국제적 주목 받는 김관묵, 이원재 교수팀 연구성과
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- 등록일2009.03.27
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본교 연구팀의 연구성과가 눈부시다. 원천기반기술 개발에 성공하고, 국제적 학술지에 연구결과가 소개되는 등 학계·산업계 뿐만 아니라 국제적으로 주목받고 있다.
본교는 21세기 지식기반사회를 선도하는 연구중심대학으로의 도약에 초점을 맞춰 총 7개 연구과제가 선정된 'WCU사업'을 성공적으로 추진하고, 교내 교수진의 연구지원을 위한 연구지원제도를 확충하는 등 연구개발(R&D) 부문에 전력투구할 예정이다.
김관묵 교수팀, 아미노산 대량생산 원천기반기술 개발 성공
지능형나노바이오소재연구센터 김관묵 교수는 2007년 'L-아미노산'을 'D-아미노산'으로 전환하는 'ARCA(Alanine Racemase Chiral Analogue)'라는 화합물 발표 후 2년간 실용화 연구를 진행한 끝에 ARCA기술을 응용해 원하는 아미노산만 선택적으로 대량 생산하는 시스템 및 이에 필요한 기술 전체를 개발했다고 밝혔다.
아미노산은 식품첨가제, 동물사료, 영양제, 의약품 원료, 살충제, 살균제 등에 이용되는 중요한 소재로 20여 가지의 천연 아미노산 이외에도 수백 종류의 비천연 아미노산이 있으며 이들은 각각 L-형과 D-형으로 존재한다. 아미노산을 이용하기 위해서는 일반적으로 L-형과 D-형을 각각 분리해야 하지만 기존의 제조법은 전체 아미노산에 적용할 수 없는 등 한계가 있었다.
이에 반해 김교수팀이 개발한 대량생산 시스템의 경우 통해 천연에서 얻은 L-아미노산 혹은 인공적으로 합성해 얻은 DL-혼합 아미노산을 L-아미노산 또는 D-아미노산으로 간편하게 전환할 수 있다. 또한 기존의 제조법과 달리 전체 아미노산 중 80-90%에 대해 범용적으로 적용할 수 있으며, 단기간 대량 생산이 용이하고 제조 단가가 저렴해 경제성에서 우위를 지닌다.
전세계 아미노산 관련 시장이 2008년 총 58조원 규모로 알려진 가운데 이번 김 교수팀의 원천 기술 개발은 관련분야에서 세계적인 경쟁력을 확보한 것으로 평가된다.
김관묵 교수는 "획기적인 아미노산 전환 원천기술 상용화는 아미노산 시장뿐 아니라 21세기 블루오션 시장인 바이오산업에서 한국이 세계적 강국으로 진입하는 계기가 될 것"이라고 말했다.
이원재 교수팀, 동물 장세포 메커니즘 규명논문 국제학술지 게재
인간을 포함한 지구상 모든 생명체의 장에는 음식물 분해, 비타민 합성, 면역 등 유익한 미생물과 인체에 유해한 미생물 등이 공존한다. 그런데 우리 몸 속 장세포는 유익한 미생물, 일명 공생미생물은 그대로 두고, 해로운 존재인 비공생 미생물만 골라 강력한 공격에 나선다.
동물의 장세포가 비공생 미생물을 제거하는 메커니즘을 규명한 본교 이원재 교수팀의 논문이 '디벨로프멘털 셀(Developmental Cell)'(3월 18일자)에 게재됐다.
이교수팀은 초파리를 이용해 장세포와 다양한 장내 미생물간의 복잡한 관계를 분석하는 연구를 수행, 2005년 장세포에서 비공생 미생물을 제거하는 기능을 수행하는 듀옥스(DUOX)라는 효소를 발견했다. 2008년에는 특정 유전자를 통한 장내세균과 생명체가 공생체계를 처음으로 밝혀내, 미국 과학저널 <사이언스>에 주요논문으로 소개되기도 했다.
이번 연구에서는 한 단계 나아가, 장세포가 듀옥스를 이용해 비공생 미생물을 제거하는 신호전달 기전을 규명했다. 듀옥스가 비공생 미생물 제거의 비밀을 쥐고 있는 핵심물질임을 밝혀낸 것이다.
연구결과 장세포는 비공생 미생물의 특정 성분을 인지하면 `포스포리파제 C(PLC)-베타'라는 인지질 분해효소를 활성화한 후 세포 내 칼슘 농도를 진하게 해 듀옥스를 활성화시킨다. 이렇게 활성화된 듀옥스는 살균용 활성산소를 만들어 미생물을 죽이는 것이다.
이교수팀의 연구는 초파리를 대상으로 했지만, 인체의 장세포에도 많은 양의 듀옥스가 존재해 유사한 살균작용이 이뤄질 것이라는 게 연구진의 판단이다.
이원재 교수는 "이 연구는 장세포의 미생물 제거 기능 저하로 인한 질환을 분자적으로 이해하는 데 학문적 토대를 제공할 것"이라며 "또한 이러한 살균시스템이 작동함에도 불구하고 공생세균은 어떻게 살아남을 수 있는지 미스테리를 푸는 중요한 단서가 될 것"이라고 밝혔다.