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김혜진
김혜진(Hyejin Kim) 저자 이메일 보기
서울시립대학교
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Enzyme-Driven Hasselback-Like DNA-Based Inorganic Superstructures
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

저희 연구실에서는 DNA, RNA와 같은 유전자를 재료로 하여 다양한 생체 적합 소재를 개발하는 연구를 주로 진행하고 있습니다. 특히, 생체 내에서 유전자를 다음 세대로 전달하는 데에 핵심적인 역할을 하는 다양한 생체 효소의 유전자 복제 공정에 착안하여 새로운 생체 적합성 소재를 개발하는 데에 집중해왔고, 이번 연구에서는 DNA 중합효소가 마그네슘 이온을 보조인자로 사용하여 DNA를 복제하는 과정에서 성질이 비슷한 다른 무기 이온들 역시 DNA 복제에 보조 인자로서 사용될 수 있을 것이며 사용된 무기 이온의 성질을 이용하면 인체 조영 및 질병 진단 기술에 활용될 수 있다는 점에 착안하여 연구를 시작하였습니다.

본 연구를 진행하기 위해 DNA 복제 과정에서 마그네슘의 역할을 대체할 수 있을 것으로 생각되는 마그네슘과 성질이 비슷한 무기 이온의 후보를 우선적으로 선정하고 생산 공정에서 사용되는 무기 이온의 종류, 재료가 되는 물질들의 농도 및 DNA 의 염기서열 조절을 통해 최종 생산물인 DNA-무기물 복합체의 모양, 구성 물질 및 기능을 조절하는 데에 성공하였습니다.

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<그림. DNA 기반 다양한 구조의 생체 친화적 복합체 (왼쪽)와 해슬백 포테이토 유사 구조의 DNA-망간 복합체를 전자주사현미경으로 본 사진(오른쪽)>

이번 연구 성과는 생산 공정에서 무기 용매 등 생체에 독성이 강한 용매를 사용하지 않고 생체와 유사한 환경에서 진행하여 생체에 적용이 가능한 DNA-무기물 복합체를 합성할 수 있는 방법의 개발에 가장 큰 의의를 둘 수 있다고 생각합니다. 이렇게 개발된 생체 적합성 DNA 기반 무기 소재는 기존 화학 합성법의 한계를 극복하고 MRI 조영제, 암 진단 표지자, 유전자 전달체 뿐만 아니라 생체 전지의 전극 물질로서도 폭넓게 활용할 수 있는 가능성을 확인하였습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저는 서울시립대학교 화학공학과 이종범 교수님의 연구실 (지능형 생체나노소재 연구실) 에서 연구를 수행하고 있습니다. 저희 연구실에서는 생체 고분자인 DNA, RNA 및 단백질을 기반으로 한 생체 적합성 신소재를 개발, 응용하는 연구를 수행하고 있습니다. 이번에 발표된 DNA 기반 생체 친화적 무기 복합체 (Advanced Functional Materials, 2017) 이외에도 크기 조절이 용이한 자가 조립 siRNA 나노구조체 (Advanced Science, 2017), DNA 나노입자 기반 바코드 시스템 (Nanoscale, 2017), 손톱 크기의 RNA 멤브레인 (Nature Communications, 2014) 과 같은 다양한 신개념의 DNA 및 RNA 기반 기능성 구조체를 개발하고 이를 유전자 치료 및 질병 탐지와 같은 의학적으로 응용하는 연구를 진행하고 있습니다.

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연구실 홈페이지: http://bna.uos.ac.kr/

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

DNA 와 RNA 및 단백질을 기반으로 하여 의료 분야에 폭넓게 활용될 수 있는 새로운 형태와 기능의 바이오 소재 개발을 진행하면서 개발된 소재가 응용 연구 및 타 연구기관과의 협력 연구를 통해 활용되어 의료 분야에 실제적 적용의 가능성을 확인하였을 때에 가장 큰 보람을 느낍니다. 이와 같은 소재 개발을 비롯한 많은 기초 연구들이 당장의 인류의 삶을 윤택하게 하는 데에 미치는 파급 효과는 미미할 지 모르지만 이러한 기초 연구들이 있기에 모든 기술의 진보가 있을 수 있었다고 생각하고 저희가 조금이나마 기여를 할 수 있다는 믿음이 큰 힘이 됩니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저도 누군가에게 조언을 해주기에 부족함이 많아 제가 교수님과 졸업한 선배들께 얻은 귀한 가르침을 나누자면, 늘 배움의 자세를 잃지 않아야 한다는 것입니다. 학부생에서 대학원생이 되고, 향후 자신의 분야의 전문가가 되고 난 이후에도 나태해지지 않고, 또 뜻대로 풀리지 않는 연구에도 좌절하지 않고 늘 발전하는 연구자가 되기 위해서는 항상 배움의 자세를 잃지 않아야 한다는 게 참 중요한 일인 것 같고 저도 그 점을 잊지 않도록 노력하고 있습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

유전 물질을 활용한 새로운 형태와 기능의 바이오 소재의 개발이 이제까지의 주요한 연구 목표였다면 앞으로는 소재의 실제적 적용을 위해 학회 참석이나 공동 연구 참여 등 주어진 기회를 최대한 활용하여 의료 분야를 비롯한 에너지 분야, 환경 분야 등 바이오 소재가 접목되어 큰 시너지 효과를 낼 수 있는 폭넓은 분야의 지식을 습득하고 개발된 소재가 더욱 다양한 방면에 활용될 수 있도록 하는 것이 현재의 목표입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

항상 새로운 아이디어가 넘치시고 저희를 항상 믿어주시고 아낌없이 격려해주시는 이종범 교수님께 감사 드립니다. 이종범 교수님의 아낌없는 지도와 가르침 덕분에 지금과 같은 좋은 성과를 얻을 수 있었습니다. 또한 학위과정 중 늘 서로에게 힘이 되어주며 함께하는 BNA 식구들에게도 감사의 마음을 전합니다. 그리고 따뜻한 사랑과 응원을 아끼지 않는 엄마, 부족한 저를 늘 아껴주시고 응원해주시는 시부모님께도 진심으로 감사 드립니다. 마지막으로 항상 곁에서 버팀목이 되어주고 조력자가 되어준 남편, 정재필님 진심으로 고맙습니다.
 등록일 2017-12-18
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