는 이러한 효과가 나타나지 않아 아젤라산이 Olfr544에 작용하여 GLP-1의 분비 효과를 보여주게 된다. 대장에서는 장내 미생물총 분석에 의해 아젤라산에 의해 Bacteroides acidifaciens 균주 증가, 분변 대사체 분석에 의해 아젤라산에 의해 항비만 및 항산화 작용과 연관된 대사체의 수준 증가, 염증성 사이토카인 발현 억제를 통한 장내 투과성이 개선되며 결과적으로 비만과 연관된 장 염증을 예방할 수 있다. □ 이 연구는 인간유전체의 3%에 달하는 후각수용체가 장조직에서도 발현되어 생물학적 기능을 수행한다는 것을 밝혀낸 과학적 의미가 크며, 논문 게재와 함께 Olfr544를 활성화 시키는 아젤라산의 장내 GLP-1 분비 촉진 및 대장 내 염증질환 개선 효능 관련 결과에 대해 특허를 출원했으며, 산업적으로도 장내 분비 호르몬 증가 및 대장 내 염증질환 개선 용도의 식품 소재, 의약 조성물 및 건강기능성 식품 개발에 활용될 수 있다. □ 이번 연구 성과는 식품분야 연구실에서 JCR 미생물학 분야 상위 7% 학술지에 연구 내용을 게재하는 성과를 달성한 것으로 더욱 큰 의미가 있다. 교신저자인 이성준 교수는 2004년부터 고려대 식품공학과 교수로 재직하면서 140여 편의 SCI 논문을 발표했고 기초 연구와 산업화 응용 연구를 수행하면서 50여명의 졸업생을 배출해 오고 있다. □ 이 연구는 한국연구재단의 기초연구사업(중견연구, 창의도전연구) 지원으로 수행됐다. 그 림 설 명 그림 : 아젤라산의 Olfr544 활성화를 통한 GLP-1 분비 빛 장 염증 조절 기전 Olfr544는 소장 및 대장에 발현되며 리간드 화합물인 아젤라산 (azelaic aicd)에 의해 cAMP-PKA-CREB 신호전달과정을 활성화 한다. 이는 소장에서 장내 호르몬 GLP-1 분비 증가와 대장에서 Bacteroides acidifaciens 균주 증가, 염증성 사이토카인 발현 억제를 통한 장내 투과성을 개선함으로서 장의 염증을 억제한다.
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