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교육 Academic

생명과학기술대학 College of Life Science and Bioengineering

KAIST가 그동안 특화해 온 생물학, 뇌과학, 의과학동과 IT/NT에 기반을 둔 Bio분야의 학문적 역량을 집적하고, KAIST 내 KI for Biocentury의 융합연구 환경을 보다 효율적으로 지원하고자 설립된 대학입니다.

바이오 분야의 다학제적 교육 · 연구를 추구하며, IT 및 NT 기반기술과의 융합을 통한 신학문 개발로 국가 바이오과학기술발전을 이룰 수 있도록 설립된 대학으로서 생명과학과, 의과학대학원으로 구성되어 있습니다.

생명과학과는 생명과학분야의 창의적 연구능력을 갖추어 국가 과학기술 발전에 선도적인 역할을 하는 생명과학자 및 생명공학자를 양성하며, 미래 지향적인 사고와 전인적 인격을 갖춘 우수 과학자를 양성하고 있습니다.

의과학대학원은 의과대학, 치과대학, 한의과대학을 졸업한 의사(전문의)들을 대상으로 신약 및 의료기기 개발을 위한 기초 의과학, 생명과학, 의공학 분야의 다학제적 지식과 연구경험을 동시에 갖춘 고급인력을 양성하여 생명과학 발전과 의료기술 개발을 목적으로 설립된 전문대학원입니다.

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생명과학기술대학 학위과정
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02-350-4232 [F. 4240]

※ 바이오및뇌공학과는 2015. 3. 1일부로 생명과학기술대학에서 공과대학으로 소속이 변경되었음.
생명과학기술대학 우수논문

2017 Spring A mechanism for the induction of type 2 immune responses by a protease allergen in the genital tract Auditory-to-visual feedforward inhibition mediates auditory dominance during the integration of audiovisual conflict Somatic Mutations in TSC1 and TSC2 cause focal cortical dysplasia. Reconstruction of LPS transfer cascade reveals structural determinants within LBP, CD14, and TLR4-MD2 for efficient LPS reconstruction and transfer How the retina fine-tunes brightness 2016 Fall Mapping neuromodulatory projections to Innate and adaptive immunity to hepatitis viruses Inositol control of neurotransmitter release SoxF promotes developmental angiogenesis 14-3-3 makes new partners for growth control

News
허원도 교수, 빛으로 단백질군집형성 속도 10배 높이는 새 광유전학 기술 개발

허원도

우리 대학 생명과학과 허원도 교수 연구팀이 청색광 수용 단백질인 크립토크롬2(Cryptochrome2)를 변형한 크립토크롬2 클러스트(CRY2clust)를 개발했다.

이를 통해 기존에 비해 약 10배 더 빠른 반응속도로 단백질 군집을 형성하는 데 성공했다.

이번 연구결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 23일자에 게재됐다.

세포막 단백질이나 신호전달 단백질, 효소 등 많은 단백질은 자신들끼리 서로 군집을 이룰 때 제 기능이 활성화된다. 그 동안 화학물질을 이용해 단백질 군집 형성을 유도하려는 노력이 이뤄져왔으나 부작용과 시간적 제약 등 한계가 있었다.

광유전학 분야 연구자들은 화학물질을 사용하지 않는 대신 빛을 이용해 단백질 군집을 형성하고자 식물의 청색광 수용 단백질인 크립토크롬2를 활용했다.

허원도 교수 연구팀은 크립토크롬2의 일부 구조를 변형해 기존 크립토크롬2를 활용한 광유전학 기술보다 단백질 군집을 더 빠르게 만들 수 있는 방법을 찾았다.

크립토크롬2의 단백질 사슬 C말단(C-terminal)에 9개의 아미노산 잔기로 구성된 매우 짧은 펩티드(Peptide)를 부착하자 일반 크립토크롬2보다 빛에 10배 이상 더 빠르게 반응한다는 사실을 관찰한 것이다.

연구진은 이 기술을 CRY2clust라 이름 붙였다.

연구팀은 과거 자체 개발한 광유전학 기술에 CRY2clust를 접목해 CRY2을 이용한 기존 시스템과의 단백질 활성 효율의 차이를 확인했다. CRY2clust를 사용하면 빛으로 세포막의 칼슘이온채널을 훨씬 빠르게 끄고 켜거나(광유도 칼슘이온채널 활성 시스템 ; OptoSTIM1) 신경세포의 분화를 더욱 효율적으로 조절(광유도 신경성장인자 수용체 활성 시스템 ; OptoTrkB)할 수 있었다.

연구진은 더 나아가 실험실에서 단백질 군집 형성에 주로 활용하는 여러 형광단백질(Fluorescent protein)과 크립토크롬2를 짝지어 결합해봄으로써 빛을 이용해 단백질 군집을 더 효율적으로 만들 수 있는 조합의 조건을 찾았다.

형광단백질이 하나보다는 여러 개가 결합한 형태일수록 빛을 비추었을 때 광유도 클러스트를 더욱 높은 비율로 형성했다. 또한 형광단백질을 크립토크롬2의 단백질 사슬 말단 중 N말단이 아닌 C말단에 붙이는 경우 광유도 클러스트 형성 효율이 더 높은 것으로 확인됐다. 단백질 군집이 잘 형성되는 조건을 찾았다는 점에서 연구자의 실험 선택의 폭을 넓혀준 데 의의가 있다.

허원도 교수 연구팀은 CRY2clust를 개발해 빛을 이용한 단백질의 활성을 훨씬 효율적으로 유도하는데 성공했다.

허원도 교수는 “이번 연구에서 개발한 CRY2clust는 향후 광유전학 분야의 실험에 유용한 도구가 될 것이다”며“다양한 형광단백질-CRY2 조합을 통해 찾은 단백질 군집 형성 성공 요인은 광유전학 시스템 개발에 길잡이 역할을 할 것이다”고 말했다.

□ 그림 설명
그림1. 기존 크립토크롬2 대비 CRY2clust의 단백질 군집 형성 속도


그림2. CRY2clust 시스템을 적용한 광유도 단백질 기능 조절


그림3. 형광단백질을 이용한 다양한 단백질 군집 형성
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