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1박테리오파지

'박테리오파지' 에 대한 통합검색결과 12건입니다.

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김성은

서울대학교

2024 노벨 화학상을 수상한 알파폴드의 단백질 구조 예측은 인공지능의 구조 예측 정확도를 실험에 상응하는 수준으로 향상시켰습니다. 단백질은 생명체 내 필수 분자로, 특히 단백질의 3차원 구조는 각 단백질의 기능과 밀접한 관련이 있어, 수십년간 구조를 밝히기 위한 노력이 지속되었습니다. 최근 단백질 구조를 예측하는 인공지능이 고도화되었고, 이는 실험에 비해 구조를 밝히는 데 소요되는 시간과 비용을 줄여 단백질 구조 규명을 가속하였습니다.
- Nucleic Acids Res.
- 2024.12.13
조영진

아주대학교

Clostridioides difficile 감염(C. difficile infection; CDI)은 항생제 투여로 인한 장내 미생물 구성의 변화로 발생한 생명을 위협하는 설사성 질환의 주요 원인으로 부상했습니다. 현재 CDI의 치료를 위해 vancomycin, metronidazole 등의 항생제가 사용되고 있지만, 항생제는 장내 정상 미생물에도 영향을 미쳐 CDI 재발 가능성을 높이는 문제가 있습니다.
- Int. J. Antimicrob. Agents
- 2024.06.11
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
이종민

부산대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 개는 미약한 냄새에 의지하여 폭발물이나 마약을 탐지하기도 하고 야외에서 실종자를 수색하는 일을 수행하기도 합니다. 매우 혼잡한 잡음이 많은 환경에서 미세한 냄새 차이를 감지하는 소자를 개발하면 탐지견 혹은 훈련된 사람의 역할을 대신할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이런 목적으로 동물의 후각 기관의 형태를 모방한 소자를 ‘전자코’라 합니다. 최근 환경오염으로 인한 유해물질의 위협과 공기를 통해 전파되는 호흡기 질환에 대한 우려와 같은 부정적인 동기뿐 아니라 인류의 삶의 질을 높이기 위한 긍정적인 목적을 달성하기 위해 냄새에 기반해 물질을 검출하는 ‘전자코’에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 그러나 개의 후각 수용체가 220만 개 이상으로 알려져 있습니다. 단순히 동물의 후각기관을 모방하는 방식으로 탐지견의 능력을 확보하기 위해서는 비슷한 숫자의 수용체가 필요로 할 것이며 이를 공학적으로 구현하는 것은 쉽지 않습니다. 지금까지 여러 유/무기 수용체를 감지부로 사용하는 전자코들이 개발돼 왔으나, 반응의 다양성을 높이는 것이 쉽지 않으며 수용체별로 특성이 제각각이기 때문에 체계적인 상관관계를 밝혀내기가 쉽지 않다는 단점이 존재합니다. 부산대학교 연구팀은 지금까지 M13 박테리오파지(파지)를 기반으로 한 기능성 재료 개발을 진행하고 있습니다. 외가닥 DNA 바이러스 중 하나인 M13박테리오파지는 폭 6.6nm(나노미터, 10억분의 1), 길이 880nm인 바이오 물질이며 2,700여 개의 표면 단백질이 중심의 외가닥 DNA를 나선형으로 감고 있습니다. 유전공학 방법으로 파지의 DNA를 조작하면 동일한 플랫폼을 유지하면서도 원하는 화학 특성을 탑재할 수 있습니다. 이를 활용하면 전자코 감지부의 영향을 체계적으로 분석할 수 있고 이에 따라 효과적인 전자코 개발 전략을 수립할 수 있을 것으로 판단했습니다. M13 박테리오파지의 반응성은 파지가 외부 물질(VOCs, 휘발성유기화합물)에 노출될 경우 흡착친화도에 비례해 물질의 흡착정도가 변하면서 나타나는 센서의 색 변화를 정량적으로 분석해 구할 수 있습니다. M13 파지의 물성을 보다 정확하게 이해함으로써 고효율의 나노-바이오 전자코를 제작하기 위해 DFT(Density Functional Theory, 밀도 범함수 이론) 시뮬레이션을 수행하였습니
- Biosens. Bioelectron.
- 2021.08.31
최인영

고려대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 박테리오파지(bacteriophage)는 세균(bacteria)을 숙주로 하여 기생하는 바이러스의 일종으로 세균이 존재하는 곳 어디에서나 발견될 수 있습니다. 박테리오파지는 항생제 대체제로서 활발히 연구되고 있으며 특히, 유해균 저해를 위한 활성화 물질(active agent)로 활용되고 있습니다. 항균 물질(antimicrobial agent)로의 박테리오파지는 식품의 미생물 오염을 저해하기 위한 수단으로 많이 연구되고 있으나 박테리오파지를 이용한 항균력(antimicrobial activity)을 지닌 식품 포장 개발은 미진한 실정입니다. 본 논문은 박테리오파지를 이용하여 항균력을 지닌 식품 포장재 개발을 시도하였습니다. 박테리오파지는 용원성 생활사(lysogenic cycle)와 용균성 생활사(lytic cycle)의 두가지 생활사(life cycle)를 가지고 있습니다. 그 중, 용균성 생활사는 숙주 세포 감염 후, 세포 내부에서 박테리오파지가 복제된 후, 특정 효소를 이용하여 세포를 용혈(lysis)시킨 후, 세포 외부로 박테리오파지가 방출될 수 있습니다. 본 논문은 용균성 생활사를 지닌 Escherichia coli ( E. coli )를 숙주로 하는 박테로오파지인 phage T4를 이용하였습니다. 기재 필름으로는 생분해성 폴리머인 polycaprolactone (PCL) 필름을 사용하였습니다. Phage T4을 PCL 필름 표면에 부착시키기 위하 PCL 필름 표면의 활성화기(functional group)를 노출시키기 위해 화학적 기법을 활용하였습니다. 표면 활성화를 위해 NaOH 노출을 우선적으로 실시하였으며 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride (EDC)/N-(sulfo-NHS) coupling을 활용하여 phage T4을 PCL 표면 위에 부착하였습니다. 본 논문에서 개발된 phage T4를 이용한 항균 PCL 필름은 식품 저장에 활용하였을 때 성공적인 균 저해 효과를 보였으며 이는 Food Chemistry에 게재되었습니다. 사실, phage T4를 PCL 필름 표면 위에 부착시키기 위해 논문 기획 당시에는 전하를 띠는 phage T4 head와 필름 표면에 상대적 전하를 유도하여 부착시키는 정전기적 기법을 활용하려 하였습니다. 다만, 사전 실험 진행 중 화학적 기법을 control로 하여 진행하였는데 정전기적 기법에 비해 월등히 강한 부착 효과를 보였습니다. 따라서, 실험 방향을 바꿔 화학적 기법에 대한 연구를 시도하였으며 강
- Food Chem.
- 2021.01.14
권준기

서울대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 박테리오파지(bacteriophage)는 세균(bacteria)을 감염시켜 숙주로 하는 바이러스입니다. 박테리오파지는 세균을 숙주로 하여 성장을 방해하기 때문에 식중독균, 항생제 내성균과 같은 인체에 유해한 균을 박테리오파지를 활용하여 control할 수 있습니다. 이는 최근에 항생제의 오남용으로 인하여, 항생제에 대한 내성을 갖는 세균의 증가 및 한 세균이 여러 항생제 내성을 갖는 다제내성균이 증가와 같은 문제점이 대두되고 있기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다양한 항생제 대체재가 연구되고있습니다. 그 중 하나로서 박테리오파지가 항생제 대체재로서 유해균을 저해시킬 수 있는 연구가 전세계적으로 많이 진행되고 있습니다. 박테리오파지는 두가지 생활사(life cycle)을 가지고 있는데, 첫번째는 박테리오파지의 DNA가 숙주인 세균의 genomic DNA에 들어가 프로파지(prophage)형태로 복제를 하게 되는 용원성 생활사(lysogenic cycle), 두번째는 박테리오파지가 숙주 세균을 감염 시킨 후 박테리오파지의 DNA가 복제되고, 박테리오파지의 구성이 되는 capsid, tail과 같은 몸통이 되는 단백질을 합성한 후 복제된 DNA를 포함하여 조립하여 숙주 세균의 펩티도글리칸(peptidoglycan) 층을 특정 효소로 분해하여 숙주 세균을 깨서 나오는 용균성 생활사(lytic cycle) 입니다. 이 때 용균성 생활사에서 나온 특정 효소가 바로 “Endolysin”이라는 효소인데 본 논문에서는 Clostridium perfringens 라는 식중독균을 숙주로 하는 박테리오파지 CPAS-15 의 endolysin을 기반으로 실험이 진행되었습니다. 본 논문에서는 CPAS-15의 endolysin인 LysCPAS15의 host range assay, 효소 안정성 시험, 식품적용시험을 통해 C. perfringens 저해 및 식품에 적용 가능성을 확인하였습니다. 또한 Endolysin효소는 Enzyme activity domain(EAD)와 cell-binding domain(CBD)라는 두 가지 domain으로 구성되어 있는데 이 중 CBD효소의 경우 모든 세균의 펩티도글리칸에 붙는 것이 아닌 박테리오파지가 숙주로 하는 특정 세균에만 특이적으로 붙게 됩니다. 본 논문에서는 이를 활용하여, CBD에 enhanced green fluorescence protein(EGFP)를 결합하여 fusion protein을 제작하였고 신속하게 식품으로부터 C. perfringens 를 검출할 수 있는 새로운 검출 방
- Food Chem.
- 2020.12.29
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
김수현

인하대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 박테리아는 눈에 보이지는 않지만 그 생물량은 지구 상의 생물 중 최대를 차지하고 있으며, 그만큼 생태계의 구성과 유지에 큰 기여를 할 것으로 예측되고 있습니다. 그 역할을 제대로 이해하는 일은 지구 환경의 보존 및 예측을 위해서도 중요하지만, 현재까지 우리가 알고 있는 지식은 극히 일부분에 불과합니다. 이 연구는 담수 환경에서 가장 높은 밀도로 존재하는 박테리아 acI clade에 속하는 균주 2개의 순수 배양체를 확보하는 데에 성공하여, 이들의 생태적 기능을 밝혀 내기 위한 초석을 마련한 것에 의의가 있습니다. 연구 대상인 Actinobacteria acI clade는 지구 상에 있는 대부분의 담수 환경에서 공통적으로 발견되며 때로는 전체 박테리아 군집에서 50%를 차지할 만큼 매우 높은 우점도를 가지고 있어 담수 생태계에서 중요도가 매우 클 것으로 예상되었지만, 그 배양이 불가능했던 이유로 오랜 세월 동안 연구의 진전이 더디게 이루어져 왔습니다. acI clade 박테리아가 가지는 대표적 특징 중 하나는 1.2-1.4 Mbp의 작은 크기의 streamlined genome을 가지고 있다는 것입니다. 이는 SAR11이나 Prochlorococcus, AOA 등 바다의 우점 미생물군들도 가지고 있는 특징으로, 빈영양상태의 환경에서 성공적으로 적응하는 과정에서 불필요한 기능을 버리며 genome reduction 과정을 거침으로 인해 나타나는 결과입니다. 이 과정에서 때로는 생존에 필수적인 유전자를 잃어버리게 되는 경우도 있는데, 환경에 있을 때는 같이 존재하는 다른 미생물들이 생성해놓은 "공공재"를 이용하여 생존할 수 있게 되고, 이는 상대적으로 다른 미생물들에 비해 높은 대사적 효율을 가지게 되는 결과로 이어져 이들이 우점 할 수 있게 되는 비결이 되기도 합니다. 이를 "metabolic dependency"라고 하는데, 이 미생물들은 실험실에서 순수 배양을 시도하게 되면 그 도움을 받을 수 없기 때문에, 이 경우 어떤 도움이 필요한지 밝혀 내어 배양 조건을 조성해주는 것이 배양의 포인트가 됩니다. Prochlorococcus와 AOA의 경우 ROS scavenging system이 결핍되어 있어 이것을 해소해주는 것이 중요하다는 사실이 이미 기존의 연구결과로 나와 있었으므로, 여기에 힌트를 얻어 본 연구에서는 hydrogen peroxide를 제거하는 것으로 널리 알려진 카탈레이스를 배지에 첨가하여 마침
- ISME J.
- 2019.05.28
하상도

중앙대학교

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 14년째 식품위해미생물 생육특성 및 제어연구를 진행해 오면서 오염된 식품이나 식품작업 표면에서 세균을 죽이거나 제거하는 화학적, 물리적 살균법을 개발해왔다. 그러나 포자를 형성하지도 않으면서 잘 죽지 않고 저항성이 강한 세균들이 있었고 그 원인이 바로 바이오필름(biofilm, 생체막) 형성이었다. 설거지를 할 때 식기를 하루 이상 방치하면 표면이 미끄덩거리는데, 이것이 바로 식품가공설비나 기구, 식품 표면에 생성된 바이오필름이다. 바이오필름은 부유세균과는 달리 미생물이 당, 단백질 및 핵산을 생산해 메트릭스를 형성하고 미생물이 증식해 복잡하게 얽혀 있는 3차원의 구조물로써 열, 건조, 산, 항생제 등 여러 환경적 스트레스에 강한 저항성을 갖게 한다. 그래서 미생물 감염질환의 65%가 바이오필름 형성과 관련되어 있다는 보고가 있다(Lewis, 2001). 따라서, 기존의 살균법으로는 제거하기가 어렵다는 것이라 새로운 패러다임의 제어법 개발이 절실하다. 수산물중 프리미엄 식품으로 알려진 새우(shrimp)는 Vibrio속, Aeromonas hydrophila, Salmonella속, Listeria monocytogenes와 같은 식중독균에 오염돼 식중독 문제를 야기시킬 수 있다. 수산물 중 식중독균 오염은 주로 자연적으로 발생하는 바이오필름 형성에 근거한다. 장염비브리오균(V. parahaemolyticus)은 다양한 표면에서 바이오필름을 형성해 우리나라를 포함한 여러 나라에서 세균성 위장염을 일으키는 주요 원인체 중 하나다. 이번에 Biofouling에 발표한 연구에서는 수산물에서 분리된 22종의 장염비브리오균을 사용해 strain 다양성, 세균의 생리적 특징과 바이오필름 형성능과의 상호관계성, 바이오필름 형성과 병원성에 대한 분자생물학적 특징, 쿼럼센싱 탐색 및 검출에 대해 연구하였다. 아울러, 식품성분(포도당, 소금)과 정유(essential oil)에 의한 새우 표면, 식품 작업장의 스테인레스스틸 및 폴리스틸렌 표면 중 형성되는 바이오필름 저감화 가능성을 테스트해 보았다. V. parahaemolyticus 바이오필름 형성능은 cell surface hydrophobicity, autoinducer (AI-2) production, 그리고 protease activity와 연관성이 매우 높았다. Field emission scanning electron microscopy (FESEM)으로 두꺼운 3-D structures 형성균이 강한 biofilm-forming strains이라는 것으
- Biofouling
- 2016.03.31
김지형

서울대학교 수의과대학, 한국해양과학기술원

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 페니실린이 상용화되어 사용되기 시작한 1943년부터 인류는 다양한 병원성 세균에 대한 공포심을 덜게 되었으나, 이에 대한 역효과로 기존 항생제에 내성을 획득한 세균을 구제하기 위하여 지속적으로 더 강력한 항세균제(or 항생제)를 개발해야만 하는 상황에 놓이게 되었습니다. 그 동안의 항생제 오 ∙ 남용과 세균에 대한 진단 ∙ 분석 기술의 발전으로 인하여, 최근 한가지 이상의 항생제에 내성을 나타내는 다제내성균(슈퍼박테리아)이 보건의료를 비롯한 다양한 농 ∙ 수 ∙ 축산 분야에서 높은 비율로 검출되고 있으며, 전세계 공중보건 및 농 ∙ 수 ∙ 축산 분야의 심각한 손실을 야기하고 있습니다. 이러한 항생제 내성 세균의 창궐에 대항하여 항생제 대체제로서 주목 받고 있는 박테리오파지(Bacteriophage, 이하 파지)는 특정 세균만을 선택적으로 감염하는 바이러스로써 2006년 미국 식품의약국 (FDA)에서 식품첨가물로 승인된 시점과 맞춰 서구에서 학술적으로 활발히 연구되고 있으며(사실 20세기 초부터 동유럽 및 구소련에서 활발히 연구되어 왔지만), 2014년 미국 국립 알러지/감염병 연구소 (NIAID, National Institute of Allergy and Infectious Diseases)는 파지 요법 (bacteriophage therapy)를 '항생제 내성과 싸우기 위한 7대 무기'로 선정하기도 하였습니다. 이러한 파지 요법은 항생제 오 ∙ 남용이 가장 심각한 수산양식 분야에서도 활발히 연구되고 있으며, 다양한 수생동물의 항생제 내성균에 의한 질병 치료 및 발생 억제에 있어 성공적인 결과를 보고하고 있습니다. 본 논문은 연어과 어류에서 절창병(Furunculosis)를 일으키는 Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida라는 항생제 내성 세균에 대한 파지 요법의 효과 검정에 관련된 연구결과를 담고 있습니다. 연어과 어류는 타 어종과 다르게 회유를 통해 종족번식을 하기에 생태학적으로 매우 중요한 위치를 차지하고 있으며, 수산 식품으로도 효용가치가 매우 높은 중요한 어종입니다. 양식 연어에서 절창병은 상품가치를 급격히 하락시키며 대량 폐사를 일으키기에 반드시 구제해야 할 질병 중에 하나이며, 원인균인 A. salmonicida는 최근 높은 항생제 내성률을 나타내어 이에 대한 대책이 시급하게 요구되고 있습니다. 최근 10년 동안 항생
- Transbound. Emerg. Dis.
- 2015.11.25
김우재

University of California, San Francisco

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 초파리 유전학의 도구들이 매우 빠르게 발전하면서, 신경회로망의 수준에서 행동을 분석할 수 있는 시대가 된지는 꽤 오래되었습니다. 초파리 유전학의 전통과 그 도구들이 합쳐지면, 신경회로망과 유전자의 영향을 단일세포 혹은 아주 적은 수의 뉴런들에서 한 두개의 유전자가 어떻게 행동을 조절하는지를 분석할 수 있습니다. 이를 행동유전학(Behavioral genetics)라고 부르고, 이 분야는 시모어 벤저 (Seymour Benzer)라는, 원래는 T4 박테리오 파지를 연구하던 분자생물학자의 기여로 탄생했습니다. 벤저의 스승은 닐스 보어의 친구이자 원래는 물리학자였다가 분자생물학으로 넘어와 '파지 그룹(phage group)'을 만들어 분자생물학의 중흥기를 이끌었던 막스 델브뤽 ( Max Delbrück ) 입니다. 현재 저희 실험실의 PI이신 Yuh Nung Jan 교수님은 델브뤽 교수 밑에서 박사학위를 하시고, 벤저의 실험실에서 박사후 연구원을 하셨습니다. 그리고 Jan 교수님도 원래는 물리학으로 과학을 시작하셨습니다. 예쁜꼬마선충이라는 분야로 노벨상을 수상한 시드니 브레너도 원래는 분자생물학을 연구하다가 선충이라는 분야로 뛰어드신 분이지요. 이 분야의 선구자들이 그랬듯이, 저도 원래는 분자바이러스학을 전공했지만, 많은 과학책들을 읽으면서 어릴때부터 꿈꾸었던 행동연구를 하기 위해 이 실험실에 합류했습니다. 일종의 모험인 셈이었는데 연구에 진척이 있어서 다행이라고 생각하고 있습니다. 초파리 행동유전학의 전통은 오래 되었고, 생체시계, 기억, 학습, 성적행동 등의 진보는 대부분 초파리에서 이루어져 현재는 생쥐와 선충, 그리고 물고기 등으로 이어지고 있습니다. 앞서 말씀드렸듯이 유전학 도구들이 너무나 빠른 속도로 발전하고 있기 때문에, 초파리의 행동을 단일 뉴런과 단일 유전자 차원에서 매우 국소적이고 특이적으로 연구할 수 있는 시대가 되었고, 하워드 휴즈 의학연구소 (HHMI)는 이를 위해 몇해 전 '자닐리아 팜 (Janelia Farm)'을 만들고 이러한 기초연구에 투자하고 있습니다. 현재 미국의 초파리 연구의 중심엔 행동유전학이 자리잡고 있습니다. 제 논문은 초파리 수컷의 섹스시간, 즉 Mating duration을 다루는데, 초파리 수컷들은 다른 수컷들과 함께 자란 경우 혼자 자란 수컷보다 섹스를 오래 합니다. 그 이유는 분명하지 않
- Neuron
- 2013.12.10
남윤성

Massachusetts Institute of Technology

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명 이번 논문은 빛 에너지를 이용하여 물로부터 전자와 수소 이온을 분리해내는 과정에 대한 것입니다. 다르게 표현하면, 빛 에너지를 화학 결합 안에 저장하는 것이라고 할 수 있습니다. 궁극적으로는 태양 빛이 갖고 있는 에너지를 수소 분자와 같은 화학 연료의 형태로 저장하겠다는 것을 목표로 하는 것입니다. 개념적으로는 '광합성'과 유사합니다. 다만, 식물이나 조류(algae), cyanobacteria에서는 저장이 보다 용이한 다른 형태의 연료 또는 식량의 개념에 해당하는 분자들을 만들게 됩니다. 이산화탄소를 탄소원으로 사용하는 차이도 있습니다. 지금까지 빛으로부터 에너지를 얻는 연구는 주로 어떻게 하면 에너지를 전기의 형태로 생성해내느냐에 집중되어 왔습니다. 우리가 흔히 듣는 태양광 발전 또는 photovoltaics로 불리우는 것입니다. 하지만, 태양 빛 에너지는 시간이나 지역에 따라 매우 큰 편차를 지니고 있기 때문에, 그 사용을 확대시키는 데에 몇 가지 문제를 지니고 있습니다. 이런 문제를 해결하기 위한 직접적인 조치로 오바마 행정부에서는 작년에 Smart Grid 프로그램을 발표하고, 그에 대한 연구와 정책을 진행하고 있습니다. 마찬가지로, 빛 에너지로부터 수소와 같은 화학연료(간단히 태양연료로 불립니다)를 만드는 연구는 태양 에너지 활용의 편의성을 획기적으로 향상시킬 수 있기 때문에, 최근 많은 관심을 받고 있습니다. 이번 논문은 태양 연료를 만드는 과정에서 가장 첫번째 단계이자, 가장 어려운 부분에 해당하는 광자를 흡수하여 물을 산화시킴으로 수소와 전자를 만드는 과정을 다룹니다. 특히, 촉매 성분인 iridium oxide를 인지하고 결합하는 펩타이드가 발현되는 생물학적 지지체인, 유전적으로 조작된 M13 박테이오파지(M13 bacteriophage)를 도입하여 반응 효율에 중요한 두 가지 요소의 역할을 실험적으로 증명하였습니다. 첫번째는 빛을 흡수하는 염료 성분인 포피린 (porphyrin) 분자들을 박테리오파지 위에 화학적으로 결합시켜 흡수된 빛 에너지가 포피린 사이를 흐를 수 있다는 것을 밝히고, 이러한 현상이 함께 결합된 촉매에 보다 많은 에너지를 전달시키는 중요한 역할을 하는 것을 증명하였습니다. 두번째는 박테이오파지에서 발현된 펩타이드에 의해 포피린과 iridium oxide가 강한 산화조건의 수용액 안에서도 안정적으로 배열되
- Nat. Nanotechnol.
- 2010.04.16

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