고려대학교 생명과학대학

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2017.08.21 환경생태공학부 배연재 교수팀, ‘모기 잡는 모기’ 사육기술 개발 성공
'모기 잡는 모기' 사육기술 개발 성공 모기 유충 잡아먹는 토착종 '광릉왕모기'로 지카,뎅기 예방한다. 환경생태공학부 배연재 교수팀(한국곤충연구소장) ▲ 환경생태공학부 배연재 교수 (한국곤충연구소장) 모기 유충을 잡아먹는 ‘모기의 천적’ 광릉왕모기의 사육기술 개발이 국내에서 처음으로 성공해 화제다. * 광릉왕모기 : 학명은 ‘토소린카이테스 크리스토피(Toxorhynchites christophi)’이며 성충 크기는 1.5-2.0cm에 광택이 나며 주둥이가 아래로 굽은 것이 특징이며, 전국의 오래된 숲에 분포 이번 광릉왕모기를 활용한 모기방제 기술은 환경부와 한국환경산업기술원의 환경정책기반 공공기술개발 사업 중 하나로 고려대 생명과학대학 환경생태공학부 배연재 교수 연구팀이 지난해 11월부터 진행하고 있다. 연구진은 경기도 남양주의 고려대 부설 덕소농장에서 암막 사육장을 활용한 대량사육 연구를 진행하고 있으며, 경기도 포천의 산림청 국립수목원(임종옥 연구사 등)에 도움을 받아 타이어, 화분 등에 야외트랩을 설치해 모기를 확보하고 정량조사를 하고 있다. 연구진이 최근 정량조사를 진행한 결과, 광릉왕모기의 유충이 확인된 트랩에서는 평균 2마리의 모기가 발견된 반면 광릉왕모기의 유충이 없는 트랩에서는 평균 105마리의 모기가 발견됐다. 광릉왕모기는 지카 바이러스나 뎅기열을 옮기는 숲모기와 서식 환경이 유사하기 때문에 지카·뎅기열 예방에 효과적으로 활용될 수 있다. 광릉왕모기와 같은 왕모기족(族)은 유충일 때는 다른 모기의 유충을 잡아먹지만 성충이 되면 암수 모두 흡혈하지 않고 꽃의 꿀을 섭취하기 때문에 모기의 천적이자 꽃가루를 매개해 주는 이로운 곤충으로 알려져 있다. 국내 유일한 왕모기인 광릉왕모기에 대한 연구는 분포 지역 등에 대해서만 제한적으로 이루어졌으며, 광릉왕모기를 번식시켜 모기방제에 활용하는 연구는 이번이 처음이다. 광릉왕모기는 인공적인 사육 환경에서 번식이 매우 어려웠지만, 이번 기술에서는 암막 사육장을 도입하여 광릉왕모기의 짝짓기와 산란을 유도하고 실내 번식을 가능하게 했다. 가로·세로·높이가 각각 60cm 크기의 사육장을 검은 시트지로 두르고 상단에 직경 15cm의 창문을 만들어, 빛에 이끌려 모여든 광릉왕모기가 자연스럽게 짝짓기를 할 수 있도록 유도했다. 이 같은 암막 사육장을 활용했을 때 50일의 사육 기간 동안 광릉왕모기 암컷 한 마리에서 약 600마리 이상의 광릉왕모기 개체를 얻을 수 있다. 광릉왕모기 유충 한 마리가 하루에 약 26마리 다른 모기 유충을 잡아 먹을 수 있으며, 따라서 유충기간인 약 16일 동안 416마리의 모기 유충을 제거하는 효과를 기대할 수 있다. 광릉왕모기는 흰줄숲모기와 같은 숲모기류의 서식처인 산간지대의 나무구멍, 대나무 그루터기, 길가의 폐타이어 등의 작은 물웅덩이에 서식하며, 다른 모기 유충을 잡아먹기 때문에 숲모기를 친환경적으로 방제하고 지카나 뎅기열 확산 예방에 활용할 수 있다. 아직까지 국내에서 모기를 매개로 지카나 뎅기에 감염된 사례는 보고되지 않았지만, 최근 해외여행이 증가하고 평균기온이 상승함에 따라 광릉왕모기를 활용한 친환경 모기방제 기술은 향후 활용도가 높아질 것으로 예상된다. 한국환경산업기술원은 앞으로 해당 기술을 현장에 적용해 생태계 영향을 평가하는 한편 유지·관리할 수 있는 기술도 개발하며, 최종적으로 생태계 적용에 용이하도록 지원하는 연구를 단계적으로 추진할 예정이다. [ 용 어 설 명 ] ○ 지카바이러스 : 지카바이러스에 감염된 숲모기(이집트숲모기, 흰줄숲모기)에 물려 감염되는 바이러스로, 감염될 경우 증상은 대부분 경미(약 80%는 무증상)하나 임신부의 경우 소두증 신생아 출산과의 연관성이 있다고 알려진 바이러스이다. ○ 뎅기바이러스 : 뎅기열 바이러스를 매개하는 숲모기(이집트숲모기, 흰줄숲모기)에 의해 감염되는 바이러스로, 감염될 경우 고열, 두통, 근육통 등이 생기며, 심한 경우, 뎅기 출혈열이나 쇼크를 발생시키는 바이러스이다. ○ 생물학적 방제 : 생물학적 방제는 생물학적인 수단, 즉 천적이나 병원성 미생물을 이용하는 해충 방제법이다. 해충을 직접적으로 죽이거나 천적생물이 해충을 포식하게 하여 서식 밀도를 줄인다. ○ 디지털 모기 모니터링 장치(DMS) : 모기가 선호하는 이산화탄소를 배출하여 모기를 끌어들여 계측하는 장치이다. 모기 이외에도 다양한 곤충이 잡히지만 모기만을 선택적으로 식별하는 기술이 적용되어 모기 발생지역을 보다 정확하게 파악할 수 있다. [ 그 림 설 명 ] ▲ 그림1 : 광릉왕모기 성충과 유충 ▲ 그림2 : 광릉왕모기 생활사 ▲ 그림3 : 광릉왕모기 배양소 (고려대학교 덕소농장) ▲ 그림4 : 광릉왕모기 대량 사육 시스템 고려대학교 커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)
2017.08.21 생명공학부 강민경 학생(지도: 송권화 교수) 논문, 국제학술지 억셉트
SCI 국제학술지 ‘Journal of Cellular Physiology’에 논문 억셉트 생명공학부 강민경 학부생(송권화 교수 지도) 생명공학부 강민경 학부생이 송권화 교수 지도 아래 성장인자 중 하나인 EphrinA1의 유선 세포 증식 유도 효과 및 소포체 스트레스, 염증 억제 효과를 밝힌 결과를 발표하였다. 이번 연구 결과는 2016 JCR기준 Physiology 분야의 상위 20%에 포함되는SCI 국제학술지인 ‘Journal of Cellular Physiology’에 억셉트되었다. (논문 제목: Bifunctional Role of Ephrin A1-Eph System in Stimulating Cell Proliferation and Protecting Cells from Cell Death through the Attenuation of ER Stress and Inflammatory Responses in Bovine Mammary Epithelial Cells) ▲ 생명공학부 강민경 학부생 Ephirn과 Eph 수용체는 세포 사이의 상호작용에 관여하여 배아의 발달과 세포 항상성을 조절한다. 하지만 ephrin A1와 Eph 수용체의 상호작용이 유선 세포에 미치는 효과에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서는 소의 유선 세포에 ephrin A1과 Eph 상호작용이 미치는 효과를 밝혀냈다. Ephrin A1은 Eph 수용체와의 상호작용을 통해 소 유선 세포의 핵 내 세포 증식과 세포 주기 조절 표지자의 발현을 증가시키고 그와 관련된 세포 신호 전달 경로 내의 단백질 인산화를 조절하여 세포의 증식을 촉진한다. 또한 ephrin A1의 tunciamycin에 의해 유도되는 소포체 스트레스 억제, LPS에 의해 유도된 염증 반응 저해 효과를 밝혀 세포의 사멸을 억제하고 염증 반응을 경감시키는 효과를 밝혀냈다. 따라서 본 연구 결과는 ephrin A1이 소 유선 세포의 증식을 촉진시키고 소포체 스트레스와 염증 반응을 저해하는 효과를 규명하여 ephrin A1의 소 유방염 억제 및 우유 생산 증가에 기여할 수 있는 가능성을 제시하였다. 또한 여성의 유방암 치료에 있어서도 ephrin A1의 역할에 대한 좋은 기초 자료를 제공하였다는점에서 의미가 있다고 할 수 있다. 올해 8월 학부과정을 졸업하는 강민경 학생은 생명공학부 이중전공생으로 4학년 1학기부터 송권화 교수의 분자발생공학연구실에서 학부연구생으로 본 프로젝트에 참여했으며, 2017년 9월부터 생명공학과 대학원에 석·박사통합과정으로 진학하여 발생공학관련 연구를 지속할 예정이다.
2017.08.02 생명과학부 김준 교수, 스마트폰으로 암 조기발견 가능해진다
스마트폰으로 암 조기발견 가능해진다 김준 교수팀, rpS3 단백질 이용해 한번에 여러종류 암 선별검사 가능케 해 BT기술과 IT 기술의 융합 결과물 생명과학부 김 준 교수 ▲ 생명과학부 김 준 교수 고려대학교 안암병원과 고려대학교 생명과학부 김준 교수는 (주)하엘 기업부설연구소인 HAEL Lab(연구소장 김학동 박사)과의 공동 연구를 통해 다양한 암 환자에서 특정적으로 발견되는 바이오마커를 활용하여 휴대가 가능하고 검사 결과를 스마트폰을 통해 손쉽게 확인할 수 있는 암 선별검사용 자가진단기 개발에 성공했다. 이번 암 선별검사용 의료기기는 세계최초로 피 한 방울로 암세포에서 분비되는 rpS3 단백질을 정량하여 수치화 할 수 있으며 향후 암의 조기 발견 뿐 아니라 암 수술 흑은 항암치료이후 환자의 모니터링과 암의 전이 여부 평가 및 암의 발생 부위를 특정하는 데에도 활용될 전망이다. 연구팀은 “지금까지 위장관 암 환자에 대한 임상 연구 결과, 임상에서 암 선별검사를 위해 사용 중인 혈청학적 바이오 마커들보다 향상된 민감도와 특이도를 보이고 있고 이러한 성과를 바탕으로 2017년 상반기에 3건의 국내 특허 및 3건의 국제 특허 출원과 함께 의료기기 상용화를 위한 허가 임상에 돌입한다.”고 말했다. 김학동 박사는 “암의 조기 발견과 예후 예측을 통하여 암 치료성적 향상에 기여할 수 있는 선별검사용 진단기 개발과 상용화뿐만 아니라 관련 연구 결과들을 응용한 기능성 화장품과 항염증 및 항진균제 개발도 사업 영역에 포함된다."고 밝혔다. 대표를 맡고 있는 고려대 김준 교수는 서울대 미생물학과 미국 버클리 대학교와 하버드 대학교 의대를 거쳐 현재 고려대 생명과학부 교수로 재직중이며 국가연구사업을 집행하는 한국연구재단의 생명과학단장을 역임한 바 있다. 커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)
2017.08.02 생명과학부 김윤기 교수팀, 치매 부르는 비정상 단백질 형성 경로 발견
치매 부르는 비정상 단백질 형성 경로 발견 CTIF 단백질을 통한 비정상 단백질의 응집체 형성 조절 최초 규명 생명과학부 김윤기 교수 ▲ 생명과학부 김윤기 교수 치매 등 퇴행성 신경질환에서 나타나는 단백질 덩어리(응집체)가 어떻게 형성되는지 밝힐 단서가 제시돼 화제다. 생명과학대학 생명과학과 김윤기 교수 연구팀이 세포 내에서 정상 단백질과 함께 만들어지는 비정상 단백질이 CTIF* 단백질에 의해 조절되며, 이 단백질이 응집체를 형성하는 경로를 최초로 규명했다. * 응집체 : 퇴행성 뇌질환 환자의 뇌에서 관찰되는 구조로써 잘못된 단백질들이 축적되는 장소임. 세포 수준에서 관찰되는 애그리좀과 생화학적, 형태학적으로 유사한 구조로 알려져 있음. * 개시 인자 (initiation factor) : 단백질 합성 개시에 관여하는 단백질 인자 * CTIF (CBP80/20-dependent translation initiation factor) : 단백질 번역 개시 인자의 일종 과학기술정보통신부․한국연구재단 기초연구사업(개인연구)의 지원으로 수행된 김 교수팀의 연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications) 6월 8일자에 게재됐다. - 논문명 : Misfolded polypeptides are selectively recognized and transported toward aggresomes by a CED complex - 저자 정보 : 김윤기 교수 (교신저자, 고려대학교), 박주리(공동 제1저자, 고려대학교), 박연경(공동 제1저자, 고려대학교) 인간의 몸에서는 평생 새로운 단백질 끊임없이 생성되고 사라진다. 단백질이 생성되는 동안 정상적인 단백질뿐만 아니라 비정상적인 단백질이 만들어지기도 한다. 보통의 경우 비정상 단백질은 자가포식 되어 사라진다. 하지만 비정상 단백질이 쌓이면 다양한 질환을 일으킨다. 비정상 단백질이 처리되는 경로는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 CTIF 단백질이 퇴행성 뇌질환 환자의 뇌에서 많이 발견되는 응집체에 존재하고, 비정상 단백질이 모인 장소(애그리좀(aggresome)에 존재한다는 사실을 밝혔다. CTIF가 없는 경우 비정상 단백질의 축적이 이루어지지 않았다. 이는 CTIF 단백질이 비정상 단백질을 조절하는 핵심 단백질임을 나타낸다. 연구결과, 비정상 단백질 처리경로는 면역 침강반응에서 CTIF 단백질이 기존에 알려진 디낵틴1, eEF1A1과 상호작용해 하나의 복합체를 형성했다. 이 복합체는 비정상 단백질을 인식하여 애그리좀으로 비정상단백질을 수송하는 기능을 했다. * 면역 침강반응 : 표적항원에 특이적인 항체를 결합시켜 생긴 복합체를 침전시킨 후 회수함으로써 표적항원과 그와 결합하는 단백질을 검출하는 방법 * 디낵틴1(dynactin1) : 미세소관(microtubules)과 운동 단백질(dynein)과 결합해 물질을 수송하는 매개체 * eEF1A1 : 진핵생물에서 이용되는 번역 신장인자이며 애그리좀 형성 신호를 생성함. 파킨슨병 환자의 뇌 조직 확인 결과, CTIF가 뇌세포의 응집체에 축적되어 있었다. CTIF는 파킨슨병에서 관찰되는 특정 물질(알파시누클레인)과 같은 위치에 있었다. 이는 CTIF 단백질이 비정상 단백질을 디낵틴1과 eEF1A1을 통해서 선택적으로 인식하고 비정상 단백질 집합소(애그리좀)로 수송하는 역할을 담당함을 의미한다고 설명했다. * 알파시누클레인(α-synuclein) : 140개의 아미노산으로 구성되어 있는 펩파이드. 평소에는 단량체로 존재하며, 흑질, 시상하부, 신경계 뉴런에 존재한다. 정상적으로 분해되지 못할 경우 세포 내에 축적된 형태를 이루면서 뉴런을 파괴한다. 퇴행성 신경질환 환자의 뇌 조직에서 주로 발견됨. 김윤기 교수는 “이 연구는 CTIF 단백질을 통한 비정상 단백질의 응집체 형성 조절을 규명한 최초의 보고다. 치매, 파킨슨병 등 퇴행성 신경질환 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 설명했다. [ 용 어 설 명 ] 1. 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature communications) ○ 인용지수 12.124의 생명과학 분야 최고 권위의 생명과학전문지 2. CTIF (CBP80/20-dependent translation initiation factor) ○ 단백질 번역 개시인자의 일종 ○ mRNA의 품질 검증 기전에 중요한 역할을 하는 인자로 잘 알려진 단백질 3. Dynactin 1 ○ 미세소관(microtubules), 운동단백질(dynein)과 결합, 물질을 수송하는 매개체 4. eEF1A1 ○ 진핵생물에서 이용되는 번역 신장인자로, 애그리좀 형성 신호를 생성함. [ 그 림 설 명 ] (그림1) 파키슨 환자의 뇌 조직에 존재하는 응집체에 CTIF 단백질의 존재 규명 면역 조직화학기법을 이용하여 파키슨 환자의 뇌 조직에 존재하는 알파시누클레인(α-synuclein) 응집체와 CTIF 단백질이 같은 위치에 존재함을 관찰하였다. 이 결과는 퇴행성 뇌질환에서 관찰되는 응집체의 형성에 CTIF이 관여할 수 있음을 의미한다. (그림2) CTIF 단백질을 통한 잘못된 단백질 제거 메커니즘 잘못된 단백질이 세포 내에서 축적될 경우, CTIF-디낵틴1–eEF1A1 복합체가 잘못된 단백질을 인식한다. 그 후 복합체는 잘못된 단백질을 하나의 커다란 단백질 응축체인 애그리좀(Aggresome)으로 이동시킨다. 형성된 애그리좀은 최종적으로 리소좀에 의해 세포 내에서 제거된다. 이러한 메커니즘을 통해 잘못된 단백질은 세포 내에서 꾸준히 제거될 수 있다. 이러한 메커니즘의 정상적으로 작동하지 않을 경우 퇴행성 뇌질환 발병과 직접적인 연관이 있음이 잘 알려져 있다. 커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)
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