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오동찬
오동찬(Dong-Chan Oh) 저자 이메일 보기
서울대학교 약학대학 제약학과 조교수
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 현재의 근황

저는 2009년 9월부터 서울대학교 약학대학 천연물과학전공에서 조교수로 시작하였습니다. 이제 1년 정도의 시간이 흘러 실험실을 만들고, 연구를 시작하여 가시적인 성과가 나오기 시작하고 있습니다.

 연구실과 연구분야 소개

천연물은 역사적으로 새로운 화합물 구조와 생리활성 표적을 제공하면서 신약 발견과 개발에 있어서 중요한 역할을 해오고 있습니다. 그러나, 무작위적으로 생리활성 물질을 탐색하는 전통적인 천연물 발굴 전략은 천연물 공급원 측면에서 오랫동안 연구되어 왔던 동식물에 대체로 국한되어 왔습니다. 따라서 새로운 탄소 골격을 갖는 생리활성 천연물의 발견이 제한적이며 기지 천연물의 재발견 문제가 심각한 실정입니다. 이에 반하여 미생물유래 천연물은 항생제 개발의 바탕이 되었을 뿐만 아니라 새로운 미생물이 지속적으로 발견되고, 미생물의 대량 배양이 용이하며, 천연물 생산에 관련하는 유전자 연구가 상대적으로 발전되어 있어, 신약개발 측면에 있어서 다른 천연물 소재보다 유리하다는 점에서 그 중요성이 있습니다. 또한 최근 미생물에 대한 화학생물학적 (chemical biology) 연구를 통하여 여러 가지 자연계의 생명 현상이 신약후보로서의 가치가 높은 선택적인 생리활성의 미생물유래 천연물을 통해 매개됨이 밝혀지고 있습니다.

따라서 본 천연물화학생물학 연구실 (Natural Product Chemical Biology Laboratory)에서는 새로운 천연물과학 연구전략으로서 미생물을 대상으로 화학생물학 (chemical biology)과 미생물 유전자 분석 (microbial genetic analysis)에 기반한 천연물 연구에 중점을 두고 있습니다.

본 연구실에서는 핵자기공명분광학을 비롯한 다양한 분광학, 비대칭 화학분석 (asymmetric chemical analysis)과 미생물 생합성학 (biosynthesis) 등의 다양한 학문을 바탕으로 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 천연물과학분야의 선도적 연구를 지향하며, 천연물 기반 신약개발과 미생물유래 천연물의 자연계에서의 근본적인 역할 규명에 기여하고자 합니다. 
  
현재 본 연구실에서 활발히 진행되고 있는 연구는 다음과 같습니다.

Investigation of insect-microbial chemical interactions


그림 1. 진균을 농작하는 개미 (Apterostigma dentigerum의 표피에 공생하는 박테리아 Pseudonocardia에서 생산하는 신물질 dentigerumycin이 개미의 먹이가 되는 진균 Lepiotaceae의 성장을 방해하는 antagonistic 진균 Escovopsis를 억제하여 공생계를 유지함을 규명하였음 (Oh et al. Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 391.).


최근 연구 결과에 따르면 생태학적, 화학생물학적 접근전략으로 신약후보물질 및 생리활성물질의 자연계에서의 근본적인 의미를 탐구하는데 있어서 가장 효과적인 연구대상 중의 하나가 미생물과 곤충의 공생계임이 밝혀지고 있습니다. 본 연구자가 Harvard Medical School 재직시 연구하였던 진균을 농작하는 개미 (fungus-growing ants), 미국 남부 딱정벌레 (southern pine beetle) 외에 본 연구실에서는 현재 쇠똥구리, 꿀벌, 말벌, 개미, 매미 등 곤충으로부터 미생물 균주를 분리, 생물이 생산하는 신규 생리활성물질을 발굴하고 이들로부터 항생제 신약 선도물질을 탐구하고 있으며 이들의 생태학적, 화학생물학적 의미를 연구하고 있습니다.

Study on unique marine microorganisms


그림 2. 심해에 서식하는 박테리아의 다양한 morphology (상단 좌측),해양의 모래에서 성장하며 spore를 형성한 방선균 (상단 우측), 본 연구자가 특이 해양미생물로부터 발견한 세포독성 신물질 cyano-sporaside (하단 좌측; Oh et al., Org. Lett. 2006, 8, 1021.)와 면역반응억제제 신물질 thalassospiramide (하단 우측; Oh et al., Org. Lett. 2007, 9, 1525.).

기존에 연구가 많이 이루어진 환경에서의 천연물 탐색을 지양하고, 계통분류학적으로 특이한 미생물을 유전자 분석을 통하여 선별, 그 이차대사물질을 연구하고 있습니다. 본 연구실에서는 현재 해양환경 (심해)에서 서식하는 방선균, 해양무척추동물과 공생하는 박테리아, 진균 등을 계통분류학적, 천연물화학적으로 집중 연구하여 신종 미생물을 발견하고, 계통분류학적으로 중복되는 미생물 균주들의 중복 연구를 지양하여 이들 미생물로부터 구조적으로 새로운 생리활성물질을 효과적으로 발견하고 있습니다. 이러한 접근 방법으로 구조적으로 생리활성적으로 새로운 신약 선도 천연물질 도출 연구를 진행 중입니다.

Genome-based natural products discovery

미생물의 전체 유전자 염기 서열을 분석한 결과 미생물은 종래의 실험실 배양 조건에서 생산하는 이차대사물질보다 더 많은 물질을 생산할 수 있는 생합성 유전자 (biosynthetic gene cluster)들을 보유하고 있음이 밝혀지고 있습니다. 본 실험실에서는 다양한 배양 조건 (혼합 배양, antibiotic 처리, mutation 등)에서 미생물을 배양하여 미생물 휴면 유전자로부터 천연물 생합성을 유도하고 있습니다. 다양한 배양 조건에서 생산되는 이차대사물질의 profile은 LC/MS 분석 및 LC/MS 연동되는 UV spectrum database를 지속적으로 최신화, 비교, 분석하여 신물질 생산을 효율적으로 관찰하고 있습니다. 이러한 접근 방법으로 자연계의 천연물화학적 다양성을 극대화하여 다양한 생리활성 천연물을 획득하여 신약개발에 응용하는 연구를 수행 중입니다.


그림 3. 본 연구자가 발견한 신물질 frontalamide A의 구조와 생합성gene cluster (SPB78). 유전자 분석결과 다른 미생물 균주에서도 유사한 gene cluster가 존재함이 밝혀졌으며 이에 따라 이들 물질의 생산을 확인할 수 있었음 (Blodgett, Oh, et al. PNAS accepted.).

Identification of microbial chemical signals


그림 4. Vibrio cholerae 변종의 정체기 배양 단계에서 D-Met을 비롯한 D-아미노산이 cell morphology를 구형으로 만드는 chemical signal임을 규명하였음 (좌측). 이를 통하여 D-아미노산이 일반적으로 V. cholerae, B. subtilis를 비롯한 다양한 박테리아의 정체기 단계에서 peptidoglycan의 D-Ala 위치에 결합하는 등 합성에 관여하여 세포벽을 환경에 적응시키는 중요한 chemical signal임을 규명함 (우측). (Lam*, Oh*, Cava* et al. Science 2009, 325, 1525. *equal contribution)

현재 화학적 신호물질이 대부분 미생물의 일종의 이차대사물질, 즉 천연물이라는 것은 주지의 사실이며 신호물질 연구가 자연계에서 천연물의 근본적인 역할을 규명하는데 기여한다는 점에서 학문적으로 높은 가치를 인정 받고 있습니다. 본 연구실에는 미생물간의 화학적 대화를 심도 있게 연구하여 신약으로서의 가치가 있는 생리활성 이차대사물질의 생산 및 기타 중요한 미생물의 생리작용에 관여하는 화학적 신호물질 규명을 시도하고 있습니다.


<현재 실험실 구성원>


 연구자로서 애로점이 있으시다면?

아무래도 연구비 문제가 가장 큽니다. 연구실을 만들고 연구를 처음 시작하는데 비용이 많이 드는데 초기에는 확보된 연구비가 거의 없어서 이를 감당하기 힘들었습니다. 지금은 다행히 연구비도 확보되고, 주변의 교수님들께서도 많이 도와주셔서 걱정할 정도는 아닙니다.

 같은 길을 걸어가는 학생들/후배들에게 전하고 싶은 말씀?

무엇보다도 자신이 하고 싶은 분야를 택해서 정진하라고 말씀 드리고 싶습니다. 유행을 따라서 전공을 결정하면 공부를 마치고 자신이 직장을 잡을 때는 유행이 내리막길일 가능성이 많습니다. ‘재능이 있는 자는 그 일을 즐기는 자를 앞설 수 없다’는 말이 있습니다. 연구 자체를 즐기고 최선을 다한다면 좋은 결과가 있을 것입니다. 그리고 연구는 긴 과정입니다. 시험 공부처럼 단기간 집중으로 성과를 바랄 수 없는 경우가 많습니다. 따라서 꾸준함이 가장 중요하다고 말씀 드리고 싶습니다.

 한빛사 소개 이후 겪으셨던 특별한 경험 또는 에피소드로 소개할 만한 내용이 있으시다면?

  제가 전공하는 천연물 관련 연구는 1990년대 combinatorial chemistry와 high-throughput screening의 발전으로 침체된 시기가 있었습니다. 2000년대 들어서 다시 중흥의 시기가 돌아왔습니다만 그동안 다른 생명과학 분야에 비하여 인정 받지 못한 것이 사실입니다. 그러나 이렇게 한빛사에 소개되고 나서 다른 분야의 과학자들도 천연물 연구의 가치를 인정해 주시는 것 같습니다. 그만큼 한빛사의 역할이 크다 할 수 있겠습니다.

저자 소개

1992년 - 1996년 서울대학교 자연과학대학, 해양학과 학사 (부전공: 화학)
1996년 - 1998년 서울대학교 자연과학대학, 해양학과 석사 (해양화학)
2001년 - 2006년 미국 Scripps 해양과학연구소, University of California-San Diego 해양천연물화학 박사

1998년 - 2001년   해군 정보장교 예비역 중위 복무
2006년 - 2008년   Research Fellow in Harvard Medical School 
2008년 - 2009년   Instructor in Harvard Medical School
2009년 - 현재   서울대학교 약학대학 제약학과 천연물과학전공 조교수



등록일 2010-09-01
랩/개인 홈페이지
http://www.snupharm.ac.kr/dcoh/
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