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1미생물생태

'미생물생태' 에 대한 통합검색결과 33건입니다.

한빛사33건

박준규

국립공주대학교

양서류는 현재 전례 없는 위기에 처해있습니다. 이들은 전 세계적으로 심각한 개체군 감소에 놓여 있으며 이는 척추동물 역사상 가장 심각한 멸종위기 사건으로 간주됩니다. 양서류는 특히 습지 생태계에서 생물다양성을 지지하고 물질 순환의 중추 역할을 하며 다양한 생태계 서비스를 제공하기도 합니다. 이러한 역할 때문에 많은 보전 생물학자들이 양서류의 감소를 더욱 우려하고 있으...
- J. Hazard. Mater.
- 2024.08.12
이승엽

농촌진흥청

저희의 연구는 사과 꽃의 마이크로바이옴과 전사체분석을 통해 과수화상병에 대한 방제방법의 실마리를 찾으려 노력하였습니다. 유전체 시퀀싱 기술이 매우 발전함에 따라 특정 환경 내의 미생물 군집을 분석 할 수 있게 되었고, 이는 환경 내의 미생물 생태에 관한 연구를 발전시켰을 뿐만 아니라 미생물-기주생물 간의 상호작용에 대한 새로운 사실들을 밝혀내는데 공헌하고 있습니다.
- New Phytol.
- 2024.08.06
이종민

부경대학교

재발성 CDI (clostridium difficile infection) 마이크로바이옴 치료제인 Ferring 사의 직장 주입형 약물인 ‘Rebyota’에 이어, 23년 세계최초 경구용 마이크로바이옴 치료제인 Seres사의 ‘Vowst’가 FDA 승인을 받았습니다. 국내에서도 24년 약 150조원에 이르는 마이크로바이옴 치료제 시장에서 first-in-class에 진입하기 위해, 정부주도 8년간 4000억 투자, 인체질환 극복 마이크로바이옴 치료제 전주기 연구지원, 국내 27개 제약사의 마이크로바이옴 신약기업협의회 발족 등 많은 투자와 연구가 이루어지고 있습니다.
- Food Hydrocolloids
- 2023.10.24
임연정

인하대학교

해수 1 ml에는 약 백만 개의 미생물이 존재하며 이들은 해양의 물질 및 생태 순환에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 유전자 분석을 통해 해양 미생물이 광범위한 종 다양성을 가지고 있는 것이 밝혀졌으나, 이들 중 대부분은 실험실 조건에서 배양이 되지 않아 구체적인 연구의 진행이 어려웠습니다.
- Nat. Commun.
- 2023.09.06
전민서

한국원자력연구원

미세조류는 광합성이 가능한 미생물로써, 다양한 이차대사산물을 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 또한, 산업적인 측면에서 가장 단가가 높은 당원을 필수로 요구하지 않는다는 장점을 가지고 있습니다. 미세조류 유래 대사산물은 다양한 생리활성을 가지고 있어 동물사료 뿐만 아니라 화장품 소재, 건강보조식품으로서 폭 넓게 활용되고 있습니다.
- Bioresour. Technol.
- 2023.08.10
박용순

Texas A&M University, 공주대학교

향후 인구 증가로 인한 식량 문제가 대두될 것으로 사료되는데, 옥수수는 중요한 작물중의 하나입니다. 그 중에서도 옥수수의 lipoxygenase (LOX) 유전자는 불포화지방산과 하위 대사물질을 조절하는데 핵심적인 역할을 합니다. 이 유전자의 기능을 규명하기 위하여 다양한 옥수수 병, 해충, 환경요인에 의하여 LOX-mediated defense responses 및 신호전달체계를 구축하려 하였습니다.
- Mol. Plant.
- 2023.08.02
김현정

University of California, Davis

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 현재 제가 연구하고 있는 주제는 모성 면역 조절 장애 및 뇌 발달 장애 (maternal immune dysregulation and neurodevelopmental disorder [NDD])이며 NDD 중 하나인 자폐 스펙트럼 장애 (autism spectrum disorder; ASD)를 중점으로 연구하고 있습니다. ASD는 태아의 발달 과정 중 발생하는 뇌 발달 장애이기 때문에 모체-태아 상호작용의 항상성 유지가 중요하며 이의 불균형은 곧 태아의 뇌 발달 장애를 초래할 수 있습니다. 저는 태아의 비정상 뇌 발달을 야기시키는 모체 요소가 무엇인지 임상면역학 측면에서 연구하고 있습니다. 임신 중 모체 면역조절 장애를 일으킬 수 있는 위험/교란인자들 (예: 임신성 당뇨병, 임신 전 비만, 천식, 알레르기, 고령 임신, 유전, 등)과 모체 면역 장애의 상관관계 및 면역 변화 정도를 보고 이에 따른 자식의 면역 체계 변화와의 상관관계 및 정도를 역학-면역학적으로 연구하고 있습니다. 더 나아가 모체 면역조절 장애로 인한 아이의 면역조절 장애/변화, 그리고 그에 따른 아이의 ASD 발달 관계 및 정도에 대해서도 연구하고 있습니다. 면역 체계 지표로 주로 모계 자가항체나 사이토카인 (cytokine), 키모카인 (chemokine), 성장인자 (growth factor) 들을 보고 있습니다. 본 연구는 전에 저희 실험실에서 보고한 연구인 “An Exploratory Examination of Neonatal Cytokines and Chemokines as Predictors of Autism Risk: The Early Markers for Autism Study “의 후속 연구 및 탐험 (exploratory) 연구로써 아이의 뇌 발달 장애와 무관하게 태어날 시 여아와 남아의 면역 체계가 완전히 다르다는 것을 보고하고 있으며, 키모카인 중 macrophage migration inhibitory factor (MIF)이 유일하게 뇌 발달 장애 진단에 따라 신생 남여아의 MIF 농도가 다르다는 성별-진단 교호작용을 보고하는 새로운 연구 결과입니다. ASD는 남아가 여아보다 진단 확률이 4-5배가 높은 것으로 알려져 있어 상당 부분의 ASD 연구들은 아직까지 남아 위주로 ASD 연구를 진행하고 있습니다. 하지만 본 연구는 정확한 ASD의 발달 기전이나 ASD의 생체지표를 연구할 시 성별을 결정적 요소로 포함시키고 연구해야 함을 강조하는 중요한 결과입니다. 특히, ASD의 생물학적 예보인자 연구 시 신생아의 성별에 따른 면역 체계의
- Brain Behav. Immun.
- 2023.05.26
최정식

고려대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 흡착 (Adsorption) 기술은 공극, 물질의 정전기적 성질, 화학적 결합 등을 이용하여 타겟하는 오염물질을 부착하는 기술입니다. 이번 연구에서는 녹조 현상을 유발하는 세포인 Microcystis aeruginosa를 세포의 사멸없이 직접적으로 제거하는 연구를 진행하였습니다.녹조 현상의 원인이 되는 종을 제어하기 위하여 개발한 흡착제의 표면을 표면 개질 (Surface modification)을 통해 제어 성능을 향상시켰으며, 표면 특성 분석 등을 통해 표면 개질을 통한 표면 작용기 분석을 진행하였습니다.이에 추가적으로 전 세계적으로 이슈화되고 있는 ‘탄소 중립’이라는 키워드에 맞추어 흡착 소재를 이용하여 녹조 세포 제어 이후 소재로부터 탈착 (Desorption)을 통해 녹조 세포의 분리 및 회수를 진행하였습니다. 해당 과정을 거쳐 회수한 흡착 소재는 조류 제어로의 재사용 평가를 진행하여 그 성능이 거의 일정하게 유지됨을 확인하였으며, 회수 조류 바이오매스를 이용하여 산업적 이용 가능성을 분석하였습니다. 본 연구에서 사용한 흡착 소재는 조류 세포의 사멸을 유발하지 않으며, 제어 시 녹조 세포 유래 독소 (Microcystin 등)의 배출이 없고 수생태계에 생태 독성이 존재하지 않았기 때문에 실제 녹조 현상 발생 시 녹조 현상을 완화할 수 있을 것으로 기대됩니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다. 고려대학교 환경생태공학부 바이오매스 활용 연구실은 최윤이 교수님 지도하에 크게 4가지의 연구를 수행하고 있습니다. 1) 유용 미생물 바이오매스 개발 및 산업적 활용 2) 흡착기반 유해물질/미생물 제거 기술 개발 3) 압타머 기반 바이오 리셉터 발굴 4) 발굴 압타머, 화학적 검출 기법 기반 센서 개발이 진행되고 있습니다. 위와 같은 다양한 연구 분야의 원활한 진행을 위해 다양한 국내 및 국외 연구팀과 활발한 교류를 통해 융합 연구를 진행하고 있으며, 다양한 학문의 융복합을 통해 보다 좋은 연구 성과를 도출해낼 수 있는 실험실입니다. 3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 함께 연구활동을 하고 있는 선배, 후배, 박사님들과 연구에 대한 대화를 통해 다양한 시각으로 바라보면서 많은 것들을 배워갈 수 있었습니다. 스스로 연구하고 공부하
- Bioresour. Technol.
- 2022.12.23
박윤환

고려대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 흡착 (Adsorption) 기술은 공극, 물질의 정전기적 성질, 화학적 결합 등을 이용하여 타겟하는 오염물질을 부착하는 기술로서, 해당 연구에서는 녹조 현상을 유발하는 세포인 Microcystis aeruginosa를 세포의 사멸없이 직접적으로 제거하는 연구를 수행하였습니다. 녹조 현상의 원인이 되는 종을 제어하기 위하여 개발한 흡착제의 표면을 표면 개질 (Surface modification)을 통해 제어 성능을 향상시켰으며, 표면 특성 분석 등을 통해 표면 개질을 통한 표면 작용기 분석을 진행하였습니다. 이에 추가적으로 전 세계적으로 이슈화되고 있는 ‘탄소 중립’이라는 키워드에 맞추어 흡착 소재를 이용하여 녹조 세포 제어 이후 소재로부터 탈착 (Desorption)을 통해 녹조 세포의 분리 및 회수를 진행하였습니다. 해당 과정을 거쳐 회수한 흡착 소재는 조류 제어로의 재사용 평가를 진행하여 그 성능이 거의 일정하게 유지됨을 확인하였으며, 회수 조류 바이오매스를 이용하여 산업적 이용 가능성을 분석하였습니다. 본 연구에서 사용한 흡착 소재는 조류 세포의 사멸을 유발하지 않으며, 제어 시 녹조 세포 유래 독소 (Microcystin 등)의 배출이 없고 수생태계에 생태 독성이 존재하지 않았기 때문에 실제 녹조 현상 발생 시 녹조 현상을 완화할 수 있을 것으로 기대됩니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 고려대학교 환경생태공학부 바이오매스 활용 연구실은 최윤이 교수님 지도하에 크게 4가지의 연구가 수행되고 있습니다. 바이오매스 활용 연구실에서는 (1) 유용 미생물 바이오매스 개발 및 산업적 활용, (2) 흡착 기반 유해물질/미생물 제거 기술 개발, (3) 압타머 기반 바이오 리셉터 발굴, (4) 발굴 압타머, 화학적 검출 기법 기반 센서 개발이 진행되고 있습니다. 이러한 다양한 연구 분야의 진행을 위하여 다양한 국내 및 국외 연구팀과 활발한 교류를 통해 융합 연구를 진행하고 있으며, 다양한 학문의 융복합을 통해 좋은 연구 성과를 도출해낼 수 있는 특화된 실험실일 것 같습니다. 3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 연구를 본격적으로 수행한 이후 최종적으로 우수한 저널에 논문을 투고할 수 있어 지도교수님이신 최윤이 교수
- Chem. Eng. J.
- 2021.12.15
김수현

인하대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 미생물의 생태학적 역할 및 진화적 적응 경로 등을 연구하기 위해서는 배양체가 꼭 필요합니다. 하지만 아직도 여전히 수많은 미생물들이 실험실 배양 불가능 상태에 놓여있어 이들에 대한 연구는 유전체를 활용한 간접적인 방법으로 이루어질 수밖에 없었습니다. 전 세계의 미생물학자들은 소위 미생물 배양 ‘dream list’를 작성하여 갈망하는 미생물들을 얻기 위해 다방면으로 노력하고 있지만 이들의 시도가 성공했다는 소식은 가뭄에 콩 나듯 드물게만 들립니다. 자연히 현재 이루어지고 있는 미생물 배양법의 한계를 고찰하고자 하는 움직임이 나타나게 되었고 새로운 방법 도입의 필요성이 대두되고 있습니다. 이러한 노력의 일환으로, 저는 카탈레이스(catalase)를 배양배지에 추가하는 방법을 시도하여 2019년 최초로 담수 최우점 박테리아 acI의 배양에 성공할 수 있었습니다. 당시 이 결과에 대하여 국내 한 심포지움에서 발표를 하였는데, 발표 후 디스커션을 하던 자리에서 카탈레이스에 포함되어 있는 물질 헴(heme)에 대한 이야기가 오가게 되었습니다. 그 자리에서 당장 acI 유전체의 헴 생합성 경로를 찾아보았더니 관련 유전자 7-8개가 뭉텅이로 빠져 있었습니다. 이에 최초로 보고했던 카탈레이스의 배양효과는 결국 이 단백질이 포함하고 있는 헴에 의한 효과였을지도 모른다는 가설을 세우게 되었고, 실험실로 돌아온 즉시 헴(헤민) 시약을 주문하여 실험을 진행하게 되었습니다. 예측했던 바와 같이 acI이 카탈레이스나 카탈레이스의 효과(과산화수소 제거)가 아니라 헴의 농도에 반응하여 생장하는 것을 볼 수 있었습니다. 헴은 지구상 거의 모든 생물체들이 필수적으로 가지고 있어야만 하는 물질이기 때문에, 자연계에 보편적으로 존재하는 자유미생물들이 헴을 생장인자로 요구할 것이라는 발상은 여태껏 하기 힘들었습니다. 본 연구는 환경에 우점하는 주요 담수 미생물이 외인성 헴에 의존한다는 것을 실험적으로 보였을 뿐 아니라, 공공데이터베이스에 등록된 24,000여개의 미생물 유전체 분석을 통해 이러한 헴 영양요구성(auxotrophy)이 수계미생물에서 생각보다 일반적인 특징일 수 있음을 제시하였습니다. 성공한 줄로 알고 마무리했던 실험의 결과물을 발표했던 자리에서 귀중한 아이디어를 얻어
- Proc. Natl. Acad. Sci. USA
- 2021.12.15
김지영

고려대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 압타머(aptamer)란, 특정 표적물질에 특이적으로 부착하는 DNA 또는 RNA 가닥으로써 항체와 비슷한 기능을 가지고 있습니다. 이를 이용하여 세포 내 대사물질을 분석 및 정량하는 것이 가능하지만 동물세포 외 다른 세포에 적용한 연구는 부족합니다. 본 연구에서는 압타머와 산화그래핀을 활용하여 미세조류 세포 내 대사물질(ATP)을 이미징 및 정량하는 연구를 수행하였습니다. 먼저 나노 사이즈로 만들어진 산화그래핀에 형광이 붙은 압타머를 흡착시켜 세포 내 대사물질 측정을 위한 나노센서를 만들었습니다. 제조된 나노센서를 다양한 특징을 가진 미세조류 세포들에 적용을 해보았고, 결과적으로 세포벽이 존재하지 않는 미세조류 종들에게만 적용 가능함을 밝혔습니다. 압타머의 비특이적 탈착 과정에 의한 형광 노이즈(noise)를 줄이기 위하여 압타머를 분자비콘(molecular beacon) 형태로 개조하였고, 그 결과 센서의 기능을 크게 향상시킬 수 있었습니다. 본 연구에서 활용된 산화그래핀-압타머 기반 나노센서는 미세조류 세포에 대한 독성도 나타나지 않았기 때문에 세포간 상호작용, 세포대사연구, 돌연변이체 스크리닝 등 다양한 분야에 활용가능 할 것으로 기대됩니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 고려대학교 환경생태공학부 바이오매스활용연구실은 최윤이 교수님의 지도하에 주로 미세조류와 관련된 연구를 수행하고 있습니다. 미세조류는 아스타잔틴이나 루테인과 같은 다양한 유용물질을 생산할 수 있습니다. 저희는 이러한 물질 생산을 증대시키기 위하여 새로운 자극 기술을 개발하거나 유전자 조작 기술을 이용하여 유용물질 생산이 우수한 균주를 개발하고자 노력하고 있습니다. 이외에도 녹조 제어를 위한 연구와 바이오센서 개발 연구 등을 수행하고 수행하고 있습니다. 성공적인 연구 수행을 위하여 저희 연구팀은 다른 연구팀과도 활발히 교류하고 있으며, 각 분야의 연구자들과 협력하여 융합학문을 진행할 수 있는 최적의 연구장소입니다. 3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 연구를 시작하고 한빛사라는 것을 알게 된 후 박사 졸업 전에 한 번쯤은 한빛사에 이름을 올리고 싶다 라는 목표를 갖고 있었는데 이렇게 이름을 올리게
- Biosens. Bioelectron.
- 2021.12.10
김민철

극지연구소

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 해당 논문은 기후변화 모사실험을 장기간 수행했을 때 온실가스 배출과 동토 미생물의 반응 간에 어떤 상관관계가 있는지를 보는 내용입니다. 현재 북극 지역은 다른 지역에 비해 온난화가 급속히 빠른 속도로 진행되고 있고, 관련하여 많은 연구자들이 현장 모니터링과 더불어 미래 기후변화를 모사한 실험들을 곳곳에서 수행하고 있습니다. 인간에 의한 온실가스 방출과 온난화를 늦추기 위해서라도 이러한 연구는 필수적이며 앞으로도 많은 연구들이 지속적으로 이루어질 전망입니다. 러시아의 경우 환경시료 채취와 반출이 무척 까다롭습니다. 이번 연구의 경우도 러시아와 독일 Max Planck 연구자들 간에 오랜 연구교류의 산물로 획득된 동토시료를 운 좋게 확보할 수 있게되어 연구가 가능했습니다. 북극지역은 주권국가들이 자리잡고 있어 동토 연구를 위해서는 해당 국가의 연구 허가가 필수적입니다. 실제로 현재도 많은 연구자들이 동토가 위치한 나라 혹은 원주민과의 우호적인 관계 유지를 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 극지연구소는 남북극을 대상으로 자연과학연구를 수행하는 곳입니다. 대기, 해양, 지질, 생물 크게 네 파트로 나뉘어져 있고 기후변화와 관련된 일들이 주를 이루고 생물의 경우 생물 진화, 응용, 생태 연구가 많이 수행됩니다. 현장 연구는 남북극에 위치한 과학기지들을 중심으로 이루어지고 해양연구는 주로 쇄빙선 아라온에 승선하여 남북극 해양을 누비며 연구가 이루어지고 있습니다. 3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 남북극이라는 미지의 세계를 경험하는 것만으로도 설레일 때가 많은데, 그런 곳에서 새로운 발견을 하나씩 해낼 때마다 기쁨과 보람을 느낍니다. 끝없이 펼쳐진 빙하와 툰드라, 무섭지만 허기져 홀쭉해진 모습이 못내 안타까운 북극곰, 척박하고 추운 동토에서 살아가는 이투이트들을 보노라면 때로는 경이로움마저 들게합니다. 4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면? 저 또한 우연한 기회에 극지연구를 하게된 경우라 딱히 도움을 드릴만한 얘기는 없습니다. 다만 평소에 미지의 세계나, 극지라는 곳에 관
- Glob. Change Biol.
- 2021.10.29
장성한

Hokkaido University

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 곤충은 폐를 가지지 않고, “기관 (trachea)”을 통해서 산소와 이산화탄소를 직접적으로 교환하여 호흡합니다. 기관은 큐티클로 구성된 튜브 모양의 구조로 이루어져 있으며, 이것은 곤충의 장기 전체에 연결되어 있고 최종적으로 모든 기관은 곤충의 몸 표면의 기문 (spiracle)으로 통합니다. 기관은 아가미 호흡을 하던 곤충의 조상이 육상으로 진출하면서 공기 호흡을 하기 위해 진화시킨 기관이며, 이를 이용해 육상에서도 효율적으로 산소를 이용할 수 있어 비상 (flight)과 같은 민첩하고 역동적인 움직임이 가능해졌다고 여겨집니다. 이처럼 기관의 발달은 곤충의 육상 적응에 중요한 역할을 해 왔지만, 이것의 형성 메커니즘, 특히 구조적 견고함을 유지해주는 경화 (hardening)의 메커니즘에 대해서는 거의 규명되어 있지 않습니다. 본 연구에서는, 톱다리개미허리노린재 모델 곤충을 이용하여 Dual oxidase (Duox)라는 효소에 의한 활성 산소 (ROS)의 생성이 기관의 경화와 형성에 중요하다는 사실을 밝혀냈습니다. 더 나아가, 톱다리개미허리노린재는 중장 (midgut)의 후반부에는 Burkholderia라는 단일 종의 호기성 공생 세균을 보유하고 있는데, 이 공생 세균을 장내에 유지하기 위해서는 “Duox 효소 매개의 기관의 경화와 발달”이 필수적이라는 것을 밝혀냈습니다. 실제로 유전자 억제 기술인 RNA 간섭 (RNA interference)을 통해 duox 유전자의 발현을 억제하면, 기관의 경화가 일어나지 않아 제대로 발달하지 못하게 되고, 이것은 결국 공생 기관으로의 산소 전달 결핍으로 이어졌습니다. 기관 발달의 저하로 인해 충분한 산소를 공급받지 못한 호기성 공생 세균은 결국 장내의 산소 부족으로 인해 죽게 되고, 톱다리개미허리노린재와 Burkholderia 공생 세균의 공생 관계는 결국 붕괴됩니다. 많은 곤충이 공생 세균의 도움을 받아 살아가기 때문에 (예: 영양소 공급, 성장 속도 촉진, 생식 능력 및 면역력 증진 등), Duox 효소에 의한 기관 발달은 공생 관계를 유지하기 위해 숙주 곤충에게 필수적이며, 그러므로 다른 곤충에서도 Duox에 의한 기관 발달이 매우 중요 할 것이라는 것을 강력하게 시사합니다. 향후 곤충 이외에 기관을 발달 시켜 살아가는 거미류와 같은 육상 절지동물의 Duox의 기능에 대해 분석을 한다면, 절지동
- Proc. Natl. Acad. Sci. USA
- 2021.03.04
김민희

Institut Pasteur

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 Listeria monocytogenes (리스테리아) 는 음식을 통해 사람/숙주 동물에게 들어오는 미생물입니다. 건강한 사람들은 이 세균에 잘 감염되지 않지만, 면역이 약한 사람들이나 임산부에게는 치명적일 수 있습니다. 음식을 통해 들어오는 세균이기에 intestinal barrier 를 통과할 수 있고, 면역이 저하된 사람들에게는 주로 뇌/뇌수막염을 일으키고, 임산부가 감염될 경우 태아에게로 전파되어 태아가 위험해집니다. 이렇듯 Listeria 는 인체의 major barrier 인 intestinal, blood-brain 그리고 feto-placental barrier 를 모두 통과하는 세균입니다. 이번 연구는 Listeria 가 어떻게 intestinal barrier 를 통과하는지 그 메커니즘에 관련된 것입니다. Intestinal epithelium 의 여러 가지 세포 중에 Listeria 가 타겟하는 goblet cell 은 아직 세포배양이 되지 않아서, in vivo intestine 을 가장 잘 표현할 수 있는 intestinal organoid 를 모델로 해서 연구를 하게 되었습니다. 그리고 Listeria 가 organoid epithelium 을 실제로 통과하는 것을 포착하기 위해 light sheet fluorescent microscope 를 이용했습니다. 지금은 organoid 가 많이 사용되고 있고, 더 나아가 organoid-on-chip 기술도 개발되고 있지만, 제가 실험실을 조인할 당시, organoid 에 대한 초기관심이 많을 때였고, 특히 light sheet microscope 는 전 프랑스에 4대밖에 아직 보급되지 않았을 때였습니다. 그래서 감사하게도 첫 포스닥 시기에 여러 세미나에서 발표할 기회를 가졌고, 그곳에서 다른 동료 과학자들과 교류할 수 있었고, 또 연구소 내에서도 많은 교수진/연구원들과 교류할 수 있었습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 파스퇴르 연구소는 1888 년 프랑스의 과학자 루이 파스퇴르가 설립한 private, non-profit organization 입니다. 파스퇴르는 프랑스인들이 사랑하고 존경하는 과학자로서, 지금의 Covid-19 era를 거치는 우리에게 큰 이슈와 희망이 되고 있는 “백신” 이란 것을 처음 개발한 사람입니다. 또한 한국에서는 파스퇴르 우유로 잘 알려져 있는 저온멸균법 (pasteurize/pasteurization) 을 개발한 사람이기도 합니다. 뿐만 아니라 위대한 화학자이기도 하고, spontaneous generation theory 를
- Curr. Biol.
- 2020.12.30
김태우

서울대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 갯벌은 조류로 운반되어 온 미세한 흙들이 파도가 잔잔한 해안에 오랫동안 쌓여 생기는 평탄한 지형을 일컫습니다. 갯벌은 퇴적물의 조성, 지형, 조차 등에 따라 종류가 다양하기 때문에 이로 인해 갯벌에 살고 있는 생물 또한 매우 다양합니다. 이러한 갯벌은 역사적으로 수산물의 생산지, 갯벌 생물 및 물새의 서식처로서의 역할을 해왔습니다. 특히 최근 이러한 갯벌의 다양한 가치 중 ‘환경적 가치’에 초점이 맞춰지고 있습니다. 갯벌은 육상에서 배출되는 각종 오염물질을 정화하는 기능이 있다고 알려져 있습니다. 하천으로부터 유기물의 농도가 높은 수층이 갯벌에 유입될 때 유속이 감소하고 이에 따라 부유물질과 그 밖의 여러 물질이 갯벌이 퇴적됩니다. 또한 갯벌에 살고 있는 수많은 미생물에 의해 유기물질의 분해가 활발히 진행된다고 합니다. 하지만 위와 같은 갯벌의 정화 기능에 대해 국내 외 다수의 문헌에서 정량적으로 증명한 연구는 미비하였고 이에 오늘날 갯벌의 가치를 환산하는데 있어 과거 오래 전 연구 결과에 의존할 수밖에 없었습니다. 본 연구는 갯벌의 유기물질 정화 능력을 확인하고 육상으로부터 유기물질의 유입시 실제로 갯벌이 어느 정도까지 정화할 수 있는지를 정량적으로 제시한 연구입니다. 결과의 재현성을 위해 반일주조를 재현할 수 있는 메조코즘을 개발하였고 이와 더불어 현장에 있는 퇴적물(마산 봉암 갯벌) 및 유입수를 활용하여 갯벌의 정화능력을 측정하였습니다. 본 연구 결과 고농도의 유기물의 유입에도 갯벌은 빠르게 수층 내 유기물질을 정화하는 것을 확인하였습니다. 그리고 저농도 실험구와 비교했을 때, 갯벌이 유기물을 정화할 수 있는 일정 양이 정해져 있다는 것을 확인하였습니다. 또한 염습지 환경에서의 메조코즘 실험 결과, 염습지 환경 갯벌에서 여러 유기물질의 정화능이 더 높은 것을 확인할 수 있었습니다. 결과적으로 유입되는 유기물질들은 갯벌을 지나면서 화학적산소요구량(COD)은 7.9%?22.5%, 총인(TP)은 6.4%?20.2%가 감소되는 것을 확인하였습니다. 이를 갯벌 면적으로 환산하면 실제로 하수처리장의 정화 능력에 버금가는 것을 확인할 수 있습니다. ? ? 최근 국가적으로 해양 환경을 보존하고 되살리려는 움직임들이 많아지고 있습니다.
- Mar. Pollut. Bull.
- 2020.11.30
문기라

인하대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 세균을 감염하는 바이러스인 박테리오파지(bacteriophage, 파지)는 바다, 호수, 토양 등 다양한 환경에서 발견되며 지구에서 가장 많은 수로 존재하는 생물학적 개체입니다. 파지는 미생물 생태계 내에서 숙주 감염을 통한 세균 생물량 조절자의 역할과 더불어 세균의 유전자를 전달하는 수평적 유전자 이동의 매개자로도 기능합니다. 하지만 파지는 숙주 세균의 배양이 없이는 분리가 불가능하며, 자연계에 존재하는 대다수의 세균이 난배양성인 까닭에 파지의 대부분은 아직까지 분리가 되지 않아 연구에 제약이 많았습니다. 따라서 비배양법인 바이러스 메타유전체(Viral metagenome, virome, 바이롬) 분석을 통해 여러 생태계에서 파지 유전체를 직접 분석하는 연구가 전 세계적으로 수행되고 있습니다. 항생제 내성 유전자(antibiotic resistance gene, ARG)는 접합과 형질전환에 의해 서로 다른 세균으로 전파되는 대표적인 유전자 중 하나로 알려져 있는데, 최근 바이러스 메타유전체 분석을 통해 다양한 환경의 바이러스 분획에서 그 존재가 확인되었습니다. 그러나 항생제 내성 유전자는 바이롬의 파지 유전체 내에서 매우 드물게 발견되며, 몇몇 발견된 항생제 내성 유전자의 기능을 분석하였을 때 그 기능이 없는 것으로 밝혀져 실제 파지에서 항생제 내성을 나타내지 못할 것이라는 의견이 학계의 지배적인 견해였습니다. 본 연구에서는 한강의 여러 지점에서 채취한 표층수를 이용한 바이롬 분석을 통해 총25개의 항생제 내성 유전자를 발견하였습니다. 그 중 4개의 신규 β-lactamase 유전자를 발견할 수 있었고 대장균 발현 실험을 통해 이 유전자 산물이 광범위 베타락탐분해효소(extended spectrum β-lactamase, ESBL)임을 확인하였습니다. 계통분석 결과 기존에 알려진 β-lactamase 분기군과는 다른 독특한 분기군을 구성함에 따라 이 유전자들을 한강 바이러스 메타유전체의 이름을 따서 HRV-1(Han River Virome β-lactamase-1)과 HRVM-1(Han River Virome metallo-β-lactamase-1)으로 명명하였습니다. 이번 연구를 통해 환경에 존재하는 파지에 의해 분해활성을 내포한 항생제 내성 유전자가 세균 군집으로 운반될 수 있다는 가능성이 실험적으로 입증되었습니다. 따라서 하수처리장과 도심 하천 등 여러 주요 환경에서 항생제 내
- Microbiome
- 2020.06.12
김동엽

전북대학교 치과대학, University of Pennsylvania

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 충치(dental caries; tooth decay)는 미생물이 형성하는 바이오필름(biofilm)과 그 바이오필름의 형성 및 산 생성에 연료로 사용되는 다이어트 의존성 구강질환입니다. 세계적으로 유병율이 높고 치료비용이 많이 들며, 상대적으로 치료하기 힘든 질병 중 하나입니다. 바이오필름은 미생물이 형성하는 하나의 건축물로서 exopolysaccharide (EPS) matrix는 바이오필름의 구조적 강직성에 기여하여 물리적인 제거를 용이치 못하게 하고, 항생제의 내성을 강화시키는 등 바이오필름과 관련된 질병의 주된 병인성으로 인식되고 있습니다. 현대의 시퀀싱기술과 이미징기술의 발달은 구강내 바이오필름의 구조적특징을 밝히는데 큰 기여를 하고 있습니다. 그 대표적인 예로, 건강한 성인의 플라그(plaque, 치아표면에 형성된 바이오필름)를 채취하여 그 구조적인 특성을 마이크론 단위에서 살펴본 연구가 있습니다(Mark Welch et al., PNAS, 2016). Human Microbiome Project를 일환으로 획득한 구강내 마이크로바이옴(oral microbiome)데이터를 이용해 미생물총의 상대적 구성비(microbial composition)와 그 공간적 구조(spatial organization)를 살펴본 연구로 미생물생태분야뿐만 아니라 치과연구분야에서도 많은 각광을 받았습니다. 하지만, 바이오필름의 공간적 구조가 어떻게 질병(충치)과 연관성이 있는가에 대한 고찰이 부족하고, 그 샘플링에서 큰 제약이 있었습니다(건강한 성인의 치아표면에 형성된 플라그를 이쑤시개를 이용하여 물리적으로 채취함). 저희는 Penn Dental Medicine (이하 유펜)의 소아치과와 협업하여 소아우식증(early childhood caries) 환아로부터 치아표면에 형성된 바이오필름에 물리적인 충격을 주지 않고 바이오필름의 원형을 유지한 상태에서 발치하였습니다(48-72개월 사이의 소아 중 유치가 더 이상 기능적으로 사용이 불가능할 때 발치함). 그 다음 검체를 실험실로 옮겨와서 이를 미생물계통분류에 의한 형광 표시법을 이용하여 그 구조적 특징을 살펴보았습니다. 그 결과 돔(dome)형태의 둥근 원형 구조가 빈번히 관찰되었고, 이를 공초점현미경으로 해부해서 살펴보았을 때, 충치균인 Streptococcus mutans가 중심부에서 높은 비율로 자리잡고 그 주변부로 다른 미생물들이 띠를 두른 형태인 corona와 같은 미생물의
- Proc. Natl. Acad. Sci. USA
- 2020.05.28
김선주

서울대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 본 연구에서는 한국 서해연안 및 주요 하구역의 퇴적물을 대상으로 잔류성 오염물질 및 잠재적 생물영향의 장기변동 특성을 평가했습니다. 서해연안은 지난 수십 년 동안 급격한 도시화와 산업화가 진행되었고, 한강, 금강, 영산강과 같은 주요 강 하구가 바다로 유입되므로 다양한 육상기인 오염물질로 생태계가 악화되어 왔습니다. 본 연구에서는 2010년부터 2018년까지 9년에 걸친 현장조사를 통해 장기간의 오염물질 농도 분포를 파악하고 유전자재조합 세포주와 발광박테리아를 이용한 생물활성평가를 수행하였습니다. 분석 대상물질은 그동안 해양환경에서 문제가 되어 왔던 다환방향족탄화수소 (유류성분), 스티렌올리고머 (미세플라스틱의 일종), 알킬페놀 (계면활성제), 중금속 등이었습니다. 이 물질들은 발암성 및 내분비 교란을 일으키는 물질로 알려져 있습니다. 분석 결과, 퇴적물 내 유기화합물질의 농도는 감소한 반면 중금속의 농도는 꾸준히 증가하는 경향을 보였습니다. 한편, 생물영향평가 결과 재조합세포주의 활성은 감소하였고 발광박테리아의 활성은 증가한 것으로 나타났습니다. 본 연구 결과를 통해 해양환경 내 잔류성 오염물질의 농도가 줄어들더라도 잠재적 생물영향이 있을 수 있다는 사실을 밝혔습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다. 서울대학교 해양저서생태학연구실은 바다와 생물의 상호작용을 이해하고 그 바다와 생태계의 가치를 탐구하는 곳입니다. 특히 해양저서생물에 대한 기초분류와 생태적인 연구부터 이들 생태계가 환경변화에 어떻게 적응하고 살아가는지에 대한 환경화학, 환경독성학적 연구에 이르기까지 다양한 분야와 주제에 대해 공부하고 있습니다. 해양저서생태학연구실의 연구 주제는 크게 세가지로 1) 해양생물의 분류 및 생태 구조 연구, 2) 해양생물의 생산성, 먹이망 등 생태 기능 연구, 3) 환경변화에 따른 해양생태계의 반응, 회복 등 생태계 건강성 연구가 있습니다. 중국, 캐나다, 호주, 미국 등 유수대학의 연구진과의 교류를 통해 세계적 수준의 다양한 융복합 해양연구를 선도하고 있습니다. 서울대학교 해양저서생태학연구실에 대해 궁금하시면 홈페이지를 방문해주세요. 특히 이달의 바다, 이달의 생물, 어서오션 등 볼거리도
- Mar. Pollut. Bull.
- 2020.04.01
김현

서울대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 식물 마이크로바이옴(plant microbiome)은 식물의 표면, 내부 및 주변(토양, 물 등)에서 식물과 상호작용을 하는 미생물 군집과 이들의 유전체의 총합을 뜻합니다. 식물 마이크로바이옴은 인간 및 동물의 장내 마이크로바이옴과 마찬가지로 식물의 영양, 생리, 생장 및 발달에 관여하며, 가뭄이나 염분 등의 환경 스트레스에 대한 내성, 그리고 식물 병원성 미생물 및 해충에 대한 저항성을 조절함으로써 식물의 적합도(fitness)에 깊게 관여한다는 것이 밝혀지고 있습니다. 이러한 식물 마이크로바이옴의 식물에 대한 영향과 함께 이와는 반대로 식물이 마이크로바이옴을 어떻게 구성하고 조절하며, 이에 관여하는 식물의 기주인자(host factor)가 무엇인지를 밝히고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 특히, 전유전체연관분석(Genome-wide association study, GWAS)가 마이크로바이옴 분야에서도 이루어짐에 따라 NRT1.1B (nitrate transporter and sensor)와 salicylic acid 등 식물 마이크로바이옴의 구조 및 기능에 영향을 주는 기주인자들이 밝혀지고 있습니다. 이러한 기주 인자의 조절을 합성미생물상(Synthetic community, SynCom)을 만들어 예측된 정보를 검증하기도 하고, 식물 생장 촉진이나 병해충에 대한 저항성 부여 및 환경 스트레스에 대한 내성 등 이로운 효과를 보여 실제 농업에 이용할 수 있는 프로바이오틱스(probiotics) 및 프리바이오틱스(prebiotics) 측면에서의 연구 또한 활발히 진행되고 있습니다. 이번 연구는 ‘식물의 진화 과정이 마이크로바이옴에 어떠한 영향을 주었을까?’라는 질문에 답하고자 수행되었습니다. 43개에 이르는 야생종 및 야생근연종(wild relatives) 벼와 국내외 육성 품종(variety)의 종자의 세균과 진균 마이크로바이옴을 분석함으로써 생태학적인 관점에서 식물과 마이크로바이옴을 이해해보고자 하였습니다. Phylosymbiosis라는 진화생태학적 측면에서 벼의 종 분화에 의한 기주 인자의 변화가 세균 군집에는 약하지만 유의미한 영향을 주는 것이 확인되었고, 진균 군집의 구조에는 영향을 주지 않음을 확인하여 진균 군집은 기주 인자보다 환경요인에 더 영향을 받을 수 있음을 예측할 수 있었습니다. 또한, 벼를 비롯한 작물에 있어 중요한 이벤트인 domestication에 대해 세균 군집
- Microbiome
- 2020.02.27
이남일

KAIST

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 현재 전세계 항생제의 약 70% 이상은 토양미생물인 방선균으로부터 생산됩니다. 방선균은 자연생태에서는 한 종당 다양한 생리 활성을 가지는 30~50여가지의 이차대사물질을 생산하고 있지만, 실험실 배양 환경에서는 대다수의 이차대사물질 생합성이 억제 되어 있습니다. 방선균의 이차대사산물들 중 절반 이상이 아직 구조와 효과가 밝혀지지 않았기에, 억제된 생합성을 촉진하여 신규 항암제 또는 항생제를 발굴하고자 하는 노력이 계속되어 오고 있습니다. 특히 모든 항생제에 대하여 내성을 가지는 슈퍼박테리아의 창궐로 방선균을 이용한 새로운 타입의 항생제 개발에 대한 국내외 관심이 커지고 있습니다. 공생배양은 방선균과 토양에서 공생하고 있는 미생물을 같이 배양함으로써 자연생태를 모방하여 방선균의 비활성화 이차대사산물 생산을 유도하는 대표적인 방법 중 하나입니다. 하지만 미생물 상호작용의 복잡성 때문에, 아직까지 미생물 간 어떤 상호작용이 이차대사산물 생합성을 촉진하는지 그 기작을 밝힌 보고는 없습니다. 본 연구진은 공생배양 동안에 미생물간 상호작용을 연구하여 방선균의 이차대사산물 생산 조절 기작을 이해하고자 하였습니다. 본 연구에서는 방선균과 토양미생물인 점액세균의 공생배양을 시도, 방선균의 항생제 생산을 촉진하였고, 이 조건에서의 전사체 분석을 통하여 방선균과 공생미생물 간 철 이온에 대한 활발한 경쟁이 존재한다는 실마리를 얻을 수 있었습니다. 추가적인 실험들을 통하여, 방선균은 철 이온 경쟁 과정에서 우위를 차지하기 위하여 항생 효과와 철 이온 결합 기능을 동시에 가지는 이차대사산물 생산을 증가 시키는 것을 관찰할 수 있었습니다. 밝힌 내용을 바탕으로, 8종의 방선균들을 철이 결핍된 환경에서 배양한 결과, 신규 물질을 포함한 21개의 이차대사산물 생산을 활성화 시킬 수 있었습니다. 이와 같은 자연생태의 미생물 상호작용 이해를 기반으로 한 방선균의 비활성화 이차대사산물 생산 유도 기법은 신규 항암제 및 항생제 후보 물질 확보를 가속화 시킬 방법이 될 것이라고 기대하고 있습니다. 모든 논문들이 소중하지만, 다사다난했던 연구 과정의 결과물인 이번 논문에 애정이 많이 갑니다. 미생물간의 복잡한 상호작용을 시스템 레벨로 이해하고 그 중 의미 있는 상
- ISME J.
- 2020.02.12