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연구/산학

"CAU 2018"에서 제시한 "연구중심대학체계 구축"을 통하여 ‘BK21’을 포함한 중대형 연구과제 유치와 "세계적 연구집단 5개 부문 육성"에 기여함을 목표로 미래 국가발전 핵심분야의 연구 추진 및 학문후속세대 양성, 기초과학의 새로운 전공분야, 지식기반 서비스 및 신산업창출 기반 분야를 집중육성하고있습니다.

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연구성과

생명과학과 김근필 교수 연구진
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생명과학과 김근필 교수 연구진 Nature지에 연구 결과 발표

자연과학대학 생명과학과 김근필 교수 연구진이 하버드 대학교 분자세포생물학과의 Nancy Kleckner교수 연구실과의 공동 연구 결과를 세계 최고 수준의 과학저널인 Nature (IF = 38.6)지에 지난 7월 13일 발표하였다.






자연과학대학 생명과학과 김근필 교수 연구진이 하버드 대학교 분자세포생물학과의 Nancy Kleckner교수 연구실과의 공동 연구 결과를 세계 최고 수준의 과학저널인 Nature (IF = 38.6)지에 지난 7월 13일 발표하였다. 본 연구는 생명과학과 김근필 교수 연구진이 작년 8월 Molecular Cl (IF = 15.28)에 발표했던 연구에 이어진 성과로서 본 연구의 결과는 유전질환 발생 및 생명의 다양성 원리에 대한 수수께끼를 푸는 열쇠가 될 것으로 보인다.

생명과학과 김근필 교수 연구진 사진01

유성 생식을 위해 생명체는 감수 분열과정에서의 특성화된 프로그램에 의해 생식세포를 만들게 된다. 이 프로그램의 일환으로, 어머니와 아버지로부터 유전된 각각의 염색체가 자신의 길이에 따라 서로 쌍을 이루며, 두 염색체의 양팔지역에서의 "재조합 염색체"를 형성하기 위한 파트너를 결정하는 단계에서 복잡한 과정의 생화학 반응이 일어나게 된다. 이러한 과정을 “염색체 교차”라 하며 이는 생명체의 유전적 다양성을 증가시킨다. 이와 더불어 염색체 교차 패턴의 결함은 다운증후군과 같은 각종 유전 질환과 아기의 유산, 그리고 불임의 원인이 된다.

흥미롭게도, 염색체 교차는 서로 다른 생식세포 마다 서로 다른 특정 위치에서 확률적으로 발생한다고 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 모든 세포는 항상 교차가 되는 비율이 균등하게 일어나는 경향이 있으며, 교차 패턴 조절은 염색체들간의 소통이 끊임없이 존재한다는 것을 의미한다. 공간적인 염색체 교차 패턴의 존재는crossover interference (크로스오버 간섭) 현상이라는 것을 통해 밝혀져 왔다. 즉, 한 위치에서의 염색체 교차의 발생은 다른 주변에 있는 염색체 교차의 발생에 영향을 끼치며 이로 인하여 염색체 교차율이 조절된다.

염색체 교차의 패턴은 거의 모든 진핵 생물체의 기본적인 생물학적 시스템으로서, 교차율 조절 기작에 대해서는 자세히 알려지지 않았지만, 감수분열에서의 교차조절 현상은 서로 다른 생명체 사이에서도 같은 형태를 보이고 있으며, 300나노미터에서 수십 미크론 이상의 거리에서 발생 할 수가 있다.

김근필 교수 연구진은 효모를 이용하여 염색체 교차 패턴에 영향을 끼치는 돌연변이를 통해 분자수준에서의 분석실험을 수행하였다. 이 때, 촉매 활성을 가진 토포아이소머라아제 II (회전효소, Topoisomerase II)가 가장 중요한 역할을 수행하며, 변형된 토포아이소머라아제 II가 세포 내에 존재할 때에 염색체 교차 비율이 낮아지는 것을 확인하였다.

김근필 교수는 “이번 연구로 현존하는 여러 생명체의 다양성 원리를 이해할 수 있게 되었으며, 향후 생식기관의 정자와 난자형성 단계에서 발생할 수 있는 유전적 질환의 원인 해석과 관련 단백질을 조절할 수 있는 신약개발에 활용될 수 있을 것” 이라며 기대감을 표했다.

※ 관련 논문 정보
- 제목 : Topoisomerase II mediates meiotic crossover interference
- 참여저자 : Liangran Zhang, Shunxin Wang, Shen Yin, Soogil Hong(본교 대학원 생명과학과 박사과정),
Keun P. Kim(본교 생명과학과 조교수) & Nancy Kleckner
- Link : http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature13442.html


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