신물질과 신약 개발에 막대한 잠재력을 지니고 있는 질병 관련 유전자와 약물 표적 단백질들을 생물정보학 등의 방법으로 선발하고 재조합 유전자 기법을 이용하며 다량의 단백질을 생산하여 X-선분광학, Cryo-em, 구조 생물정보학 방법을 이용하여 단백질 - 단백질 혹은 단백질 - 리간드 상호작용에 대한 고해상도 삼차원 정보 연구를 수행한다.
산업체에서 합성 개발하는 다양한 화합물을 구조•분자생물학 방법의 최첨단 기술을 융합하여 효능 및 작용기전을 규명함으로써 국제적 경쟁력을 선도하는 신물질을 창출하여 특허를 확보하고, 이론에서 응용까지 이르는 전주기적 기술융합으로 세계적인 생리활성 물질을 개발하는 데 기초를 제공한다.

1. 생물정보학 / Bioinformatics

유전자 및 단백질등 의 생체분자와, 의약품 등의 생리활성물질이 지니고 있는 생물학적 데이터를 취득, 수집하여 컴퓨터를 활용하여, 이를 분석․관리․평가함으로써 생물학에 관련된 가설과 문제를 해결한다.

2. 유전자 안정성과 암 / Genomic Stability and Cancer

유전정보를 가지고 있는 DNA의 손상과 복구의 정확성이 떨어지면, 결국 유전체의 불안정성에 영향을 미치면 암 발생을 동반하게 한다. 이에 관련된 DNA 손상 복구에 관여하는 단백질의 구조와 메커니즘을 연구한다.

3. 구조기반 신약 / Structure-based drug development

먼저 신약의 타겟이 되는 단백질을 목표로 하고 구조를 밝혀내고 거기에 어떻게 물질이 결합할 것인지 예측을 하고 생물정보학 시스템을 사용함으로서 경쟁력 있는 신약후보를 설계하거나 알려진 항체의 결합력을 높이는 디자인을 연구한다.

4. 막단백질 과학 / Membrane Protein Science

질병과 관련된 세포막 단백질들은 세포 내에서 영양분과 이온의 수송하거나 세포 외의 다양한 신호에 반응하여 세포 내 신호전달에 관여하고 있다. 세포막 단백질의 구조와 기능 그리고 세포막 단백질과 신약 후보간의 상호작용 메커니즘을 연구한다.

면역학은 생체 내에 존재하는 다양한 면역 세포의 발달과 기능을 규명하는 기초 연구를 토대로 감염, 종양, 자가면역 및 알레르기 등 다양한 면역 질환의 병인을 밝히고 이의 치료법을 찾는 학문 분야이다. 이들 연구를 위하여 국내 최고의 무균 및 무항원 마우스 시설과 세계적 수준의 유세포 분석 및 이미징 장비를 구비하고 있으며, 다양한 면역 질환의 치료 및 제어를 위한 세균 유래 다당체, 단클론 항체 (monoclonal antibody), 압타머 (aptamer), 세포외 소포체 (extracellular vesicle) 등을 개발하고 있다.
본 분야의 중점 연구분야는 다음과 같다.

1. 병원체와 생체방어 / Pathogen & Biodefense

병원성 바이러스의 증식 과정을 규명하고, 병원체의 진단과 치료법을 개발하며, 병원체와 상호 작용하는 숙주 세포의 선천성 면역과 적응성 면역 메커니즘을 규명하는 연구를 한다.

2. 장내 미생물 / Microbiome

장내에 존재하는 다양한 미생물의 상호 작용 및 이들이 생체 내 면역 시스템에 미치는 영향을 규명하고 이를 토대로 암, 자가면역, 알레르기 질환을 치료할 수 있는 미생물을 발굴하는 연구를 한다.

3. 암 면역학 / Cancer Immunology

최근 획기적인 암 치료 성과를 보여주고 있는 면역 항암제의 작용 기전을 이해하고 새로운 타겟을 발굴하여 이를 환자 치료에 응용하기 위한 기초 및 임상 연구를 한다.

분자세포생물학, 생화학, 생물정보학 등의 최신 기법을 도입하여 세포에 대한 근본적인 이해를 추구하는 것을 목적으로 한다. 특히 질병세포의 생물학적 특성을 분자수준에서 이해하여 진단과 치료를 위한 새로운 접근방식을 제시하는 연구를 추구한다. 줄기세포를 이용한 질병모델링과 후성유전학적 접근을 통한 진단, 세포 소기관과 단백질의 다이나믹스를 타겟으로 하는 치료제 개발은 본 연구분야가 특히 중점을 두고있는 분야이다.

1. 줄기세포 및 암 생물학 / Stem Cell and Cancer Biology

줄기세포에 대한 기초 생물학적 연구를 바탕으로 세포의 운명 결정 원리와 개체 발생 과정을 이해하고 오가노이드 등의 줄기세포 기반 차세대 질병 모델링을 통해 다양한 질병의 치료제 개발에 기여하고자 한다. 특히 조직 내 줄기세포와 암 발생과의 관계 및 암세포와 정상세포 간의 상호작용 연구를 통해 새로운 암 치료법을 제시하고자 한다.

2. 단백질 및 세포 소기관 다이나믹스 / Proteostasis and Organelle Dynamics

다양한 환경의 변화에 적응하기 위한 세포의 다이나믹스를 분자수준에서 이해하고자 한다. 암, 신경질환, 면역질환 환자의 세포를 대상으로 단백질과 세포 소기관의 항상성 조절 메커니즘을 규명하여 궁극적으로 질병치료 분야에 새로운 시각을 제시하고자 한다.

3. 에피제네틱스와 시스템 생물학 / Epigenetics and Systems Biology

DNA 염기서열의 변화없이 유전자 발현 조절을 가능하게 하는 후성유전학(Epigenetics) 연구와 게놈 수준의 유전자, 분자, 세포 수준의 모든 요소와의 관련 정보를 통합 분석하는 시스템 생물학적 접근을 통해 보다 정밀한 생체 동역학적 모델을 수립하고 유전체의 변화를 정량적으로 분석하여 생명현상의 복잡성과 질환 기전을 이해하고자 한다.

우리 몸의 대부분 행동을 지배하며, 감각기관으로부터 들어오는 여러 정보를 종합적으로 처리하여 적절한 판단을 수행하는 우리 뇌의 기능을 분자, 세포 및 신경회로 수준에서 연구하여 작동원리를 규명한다. 특히 기초분야에서는 인지, 기억과 같은 뇌 주요 기능의 신경회로 탐색과 시냅스 조절 및 신경세포의 신경유전체학적 기전, 시냅스발달, 응용분야에서는 뇌발달과정에서 기능적 이상으로 유발되는 신경정신질환의 모델 및 치료전략 개발, 브레인 이미징 등의 분야에 중점을 두고 있다. 신경과학 세부전공의 중점 연구분야는 다음과 같다.

1. 신경회로와 행동 / Neural Circuits and Behavior

동물모델의 행동적 연구 및 전기생리학적 기법을 활용하여 공포, 중독에 관여하는 신경회로를 탐색하여 기억의 분자세포생물학적 기전을 규명하는 연구를 수행한다.

2. 뇌발달 및 정신질환 분자기전 / Neurodevelopmental and Psychiatric Disorders

줄기세포 및 질환동물모델 활용하여 뇌발달과정에서 기능적 이상으로 유발되는 신경질환 및 정신질환의 분자기전을 규명하는 연구를 수행한다.

3. 신경유전학 및 유전체학 / Neurogenetics and Neurogenomics

뇌발달 및 감각경험에 관여하는 유전적, 후성유적학적 요인을 탐색하여 신경세포 시냅스 가소성의 분자기전과 유전자 발현조절에 따른 개체행동 조절원리를 연구한다.

모델 식물 및 작물을 연구 시스템으로 하여 생명 현상의 원리를 최초로 규명하고 이것을 토대로 우수 품종 생산 및 산업화를 도모한다. 특히 기초 분야에서는 식물의 분화 및 발달, 다양한 신호전달, 세포 내 단백질 이동과 물질의 세포 간 이동의 연구, 식물 면역 시스템, 식물 유전체 다양성과 재조합을 중점적으로 연구한다. 응용 분야에서는 바이오에너지 관련 바이오매스 생산, 광합성 효율 증진, 바이오소재 생산, 내병성 식물, 환경정화 연구, 작물 분자육종 기술 개발에 중점을 두고 있다.

1. 바이오매스 / Biomass

모델 식물과 작물의 성장, 발달, 분화, 유전적 다양성에 대해 획기적인 발견을 이끌어내는 최첨단 과학 연구를 수행한다. 특히 식물 관다발 발달, 물질 이동 및 유전체 재조합 조절 연구를 통해 바이오매스를 최대화하고 식량 안보와 보전에 기여한다.

2. 식물면역 / Plant Immunity:

병원균에 대한 식물면역체계의 활성화 기작을 이해하기 위하여 미생물학, 분자생물학, 유전학, 생물정보학 등을 기반으로 연구한다. 모델 식물, 작물 및 야생 식물들을 연구에 활용하며 기초 연구 결과를 바탕으로 병원균으로 인한 식물 생산량 감소를 방지하기 위한 식물 바이오텍 기술을 개발한다.

3. 그린바이오텍 / Green Biotechnology

그린바이오 소재 생산용 식물을 개발하고, 그린 백신, 그린바이오시밀라, 산업용 단백질 등 그린바이오 소재의 생산 및 산업화 활용 기술 개발을 목표로 연구한다.