School of Life Sciences Kyungpook National University Daegu, 41566, Republic of Korea
영남대학교 식품경제 및 생물학 학사
고려대학교 생물재료공학과 석사
Universidad Autónoma de Madrid 분자 미생물학, 박사
| 기간 | 기관명 | 직위 및 직급 |
|---|---|---|
| 2021.09 ~ 현재 | 경북대학교 생명공학부 | 조교수 |
| 2019.05 ~ 2021.08 | Imperial College London | Research associate |
| 2015.09 ~ 2019.03 | University of Surrey | Research fellow |
| 2014.05 ~ 2015.06 | Centro Nacional de Biotecnología | Research fellow |
| 2012.01 ~ 2012.05 | Boston University | Visiting scholar |
경북대학교 미생물 시스템 유전체학 연구실에서는 합성생물학 기술을 활용하여 다양한 분야에서 활용 가능한 미생물 재료 개발에 중점을 두고 활발히 연구를 진행하고 있다. 박테리아의 유전체를 분석하여 유용한 기능을 암호화하는 유전자를 발굴하고, 이를 다양한 유전자 발현 도구와 기술을 통해 최적화함으로써 대상 단백질의 발현을 고도화하는 엔지니어링 작업을 수행 중이다. 이러한 과정에서 유전자의 발현 및 조절 기작을 생화학 및 물리학적 측면에서 이해하고, 이를 바탕으로 생물학적 시스템을 재설계하여 새로운 기능을 가진 섀시(Chassis) 균주를 개발하는 것 또한 본 연구실의 핵심 목표 중 하나이다. 이를 위해, 본 연구실은 국내외의 우수한 연구진들과 지속적인 논의와 협업을 바탕으로, 합성생물학에서 사용되는 최첨단 기술을 적극적으로 도입하고 있다. 특히, 국내 연구진들뿐만 아니라 미국, 영국, 스페인 등의 국외 연구팀들과 긴밀하게 협력하며, 환경 정화, 플라스틱 분해, 질병 진단 및 치료에 활용될 수 있는 미생물 균주 개발 연구를 다각적으로 추진하고 있다. 본 연구실의 구성원들은 이러한 연구 내용을 바탕으로 궁극적으로 화이트, 레드, 그린 바이오 분야에 응용할 수 있는 세포 프로그래밍 기술 개발에 매진하고 있다. 이를 위해 최신의 실험 기법과 분석 도구를 지속적으로 학습하고 있으며, 이를 통해 본 연구실은 독창적이고 혁신적인 연구 성과를 창출하고자 하는 노력을 통해, 학문적 성과를 넘어, 실제 산업과 사회에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 실질적인 연구 성과를 창출하고자 한다.
박테리아 엔지니어링을 위해, 다양한 유전자 조작 도구가 개발되었으며, 이를 통해 원하는 유전자의 발현을 특정 균주에서 유도 할 수 있다. 하지만, 구축된 유전자 회로가 세포안에서 제대로 작동하지 않거나 의도한바와 다른 정도의 발현양상이 나타나는 경우가 많다.
이는 해당 유전자 회로를 포함하는 세포가 성장 및 영양 조건에 따라 세포 내 자원(예: RNA polymerase및 ribosomes)을 재조합 유전자에 서로 다르게 할당하기 때문이다. 이러한 세포의 자원 할당 방식을 통해 극한 환경에서도 세포의 성장을 유지할 수 있다. 따라서, 세포의 성장 및 영양 조건에 따른 자원 할당 방식의 변화를 파악하고, 이에 관여하는 유전자와 세포 내 자원 할당 방식을 조작하는 기법을 통해 재조합 유전자의 발현을 최적화할 수 있다. 본 연구는 대표적인 토양 모델 세균인 Pseudomonas putida 균주를 이용하여 수행되고 있으며, 엔지니어링된 균주를 이용하여 향후 다양한 유전자 회로의 발현을 극대화 할 수 있을 것으로 예상한다.
박테리아 세포는 다양한 분비시스템을 이용하여 숙주 세포를 감염시키거나, 다른 균주에 DNA 또는 독성 인자를 전달할 수 있는 능력이 있다. 이러한 인자들은 세포가 가지고 있는 III 형, IV 형 및 VI 형 분비 시스템을 암호화 하는 유전자에 의해 만들어지는 구조에 의해 분비된다. 그러나 세포의 본래 구조물은 특정 조건에서만 일시적으로 생성되고 분해되는 특성이 있어, 해당 시스템을 연구하고 활용하는데 어려움이 있다. 본 연구실에서는 해당 분비 시스템을 구성하는 유전자들을 재설계하고 조립하여 유용한 단백질의 분비를 유도하거나, 특정 병원균의 성장을 제어할 수 있는 생물학적 방제제로 활용하고자 한다.
Minicell은 세균의 분열(division) 시스템의 불활성화로 인해 무작위적으로 분리된 작은 형태의 세포로서, 핵양체(Chromosomal DNA를 포함한 핵 구조)가 없어 스스로 증식할 수 있는 능력은 없지만, 핵양체를 제외한 모세포가 갖는 모든 세포 구성요소를 포함하고 있다. 또한, minicell은 특히 유전자 발현을 위한 하드웨어를 (RNA 중합효소, 리보솜 등) 포함하고 있어, 외부에서 넣어준 유전자 회로를 유지하고 발현시킬 수 있는 능력을 지니고 있다. 이러한 minicell의 특성을 이용하면 외부에서 제작한 유전자 회로를 전달함으로써 목적하는 물질을 발현하는 minicell을 제작할 수 있으며, 이러한 특성을 바탕으로 본 연구실에서는 minicell을 통해 안전한 백신 및 약물 전달체로 사용할 수 있도록 다양한 균주로부터 minicell을 유도할 수 있는 시스템을 비롯하여, 특정 약물 및 백신을 발현할 수 있는 유전자 회로를 구축하고 있다.
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