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2012년 5월 11일 시사매거진에 나온 교수님 보도자료입니다.

작성자
theochem
작성일
2014-07-30 15:01
조회
674

생명체의 기능 조절을 통한 생명현상 유지의 비밀 탐구


1차년도 연구계획 조기 달성으로 후속 연구 돌입




2012년 05월 11일 (금) 16:30:52 취재_공동취재단  top@sisamagazine.co.kr
 


생명체들은 그 내부의 수많은 생체고분자들이 구성하는 여러 화학 반응 네트워크를 통해 각종 기능을 발현하고, 환경 변화에 따라 기능을 조절하여 생명현상을 유지한다. 이때 생체고분자 반응 네트워크의 결과물로 생성되는 단백질 등 결과물 분자들의 개수 통계 분포와 반응 시간의 확률분포는 생명체 기능의 통계분포, 의사 결정의 통계분포, 때로는 바이러스에 감염된 세포의 삶과 죽음을 가늠하기도 하는 매우 중요한 것이다.
중앙대학교 화학과 성재영 교수 연구팀은 생고분자 구조-반응성 요동과 모든 화학반응에 편재하는 근원적 불확실성을 세포가 어떻게 조절하여 생명 기능을 구현하는지 이해하고 더 나아가 예측하는 것을 목표로 연구를 진행하고 있다. 2010년 성 교수 연구 그룹은 생 고분자 화학 반응의 확률적 성질을 기술할 수 있는 새로운 화학반응 속도 이론을 제시하였는데 이 이론이 Harvard 화학과 Sunney Xie 교수 그룹에서 수행한 단일 효소 분자의 반응시간 확률분포 실험 결과를 정량적으로 설명할 수 있는 유일한 이론으로 드러나 학계의 주목을 끈 바 있다.

 

현대 네트워크 생물학의 진일보를 예고하다

중앙대학교 화학과의 성재영 교수는 현재 한국연구재단 도약연구사업의 일환으로 “세포 내 생고분자들의 요동치는 반응성이 세포의 유전자 발현 통계분포 조절 능력에 미치는 영향의 정량적 연구”를 진행하고 있다. 이 연구과제는 주어진 총 3년의 연구 기간 중 현재 1차년도 연구가 진행되고 있는데, 성교수는 “당초 연구 계획에 비해 빠르게 연구가 진행되고 있다”고 밝혀 연구 진행이 순항 중임을 알렸다. 생명체가 생명 현상을 정상적으로 유지하거나 조절하는데 있어 개별 생고분자의 화학 반응들의 불확실성과 불균일성을 얼마나 정확하게 조절할 수 있는지, 그리고 어떤 방법으로 조절해 내는지를 연구하는 현대 네트워크 생물학의 이론적 기술 수준 및 실험 데이터 해석 수준을 한 단계 끌어올릴 것으로 전망되는 이 연구는 년차에 따라 총 세 단계의 연구진행 정도를 계획하고 있다.
1차 년도는 간단한 단일 효소 반응의 반응 결과분자 개수 통계를 정량적으로 설명할 수 있는 새로운 해석이론 및 전산모사법 정립, 2차 년도는 유전자 발현 과정을 구성하는 개별 생고분자 반응과정들의 모델화를 거쳐 단일 유전자 발현 통계분포를 기술할 수 있는 새로운 해석이론과 전산모사 방법 정립, 3차 년도는 포항공대 이남기 교수팀과 공동연구를 통해 세포 내에 다른 색 형광을 내는 두 종류의 단백질을 발현시키는 dual reporter system을 유전자 조작을 통해 구현하고 조건 변화에 따라 세포의 두 형광 단백질 통계 분포 조절양상 변화를 정량적으로 조사하고 해석해 내는 것이 주요 연구계획이다.
성 교수는 “1차년도 연구에서 간단한 효소 반응에 대해 생고분자의 요동치는 반응성이 반응 결과물 통계 분포에 미치는 영향을 기술할 수 있는 새로운 반응속도 이론과 전산모사 방법을 개발하는 것이 목표였는데, 현재 이 연구 목표가 예정보다 약간 일찍 달성되어 이미 논문이 출판되었고, 당초 2차년도와 3차년도에 예정되어 있던 연구과제들이 진행되고 있다”며, “이 연구에서 제안된 새로운 반응속도 이론은 본 연구에 파생될 후속 연구에 응용될 것”이라고 전했다. 예를 들면, 세포의 분열 또는 증식속도 조절기작, 신경세포들 간 신호전달 과정의 불확실성 및 노이즈 제어기작, 심장박동 주기 조절기작 등 생체 고분자들의 화학반응 네트워크로 구현되는 세포나 생체의 다양한 기능 조절 범위를 정량적으로 연구하는데 성 교수 연구팀의 연구 결과에서 제안하는 새로운 이론적 접근법이 사용되고, 이 생명체들의 기능조절 기작에 대한 이해는 생체기능 조절에 문제가 생겨 일어나는 질병들에 대한 치료방법을 새롭게 제안 하는데 기여할 것으로 기대되고 있다.
기사원문 : http://www.sisamagazine.co.kr/news/articleView.html?idxno=10913