한빛사 인터뷰
- 등록2023-05-01
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
이번 논문은 합성생물학 분야에 속하고, 다양한 박테리아에서 표적 유전자를 효과적으로 억제 할 수 있는 신규 sRNA 도구를 개발에 성공하였습니다. 특히 대사공학적 기법을 통해 유해한 병원균은 병원성을 억제하거나 사멸을 유도하고, 유익한 산업용 박테리아는 고부가가치 물질을 고효율로 생산할 수 있도록 조작하는 것이 중요하지만, 이를 위해서 원활하게 표적 유전자를 억제하는 기술이 없었습니다. 저희 연구실에서 10여년 전에 sRNA 대장균에서의 유전자 억제를 위한 합성 조절 sRNA 전략을 개발 했었습니다. sRNA 는 표적 유전자의 mRNA 상보적으로 결합함으로써 리보솜의 번역 과정을 막아 표적 유전자의 발현을 효과적으로 억제 하는 도구입니다. 그러나 대장균과 같은 몇몇 그람 음성균 외에 그람 양성균포함한 다양한 박테리아 균주들에게 적용이 어려웠습니다. 따라서 새로운 범용 플랫폼을 개발하고자 미생물 데이터베이스를 검토하고 그중 가장 높은 유전자 억제능을 보여준 Bacillus subtilis 박테리아 유래 sRNA 시스템을 최종 선정하고, 다양한 그람 음성균 및 그람 양성균 박테리아에서 성공적으로 작동함을 증명하며 이 시스템의 범용성을 검증하였습니다. 개발한 시스템을 이용해 여러 병원 균과 산업용 박테리아에 적용하여 도구의 활용성을 입증하였습니다. 이렇게 대장균을 포함한 몇몇 모델 박테리아 외에 제어하기 어려웠던 다양한 균주들을 제어 할수 있게 됨으로써 앞으로 대사공학과 바이오메디컬 공학 분야에 발전에 큰 도움이 될 것으로 전망됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
이번 연구는 KAIST 생명화학공학과의 이상엽 교수님께서 이끌고 계시는 대사및분자생물공학 연구실 (Metabolic and Biomolecular Engineering National Research Laboratory, MBEL) 에서 이루어 졌습니다. 본 연구실은 포닥, 석박사 과정 학생, 연구원 합쳐서 약 40명 정도가 함께하는 큰 규모의 랩이고, 많은 연구비와 연구 인프라가 잘 셋업 되어있는 연구실입니다.
시스템대사공학이라는 분야를 개척하고 선도하는 연구실이고, 특히 미생물중 박테리아를 시스템대사공학을 통해 미생물 세포 공장을 만드는 연구실입니다. 큰 틀에서는 현재 화학적으로 생산되는 모든 화합물들을 친환경적인 박테리아 발효기법으로 재생가능한 원료로 부터 만들겠다는 비전으로 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이번 연구를 통해서 다양한 박테리아를 다룰 수 있는 기회가 생겨서 많은 보람을 느끼게 되었던 것 같습니다. 보통은 한 연구실에서 대장균, 바실러스, 코리네박테리움 등과 같은 모델 균주를 다루거나, 새로 동정한 박테리아 한 균종을 집중해서 연구개발을 하는 것이 일반적입니다. 이번 연구를 통해서 여러 박테리아를 다루고, 또 각각 박테리아에서 공통적인 분자생물학적 도구를 적용하는데 있어서 큰 보람을 느꼈습니다. 석사1년차때 왜 우리는 한두 균종 밖에 제어를 못하는지에 대한 답답함도 뚫린 느낌이었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저는 박테리아로 인류를 위해서 할 수 있는게 굉장히 많다고 생각듭니다. 특히 최근에 마이크로바이움 연구가 활발해 지면서 우리가 그동안 몰랐던 자연과 인체에 대한 것들을 발견하고, 새로운 패러다임이 열린 것 같습니다. 그래서 합성생물학을 통해 할 일이 무지하게 많습니다. 기회도 많을 것이고, 지구온나화, 인간의 번영등의 큰 주제에 직접적으로 기어 할 수 있게 될 것입니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 현재 미국 MIT 에서 Christopher Voigt 교수님 연구실에서 합성생물학 연구를 계속해서 이어나가고 있습니다. 합성생물학을 어디까지 끌고 갈 수 있을지, 야생 생명체들은 어디까지 우리가 제어 할 수 있을지, 기존 생물공학적의 한계를 뛰어 넘어 인류의 여러 문제들을 해결해 나가는 연구를 계획하고 진행하고 있습니다. 특히 저는 계속해서 그 동안 도구가 없어서 연구가 어려웠던 야생 미생물들을 위한 도구 개발에 관심이 많습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
먼저 7년동안 지도 해주신 이상엽 교수님께 감사드립니다. 이상엽 교수님의 지도와 이끄심이 없었다면 저는 지금까지 오지 못했을 것입니다. 이 연구를 처음부터 함께 계획하고 추진하고 마무리까지 했던 제 동기 양동수 교수에게도 감사를 전하고 싶습니다. 또한, 7년동안 함께 했던 연구실 선후배 동기들에게 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 그들의 격려를 통해 많이 부족한 제가 있을 수 있었습니다.
코로나19 이전 대사및분자생물공학 연구실(MBEL) 구성원 사진
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# metabolic engineering
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