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2021.09.13 김준교수(생명과학부), 아시아·오세아니아 생화학분자생물학연맹 회장 선출
김준교수(생명과학부), 아시아·오세아니아 생화학분자생물학연맹 회장 선출 김준 고려대 생명과학부 교수가 1일 개최된 아시아-오세아니아 생화학분자생물학연맹(이하 FAOBMB, Federation of Asian and Oceanian Biochemists and Molecular Biologists) 정기총회에서 제18대 회장에 선출됐다. FAOBMB는 1972년 창립된 이래 생화학 및 분자 생물학이 기초생명과학분야 뿐만 아니라 의학 및 생명공학과 같은 응용분야의 중요성이 대두됨 속에서 급속도로 성장해왔다. FAOBMB는 세계적으로 최대의 회원 수를 자랑하는 가장 큰 생명과학 지역연맹으로 아시아, 오세아니아뿐만 아니라 태평양 지역의 많은 생화학자와 분자생물학자 회원 간 교류 협력 및 신진과학자 양성 등의 터전이 돼오고 있다. FAOBMB는 한국의 생명과학학회 중 가장 오래되고 최대회원수를 가진 생화학분자생물학회(KSBMB, Korean Society for Biochemistry and Molecular Biology)가 소속된 연맹으로, 김준 교수는 KSBMB의 추천을 받아 FAOBMB 정기총회에서 5개국 후보와 경합해 선출됐다. 김준 교수는 생화학 및 미생물학 분야의 연구에서 180여 편의 국제논문을 출간했고, 현재 국제생화학분자생물학회연맹(IUBMB) 한국대표와 ㈜하엘의 대표이사를 맡고 있다. 2011년부터 2017년까지 7년간 FAOBMB 한국대표로 활동한 바 있으며, 한국연구재단 생명과학단장, 고려대 생명과학부장, 한국미생물학회장, 한국미생물학회연합회장을 역임했다. 신임 회장에 선출된 김준 교수는 2022년부터 6년간의 임기를 시작하며, 2025년까지의 회장직 수행 이후에도 2027년까지 Past-President로 학회 업무를 수행하게 된다. * 언론 보도 링크: http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=385525 https://www.yna.co.kr/view/PYH20210906069400004?input=1180m https://www.sedaily.com/NewsView/22RCZEUP6V http://www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2021090702102119807002&ref=daum
2021.09.03 안지훈교수(생명과학부), 온도 변화에 대응하는 식물의 개화시기 조절 방법
<온도 변화에 대응하는 식물의 개화시기 조절 방법> - 지구 온난화 등 기후 변화가 농업 생산에 미치는 영향 파악 가능 - 겨울이 되면 일부 동물들은 겨울잠을 자거나 좀 더 따뜻한 곳으로 이동하고, 대부분의 식물들은 꽃을 피우지 않는다. 진화 과정에서 동물은 환경 변화에 대응해 이동성을 갖게 된 데 비해, 식물은 개화 시기 등을 조절하는 유연성을 얻어 번식과 생존에 좋지 않은 상황을 피하고, 좋은 환경이 올 때를 기다린다는 것이다. 일반적으로 온도가 낮아지게 되면 식물들의 개화 시기가 늦어진다. 온도가 내려가면 겨울이 온다는 것을 의미하고, 겨울에는 곤충 같은 수정 매개자도 거의 없을뿐더러 수정을 통해 씨앗이 생겨도 척박한 환경에서 살아가기가 힘들기 때문이다. 따라서 많은 식물체들은 온도가 낮아지면 개화 시기를 늦추는 반응을 보이게 된다. 개화 시기 조절 메커니즘 처음 밝혀내 그러면 식물들은 어떤 메커니즘을 통해서 개화 시기를 조절할까. 최근 고려대 생명과학부 안지훈 교수팀은 개화 유도 호르몬인 플로리겐(florigen)이 잎의 세포 안에서 온도 변화에 따라 어떤 이동 양상을 보이는가를 처음으로 밝혀내 이 의문에 대한 해답을 제시했다. 즉, 플로리겐이 대기 온도 변화에 따라 인지질의 한 종류인 포스파티딜글리세롤(phosphatidylglycerol)과 결합해 잎의 도관 세포의 지질막으로 격리됨으로써 식물체가 온도 변화에 대응해 개화시기를 조절한다는 것이다. 이 연구는 과학저널 ‘사이언스’(Science) 9월 3일 자에 발표됐다(논문명 : Florigen sequestration in cellular membranes modulates temperature-responsive flowering). 논문 시니어 저자인 안 교수는 “이번 연구를 통해 식물의 개화 시기 조절에서 플로리겐 분자가 세포 내에서 합성된 이후 이 분자가 어떻게 행동하고 이동하는가를 밝혀냈다”고 설명하고, “식물이 온도에 반응하는 방식과, 주변 온도가 꽃 피는 식물의 번식 주기를 주도하는 방식을 이해하면 기후 변화가 농업 생산에 미치는 영향에 대한 중요한 통찰을 얻을 수 있다”고 연구 의의를 밝혔다. 개화 유도 호르몬 플로리겐의 역할과 기능 식물이 꽃을 피우는 데는 개화 유도 호르몬인 플로리겐이 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 식물이 외부 환경 변화를 인지해 이제 꽃을 피울 적당한 때가 됐다고 결정하면 잎에서 플로리겐 분자를 만들어낸다. 여기서 ‘적당한 환경’이란 밤의 길이가 일정 시간 이상 짧아질 때 개화하는 장일식물의 경우, 낮의 길이가 길어진다든가, 기온이 올라간다든가 하는 상황을 말한다. 이렇게 생성된 플로리겐 분자는 잎에서부터 체관을 따라 줄기의 끝 부분에 있는 정단분열조직으로 이동해 간다. 정단분열조직은 분화되지 않은 세포로 구성된 조직으로, 여기서 잎과 뿌리, 꽃 등의 다양한 기관이 발달하게 된다. 정단분열조직에 도달한 플로리겐은 FD라는 단백질과 결합해 개화에 필요한 유전자들이 발현하도록 자극하고, 이 메커니즘을 통해 마침내 꽃이 피게 된다. 1999년 미국 라호야 소재 솔크(Salk) 생물학연구소 연구원 재직 당시 플로리겐 유전자를 발견하는데 기여했던 안 교수는 그 뒤 플로리겐 발현을 비롯한 개화와 관련된 연구를 과학저널 ‘사이언스’(Regulation of temperature-responsive flowering by MADS-box transcription factor repressors), ‘네이처 제네틱스’(A thermosensory pathway controlling flowering time in Arabidopsis) 등 유수의 학술지에 발표하며 활발한 연구활동을 해오고 있다. 안 교수는 특히 식물에 대기 온도와 관련한 개화 경로가 존재한다는 사실을 세계 처음으로 밝혀낸 이 분야 선도 연구자로, 그의 연구실은 온도 관련 개화 연구에서 세계적인 연구그룹으로 꼽힌다. 플로리겐이 인지질에 결합하는 능력에 착안 안 교수는 “플로리겐 분자가 일단 만들어지고 난 뒤 이 분자가 세포 내에서 어떤 이동 양상을 보이며 체관으로 이동하는지는 그동안 알려지지 않았다”며, “우리 연구팀은 플로리겐이 지니고 있는 특성 중 세포막에 존재하는 인지질과 결합하는 능력에 착안해 연구를 수행했다”고 설명했다. 지금까지 플로리겐과 유사한 단백질들은 인지질의 한 종류인 포스파티딜세린(phosphatidylserine)과 결합하는 것으로 알려졌었으나 이번에 안 교수팀은 플로리겐이 다른 인지질 종류인 포스파티딜글리세롤과 결합한다는 사실을 밝혀낸 것. 연구팀은 꽃 피는 식물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)를 모델로 사용해 분자유전학·생물리학·생화학·세포해부학적 연구방법을 사용해 플로리겐 FT 유전자의 활성과, 세포 내 지질막이 이 단백질의 수송을 조절해 개화 시기를 조절한다는 사실을 확인했다. 논문 제1저자인 헨드리 수실라(Hendry Susila) 박사후 연구원(연구 당시 박사과정생)은 “이 지질 결합은 고온에서는 잘 작동하지 않기 때문에 기온이 올라가면 플로리겐이 세포 지질막에 격리되지 않고 세포질로 방출돼 자유로운 플로리겐 분자로 존재하게 되고, 이들이 체관으로 이동해 개화를 유도한다”고 설명했다. 안 교수팀은 이번 연구에 이은 후속 연구로 플로리겐 분자가 세포막에 결합했을 때 세포막의 유동성을 어떻게 조절하는지를 연구해볼 계획이다. “연구 결과, 식물 생태계 보존에도 큰 기여할 것” 이번 연구는 지구 온난화에 따른 생태 변화에 대응하는 방안 마련에도 도움을 줄 것을 기대되고 있다. 안 교수는 “애기장대에서 얻은 이번 연구 결과는 다른 작물로도 쉽게 확대 적용될 수 있기 때문에, 이 연구를 토대로 향후 지구 온난화로 인한 대기 온도의 변화에 대응해 개화시기를 조절하는 방법을 강구할 수 있고, 온도 변화에 따른 작물의 생산성 하락을 막는 데도 큰 도움을 줄 수 있을 것”이라고 전망했다. 이와 함께 관련 연구를 확대해 식물 생태계 보존에도 기여할 수 있을 것으로 보고 있다. 안 교수는 “식물이 온도 변화에 살아남지 못하게 되면 생태계의 상위에 포진하고 있는 각 개체도 자연히 어려움을 겪을 수밖에 없다”며, “궁극적으로 지구 생태계를 보존하고 유지하기 위해서는 온도 변화에 잘 대응하는 식물 생태계의 존재가 필수적”이라고 강조했다. * 언론 보도 링크 : https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ec%98%a8%eb%8f%84-%eb%b3%80%ed%99%94%ec%97%90-%eb%8c%80%ec%9d%91%ed%95%98%eb%8a%94-%ec%8b%9d%eb%ac%bc%ec%9d%98-%ea%b0%9c%ed%99%94%ec%8b%9c%ea%b8%b0-%ec%a1%b0%ec%a0%88-%eb%b0%a9%eb%b2%95/
2021.09.03 김윤기교수(생명과학부), 코로나바이러스 번역체 및 전사체에 대한고해상도의 시계열 지도 완성
코로나바이러스 번역체 및 전사체에 대한 고해상도의 시계열 지도 완성 - 새로운 COVID-19 치료제 개발 전략 제시 - □ 고려대 생명과학과 김윤기 교수 실험실의 장지윤 학생 (석박사통합과정)과 박주리 박사는 박만성 교수 (고려대 의과대학)와 백대현 교수 (서울대 생명과학과) 연구팀과의 공동연구를 통해 신종 코로나바이러스감염증 (COVID-19)의 원인인 사스코로나바이러스-2 (SARS-CoV-2)의 감염 후 시간에 따른 번역체 및 전사체의 양상을 측정한 고해상도의 지도를 제작했다. 이번 연구는 국제전문학술지인 Nature Communications (IF = 14.919)에 8월 25일자로 온라인 게재되었다. (논문명 : A high-resolution temporal atlas of the SARS-CoV-2 translatome and transcriptome) □ 유전체에서 전사되는 RNA들의 총체를 전사체라고 부르며, 전사체를 해독하여 단백질을 생산하는 번역 과정의 종합적인 양상을 번역체라고 지칭한다. □ 본 연구팀은 SARS-CoV-2 감염에 따른 인간 세포 및 바이러스 유전체의 번역 및 전사 양상의 변화를 다양한 시간대에서 측정한 대규모의 차세대 염기서열 분석 (next-generation sequencing; NGS) 데이터를 생산했다. □ 본 연구팀이 제작한 NGS 데이터를 바탕으로 SARS-CoV-2 번역체 및 전사체의 지도를 완성했으며, 바이러스 감염 후 시간에 따른 SARS-CoV-2와 인간 숙주 유전체의 발현 양상 빛 번역 효율의 변화를 정확히 측정했다. □ SARS-CoV-2 번역체 지도를 분석한 결과, SARS-CoV-2 유전자들의 번역 효율을 조절하는 인자를 발굴했으며, 이를 translation initiation site located in the leader (TIS-L) 이라 명명했다. □ TIS-L은 SARS-CoV-2 유전체 전반의 발현에 큰 영향을 미치는 주요 조절인자로 기능할 것으로 예상되며, COVID-19 백신의 주 표적인 스파이크 단백질의 번역을 크게 향상시킴을 실험적으로 검증했다. □ 또한, 본 연구진은 SARS-CoV-2 감염 후 시간에 따른 인간 숙주 번역체 및 전사체의 변화를 분석하여 유사한 시계열적 반응을 보이는 유전자 집단들을 탐지하고 이들의 기능을 동정했다. □ 본 연구를 통해 완성된 SARS-CoV-2 번역체 및 전사체의 시계열 수준의 지도와 분석 결과는 바이러스의 감염기작 및 병태생리를 이해하는 실마리를 제공할 뿐만 아니라, TIS-L을 표적으로 한 COVID-19 치료제 개발의 가능성을 제시하는 등 판데믹 사태의 해결에 실질적으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
2021.09.03 김윤기교수(생명과학부), 핵막 주변에서만 일어나는 단백질 번역 기정 규명
핵막 주변에서만 일어나는 단백질 번역 기전 규명 - CTIF-DDX19B 결합을 통한 핵막 주변 단백질 번역 기전 규명 - □ 고려대 생명과학과 김윤기 교수 실험실의 박연경 학생 (석박사통합과정), 박주리 박사는 mRNA로부터 일어나는 최초의 단백질 번역이 어떻게 핵막 주변에서만 일어나는가에 대한 분자생물학적 기전을 규명하였다. 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 창의연구의 지원으로 수행되었고, 생명과학분야 국제전문학술지인 Nucleic Acids Research (IF = 16.971)에 8월 20일자로 게재되었다. (논문명 : Translation mediated by the nuclear cap-binding complex is confined to the perinuclear region via a CTIF–DDX19B interaction) □ 갓 생성된 mRNA의 5’ 말단에 존재하는 cap 구조는 핵에 존재하는 단백질인 cap-binding complex (CBC; CBP80/20)와 결합한다. CBC와 결합된 mRNA는 많은 단백질의 도움을 받아 핵공 (nuclear pore)을 통해 세포질로 이동하게 된다. 중요한 점은 mRNA가 세포질로 이동하는 동안 세포질에 노출된 CBC는 리보솜을 끌어와서 최초의 단백질 번역을 유도할 수 있다. 이러한 CBC 의존적 번역은 세포질 전반에서 일어나는 것이 아니라, 핵막 주변에서만 일어남으로써 정확한 유전자 발현의 조절을 담당하게 된다. □ 본 연구에서는 CBC 단백질이 핵막에 존재하는 DDX19B 단백질과의 결합을 통해, CBC 의존적 번역이 핵막 근처에서만 제한적으로 일어나게 유도하는 것을 밝혔다. CBC-DDX19B 결합을 인위적으로 없앨 경우, 비정상적인 단백질 번역이 일어나 세포에 악영향을 주는 것을 규명하였다. □ CBC 의존적 번역은 비정상적인 mRNA의 제거 기전인 nonsense-mediated mRNA decay (NMD) 기전과 결부되어 있다. 따라서 본 연구는 비정상적인 mRNA의 인식 및 제거에 대한 분자생물학적 이해에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다. 첨부
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