Department of Bio and Fermentation Convergence Technology, Kookmin University, Seoul, Republic of Korea
고려대학교 생명과학대학 생명과학부, 학사
서울대학교 공과대학 바이오엔지니어링 협동과정, 석사
University of Illinois at Urbana-Champaign, Food Science 전공, 박사
기간 | 기관명 | 직위 및 직급 |
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2009.02 - 2012.04 | 롯데케미칼 대덕연구소 | 대리 |
2017.06 - 2017.12 | Carl R. Woese Institute for Genomic Biology | 박사후 연구원 |
2018.01 - 2022.08 | Washington University School of Medicine | 박사후 연구원 |
2022.09 - 현재 | 국민대학교 바이오발효융합학과 | 조교수 |
국민대학교 시스템생명공학 연구실은 합성생물학과 계산생물학의 접목을 통해 인간의 삶의 질을 향상시키고자 하는 목표를 가지고 있습니다. 이를 위해 미생물학, 분자생물학, 데이터과학의 기술적 배경 위에서 미생물과 미생물 기반 생체재료를 공학적으로 개선 및 신규 개발하고 고효율로 생산하며, 이들의 인간에 대한 정밀의학적 효과를 평가하는 연구들을 수행하고 있습니다. 구체적으로, (i) 합성 프로∙프리바이오틱 구축, (ii) 뉴트라슈티컬 생합성 및 신규 합성경로 탐색, (iii) 인간 및 식품 마이크로바이옴 조절과 관련된 연구 주제들을 주로 진행하고 있습니다.
인체 적용 안전성이 기 입증된 박테리아 및 효모 균주들이 이미 가지고 있는 프로바이오틱 또는 프리바이오틱 성능을 더욱 개선하거나 잠재적인 부작용 요인들을 제거하기 위한 대사공학 또는 실험실 적응진화를 수행합니다. 더 나아가 이러한 균주들이 자연적으로 가지고 있지 않은 유익한 효과를 새롭게 부여하거나, 의약소재 또는 뉴트라슈티컬을 원하는 곳에서 생산하고 전달할 수 있는 매개체로 활용하기 위한 합성생물학 기반 플랫폼 기술들을 개발하고 있습니다. 추가적으로, 이러한 개량 생물들이 in vivo 효능, 안전성, 그리고 장내 마이크로바이옴에 미치는 영향을 평가하고 있습니다.
발효 산업 전반에서 안전한 미생물 숙주로 활용되고 있는 효모는 terpenoid 등 고부가가치 뉴트라슈티컬들을 효과적으로 합성할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만 발효성 당분 조건에서 에탄올 생산에만 집중하는 특성으로 인해 에탄올 발효 외 목적으로 활용되는 사례가 거의 없습니다. 이러한 특성을 극복하여 효모의 활용성을 높이기 위해, 발효성 당분 대사경로를 조절하거나 비발효성 당분을 활용할 수 있도록 개량하는 원료의 다변화를 꾀하고 있으며, 이를 바탕으로 산물의 다변화를 도모하기 위해 기능성 메타지노믹스 기반의 서열 비의존성 신규 대사경로 선별 연구들을 수행하고 있습니다.
특정 질환환자의 신체 또는 대소변 시료 유래의 메타지놈 및 메타볼롬 데이터와, 상기된 합성 프로∙프리바이오틱스를 포함한 미생물 기반 치료법 및 뉴트라슈티컬의 인체적용시험 유래 데이터들을 분석함으로써, 해당 아이템들의 작용효과 기전 및 인체 마이크로바이옴과 만들어내는 상호작용들을 이해하는 연구들을 수행하고 있습니다. 이에 유사하게, 다양한 미생물들의 공동발효를 통해 만들어지는 발효식품들의 마이크로바이옴과 품질 사이의 기능적 상호작용들을 계산생물학적으로 이해하고 스타터를 활용해 조절하는 연구들을 함께 진행하고 있습니다.
Won S, Kim EJ, Park SE, Lee MH, Pak J, Kim K, Son HS, Kim JH, Kwak S. Exploring the characteristics of gut microbiota associated with depression via the depression assessment scales. J Microbiol Biotechnol. (Accepted)
Kwak S. Therapeutic applications of native and engineered Saccharomyces yeasts. Fermentation. 2024;10:51
Kwak S, Crook N, Yoneda A, Ahn N, Ning J, Cheng J, Dantas G. Functional mining of novel terpene synthases from metagenomes. Biotechnol Biofuels Bioprod. 2022;15:104
Kwak S, Robinson SJ, Lee JW, Lim H, Wallace CL, Jin YS. Dissection and enhancement of prebiotic properties of yeast cell wall oligosaccharides through metabolic engineering. Biomaterials. 2022;282:121379
Kwak S, Mahmud B, Dantas G. A tunable and expandable transactivation system in probiotic yeast Saccharomyces boulardii. ACS Synth Biol. 2021;11: 508-514
Kwak S, Choi J, Hink T, Reske KA, Blount K, Jones C, Bost MH, Sun X, Burnham CD, Dubberke ER, Dantas G. Impact of investigational microbiota therapeutic RBX2660 on the gut microbiome and resistome revealed by a placebo-controlled clinical trial. Microbiome. 2020;8:125
Kwak S, Yun EJ, Lane S, Oh EJ, Kim KH, Jin YS. Redirection of glycolytic flux enhances isoprenoid production in Saccharomyces cerevisiae. Biotechnol J. 2019;15:e1900173
Kwak S, Jo JH, Yun EJ, Jin YS, Seo JH. Production of biofuels and chemicals from xylose using native and engineered yeast strains. Biotechnol Adv. 2019; 37:271-283