학사논문연구 2차 지도교수(실험실소개)
세포간정보교환 연구실 (고용송 교수) Lab. of Intercellular Communication Network
박테리아와 인간 세포를 포함한 모든 세포들이 ‘세포밖 소포체’를 분비하고 이를 이용해 ‘세포간 정보교환’을 하고 있음이 규명되고 있다. 세포간 정보교환 연구실은 세포밖 소포체 연구에 집중해 온 전문연구그룹으로, 1) 세포밖 소포체의 분리, 정제 및 특성 연구 기술 확립, 2) 프로테옴과 트랜스크립톰 분석 및 구성성분 네트워크 분석, 3) 생성기전 연구, 4) 혈관신생 및 면역반응 조절 등 다양한 기능 연구, 5) 암, 패혈증 등 다양한 질병원인 규명 및 새로운 진단/치료 방법 개발 등을 통해 ‘세포밖 소포체가 세포간 정보교환에서 중요한 기능을 수행하는 세포밖 소기관 (extracellular organelle)인 세포간 정보교환체’임을 규명하는 연구를 진행하고 있음.
학사논문 연구주제
- 세포밖 소포체 분리 기술 개발
- 세포밖 소포체 정량 기술 개발
- 장내 세균유래 세포밖 소포체 기반 interkingdom communication 연구: 암, 당뇨, 면역 질환, 정신 질환
- 세포밖 소포체를 이용한 백신 개발
- 세포밖 소포체를 이용한 약물전달 기술 개발
- 세포밖 소포체를 이용한 재생의학 기술 개발
- 세포밖 소포체를 이용한 암 치료 및 진단 방법 개발
분자신경생리학 연구실 (김경태 교수) Lab. of Molecular Neurophysiology
1. Exploration of Synaptic mRNAs in Synaptic Plasticity 뉴런에는 많은 수상돌기들이 있고 표면에는 spine들이 존재한다. 수상돌기의 spine들은 다른 뉴런의 축색돌기 말단과 연접하여 시냅스를 형성하여 신호를 받는다. 그러므로 dendritic spine과 axon terminal에는 신경신호를 인식하는 많은 수용체들과 신호전달 단백질들이 있음과 동시에 mRNA들도 존재하고 있다. 따라서 수상돌기와 축색돌기 말단에 존재하는 mRNA들은 어떻게 그곳까지 수송되는지? 수송된 mRNA들은 어떻게 번역되어 신경신호전달에 필요한 단백질을 만드는지? 임무수행을 마친 mRNA들은 어떻게 분해되는지? 본 연구실에서는 mRNA binding factor들을 동정하고 그 역할을 규명함으로써 위의 질문에 답을 얻고자 한다. 그리고 수상돌기 및 축색돌기 말단에 존재하는 mRNA의 발현을 통해 synapse의 구조가 어떻게 변하여 신경신호전달 효율을 높이는지 이해함으로써 시냅스 가소성의 기작을 규명하고자 한다.
2. Functional Role of Vaccinia Related Kinase (VRK) family VRK family는 VRK1,2,3로 구성되며, VRK1은 세포주기에서 cyclin D1의 발현을 높이고, chromatin의 응축을 유도하며, telomere의 안정화에 중요한 역할을 하는 효소이다. 두경부편평상피암을 비롯한 폐암, 위암 등에도 많이 발현되어 있으므로 이 효소의 활성을 조절하면 암의 성장을 억제할 수 있다. VRK2 효소는 chaperonin의 stability를 조절하여 단백질의 폴딩과 응집 현상에 밀접한 영향을 미친다. 단백질 응집 현상은 알츠하이머씨병, 파킨슨씨병, 헌팅톤씨병 등 퇴행성 뇌질환에 공통적으로 보이는 현상이다. 따라서 VRK2의 활성을 조절하면 이들 퇴행성 뇌질환의 치료방법 개발이 가능하다. VRK3는 자폐증에 관여하는 사실을 확인함으로써 그 원인에 대한 규명이 이루어지고 있어 생쥐의 행동실험과 조직학적 및 생화학적 분석에 대한 이해와 경험이 가능하다.
생물정보학 연구실 (김상욱 교수) Structural Bioinformatics Lab.
질병의 예방과 치료를 위한 타깃 유전자 발굴과 공존질환 (comorbid disease)의 예측 유전자 돌연변이와 발현이상으로 발생한 단백질의 기능이상을 생체분자 네트워크를 통해 이해하고, 질병이 발생하는 메커니즘을 밝힌다. 인간 단백질 상호작용과 생체 네트워크의 구성원리를 소셜네트워크연구 방법론 등의 시스템 생물학적 접근 방법으로 이해하고, 유전자 진화 과정 분석을 통해 인간 질병 유전자의 특징을 분석한다. 이를 통해 질병 유전자들의 상호작용과 질병 발생 상관관계를 이해하고, 합병증 등을 일으키는 질병 유전자 네트워크를 규명하여 질병의 예방과 공존 질환 예측 방법을 개선한다.

인간의 단백질 상호작용과 생체분자 기능네트워크 구축을 통해 질병 유전자를 발굴한다. 대부분의 질병은 유전자들 사이의 상호작용 이상을 통해 발생하지만, 지금까지는 각각의 개별유전자 이상을 대상으로 단백질의 기능과 유전자 발현에 어떤 문제가 질병을 유발하는지에 대해서 연구되었다. 이를 극복하기 위해서는 인간의 생체분자 네트워크 안에서 일어나는 유전자 사이의 다양한 종류의 상호작용을 통합적으로 이해해야 한다.
Project Detail
1) 다양한 생체분자 상호작용 통합을 위한 데이터 수집 및 처리
- 유전자 발현, 단백질 상호작용, 세포 내 단백질 위치 정보 등의 정보 수집과 데이터베이스화
2) 생체분자 네트워크의 진화과정을 분석을 위한 비교유전체학(Comparative Genomics)연구를 수행
- 질병 유전자의 진화적 특징을 파악하기 위한 비교유전체학 기반 자료 구축
- 이종상동유전자를 추적(orthology mapping)하여 이종간 생체분자 네트워크를 비교
3) 인간 질병 데이터베이스 분석을 통한 질병 표현형의 정리 및 질병 유전자 정보 수집
- 유전적 변이에 의한 유전 질환과 환경적 영향에 의한 복합성 질환에 관련된 질병 유전자 정보 수집과 데이터베이스 구축(환자-질환-유전자이상 데이터베이스 구축)
- 질병의 예방과예측을 위한 질병 유전자의 발굴과 약물 타겟(Target) 유전자 획득


면역세포생물학 연구실 (김유미 교수) Immune Cell Biology Lab.
면역 반응의 적절한 활성화와 조절은 병원균에 의한 감염으로부터 우리 몸을 보호하는데 중요할 뿐 아니라 비만, 당뇨, 동맥경화, 치매와 같은 만성 염증성 질환 및 류마치스 관절염과 같은 자가 면역 질환의 억제를 위해서도 필수적이다.
본 연구실에서는 다양한 면역 반응의 활성화와 조절이 어떤 기전을 통해 이루어지는지에 대해 분자세포생물학적 수준에서 연구하고, 궁극적으로 면역 치료제 개발을 위한 약물 타겟 (drug target molecules)을 발굴하여 신약 개발에 기여하고자 한다.
현재 면역세포생물학 연구실에서 진행되고 있는 연구 주제의 예
- Toll-like receptor의 세포 내 이동 조절 기전 연구
- Toll-like receptor와 interferon 신호전달의 상호 조절 기전 연구
- 면역 수용체 신호 전달 기전 연구
- 루푸스 (lupus) 발병 기전 연구
- G protein-coupled receptor에 의한 면역 조절 기전 연구
학사논문 연구 참여 학생은 위의 연구 주제와 관련된 mini project를 독자적으로 또는 대학원생의 도움을 받아 수행하게 되며, 실험 외에도 연구실 data meeting과 journal meeting 등에 참여하여 연구 활동을 전반적으로 경험할 수 있는 기회를 가지게 됩니다.
시스템유전체학 연구실 (노태영 교수) Lab. of System Genomics
DNA 염기서열은 동일하더라도 각 개체마다 발현되는 유전자의 표현형은 달라질 수 있다. DNA 염기서열을 해석하는데 있어서 “무엇”인가가 때와 장소에 따라 서로 다르게 유전자 발현을 조절하고 있다는 사실이 밝혀지게 되었고 그 “무엇”이 바로 주변 환경의 영향을 받아 히스톤 단백질의 변형과 DNA 메틸화 등으로 나타나게 된다는 것을 알게 되었다. 이러한 DNA 염기서열의 변화를 수반하지 않고 히스톤 변형, DNA 메틸화와 같은 인자에 의하여 유전자 발현이 조절되고 후대에 유전이 되는 현상을 후성유전이라 부르며 유전자 조절을 설명하는 중요한 기작으로 이해되고 있다. 우리 실험실에서는 이러한 후성유전적 특징을 전체 유전자의 입장에서 유전체를 해독하고 있으며 다양한 실험과 컴퓨터 분석을 토대로 후성유전적 생명 현상을 이해하려고 노력하고 있다.
졸업 논문 연구의 주제로 아래의 과제 중 하나를 수행할 수 있습니다.
1. 암세포 및 줄기세포에서 확보한 Histone modification 데이터 베이스를 분석하여 질환 특이적 또는 세포특이적 히스톤 변형 마커의 발굴 및 세포내에서 히스톤 변형의 역할을 규명하는 실험 수행(예시: 데이터 베이스 분석 기법 습득, 유전자 클로닝, 세포배양 및 reporter assay 등)
2. 질환 모델에서 마이크로 RNA의 기능 및 역할 규명 실험 수행
(예시: 환자 시료에서질환 특이적 마이크로 RNA 발굴, 세포배양 및 마이크로 RNA 정량 분석)
3. 세포핵 내부에서 연관 유전자의 3차원적 위치와 그에 따른 크로마틴 구조 조사
– 실험 내용: 세포배양, chromatin conformation assay, PCR 확인, interaction network 작성
신호전달 연구실 (류성호 교수) Signaling Proteome Lab.
세포들간의 커뮤니케이션을 위하여 각 세포들에는 다양한 수용체들이 존재하여 외부 신호를 감지하고 이에 따른 판단을 하면서 세포의 반응을 결정하게 된다. 세포막에 있는 수용체들이 다른 수용체들과 서로 군집 (community)을 이루면서 신호를 조절하는 현상에 대한 가설을 설정하고, 주요 수용체들 (인슐린 수용체, 성장인자 수용체들, 사이토카인 수용체들….)의 신호전달현상에 대한 세포막/세포질/기능의 다면적인 차원에서 기초적인 연구를 경험한다. 아래 주제들은 예시로 설명하였고, 실제로는 연구실의 다양한 주제들에 대한 검토를 거쳐 연구참여생이 가장 원하고 적절하다고 판단되는 주제를 최종 선정하게 된다.
1. 암세포의 성장과 전이에 중요한 신호전달 현상의 분자적 원리 연구: 암세포의 무한 증식성과 전이에 대한 원인이 되는 수용체들 (ErbB 등)의 세포막에서의 분자행동과 세포안으로의 신호전달 네트워크에 대한 다면적인 분석을 통하여 신호전달의 원리와 암세포 특성에 대한 이해를 추구한다.
2. 당뇨의 원인이 인슐린 저항성에 대한 신호전달 체계 연구: 당뇨의 원인으로 주목받고 있는 인슐린 저항성에 기여하는 신호전달 단백질들의 발굴과 이들의 기능에 대한 분자/세포/개체 수준에서의 연구를 통하여 대사질환의 원인을 이해하고, 이를 치료할 수 있는 방법에 대한 아이디어를 확보한다.
3. 장내의 투과성 조절은 염증성 질환과 대사성 질환 및 대장암 등의 질병 발생과 진행에 매우 중요한 요소이다. 장내의 투과성 조절에 중요한 신호전달 인자를 밝히고 이를 제어하여 관련 질병을 치료할 수 있는 물질을 찾아내어 신약개발의 후보로 제공한다.
분자신경의학 연구실 (박상기 교수) Lab. of Molecular Neuro Psychiatry
정신분열증(schizophrenia) 및 우울증(depression) 등을 포함하는 정신질환들은 현재 우리사회에서 많은 사람들이 앓고 있는 질환이지만 명확한 발병 분자기전에의 이해는 초보단계에 불과합니다. 최근 이에 대한 분자생물학적 접근이 활발해져 Molecular Psychiatry (분자 정신의학) 라는 분야로 정립되고 있으며 앞으로 현대 신경과학의 중요한 부분을 차지할 것으로 여겨집니다. 분자 신경의학 연구실은 이러한 추세에 발맞추어 생화학, 세포학, 약리학, 유전학 그리고 행동생물학적 실험 기술 등을 이용하여 도파민 신경전달물질 관련 정신질환의 분자기전을 분석하는 연구를 수행하고 있습니다.
이에 따라 본 연구실에서 학사논문연구를 할 경우 다음과 같은 방향에 관련한 mini-project를 직접 진행하게 됩니다.
- 정신질환 후보 병인 유전인자들의 신경세포 및 신경계 내 기능 분석
- 정신분열증 후보병인 요소들간의 기능적 상호작용의 분석
- 동물 행동 분석을 통한 정신질환 관련 동물모델의 정성
- 신경계 발생의 분자기전 분석
- 도파민 신경전달체계의 조절기전 분석
식물면역학 연구실 (손기훈 교수) Lab. of Plant Immunity
식물은 Innate immune system을 이용하여 각종 병원균 (예, 세균, 진균, 바이러스)의 침입에 자신을 보호한다. 이러한 식물면역 반응은 세포내에 존재하는 면역수용체 (immune receptor)들에 의한 병원균이 분비하는 effector 단백질들의 인식에 의하여 일어나게 된다. 식물면역학 실험실에서는 어떻게 병원균의 effector들이 식물의 면역수용체에 의하여 인식이 되고 면역반응을 일으키는지를 분자유전학적 실험들을 통하여 연구하고 있다.

식물 면역수용체에 의한 신호전달은 어떻게 일어나는가?
식물의 NB-LRR (nucleotide binding and leucine rich repeat) 면역수용체에 특정 변이가 일어나면 면역억제조절을 하지 못하여 세포사멸 (cell death) 반응이 일어나게 된다. 식물면역학 연구실에서는
1) 병원세균의 type III secretion system 을 통하여 분비되어 식물 세포로 이동하는 병원성 단백질들을 식물의 면역수용체가 인식하는 기작을 규명하고
2) 세포사멸 반응이 나타나는 변이체를 이용하여 식물 면역 signaling에서 중요한 역할을 하는 인자들을 유전학 및 생물정보학 실험들을 통하여 발굴하고 그들의 기능을 규명하며
3) 산업적으로 중요한 작물 병원균에 대한 유용한 식물 면역수용체를 발굴하여 이를 이용한 응용기술을 개발한다.
줄기세포 및 암생물학 연구실 (신근유 교수) Stem Cell & Cancer Biology lab.
성체 줄기 세포는 생체내의 여러 조직과 기관의 유지와 항상성 (homeostasis), 조직 재생 (tissue regeneration)에 중요한 역할을 하며 암질환과 퇴행성 질환등 여러 질병발달에 깊게 관여되어 있다. 본 연구실에서는 다음과같은 질문들의 해답을 찿기위한 여러 연구들이 진행되고 있다.
- 줄기세포가 injured tissue 를 재생함에 있어서 어떠한 세포및 분자적 기작을 이용하는가?
- 줄기 세포가 관여된 조직 재생에서 어떠한 신호전달 기작이 중요한 영향을 미치는가?
- 줄기 세포 행동및 생리조절에 필요한 여러 신호전달 기작의 dysregulation이 암발생에 어떠한 영향을 주는가?

본 연구실에서는 위에 나열된 질문들의 해답을 찿기위해 진행되는 여러 연구중에 아래에 제시된 3가지의 주 연구과제가 수행되고 있다.
1) Stem cell interaction with its microenvironment during tissue regeneration, cancer progressioin, and metastasis, with a particular emphasis on the Hedgehog signaling pathway
성체 줄기 세포가 조직내의 미세환경 (microenvironment)과 상호작용하는 세포및 분자적 작용기작을 연구한다. 이에 축적된 결과를 이용해 조직 재생과 암발생에 보다 나은 치료법을 개발한다. 현재 Hedgehog signaling 이라는 신호전달에 초점을 맟추고 있다. 주요 실험 방법은 유전자 변형 마우스를 이용한 여러 질병모델 (mouse model of various diseases including cancers, mouse genetics), 현미경 기법 (microscopy) 등 이다.
2) Development of novel strategy for regenerative medicine with a focus on in vivo tissue reprogramming and genome engineering
Tissue reprograming이라는 기술을 이용해 생체내에서 한조직을 다른 조직으로 변화시키는 연구가 진행중이다. 현재 type 1 diabete 의 보다 나은 치료를 위해 방광의 일부 조직을 인슐린을 생산하는 췌장조직으로 reprogramming 하는 연구가 진행 중이다.
3) Personalized medicine to develop precise therapeutic intervention for individual cancer patients with genetic variability using 3-dimensional organoid cancer model
개개인의 암환자들은 모두 다른 genetic profile을 가지고 있고 각각의 환자에대한 맟춤형 치료법의 개발은 현재의 암 연구의 핵심분야이다. 본 연구실에서는 개개인의 암환자에 대한 맟춤형 암치료법을 개발하기 위한 연구가 진행중이다. 줄기 세포를 이용한 3차원의 tissue organoid culture 와 각종의 tumor organoid culture를 이용한 연구가 진행중이다.

최근 발표된 실험결과의 예
1) Rainbow mouse라는 knock in mouse를 이용하여 방과암 발생의 clonality 를 명확하게 밝혔다 (Shin and Beachy, Nature Cell Biology 2014). 이 결과를 통해 방광암은 하나의 줄기세포(single stem cell)로 부터 발생된다는 발견을 하였다.
줄기세포 및 암 생물학 연구실 실험 결과 예 1
2) mTmG 라는 reporter knock in mouse와 two photon microscopy를 이용하여 전립선비대증이 일어나는 세포적 기작을 밝혔다 (Lim, Shin and Beachy, Nature Cell Biology 2014). 이연구로 부터 전립선의 재생과 증식에 Hedgehog signaling 이라는 신호 전달기작이 중요한 영향을 미친다는 것과 3차원적 신호전달 과정이 밝혀졌다.
줄기세포 및 암 생물학 연구실 실험 결과 예 2
세포면역유전체학 연구실 (유주연 교수) Molecular Genomics & Immunology Lab.
주제 1 - 세포 내 감염 병원체에 대한 숙주의 선천적 면역반응 조절 연구
   본 연구실에서는 병원체 감염에 대항하여 발생하는 숙주의 선천적 면역 반응 (Innate immune response)에 대한 연구를 수행하고 있다. 특히 세포질 내부로 감염하여 증식하는 병원체에 초점을 초점을 맞춰, 바이러스와 세포 내 박테리아 (Intracellular bacteria)에 대한 선천적 면역 반응을 연구하고 있다. 바이러스와 세포 내 박테리아에 의한 선천적 면역 반응은 세포질 내부의 다양한 세포 내 소기관과 그에 위치한 신호 전달 매개 단백질에 의하여 조절 된다. 이러한 신호는 미토콘드리아를 비롯한 세포 내 소기관과 신호전달 체계를 표적으로 하는 숙주 단백질과 그 유래 물질, 그리고 mechanotransduction 을 비롯한 다양한 신호전달 체계와의 상호작용을 통하여 조절 된다. 연구참여 학부생은 이러한 상호작용에 의한 항바이러스성(anti-viral) 항박테리아(anti-bacterial) 면역 반응 조절 연구에 기여 할 수 있다.
주제 2 - DNA 손상신호에 의한 DNA 수선 혹은 세포사멸 조절 기작 연구
   세포 내에서 DNA가 손상되었을 때, 손상이 적은 경우에는 DNA를 수선하는 신호가 활성화 되고 손상이 과도한 경우 세포사멸이 유도되는데, 이러한 신호는 잘못 조절되었을 때, 암의 유발 및 진행과정과 밀접한 연관관계가 있다. 본 연구실에서는 기존에 전사과정(transcription)에 중요하다고 알려진 PAF 단백질 복합체(PAF complex)가 전사뿐만 아니라 DNA 손상 수선 및 세포사멸을 조절할 수 있다는 점에 주목하고 이와 관련된 분자 생물학적 메커니즘에 대해 연구하고 있다. 연구참여 학부생은 관련 연구를 통하여 기존에 알려지지 않은 새로운 DNA 손상 신호 매개 발암 조절 기전 규명에 기여할 수 있다.
식물세포생물학 연구실 (이영숙 교수) Lab. of the Plant Cell Biology
화석 에너지의 고갈과 지구온난화 문제에 대한 대책으로 바이오에너지의 생산이 전세계적인 화두이다. 물에서 사는 미세조류는 단위면적당 바이오디젤을 생산할 수 있는 능력이 육상식물보다 훨씬 뛰어나 신재생 에너지 재료로 각광받고 있으나 아직까지 경제성이 높지 않다. 우리는 바이오디젤 생산을 극대화시킨 미세조류를 개발하기 위한 첫 단계 연구로서, 돌연변이체를 유도하고 이들 중에서 기름 생산이나 중금속 내성에 변화가 생긴 개체들을 가려내고, 이것의 원인이 된 유전자를 찾아내며, 이들의 지방 대사를 생화학적으로 분석하고자 한다.
구체적으로는 미세 녹조류인 클라미도모나스의 돌연변이체를 1만종 이상 만들고 그들을 screening 하여 지방 대사가 변화한 돌연변이체, 중금속 저항성 돌연변이체를 찾는다. 중금속 저항성을 찾는 것은 하수나 폐수에서도 미세조류를 배양할 수 있다면 정화와 에너지 획득을 동시에 얻을 수 있고, 소중한 수자원을 아낄 수 있기 때문이다.
우리 실험실에서는 또한 애기장대와 벼에서 ABC 수송체의 역할에 관해서도 공부하고 있다. ABC 수송체들은 식물에서 이차대사 산물, 호르몬, 지방, 등, 다양한 화합물들을 수송하여 식물의 발달, 생리작용, 병원균 저항, 등에서 중요한 역할을 하고 있다. 앞으로도 중요한 수송체들을 많이 발견하고, 이들이 어떠한 원리로 이렇게 다양한 물질들을 잘 수송할 수 있는지를 밝히고자 한다. 성실하고 부지런하고 생명체를 소중하게 잘 기를 수 있는 사람이 할 수 있는 과제입니다.
노화분자유전학 연구실 (이승재 교수) Molecular Genetics of Aging Laboratory
꼬마선충을 이용한 노화 조절 유전자의 발굴 및 기능 분석 노화분자유전학 실험실에서는 노화라는 인간을 비롯한 모든 생명체가 겪어야 하는 필연적인 생명 현상을 꼬마선충의 분자유전학을 중심으로 한 다양한 현대생물학의 방법들을 이용하여 연구하고 있다. 꼬마선충은 수명이 매우 짧으며 (평균 3주), RNAi, 돌연변이 및 녹색형광단백질 과발현 등의 분자유전학적 방법이 용이하다. 따라서 꼬마선충을 이용한 새로운 노화 유전자 발굴 및 수명 조절에서의 역할 분석은 학부생 수준에서의 독립적 연구가 가능한 최적의 연구 주제이다. 본 연구실에서는 다년간의 학부생 연구 지도 경험을 통해 적합한 수준 및 분량의 실험들을 구축하였고, 다음과 같은 실험들을 수행시킬 예정이다.   (1) 이미 본 실험실에서 확보하고 있는 Microarray, mRNA sequencing 혹은 genome 수준의 RNAi screening data로부터 노화 조절의 가능성이 있는 후보 유전자를 선택하고, 논문 등을 통해 학습함.    (2) RNA interference를 통해 후보 유전자가 꼬마선충의 노화와 수명 및 스트레스 저항성에 영향을 미치는지를 테스트.  (3) 후보유전자가 노화 조절에 중요한 단백질 발현에 영향을 미치는지를 GFP를 부착한 살아 있는 형질전환동물을 이용하여 형광현미경 관찰을 통해 실시간 관찰    (4) (optional) 학부생의 연구 진도에 따라 qRT-PCR, Western blot, genetic crosses 등다양한 분자생물학, 생화학, 유전학의 실험들을 추가 수행 가능함. 또한 학부생과의 면담을 통해 실험 난이도가 평이하지만 향후 논문 작성이 가능한 과학적 질문을 던지고 해결하는 프로젝트를 수행할 수 있음. 4. 실험의 중요성 본연구실의 연구참여 실험의 가장 큰 특장점은 학부생 수준에서 새롭게 선택된 유전자가 수명에 중요한지 (functional significance)를 결정하여 negative이건 positive이건 데이터를 낼 수 있다는 점이다. 따라서, 연구참여학생의 노력의 정도에 따라 실제 논문을 작성할 수 있다 (현재 학부생 연구참여 프로젝트의 데이터가 중심이 된 2편의 논문이 국제저널에 발표 (Hwang et al., 2015, Aging Cell) 혹은 발표를 위해 개정 (Lee, Hwang et al., Aging-US, in revision) 중임.)
암 및 면역 세포 조절 연구실 (이윤태 교수) Lab. of Cancer and Immune Regulation
마우스 분자 유전학 실험실에서는 Capicua (CIC) transcriptional repressor의 기능에 대해 다방면으로 연구합니다. 현재 전립선암, 간암 및 유방암 발병 및 전이 과정과 면역 세포 조절 과정에서 중요한 기능을 할 것이라 생각하고 이에 대한 연구들을 수행하고 있습니다.

해마다 연구 참여시 주제가 변경될 가능성은 항상 있습니다. 현재 연구 참여 시 수행할 연구 과제들은 다음과 같습니다.
CIC 결함 시 나타나는 자가 면역 질환에 대한 분자 기작 연구
- Hematopoietic lineage cell specific Cic knock-out mouse에서 보여지는 자가 면역 현상을 분석하고, 면역 세포들의 과민 활성화의 원인을 규명하는 일을 하고 있습니다. 현재는 T cell에서의 CIC 기능에 초점을 맞추고 있으나, B cell 과 macrophage에서의 기능에 대해서도 mouse model과 여러 가지 biochemical assay들을 이용해 연구하고 있습니다.
전립선암과 간암에서 CIC 의 역할 연구
- 전립선암 및 간암 세포주에서 CIC발현을 저해하면 암세포 성장 속도 및 이동 능력이 현저히 증가하며, 전립선암 환자에서 얻은 조직을 분석해 보면, 암세포에서 CIC 발현양이 현저히 감소해 있는 것을 알 수 있습니다.
- 간암 발병 및 진행에 있어서 CIC에 의해 조절되는 유전자 네트워크 규명을 통해 새로운 간암 발병 원인 인자들을 발굴하고자 하고 있습니다.
- 전립선암 진행시 왜 CIC 발현양이 감소하는지에 대한 정확한 분자 기작을 연구하고 있습니다.
분자바이러스학 연구실 (장승기 교수) Lab. of Cancer and Immune Regulation
번역(translation) 메커니즘 연구
   본 실험실에서는 Eukaryotic mRNA의 번역개시 메커니즘(translation initiation mechanism)을 밝히는 연구를 하고 있다. Eukaryotic mRNA의 번역은 여러 가지의 번역인자들이 작용하여 40S ribosomal subunit이 initiation codon을 찾는 것으로 시작되는데 본 실험실에서는 번역인자들이 mRNA에 결합하는 dynamics, 번역 인자들 간의 상호 작용, 그리고 궁극적으로 번역인자들이 어떻게 40S ribosome을 initiation codon에 결합시키는 지를 밝히고 있다. 또한 세포가 stress 상황이 놓이면 대부분의 mRNA의 번역은 저해되고 일부 mRNA의 번역은 계속되거나 강화되는데 어떤 번역인자가 stress 상황에서도 발현되는 mRNA들을 찾아내고 어떻게 번역이 계속 일어날 수 있도록 하는지에 대한 메커니즘을 규명하고 있다.
C형 간염바이러스의 복제 메커니즘과 치료제 개발 연구
   C형 간염바이러스(Hepatitis C virus)는 간염, 간경변 및 간암을 일으키는 치명적인 바이러스다. 현재 전인류의 3%가 감염되어 있는 것으로 알려져 있는데, 이 바이러스의 증식 과정을 규명하고 이것을 막는 치료제를 개발하는 일이 시급하다. 본 실험실에서는 이 바이러스가 숙주 세포에서 증식하는데 필요한 숙주의 인자들을 찾아내고 그 역할을 연구함으로써 이 바이러스의 증식과정을 규명하는 일을 하고 있다. 또한, C형 간염바이러스의 복제에 필수 불가결한 바이러스 단백질인 NS5A의 활성을 저해할 수 있는 물질을 design하고 합성한 후 C형 간염바이러스 복제를 저해하는 효능과 독성 등을 조사하여 C형 간염바이러스에 대한 치료제를 개발하는 일을 하고 있다.
인플루엔자 바이러스의 감염을 진단할 수 있는 방법 개발
   인플루엔자 바이러스는 독감을 일으키는데 많은 사람들이 이 바이러스의 감염으로 고생한다. 본 실험실에서는 여러 인플루엔자 바이러스의 subtype의 hemagglutinin (HA), neuraminidase (NA), 그리고 nucleoprotein (NP) 단백질들에 대한 aptamer들을 만들고 이들을 이용하여 인플루엔자 바이러스의 감염을 진단할 수 있는 시스템을 개발하고 있다.
학부생들이 참여할 수 있는 연구 주제
(1) 번역 인자들의 상호작용 조사 (번역인자들의 cloning, 대장균에서의 발현, 순수분리, protein-protein interaction 검정, single molecule dynamics 조사 등을 이용한 번역인자들의 상호작용 조사)
(2) C형 간염바이러스 NS5A 저해제의 항 바이러스 효과 조사 및 그 저해제에 대한 저항성을 가진 바이러스가 생성되는 과정 조사 (C형 간염바이러스의 증식과정 monitoring, 저항성 바이러스의 돌연변이가 일어난 아미노산 규명과 저항 메커니즘 규명).
(3) 인플루엔자 바이러스 진단 시스템 개발 (인플루엔자 바이러스의 HA, NA 및 NP 단백질에 대한 aptamer 생산, 이 aptamer들을 이용한 단백질 정량 시스템 개발 등)>
종양억제분자 연구실 (조윤제 교수) Lab. of Tumor Suppressor and Oncogene
유전자 치유 및 유전자 손상 신호 전달은 세포내 유전자 안정화 기작에서 가장 중요한 대사이다. 다음 학기 본 실험실에 합류 하는 학생은 본 실험실에서 발견한 NAD-dependent nuclease 가 어떻게 인간세포에서 기능을 수행하는지 생화학, 분자 및 세포 생물학 수준에서 연구를 수행하게 될것이다. 특히 암세포 에서 이 효소의 기능, 다른 단백질 분자와의 인지, 기능 조절등 다양한 기능을 연구할 예정이다.
시스템단백질생화학 연구실 (최관용 교수) System Protein Biochemistry Lab.
SIRT6 상호작용하는 novel한 단백질을 규명하고 cancer cell model에서의 기능 연구
시스템단백질생화학 연구
Sirtuins는 최근 aging과 관련된 여러 질병에서 key regulator로 알려지면서 각광을 받고 있는 단백질이다. 이 단백질은 ‘deacetylase’ activity를 가지고 있어, histone 뿐만이 아니라 metabolism, cell cycle, apoptosis 등 여러 현상에 관여하는 단백질들의 acetylation level을 조절하는 작용을 한다. Sirtuins는 SIRT1-SIRT7까지 총 7개의 단백질이 mamalian에 존재하고 있다. 실제 sirtuins 단백질이 수명연장에 기여함은 논란이 많지만, 최근 2012, nature 저널에 SIRT6 transgenic mouse가 수명 연장을 하는 것을 보이면서 최근 sirtuins family 중에서도 SRIT6의 중요성이 더 부각 되고 있다. 그래서 본 실험실에서는 Mass-spectrometry를 이용하여 규명한 SIRT6와 상호 작용을 하는 novel한 protein을 대상으로 cancer cell model에서 기능 연구를 진행하고 있다.
실험 내용
- Confirmation of the interactions between SIRT6 with their potential partners
: co-IP, western blot, ICC
- Study on the role of the interaction between SIRT6 and interaction parters
: establishment of SIRT6-expression or SIRT KD cell line(production of lentivirus), cell death assay under various stress (Hypoxia, ROS, nutrient starvation, heat shock), WST-1 assay, colony forming assay
발달생물학 연구실 (한진관 교수) Developmental Biology Lab.
1. 연구 주제
척추동물의 초기 발생과정을 이해하기 위하여, 양서류 모델 동물인 Xenopus laevis의 발생 과정에서 중요하다고 판단되는 특정 유전자들을 선정 후 cloning하고, 시공간적 발현 양상을 Whole mount In situ hybridization 기법을 통해 분석한다. 또한 microinjection을 통해 목표 유전자를 개구리 배아에 과발현 후 유발되는 phenotype을 확인한다.
2. 연구 내용 및 기대 효과
특정 유전자의 기능을 발생 과정에서 연구하는 데 있어 그 유전자의 시/공간적 발현 양상을 파악하고, 과발현 및 결손 시 일어나는 발생학적 결함을 확인하는 것은 필수적이다. 연구참여 기간 동안 학부생은 Xenopus 배아 발생 과정에서 중요하다고 생각되는 특정 유전자들을 cloning 후 공간적 발현 패턴을 확인하기 위하여, 적절한RNA probe를 디자인하고 합성하여 Whole mount In situ hybridization 실험을 수행한다. 이후 특정 유전자의 mRNA를 microinjection기법을 통해 과발현시켜 초기 배아 발생 시 나타나는 다양한 결함을 정립하는 것을 목표로 한다. 더 나아가 이 연구 결과들을 바탕으로 목표 유전자와 관련 있는 주요 발생 신호와의 관련성을 분석, 확인함으로써 기초적인 분자생물학적 실험 기법들을 익히고 척추동물의 초기 배아 발생과정을 보다 심도있게 이해할 수 있다.
3. 연구 계획
목표 유전자 선정 → PCR 기법을 통한 Cloning → antisense RNA probe및 mRNA 합성 → Whole mount In situ hybridization을 통한 발현 패턴의 분석 → mRNA overexpression을 통한 과발현 효과 분석
세포시스템 연구실 (황인환 교수) Cellular Systems Biology
막단백질은 막관통영역의 숫자와 분포에 따라 다양하게 분류할 수 있다. 막단백질 이동기작을 연구하는 모델 단백질로 막관통영역을 한 개만 가지고 있는 signal-anchored (SA) 단백질 또는 tail-anchored (TA) 단백질들을 주로 이용하였다. 비교적 다루기 쉬운 SA, TA 단백질과 달리, 다중 막관통영역을 지닌 막단백질의 이동기작 연구는 활발하게 이루어지지 않았는데 이는 막관통영역이 늘어날수록 소수성 또한 증가하고 그로 인해 단백질 안정성이 떨어지고 정제가 어려웠기 때문이다. 대다수 막단백질들은 2개 이하의 막관통영역을 지니고 있지만, 물질 이동과 신호 전달 등의 중요한 생명 현상에 관여하는 많은 막단백질의 경우 3개 이상의 다중 막관통영역을 가지고 있다. 식물 내에 존재하는 막단백질의 7%가 4개 이상의 막관통영역으로 구성되어 있다고 보고되고 있다. 선행 연구들에 따르면 막관통영역 자체가 단백질의 소기관으로의 이동을 결정하는 targeting signal로 작용하고 있고 이 경우 막관통영역의 소수성 값이 중요한 결정 요소임을 보여준 바 있다. 이를 응용하여 생각해 보면, 다중 막관통영역을 가진 막단백질의 각 막관통영역마다 서로 다른 소기관 이동을 유도할 수 있을 것이고 이러한 막단백질의 특이적 이동을 매개하기 위해선 보다 복잡한 이동기작이 존재해야 함을 유추해 볼 수 있다. 본 project에서는 앞서 설명한 가설을 토대로 다중 막관통영역을 가진 막단백질의 이동신호와 기작을 연구해 보고자 한다.
발달신호네트워크 연구실 (황일두 교수) Development Signaling Network lab.
최근 Bill Gates재단은 인류가 해결해야만 하는 grand challenge로 CO2증가가 zero인 에너지 생산과 지속적인 food security를 들고 있다. 우리 연구실은 궁극적으로 식물이 생산하는 바이오매스(Biomass)의 증산을 통해 이 어려움들을 극복할 수 있다고 생각한다. 이를 위해 애기장대, 담배, 감자를 시스템으로 하는 연구를 수행하고 있으며, 학부생은 아래 연구주제와 관련한 실험에 참여할 수 있으며 결과는 발표 논문에 활용될 수 있다.
(1) 관다발 조직의 형성 및 조절 기작 연구
형성층 및 관다발 조직은 식물의 부피생장을 조절하여 바이오매스 증대에 큰 영향을 준다. 본 연구실에서는 애기장대와 담배를 이용하여 형성층 및 관다발 조직의 기능을 조절하는 인자를 유전체 분석과 유전학 기법을 활용하여 동정하고 이에 대한 기능연구를 진행 중이다.
관다발 조직의 형성 및 조절 기작 연구
(그림 설명, 오른쪽) 형성층 및 관다발 조직이 증가한 돌연변이체. fc: fascicular cambium, if: interfascicular cambium, ph:phloem, xy:xylem
(2) 식물 생장 호르몬을 통한 병저항성과 식물 생장의 상관관계 연구
식물은 환경 스트레스 (가뭄, 홍수 및 기온 변화) 및 병충해에 의해 생산량이 현저하게 감소한다. 따라서 식물의 생장 속도를 극대화 하고 동시에 환경 스트레스에 저항성을 갖는 새로운 작물의 개발이 필요하다. 우리는 식물의 발달과정에 관여하는 식물 호르몬의 신호전달을 조절하는 다양한 인자를 통한 식물의 면역반응과 환경 스트레스 저항성 활성화 기작을 규명하고 있다.
식물 생장 호르몬을 통한 병저항성과 식물 생장의 상관관계 연구
(그림설명) ARR2 과발현체에서의 병저항성 증가. 식물 생장 호르몬 조절인자인 ARR2 과발현체(35S::ARR2)에서 병원균인 Pst DC3000 을 처리했을 때 야생형(Col-0)과 비교하여 병저항성이 증가함.
(3) 식물-뿌리혹박테리아 공생 및 질소 고정 기작 규명
작물에 질소를 공급하기 위해 과다하게 사용되어왔던 화학비료는 토양 오염과 생태계 파괴라는 부작용을 일으켰다. 콩과 같은 식물은 뿌리혹 박테리아와의 공생과정에서 일어나는 질소고정 작용을 통해 화학비료를 대체할 친환경 질소 공급원으로써 농업적 이용가치가 크게 증가하고 있다. 그러나 콩과식물의 질소 고정 효율은 환경적 영향 및 개체간의 차이에 의해 10배 이상의 차이를 보이는데, 이 원인을 규명하고자 뿌리혹 발달 과정의 전사체 데이터 분석을 통하여 새로운 주요 조절 인자들을 발굴하고 이들의 작용 기전을 규명하고 있다.
식물 생장 호르몬을 통한 병저항성과 식물 생장의 상관관계 연구
(그림설명) 뿌리혹 발달조직에서의 전사체 데이터 분석 모식도
분자세포신호조절 연구실 (황철상 교수) Lab. of Molecular and Cellular Signaling
연구주제 - 세포 내 단백질 분해과정 규명 및 이와 관련된 휴먼질환 연구
1. 배경
세포 내 단백질 분해는 세포 주기 조절, 신호전달. 발달과정, 스트레스 및 면역반응 등 생명현상을 유지하는 근본적인 기능을 담당하고 있다. 따라서, 세포 내 단백질 분해 이상은 각종 암, 퇴행성신경질환, 자가 및 면역질환 및 다양한 휴먼질환의 원인이 된다. 우리는 거의 모든 단백질들에 적용될 수 있는 N-말단 아세틸화 단백질 분해신호를 최초로 발견하였고 (Hwang CS et al, Science, 2010), ‘세포 내 단백질 운명’을 쥐고 있는 N-말단 메티오닌 단백질 분해 신호를 처음 규명하였다 (Kim HK et al, Cell, 2014). 또한, 혈압 조절에 중요한 단백질 Rgs2 분해과정을 밝혀내 (Park SE, Science, 2015), 고혈압, 뇌졸증 등의 심혈관 질환 치료에 새로운 단초를 제시하였다.
2. 주요 연구주제>
 1) N-말단 아세틸화 단백질 분해 경로 및 생물학적 기능 연구. 효모, 휴먼세포와 마우스 모델을 이용하여, 우리가 최초로 발견한N-말단 아세틸화 분해기전 및 생물학적 기능에 대한 더 자세한 연구를 통해 단백질 분해 이상으로 발병하는 다양한 휴먼질환들을 이해하고자 한다.
 2) N-말단 포밀화 단백질 분해 경로 연구. 단백질 합성 신호로 알려진 N-말단 포밀 메티오닌을 단백질 분해 신호로서의 새로운 역할을 규명하고, 감염된 세균들이나 미토콘드리아에서 방출되는 N-포밀 펩타이드들을 위험 신호로 인식하는 세포 내 센서들을 탐색하고자 한다.
 3) 단백질 메틸시스테인 디메틸라제 탐색 및 악성종양 연구. 열역학적으로 안정한 구조 때문에, 단백질 메틸시스테인에서 메틸 그룹을 떼어내는 디메틸화 효소에 대한 연구는 지금까지 전혀 없었다. 우리는, 메틸시스테인 디메틸라제를 탐색하고 이들의 생리적 기능을 규명함으로써 악성종양 치료와 관련된DNA 알킬화 항암제들의 효능을 증진시킬 수 있는 새로운 기반지식을 제공하고자 한다.
 4) 조한슨-블리자드 신드롬과 관련된 휴먼 질환 연구. 조한슨-블리자드 신드롬 (JBS)은 선천성 희귀 질환으로, 췌장기능부전, 콧방울 발육부전, 항문막힘증, 두피결손, 정신지체 등을 보인다. 우리는 JBS의 원인 단백질인 UBR1의 기질들을 탐색하고, 이들의 JBS와의 연관성을 이해하고자 한다.
분자신경과학 연구실 (김정훈 교수) Lab. of Molecular Neuroscience
뇌는 독보적으로 우리의 몸에서 가장 많고 다양한 gene이 발현되며, 복잡한 구조를 가지고 있는 부위이다. 뇌가 복잡할 수밖에 없는 이유는 우리 몸의 대부분 행동을 control하며, 감각기관으로부터 들어오는 여러 정보를 종합적으로 처리하여 적절한 판단을 내리기 때문이다. 또한, 뇌는 현재의 정보뿐만 아니라, 과거에 처리되었던 정보와 행위, 그로 인한 결과까지 저장해두었다가 현재의 판단에 사용한다. 여기서 말하는 후자가 기억이며, 이는 고등생물의 뇌의 가장복잡하며 중요한 기능 중에 하나이다. 기억은 중추신경계(CNS)안 신경세포간의 synapse연결에서 구조적 기능적 변화로부터 유발되는 것으로 알려져 있다. 특히 이 기억을 연구하는데 있어서 좋은 모델은, 중독(addiction)이다. Nicotine 또는 alcohol의 남용으로 일어나는 중독과 연관된 기억은 아주 강력하여, 약물투여를 중단한
다음에도 심지어는 평생 지속되기도 한다. 이런 이유로 중독은 언제나 재발할 위험성을 가지고 있으며, 따라서 중독에 대한 치료는 심각한 사회적 이슈이다. 그러나 이런 중독 기억의 불변, 지속성에 대해선 많이 밝혀진 것이 없다. 따라서, 중독기억형성과정에 대한 분자적, 전기생리학적, 행동적 연구를 통해 중독을 보다 효과적으로 치료할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 그 반대되는 양상을 띠는 공포(fear)도 기억연구에 좋은 모델이다. 이 역시 강력하며 지워지지 않는다. 공포의 기억을 완화시키기 위한 행동적 치료법조차 공포기억을 영원히 지울 수는 없다. 재발되는 공포기억의 트라우마, 또는 비적절한 공포기억으로부터 유발되는 panic disorder등은 중요한 사회적 문제이다. 본 연구실에서는 이렇게 기억에 대한 여러 가지 issue를 systems neuroscience 적 관점에서 공부하고 있음.
학생들이 참여할 수 있는 실험
- 기억유발에 따라 변화하는 neural circuit에 대한 생화학적 연구
- Cocaine self-administration 행동실험
- Brain slice를 통한 synapse간의 연결 관찰
- 공포기억의 학습화에 대한 행동실험
신경유전학연구실 (백승태 교수) Lab. of Neurogenetics
|Research introduction| Our lab is interested in understanding the mechanisms involved in human brain diseases. We have developed a new research direction utilizing in vitro and in vivo approaches to model focal malformation of cortical development (FMCD) caused by somatic mutations. We are exploring the neuronal hyperactivity in FMCDs further highlights pathogenic mechanisms of pharmacoresistant seizure to identify new avenues for targeted therapeutic intervention. Genetic abnormalities in somatic cells are emerging as a novel mechanism in neurodevelopmental diseases with previously unknown causes, such as FMCDs. FMCDs are the leading cause of pediatric epilepsies, especially medically intractable ‘catastrophic’ epilepsy. A potential future therapy may include pharmacologically targeting defective gene regulatory networks, and will require extensive understanding of the genetic, cellular, and molecular mechanisms controlling neurological development and function. We will take advantage of the unique animal and stem cell models established previously to investigate the molecular mechanisms of FMCD-associated seizures and uncover fundamental processes governing normal brain development and function.
식물감수 분열재조합 (최규하 교수) Lab. of Plant Meiotic Recombination
|Research introduction| During meiosis in most eukaryotes, meiotic recombination produces recombined chromosomes to ensure genome integrity and increase genetic diversity. Homologous recombination is initiated by programmed DNA double-strand breaks (DSBs) formation which is catalyzed by the evolutionarily conserved SPO11 protein. Meiotic DSBs are repaired to generate reciprocal crossovers or gene conversions which result in genetic recombination. The DSBs and crossovers are non-uniform along chromosomes, mainly occurring at recombination hotspots. Plant meiotic recombination hotspots locate at gene promoters and terminators in euchromatin while heterochromatin is recombination suppressed (Choi, et al., 2013 Nature genetics), indicating that chromatin structure influences recombination landscape. We aim to understand mechanisms of how plant meiotic recombination is controlled by meiotic proteins and chromatin structure. To achieve this, we use advanced methods of recombination measurements at different scales from mega base-pair interval to single base-pair, which include a genome-wide mapping of SPO11-oligonucleotides to determine meiotic DSBs sites. The knowledge from our studies on meiotic recombination in a model plant Arabidopsis can be used to accelerate plant breeding for food security by recombining or mapping useful genetic and epigenetic variations in crop varieties.
T 세포 발달 연구실 (이유정 교수) Lab. of T cell development
• Intestinal antigens regulate IL4 homeostasis IL4 is a key cytokine regulating Th2 type immune response. Previously we found Natural Killer T (NKT) cells provide IL4 at steady state and condition surrounding immune system. We identified an additional source of IL4 in intestine, which was regulated by intestinal antigens like food and microbiome. We are going to identify factors regulating homeostatic IL4 secretion, which will help us to understand how Th1 and Th2 immunity is balanced. • Innate T cell biology Innate T cells are specialized type of T cells born as memory cells in the thymus. They are mainly localized in mucosal surface and participate in early immune response against commensal or pathogenic micro-organisms. Natural Killer T (NKT), Mucosal-Associated Invariant T (MAIT) and gd T cells are three major types of innate T cells, and share similar transcriptional programs. We defined three functional subsets of each innate T cell lineage and will test how intestinal antigens regulate their effector differentiation and homeostasis.
면역제어학 연구실 (임신혁 교수) Lab. of Immune Regulation and Tolerance
"The long-term goals of out group are to elucidate the underlying mechanisms of immune regulation and tolerance induction under healthy and diseased conditions and to develop novel immunomodulatory for hyper-immune disorders"
암 및 혈관질환 연구실 (안지완 교수) Cancer and Vascular Diseases Lab.
본 연구실에서는 저산소증이 존재하는 암 및 혈관질환을 연구하고 있다. 정상조직에서는 저산소증이 거의 존재하지 않는 편이나, 이에 비해 많은 질병에서는 공통적으로 보이는 현상으로, 우리는 면역세포 집단 중 하나인 대식세포들이 어떻게 이러한 저산소증을 감지하고 각종 질병의 기작에 영향을 끼치는지 연구하고 있다.
연구 참여 주제는 다음과 같다.

1) 종양 성장 억제 기전 연구
A. 면역세포에 의한 종양의 성장과 암 전이에 대한 연구
B. 방사선 조사에 의해 변화된 종양 미세 환경이 종양의 재발에 미치는 역할 규명
C. 종양 내 저산소증과 종양 성장 및 방사선 민감도 변화 연구
2) 저산소증을 동반하는 혈관 질환의 병리 기전 연구
A. 허혈성 뇌경색 : 허혈성 뇌경색이 유도된 마우스 모델에서 미세아교세포 및 말초 면역세포의 역할 규명 연구
B. 대사질환 (비만, 지방간) : 대식 세포 내 저산소 유도 인자 억제를 통한 대사질환의 치료 및 예방법 연구

연구참여 학생이 본 연구실에서 수행할 수 있는 실험들은 종양과 각종 질병 등에 악영향을 미칠 수 있는 저산소증에 중점을 둔 내용으로써, 현재 본 연구실에서 진행중인 실제 연구주제와 밀접한 관련이 있다. 본 연구실에서는 주로 mouse를 이용하는 in vivo 실험을 수행하고 있으나, 대부분의 경우 많은 시간이 소요 되므로, 연구참여 프로젝트는 학생의 관심과 연구에 참여할 수 있는 시간 등을 다양하게 고려하여 학생이 직접 수행하기 적합하도록 in vitro 실험과 in vivo 실험을 접목하여 구성된다. 학생의 관심사에 따라 본 연구실의 다양한 in vivo mouse 모델을 접할 수 있는 기회를 가질 수 있다.
면역조절 연구실 (이승우 교수) Synergy control Lab.
연구 주제
1) 장내세균의 조혈모세포 항상성 조절 기전 연구
면역조절 및 치료 연구실에서는 우리 몸의 모든 면역세포를 만들어내는 조혈모세포 (Hematopoietic stem cell, HSC)를 연구하고 있습니다. 최근 우리 몸에 공생하는 세균, 즉 장내 세균 (gut microbiota), 이 조혈모세포가 만들어지는 골수에서 면역세포들과 상호작용하여 조혈모세포의 활성을 조절한다는 사실을 처음으로 증명했습니다. 이 과정에서 골수에 존재하는 수지상 세포 (dendritic cells)가 분비하는 염증성 단백질들이 중요한 역할을 합니다. 따라서 본 연구실에서는 어떻게 장내 세균이 이러한 과정을 유도하는 지 그 기전에 대해서 연구하고자 합니다.
2) 암 면역치료법 연구
면역조절 및 치료 연구실에서 연구하는 다른 주제는 면역력을 증가시켜 암을 치료할 수 있는 다양한 방법에 대해서 탐색하고 있습니다. 이를 위해 본 연구실에서는 다양한 바이오 산업체의 신약후보물질들의 항암 효능 및 그 면역학적 기전을 연구하고자 합니다. 또한 이를 위해서 암 발생과 면역체계와의 상호작용에 관한 기초면역학 연구를 진행 중에 있습니다.
실험 내용
   면역학에 대한 기초지식을 요구하므로 학부 면역학을 수강한 학생들이 연구참여에 더 적합하리라 생각합니다 (면역학 수업을 수강하지 않아도 상관 없습니다). 면역학 실험의 특성 상 동물 실험이 많고, flow cytometry를 이용한 유세포 분석과 기초적인 분자생물학 실험이 진행됩니다.
T세포발달 및 분화 연구실 (이유정 교수) T cell development and differentiation Lab.
1) 장내 항원에 의한 T세포 반응 의 균형 조절
T 세포는 골수에서 유래하여 흉선에서 발달하며, 우리 몸의 면역 세포 중 가장 중추적인 역할을 담당한다. 여기에는 Th1과 Th2 반응이 존재하는데, 전자는 바이러스에 감염된 세포를 죽이거나 암세포를 제거하는 세포성 면역반응을 주도하고, 후자는 면역 글로불린을 생성하여 아토피나 알레르기 반응을 유발한다. 건강을 위해서는 Th1/2 반응의 균형을 맞추어 주는 것이 중요한데, 이를 조절하는 인자는 현재까지 규명되지 않았다. 최근 연구를 통하여 음식물이나 세균 같은 장내 항원 물질이 IL4 사이토카인을 통하여 이를 조절할 수 있음을 알아 내었고 그 기전을 연구하고 있다.
장내 항원에 의한 T세포 반응의 균형조절 이미지
2) 선천성 T 세포의 발달 및 분화 보통의 T세포가 항원을 인지한 후에 기억 세포로 전환되는데 반해서, 특정 종류의 세포들은 처음부터 기억 형질을 가지고 발달한다. 이를 선천성 T세포 (innate T cell) 이라 하며, 여기에는 NKT, MAIT, γδ T 등 세 종류의 세포가 있다. 이들은 다시 각각 IFNγ, IL4, IL17 을 내는 아형으로 구분되며, 우리 몸에서 최초로 항원을 인지하는 점막 층에 많이 위치한다. 우리 몸의 면역 시스템은 기능적으로 여러 층 (layer)을 이루며 분포하는데, 이들은 그 중간 층에 위치하며, 초기 면역 반응에 있어서 중요한 역할을 할 것으로 생각된다. 이 연구에서는 세 가지 세포의 세 가지 아형이 각기 어떤 관계를 가지고 발달하는지, 그리고 점막 층에서의 다양한 항원이 어떻게 영향을 미치는지 규명하고 있다.
선천성 T 세포의 발달 및 분화 이미지
면역제어 연구실 (임신혁 교수) Immun control Lab.
우리 몸의 면역 시스템은 매 순간마다, 면여반응을 활성화 (Immunity)시킬 건지, 또는 조절 (억제) (Tolerance) 할 지를 결정하게 된다. 만약 매우 정교하게 유지되는 이러한 면역학적 항상성 (Immune Homeostasis)이 깨지게 될 때, 다양한 면역 질환이 생기게 된다. 특히 면역 과민 반응은 아토피 피부염이나 기관지 천식과 같은 알러지 질환과, 류마티스 관절염이나 소아당뇨병과 같은 자가면역 질환을 일으키게 된다. 따라서 본 연구실에서는, 이러한 면역학적 항상성 유지가 어떠한 기작에 일어나는지를 분자.세포 면역학적 관점에서 연구를 하고, 특히 면역 과민 반응을 제어할 수 있는 장 타겟 면역 조절 물질을 개발 및 작용 기작을 규명하는 연구를 수행하고 있다. 현재 진행중인 연구로는, (1) 전자조절인자 (transcription factor)인 Ets에 의한 면역항상성 조절 기작 연구 (2) 면역 관용 기작에 관여하는 장관 면역계의 특성 규명 (수지상 세포 (Dendritic cell)) (3) 장관계 유래 수지상세포에 의한 면역조절T 세포 (Treg) 유도 기작 규명 (4) 항암 면역 증진유도, 자가면역 질환 및 알러지 질환을 개선할 수 있는 맞춤형 유산균 선별 시스템 개발 (5) 유산균 유래 면역 활성 물질 규명 및 작용 기작 연구를 무균 생쥐를 이용하여 연구를 하고 있다.