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2019-11 11

[학술][이달의 연구자] 남진우 교수, 마이크로RNA에 의한 새로운 유전자 조절기전 규명

세포는 DNA로부터 얻어낸 유전자 정보를 기반으로 단백질을 생성한다. 이 과정을 유전자의 발현이라고 한다. 유전자 발현 과정에서 다양한 조절이 이뤄진다. 남진우 서울캠퍼스 생명과학과 교수가 새로운 조절 기전(메커니즘)인 UMD를 최초로 발견했다. 연구결과(논문명 "UPF1/SMG7-dependent microRNA-mediated gene regulation")는 지난 9월 13일 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 세포는 DNA의 유전자를 이용해 단백질 만드는 과정을 다양한 방법으로 조절한다. 마치 강의실의 형광등을 켜는 원리처럼 스위치(단백질 발현 조절 인자)를 통해 불의 점멸(단백질 발현 유무)을 조절한다. 차이가 있다면 불의 밝기까지 조절하고 선택하는 것이다. 세포는 ‘DNA→mRNA(핵 안에 있는 DNA의 유전정보를 세포질 안의 리보솜에 전달하는 RNA)→단백질’의 유전자 발현 단계를 거치며 발현 정도를 크게 두 번 조절한다. ‘DNA→mRNA’와 ‘mRNA→단백질’ 단계에서는 각각 '전사조절’과 ‘번역조절’이 이뤄진다. ▲남진우 서울캠퍼스 생명과학과 교수가 유전자 발현 기전을 설명하고 있다. 남 교수는 새로운 ‘번역조절’ 메커니즘을 UMD라고 명명했다. 남 교수는 ‘번역조절’을 담당하는 조절인자 마이크로RNA(유전자 발현 조절 등의 기능을 하는 RNA)와 RNA의 품질관리(세포 내 잘못 생성된 RNA를 가려내는 행위)를 담당하는 조절인자 UPF1 사이에 또 다른 ‘번역조절’이 존재한다는 걸 밝혔다. 남 교수팀은 이 유전자 발현 조절을 UMD로 명명했다. 정상 mRNA가 UPF1에 의해 분해 조절되는 현상은 마이크로RNA와 UPF1의 상호작용 때문이다. 유전자 발현 조절의 주체를 밝히는 것은 질병의 진단과 치료의 초석이다. 문제 되는 단백질이 어디서 어떻게 생성되는지를 파악할 수 있기 때문이다. 특히, mRNA의 품질관리 기전과 마이크로RNA에 의한 유전자 발현 조절은 암과 뇌 질환에 직접 영향을 준다. UMD를 통해 마이크로RNA에 의해 조절되는 유전자의 예측력이 크게 올라가면서 표적 치료를 개발하는 길이 열리게 된다. ▲UMD 조절 방식. 정상 mRNA의 분해가 마이크로RNA와 UPF1의 상호작용에 의해 조절된다. (남진우 교수 제공) 연구는 남 교수와 황정욱 의과대학 유전학교실 교수가 각자의 연구데이터를 공유하면서 시작했다. 황 교수는 정상 mRNA가 UPF1에 의존해 분해되는 현상에 주목했다. 남 교수는 기존에 수행하던 연구를 통해 마이크로RNA가 이와 관련이 있음을 유추했다. 남 교수는 일차적으로 생물정보학적 분석을 시행하면서 황 교수와 함께 실험적 검증을 진행했다. 연구의 시작부터 논문이 나오기까지 총 4년 6개월가량 소요됐다. 남 교수는 “처음 1년은 빅데이터 기반의 생물정보학적 분석을 통해 가설 설정과 통계적 검정에 집중했다”고 밝혔다. 이후 실제 실험 설계, 시행과 실험 검증을 반복하며 2년를 추가로 소요했다. 그는 “실험 과정에서 샘플이 알 수 없는 이유로 잘 자라지 않아 예상보다 6개월 이상의 시간이 더 걸렸다”며 연구 과정의 어려움을 전했다. 이번 연구는 데이터 과학의 대표 분야인 생물정보학에 기반한 방법으로 진행했다. 생물정보학은 기존 학계에 공개된 연구 데이터를 통합, 분석해 새로운 연구 가설을 세우고 통계적 검증을 진행한다. 남 교수는 “덕분에 한두 개의 유전자 기능에 초점을 맞추기보다 일반적인 유전자 발현 조절 원리를 규명하는 데 집중할 수 있었다”고 전했다. 한편, 남 교수는 생물정보학 및 유전체 연구실(BIG Lab, http://big.hanyang.ac.kr)에서 연구 책임자로 연구 활동을 이어가고 있다. 글/ 김현섭 기자 swiken1@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-09 01 중요기사

[학생]박종현 학생, <생명과학을 쉽게 쓰려고~> 출간으로 제2의 정재승 꿈꾸다

박종현(생명과학과 4) 씨가 지난 2월 <생명과학을 쉽게 쓰려고 노력했습니다>를 출간했다. 생물에 관심이 많았던 박 씨는 고등학생 때부터 인터넷 카페 '물 생활 작은 쉼터 『연못 녹원담』'을 운영하며 담수(민물) 생물에 대한 글을 썼다. 박 씨는 현재 물방울이라는 이름으로 과학과 대중을 연결하는 과학 커뮤니케이터 활동을 하며 과학의 대중화를 위해 힘쓰고 있다. ▲ 박종현(생명과학과 4) 씨가 자신의 두 번째 책인 <생명과학을 쉽게 쓰려고 노력했습니다>를 집필하는 과정과 책의 취지에 대해 설명하고 있다. 박 씨의 첫 책은 <담수 생물's 노트>다. 박종현 씨는 고등학생 때부터 본인이 운영하는 인터넷 카페 '물 생활 작은 쉼터 『연못 녹원담』'에 담수 생물에 대한 글과 함께 저술 활동을 시작했다. 생물학연구정보센터(BRIC)에서 이 게시물들이 마음에 들어 칼럼 연재를 부탁해 총 50회의 '물방울의 담수생물 이야기' 칼럼을 연재하기도 했다. 박 씨의 첫 저서인 <담수 생물's 노트>는 이 칼럼들을 정리해서 엮은 책이다. <생명과학을 쉽게 쓰려고 노력했습니다>는 생명체가 유지 및 존속되는 원리부터 생명체를 활용한 첨단 생명공학까지 생명과학과 공학 전반의 내용을 담고 있다. 교양서적인 만큼 교과서 내용보다는 최신 이슈나 실생활에서 볼 수 있는 과학 현상 위주로 집필했다. 이뿐 아니라 복제기술이나 유전자 변형기술과 편집기술 같은 윤리 문제가 얽힌 주제에 대한 본인의 의견과 전문가들의 생각도 책에 녹였다. 박 씨는 "대중들에게 흥미를 유발하고 과학자를 꿈꾸는 학생들에게는 이정표 역할을 하면 좋겠다"고 밝혔다. ▲ 박 씨의 첫 번째 책인 <담수 생물's 노트>(왼쪽)과 두 번째 책 <생명과학을 쉽게 쓰려고 노력했습니다>의 표지. (책미래 제공) 집필 과정 중 박 씨가 가장 많이 신경썼던 부분은 과학적 오류의 유무였다. 과학 저서이기 때문에 정확한 지식을 전달해야 했다. 박 씨가 과학 칼럼을 기고하면서 겪었던 경험이 크게 작용했다. 박 씨는 "예전에 네이버에 칼럼을 기고했었다"며 "과학적 오류가 포함된 칼럼이 네이버 메인에 오르면서 악플로 인해 상처 받은 경험이 있다"고 전했다. 박 씨는 출판 전 두 달 동안 오류 검사에 집중했다. 박 씨는 생명과학 분야 교육봉사, 칼럼 연재, 강연, 진로 멘토링 등 활동을 이어가고 있다. 박 씨는 "과학을 공부하고 과학 커뮤니케이터를 꿈꾸는 사람으로서, 과학만 잘하면 된다는 생각에 빠지지말고 다양한 경험을 바탕으로 더 좋은 책을 집필하고 싶다"고 전했다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2017-09 11

[문화][신간] 카툰 그리는 교수, 3번째 생명과학 교재

▲Cartoon College 생화학 I(신인철 | 마리기획) 직접 카툰을 그리는 교수로 유명한 신인철 한양대 생명과학과 교수가 3번째 생명과학 교재 『Cartoon College 생화학 I』을 출간했다. 생화학은 현대 생명과학·분자생물학·생명공학 등 생명과학 분야의 이해·학습에 필요한 기본 학문이다. 신 교수는 9월 8일 “열역학·효소학·TCA회로·전자전달계 등 생화학 관련 주요 내용을 이해하기 쉽게 그렸다”고 말했다. 그는 또 “모든 페이지가 카툰으로 그려져 생명과학에 관심 있는 일반인·대학생은 물론 심화 생명과학을 배우고자 하는 중고등학생에게도 유용할 것”이라고 설명했다. 『Cartoon College 생화학 I』 저자 신인철 / 2017-08-11 / 마리기획 / 3만원. 232쪽

2013-01 15

[학생]뱀의 세상에 사는 소년

2013년은 뱀의 해이다. 예로부터 우리나라 조상들은 뱀을 허물을 벗어 새로운 모습으로 탈바꿈 하는 모습에서 불멸의 상징으로 여겼다. 하지만 뱀은 혐오의 대상이기도 했다. 수 없는 민간 설화에서 악당의 역할은 언제나 천년 묵은 구렁이었다. 뱀을 보는 것도 싫어하는 데 키우는 사람이 많을 리가 없다. 키우는 사람도 적으니 뱀 육성에 대한 정보도 부족하다. 이런 척박한 환경 속에서 차승훈 군(자연대·생명과학 입학예정)은 6년째 뱀을 키워왔다. 모르는 점이 있으면 해외 전문가들에게 물어보고 해외자료를 찾았다. 뱀에 대해 열정을 불태우니 어느새 뱀 전문가가 됐다. “뱀도 다른 애완동물만큼 매력적입니다”라고 말하는 차 군의 이야기를 인터넷한양이 들어봤다. 차 군이 뱀을 키우기 시작한 것은 중학교 1학년부터다. 동물을 누구보다 좋아했던 차 군이었지만, 역설적으로 동물 털에 대한 알레르기를 가지고 있었다. “초등학교 4학년쯤 강아지를 키웠어요. 그때 털 알레르기 때문에 고생을 많이 했죠. 부모님께서 다시는 털 있는 동물은 키우지 말라고 하실 정도였으니까요. 강아지 키우는 걸 포기하고 털이 없는 동물을 키워 보겠다 생각했어요. 고슴도치부터 다양한 동물들을 키웠어요. 그러다 중학교 때 처음 뱀을 키워보겠다고 생각했죠.” “처음에는 부모님이 뱀을 키우는 것에 대해 반대를 많이 하셨어요 징그러운 동물인 게 사실이니까요. 그래서 어머니 몰래 침대 밑에 넣고 키웠어요.. 뱀 먹이인 냉동 쥐는 빈 아이스크림 통에 넣어놨죠. 어느 날 여동생이 아이스크림인 줄 알고 뚜껑을 열었다가 쥐를 발견하고 기겁을 하더라고요. 그때 뱀 키우는 걸 들키고 말았죠(웃음). 결국엔 부모님을 설득해 그때부터 뱀을 키우게 됐죠.” 중학교 때 뱀과 처음 인연을 맺은 차 군. 차 군은 뱀 예찬론자다. 뱀만큼 키우기 편하고 매력적인 동물이 없다는 것이 차 군의 설명이다. “뱀은 키우기 쉬운 동물이에요. 먹이도 한 달에 한번만 주면 돼요. 그리고 냄새도 안 나고 털도 날리지 않죠. 다른 동물과 다른 점이 많아 흥미롭기도 하고요. 먹이 먹는 모습도 다른 동물과 달라요. 냉동쥐나 생닭을 그냥 통째로 삼켜요. 야생의 느낌이 나죠. 허물을 벗는 모습도 신기하고요. 허물 벗는 모습을 처음 볼 때는 시간가는 줄도 모르고 보다가 학원도 빼 먹을 정도였어요.” “하지만 뱀을 키우다 물린 경우도 많이 있었어요. 뱀도 처음에는 공격성이 심하거든요. 하지만 생각보다 아프지는 않아요. 약간 따끔거리는 정도죠. 비록 몇 번 물리기도 했지만 뱀 키우는 게 좋아서 이제는 크게 개의치 않아요.” 뱀을 사랑하는 차 군이었지만 국내 뱀 사육 환경은 척박했다. 키우는 사람이 얼마 없었기 때문이었다. 뱀에 대한 지식도 불모지나 다름 없었다. 차 군은 열정적인 탐구욕으로 이를 극복했다. “뱀을 키우다 보니 뱀의 행동에 대해 궁금해 졌어요. 강아지가 꼬리를 흔드는 건 기분이 좋을 때 하는 행동이라는 걸 알잖아요. 하지만 뱀이 꼬리를 흔들면 이 행동이 경계의 행동인지 아니면 호감의 표시 인지 알 수 있는 방법이 없었어요. 국내에서는 뱀의 행동에 대한 연구나 자료가 부족한 게 사실이니까요.” “그래서 국내뿐만 아니라 해외자료도 찾아 뱀에 대한 자료를 모으기 시작했어요. 주로 인터넷 사이트를 이용해 논문이나 조사결과를 찾아봤어요. 영어를 해석하는데 뱀에 대한 용어 해석이 가장 힘들었어요. 하지만 다행히 국내에서 그대로 쓰이고 있는 경우가 많아 국내자료와 대조해가면서 공부했어요. 제 나름대로 연구한 자료들이 쌓이기 시작했죠.” 뱀과 함께 보낸 중학교 시설, 고등학교에 진학한 차 군은 담임 선생의 권유를 받아 뱀에 대한 책을 쓰기로 결심한다. 고등학교 1학년부터 시작한 차 군의 노력은 작년 결실을 맺었다. 2년 동안의 여정이었다. 차 군의 노력에 대한 보상이 바로 책‘세상에서 가장 아름다운 곡선’ 이다. “고등학교 처음 입학하면 간단한 신상명세를 쓰잖아요. 저는 취미에 뱀 키우기라고 썼어요. 담임 선생님이 그걸 보시고 뱀에 대해 여러 가지를 물어 보시더라고요. 그래서 제가 이때까지 조사한 자료를 보여드렸죠. 그걸 보시더니 선생님께서 “뱀에 대한 책을 써보는 게 어떠냐”고 권해주시더라고요. 저도 제가 모은 자료를 책으로 만들고 싶은 욕구가 있었어요. 그때부터 책을 쓰기 시작했죠. 하지만 막상 책을 쓰려니 중학교 때 제가 모아 논 자료만으로는 부족했어요. 그래서 해외 논문사이트에 있는 교수님께 메일을 보냈죠. 어린 마음에, 설마 답장이 올까 싶었어요. 하지만 곧 답장이 왔고, 그게 인연이 돼 해외 교수님들로부터 책에 대한 감수를 많이 받았죠.” “책을 쓰는 일이 생각만큼 만만치 않았어요. 학업과 병행 하려니 더욱 힘들었죠. 처음에는 다른 사람이 퇴고를 했는데 내용을 자꾸 바꾸는 게 싫더라고요. 그래서 내용은 제가 직접 퇴고했어요. 고등학교 1학년 때 시작한 작업이 2년 넘게 걸렸죠.” 뱀에 대한 사랑으로 뱀 전문가가 된 차 군. 뱀에 대한 지식을 바탕으로 우리대학 생명과학과에 입학하게 된다. 대학에서 열심히 공부해 ‘뱀독 전문가’가 되는 것이 차 군의 꿈이다. “뱀을 통해 대학에 가게 될 줄은 생각지도 못했어요. 솔직히 어머니도 저도 고민이 많았어요. 책을 쓰는 걸 마지막으로 열심히 공부하리라 다짐했었죠. 그러다 우연히 입학사정관제를 알게 됐어요. 지원해보기로 결심하고 준비를 하기 시작했죠. 저는 전공 면접을 비교적 편하게 치렀어요. 제가 원래 알고 있던 뱀에 대한 지식을 말했을 뿐이었거든요. 운이 좋아 우리대학에 합격하게 돼 너무 기분이 좋습니다.” “대학에서 열심히 공부해 ‘뱀 독 전문가’가 되는 게 저의 꿈입니다. 국내에서는 아직 뱀 독에 대한 연구가 활발하지 않거든요. 뱀을 키우는 순간부터 뱀 독에 대한 관심이 많았어요. 중학교 첫 과학보고서 주제도 뱀의 독에 대한 내용이었습니다. 뱀 독에 대해서는 알아야 될 것이 무궁무진 하거든요. 아직 뱀의 독을 단순히 증상으로만 구분하고 있어요. 하지만 한 마리의 뱀에 들어있는 독 성분은 8개가 넘어요. 각 독의 성분이 인체에 작용하는 메커니즘은 아직 연구가 부족해요. 그 부분을 연구해 보고 싶습니다.” 징그럽다는 생각이 뱀에 대한 혐오로 이어지는 것도 차 군이 안타까워하는 부분이다. 뱀에 대한 사람들의 고정관념을 깨는 것도 차 군의 또 다른 꿈이다. “요즈음 파충류 전시관에서 아르바이트를 하고 있어요. 대게 아이들과 부모님이 함께 구경하러 오시는 경우가 대부분이에요. 물론 전시장에 뱀도 많이 있어요. 아이들뿐만 아니라 부모님들도 뱀에 대한 선입견 때문에 뱀을 만지길 꺼려하는 경우가 많더라고요. 한번도 만져본 적이 없음에도 말이죠. 실제로 뱀도 만져보면 부드럽고 따뜻해요. 선입견 때문에 뱀에 대한 오해가 쌓이는 게 너무 안타까워요.” “사람들은 같은 고양이과의 동물이지만, 사자, 호랑이 등으로 이름도 각기 다르게 구분하잖아요. 하지만 뱀은 3500여 가지의 종이 있음에도 불구하고 단지 ‘뱀’이라고 불러요. 관심이 부족하기 때문이죠. 사람과의 친밀감도 부족하고요. 그래서 저는 이런 대중의 인식을 바꿔보고 싶어요. 제가 뱀에 매력에 푹 빠졌듯이 말이죠.” 손경원 기자 son7629@hanyang.ac.kr 이 기자의 다른 기사 보기 서계호 사진기자 plkmnplkmn@hanyang.ac.kr 이 기사는 영문으로도 제공됩니다.