Laboratory 실험실

  • HOME
  • 실험실
  • 분자유전공학 연구실

분자유전공학 연구실

Biomedical Engineering and Biotechnology Major

Molecular genetic engineering Lab분자유전공학 실험실

동의대학교 분자유전공학 연구실

21세기에 돌입하여 휴먼 게놈프로젝트가 완성되고 신체의 설계도인 전체 유전자 지도가 밝혀진 지금, 그 뒤를 이을 핵심 연구대상은 무엇일까? 그것은 단백질입니다. DNA의 유전정보에서 최종산물인 단백질이 만들어지고, 생명현상을 일으키는 가장 실질적인 역할들을 '단백질'들이 담당하기 때문입니다. 또한 산업적으로 유용한 효소를 제공하고, 의학적으로는 질병 치료제를 개발하는 등, 기초와 응용연구의 두 가지 측면에서 중요한 연구대상입니다.
분자유전공학 실험실은 주로 유전공학 기법을 이용하여 단백질의 아미노산 서열을 변화시키거나 새로운 잔기 서열을 디자인하여 유용한 단백질을 만들고자 하는 첨단 분야의 하나입니다. 본 실험실에서는 이와 관련된 단백질의 3차구조형성(folding) 기작을 밝히고 나아가 이를 조절 및 변형시키는 연구를 하고 있으며, 단백질의 기능과 성질 및 구조에 대해 연구하여 실제 생명현상에 단백질들이 어떤 역할을 담당하고 있는지 알아보고 있습니다.
특히 90℃ 이상에서 생육하는 초고온균(Hyperthermophiles)의 단백질에 대해서 중점적으로 연구하고 있습니다. 초고온균이 생산하는 단백질은 100℃에서도 변성되지 않기 때문에 기존의 중온성 단백질을 이용할 때 생기는 산업적인 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 학문적으로도 구조생물학, 내열성 획득기작 연구 등의 재료로서 매우 중요합니다.

유전자 재조합 세포의 배양 생리학적 특성 연구 및 발효 공정 최적화 / 단백질의 접힘(folding) 기작 연구 및 재조합단백질 의약품의 개발 / 다(多) 기능성 식품 및 화장품 소재 개발

고온성 Laccase에 대한 연구

구리를 함유하는 multi-copper blue oxidase의 일종으로 고등식물, 곤충, 세균, 균류 등에 널리 분포함. 기질분자(페놀류, 방향족 및 지방족 아민류)를 산화시켜 반응성 라디칼로 전환시키고 효소 촉매 중심의 4구리 분자의 도움으로 산소를 물로 환원시킴.

Laccase의 활용예

  • 식품산업에서 페놀 유도체를 제거 → 과일주스, 포도주 및 맥주 음료의 안정화
  • 직물, 염색 또는 인쇄 공업에서 염료 탈색과정에 사용
  • 펄프와 제지공업에서 목질섬유의 리그닌 분해 과정에 이용
  • 환경정화 → 공업폐수에서 페놀 유도체의 산화 제거
  • 벤질, 알릴, 프로파길, 지방족 알코올을 알데히드와 케톤으로 산화
  • 유기합성 : 페놀의 산화반응으로 이량체, 올리고머 등 중합체 형성
  • 제약 화합물(마취제, 항염증제, 항생제, 진정제)의 합성에 사용
  • 바이오센서 및 바이오연료전지에 사용

바이오연료전지용 효소개발

구리를 함유하는 multi-copper blue oxidase의 일종으로 고등식물, 곤충, 세균, 균류 등에 널리 분포함. 기질분자(페놀류, 방향족 및 지방족 아민류)를 산화시켜 반응성 라디칼로 전환시키고 효소 촉매 중심의 4구리 분자의 도움으로 산소를 물로 환원시킴.

  • 바이오매스로부터 직접 전기에너지를 생산하는 바이오전지.
  • 현재 차세대형 클린 에너지 변환 디바이스로서 세계적으로 주목받고 있음.
  • Glucose 1분자의 산화반응은 2분자의 전자를 생성시켜 자연계에서 이용하는 화학반응 중 가장 큰 기전력을 가짐!

저온균 및 고온균 유래 laccase의 분자모델구조 비교

저온 및 고온성 laccase는 무려 50℃나 차이나는 최적온도 환경에도 불구하고 단백질의 전체적인 3차 구조는 매우 흡사하였다. 다만, 고온성(Geobacillus sp. AR1) laccase는 저온성(Planococcus donghaensis) laccase에는 존재하지 않는 짧은 α-helix구조가 존재함. 또한 저온성(Planococcus donghaensis) laccase는 효소 중심 부위에 고온성 laccase에는 존재하는 β-sheet 구조가 존재하지 않음. 이들 부분이 내열성과 활성에 미치는 영향에 대해 아미노산 변이체를 제작하여 조사 중에 있음.

  • Geobacillus sp.(고온균) laccase
  • Planococcus donghaensis (저온균) laccase

멜라닌 탈색을 위한 미생물 효소 활용 피부미백제 개발

본 연구는 lignin 분해효소를 생산하는 미생물 중에서 천연 멜라닌 탈색 효능을 가지는 균주를 선별하고 멜라닌 탈색 효소의 생산 및 생화학적 특성을 분석하여, 피부에 생성되어진 멜라닌을 직접 탈색하는 방식의 피부 미백소재를 개발함.

  • (A) 효소 처리전의 피부 멜라닌(검은색) 세포
  • (B) 효소 처리 후 멜라닌이 탈색된 피부세포