약 36~38억년 전 지구상 최초의 생명체로 출현한 세균(Bacteria)은 지금 이 시간까지도 생존 및 적응 과정을 통해 현재의 수권(Hydrosphere), 대기권(Atmosphere), 암석권(Lithosphere)으로 구성된 지구환경을 구축하고, 또한 진화 과정을 통해 Bacteria 뿐만 아니라 Archaea 및 Eucarya를 포함하는 다양한 생물권(Biosphere)을 형성한 주역이라 할 수 있다. 계통발생학적으로 다양한 생물종 - 세균, 고세균, 균류, 원생생물 - 및 바이러스 등을 포함하는 미생물에 대한 연구 결과는 이들이 보이는 생리학적, 대사학적, 생화학적 기능을 이해하여 이를 응용할 수 있는 무한한 잠재력을 갖는 분야로 부각되고 있다. 특히, 분자미생물학은 미생물이 어떻게 무생물학적, 생물학적 인자들에 대해 정확히 인식하여 최적의 반응을 하는지에 대한 분자 수준에서의 연구이며, 각 미생물종이 보이는 특이적(specific) 방식의 이해를 바탕으로 모든 생명체에 보편적인(universal) 생물학적 의의를 끌어내는 학문분야이다. 이는 생명현상을 밝히는 기초학문이자 가치있는 미생물 자원 확보를 위한 응용학문이라 할 수 있다.
"분자미생물학 `생물막 연구실"은 모델 세균인 비브리오균 (Vibrio vulnificus)을 대상으로 병원성 제어를 위한 독력인자의 발현/기능 조절기작 및 생물막의 형성/전이 조절기작에 관해 연구를 진행 중이다. 신규 독력인자와 생물막인자를 동정하고 그 기능 및 발현 조절기작을 특성화하여, 미생물-미생물 그리고 미생물-숙주 사이의 상호작용을 규명한다. 더 나아가 병원성미생물 제어인자 및 고효율 생물막 증진/억제물질 등을 확보하여 이를 활용할 플랫트폼 구축 연구를 수행한다.
- 패혈증비브리오균 생물막 형성: 해양모델세균인 비브리오균의 생물막형성 조절 기전 및 체계를 '부착(Adherence)-성숙(Maturation)-전이(Dispersal)' 단계별로 규명하며, 단계별 조절체계의 교란을 통한 항생물막 기법을 개발함.
- 패혈증비브리오균 독력인자 발현 조절: 패혈증비브리오균이 다양한 전사조절자 (예, Iron/Ligand-binding transcription factors, Sigma N/Enhancer-binding proteins, Quorum-sensing regulators, Sigma S 등) 및 전사후조절자 (예, sRNA, Chaperone/Proteases, TF-binding proteins 등)의 직렬 또는 병렬적인 조합적 운용을 통하여 주요 독력인자의 발현을 선택적/차별적으로 조절하는 포괄적 조절체계를 규명함.
- 패혈증비브리오균 제어 기반기술: 식품생산지로부터 소비자에게 이르는 주요단계 [Reservoir(해양)/ Vector(식품)/ Host(인간) 환경]에서 특이적으로 발현 조절되는 모델 식중독세균의 신규 위해인자를 대상으로; (1) 위해인자의 발현 프로파일링을 통한 탐지기법을 확립하고; (2) 위해인자의 자연/식품/숙주 환경에서 생존과 독력인자로서의 특성 및 기능을 평가하고; (3) 각 위해인자의 발현조절 네트워크를 작동시키는 Global Regulatory Circuit을 규명하여; (4) 위해인자 합성 및 활성의 최소 조건을 확립하고; (5) 발현조절 네트워크의 활성을 변화시키는 저해물질을 발굴을 통하여 위해인자 제어 기반기술을 확립함.
연구 프로젝트
(수행중)
- 선도연구센터(SRC) 지원사업. 2018. 6 - 2025. 2
모델 원핵미생물 생존전략 연구 (미생물생존시스템연구센터_Microbial Survival Systems Research Center [중앙대])
- BK21. 2020. 9 - 2027. 8
스트레스 대응 생체분자기능 교육연구팀 (Stress-Responding Biomolecules Center [서강대])
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(완료)
- 기초연구지원사업 - 특정기초. 1997 - 1999
패혈증비브리오균 분리주들의 분자생물학적인 typing 및 생리적인 특성 비교 (한국과학재단)
- 기초연구지원사업 - 특정기초. 2001 - 2003
병원성 비브리오균의 균체밀도 인식 메커니즘 규명과 관련 유전자군 발현 연구 (한국과학재단)
- 기초연구지원사업 - 특정기초. 2004 - 2007
식중독균 패혈증비브리오균의 독성 생성 및 조절 기전 규명 (한국과학재단)
- 중견연구자지원사업 - 핵심연구. 2006 - 2011
다양한 정족수인식 조절경로의 조합에 의한 exoprotease 코딩 유전자군 발현의 차별화 (한국과학재단)
- 일반연구자지원사업 - 기본연구. 2009 - 2012
패혈증비브리오균 부착단백질의 발현 조절기작 및 숙주 상호작용 기능의 규명 (한국과학재단)
- 미생물유전체활용기술개발사업. 2002 - 2005
숙주조건하의 생존관련 세균 유전자군의 동정 및 특성 - Sigma S 체계 중심으로. (미생물유전체 프론티어사업단)
- 미생물유전체활용기술개발사업. 2005 - 2008
Fur 신호전달체계 관련 기능 유전체의 분석 (미생물유전체 프론티어사업단)
- 해양과학기술연구개발과제. 2004 - 2007
해양 생물막 생성 기작 규명 (해양․극한 생물분자유전체연구단)
- 해양과학기술연구개발과제. 2007 - 2009
해양생물막 제어 기작 규명 및 그 응용성 연구 (해양․극한생물분자유전체연구단)
- 국토해양기술연구개발사업. 2010 - 2013
생물막형성의 단계별 조절체계 규명 및 항생물막 기법 개발 (해양·극한생물분자유전체연구단)
- 중견연구자지원사업 - 도약연구: 전략. 2009. 9 - 2014. 8
식품안전성 향상을 위한 식중독균의 위해인자 검출, 추적, 평가 및 제어 기반기술 개발 (교육과학기술부)
- 미래유망융합기술 파이오니어사업. 2013. 9 - 2019. 2
광합성 생체소재 활용 플랫폼 구축 (참여연구원. 생체소재기반 광에너지전환 파이오니아연구단)
- 식중독균유전체연구사업. 2015. 1 - 2018. 11
식중독균 위해인자들의 특성 규명 연구 (식품의약품안전처)
- 유전체미래원천기술개발사업. 2015. 9 - 2018. 8
인체 장내 공생미생물 다중상호작용 유전체 분석 및 활용기술 (참여연구원. 한국연구재단)
- 중견연구사업. 2018. 3 - 2021. 2
생물막 성숙단계에 필수적인 플라젤린 상동 단백질 (편모 비구성 플라젤린)의 신규 기능 및 조절기전 규명 (한국연구재단)
- 삼성미래기술육성사업. 2019. 12 - 2023. 11
막교란과 장력을 유도하는 차세대항생제 나노지질드릴 구조 설계 (참여연구원. 삼성미래기술육성센터)
- 중견연구사업. 2021. 3 - 2024. 2
플라젤린 안정성 조절인자의 생물막 단계 전이 조절기전 규명 (한국연구재단)
