농생명공학글로컬인재교육연구단

• 김재민 교수팀, 반려견 품종 고유의 기질과 행동 양식의 유전적 요인 규명 

  김재민 교수팀, 반려견 품종 고유의 기질과 행동 양식의 유전적 요인 규명▸유전체 정밀 해독 기술로 반려견의 가축화 및 행동 적응 과정 추적▸저명 국제학술지 《사이언스 어드밴시스》 게재경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 대학원 응용생명과학부 김재민 교수 연구팀은 미국 국립보건원(NIH)과 공동으로 수행한 대규모 유전체 연구를 통해 개의 특정 직업적 행동 양식이 가축화 과정에서 유전적 적응의 결과임을 밝혀냈다.이번 연구는 미국 과학진흥협회(AAAS)에서 발간하는 생명과학 및 유전체 분야의 세계적 권위 학술지인 《사이언스 어드밴시스(Science Advances)》(IF 11.7)에 게재되었다.보더 콜리로 대표되는 목양견은 뛰어난 문제해결 능력을 바탕으로 가축의 이동을 통제하고 유도하는 고도의 행동 양식을 보인다. 연구팀은 수 세기에 걸친 강한 유전적 선발의 영향으로 유전체에 각인된 신호를 식별하는 기술을 적용하여 목양견의 고유한 기질과 행동 양식의 유전적 요인을 규명했다.그 결과, ‘공간 기억력’, ‘대처 능력’, ‘사회적 상호작용’과 관련된 유전자에서 선발 신호가 새겨져 있는 것으로 확인되었다. 또한 DNA에서 목양견 특이적 선발 신호를 가지는 개체는 반려견 2000건의 행동 평가 설문을 통해 움직이는 사물을 추적하는 행동 특성을 보이는 것으로 나타났다.개의 행동은 유전적 요소뿐만 아니라 훈련, 환경, 인간과의 상호작용 등 다양한 요인에 영향을 받기 때문에, 행동 특성과 유전자 간의 관계를 명확히 밝히는 것은 오랫동안 행동 유전학의 난제로 여겨져 왔다.이번 연구는 전 세계의 다양한 품종을 통합 분석하고, 유전자형과 행동 특성 간의 통계적 연관성을 실증적으로 확인함으로써 그동안 간접적으로만 논의되던 유전적 연관성을 구체적인 데이터로 접근한 연구로 주목받고 있다.쫓기와 같은 몰이 행동의 구성 요소는 단순한 놀이 이상의 의미를 지니며, 개가 인간의 지시에 민감하게 반응하고 임무를 수행하는 데 중요한 역할을 한다.이에 대해 경상국립대학교 응용생명과학부의 김재민 교수는 “이번 연구는 개의 직업적 행동 특성이 선택적 교배를 통한 유전적 선발의 결과임을 입증한 연구 사례로, 향후 반려동물 행동의 생물학적 기전을 이해하는 데 중요한 초석이 될 것이다.”라고 강조했다.이 연구 결과를 바탕으로 동물의 행동 형질에 대한 기초 과학 연구가 확장될 뿐만 아니라, 반려동물의 성향 예측이나 맞춤형 훈련법 개발 등 실용적 응용으로 이어질 것으로 기대된다.이 연구는 한국연구재단의 개인기초연구사업 우수신진연구 과제 지원을 받아 수행됐다.ㅇ 해당 논문 링크: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp4591 ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 응용생명과학부 박사과정 정한결 씨, 김재민 교수

  2025.06.10 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 유지윤 교수팀, 난치성 유방암의 전이 증가 기전 규명 

  경상국립대 유지윤 교수팀, 난치성 유방암의 전이 증가 기전 규명▸난치성 유방암인 삼중음성 유방암 치료의 새로운 타겟 제시▸암 생물학 분야 최상위 국제학술지인 《분자 암》에 논문 발표▸한국연구재단의 지원으로 연구 수행경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 응용생명과학부(생명과학부) 유지윤 교수 연구팀(제1저자 유기준, 이기원 박사)은 난치성 유방암인 삼중음성 유방암의 전이가 증가되는 기전을 규명했다고 밝혔다. 연구 결과는 암 생물학 분야 최상위 국제학술지인 《분자 암(Molecular Cancer)》(영향력 지수 27.7)에 10월 11일 게재됐다(논문명: Chaperone-mediated autophagy modulates Snail protein stability: implications for breast cancer metastasis).암의 진행 과정은 크게 개시, 촉진, 전이의 3단계로 나눌 수 있다. 초기 단계의 암은 외과적 수술이나 방사선 치료 및 항암 화학요법 치료제를 이용하면 치료 성공률이 높으나 전이 단계에 들어간 암은 다양한 치료 방법을 동원해도 치료 효과와 생존율은 현저히 떨어진다. 많은 경우 암은 상피세포(epithelial cell)에서 유래되어 장기의 막 조직과 결합된 고형 종양의 형태를 유지하며 자라게 되지만, 암세포가 전이될 때는 막 조직과의 결합이 해체되면서 다른 장기로 이동이 쉬운 형태로 변형되게 된다. 이러한 암세포의 형태 변화를 유도하는 데 필수적인 역할을 담당하는 단백질이 ‘스네일(Snail)’이라는 전사인자이다.여러 종류의 암에서 전이가 일어나지 않은 암세포의 경우 Snail 단백질의 발현이 낮지만, 전이가 일어난 암세포에서는 Snail 단백질의 발현이 매우 높음이 잘 알려져 있어, 현재 암세포가 전이될 때 Snail 단백질의 발현이 높아지는 이유를 규명하는 많은 연구가 진행되고 있다. 유지윤 교수는 “우리 연구실에서는 여러 종류의 암세포에서 Snail 단백질의 발현량을 결정하는 요인을 규명하는 연구를 주로 수행하고 있는데, 이번 연구를 통해 기존에 알려지지 않은 샤페론-매게 자가포식(chaperone-mediated autophagy)라는 방법으로 Snail 단백질이 분해될 수 있음을 규명하였다.”라고 밝혔다.샤페론-매게 자가포식은 세포 내에서 기능을 다한 단백질이나 잘못 만들어진 단백질들을 세포질 내에 존재하는 소기관인 리소솜(lysosome) 안으로 데리고 와 분해하는 과정이다.유방암은 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 여성 암 가운데 발생률과 사망률이 가장 높은 암이다. 대부분의 유방암은 항암 화학요법 치료제에 특이적인 표적을 가지고 있어 치료가 용이하지만, 치료 표적을 가지고 있지 않은 삼중음성 유방암(triple-negative breast)의 경우 표적 치료가 어렵고 전이 능력이 매우 높아 유방암으로 인한 사망의 대부분을 차지하고 있는 악성 암이다. 유지윤 교수는 “우리는 이번 연구를 통해 대부분의 유방암 세포에서는 Snail 단백질이 샤페론-매게 자가포식에 의해 분해되어 세포 내 발현량이 매우 낮지만, 삼중음성 유방암(triple-negative breast) 세포의 경우 샤페론-매게 자가포식에 의한 Snail 단백질의 분해를 회피하면서 암세포의 전이가 촉진됨을 규명하였다.”라고 밝혔다.이 연구는 한국연구재단(중견연구자지원사업, 창의도전연구기반지원사업, 세종과학펠로우십)의 지원을 받아 수행했다. ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 응용생명과학부(생명과학부) 유지윤 교수(사진) 연구팀은 난치성 유방암인 삼중음성 유방암의 전이가 증가되는 기전을 규명하여 《분자 암(Molecular Cancer)》에 논문을 발표했다. 사진은 유지윤 교수, 유기준 박사, 이기원 박사(왼쪽부터).ㅇ 내용 문의: 경상국립대 응용생명과학부 유지윤 교수 055-772-1327

  2025.04.14 농생명공학글로컬인재교육연구단

• ‘새우부산물 바이오차 제조방법과 농업적 활용방안’ 기술이전 

  ‘새우부산물 바이오차 제조방법과 농업적 활용방안’ 기술이전▸경상국립대학교 산학협력단, 주식회사 ‘엠에프엠’에 이전▸새우부산물 활용 바이오차 제조 및 농업적 활용 원천기술 확보 ▸“새우부산물 바이오차의 농업적 활용…비료 사용량 저감 및 탄소중립 효과”경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 산학협력단(단장 최병근)은 9월 27일 주식회사 엠에프엠(대표이사 서영인)에 ‘새우부산물 바이오차 제조방법과 농업적 활용방안’(연구책임자 서동철 농업생명과학대학 환경생명화학과 교수) 관련 기술을 이전했다.전 세계적인 지구온난화, 기상이변 등으로 환경에 대한 관심이 커지면서 탄소중립형 친환경 소재의 수요가 급증하고 있으며, 대표적으로 ‘바이오차(Biochar)’를 들 수 있다. 바이오차는 ‘바이오매스(Biomass)’와 ‘차콜(Charcoal)’의 합성어다. 바이오차는 다양한 바이오매스를 무산소 혹은 저산소 환경에서 열분해하여 만든 탄소 소재를 말한다. 그동안 바이오차의 원료로는 대부분 식물바이오매스가 활용돼 왔으나, 최근 가축분 바이오차가 비료로 등록되면서 바이오차의 원료가 분뇨로까지 확대됐다. 하지만 아직까지 탄소중립 실현을 위한 탄소소재는 턱없이 부족한 실정이다.우리나라의 수산물 소비는 세계 최고 수준으로 이에 따라 다양한 부산물이 많이 발생하고 있다. 일부 수산 부산물은 키틴, 키토산, 칼슘, 콜라겐 등 유용성분을 많이 함유하고 있고, 바이오매스량도 충분하여 더 이상 폐기물이 아니라 재활용을 통한 고부가가치 자원이 될 수 있다. 하지만 대부분의 수산 부산물은 아직도 활용처가 없어 폐기하는 실정이다. 이번에 경상국립대 산학협력단이 주식회사 엠에프엠에 이전한 기술은 수산 부산물인 새우껍질을 활용하여 바이오차를 제조하는 방법과, 새우부산물 바이오차를 농업적으로 활용하기 위한 핵심 원천기술이다. 향후 새우부산물 바이오차를 농업적으로 활용하여 비료 사용량 저감 및 탄소중립에 기여할 토대를 만들 것으로 기대를 모으고 있다.경상국립대 환경생명화학과 서동철 교수 연구진은 바이오차의 농경지 투입에 따라 단순한 수량 증대와 탄소 격리 기술을 넘어 국내 최고의 바이오차의 농산업적 활용 기술을 개발해 오고 있다. 특히 서동철 교수는 대학에서 개발한 연구성과를 기술이전 후 산업화까지 연결하는 선순환 체계를 확보하여 중대형 기술이전과 산업화 성공 사례를 다수 확보하고 있다. 연구진의 대표적인 성과 중 하나로 바이오매스 전소발전소에서 배출되는 저회를 바이오차로 국내 최초로 규명하고 최종적으로 바이오차를 비료로 등록하여 산업화에 성공한 사례를 들 수 있다. 현재 연구진은 농업 분야에 탄소중립적 바이오차 활용 이외에도 바이오차 활용 기능성축사깔짚 개발, 가축분 바이오차 환경영향평가, 국내 동물성 바이오매스 활용 바이오차 제조 원천기술 개발, 바이오차 화장품개발 등 바이오차 관련 연구의 폭을 확대하고 있다.주식회사 엠에프엠은 서울대 대학생 창업기업으로 시작하여 SK행복나눔재단 글로벌 NPO 스타트업 1기를 통해 설립된 국제개발협력 회사로서, 글로벌 기후 문제로 위기에 직면한 베트남, 인도, 방글라데시 등 개발도상국에 기술사업화 기반 해결책을 제공하고 있다. 특히 방글라데시에서 환경을 오염시키고 있는 타이거새우 부산물을 새활용하는 푸드테크기술을 인정받아 현대차정몽구재단 H-온드림 스타트업 그라운드 11기 대상, 푸드테크 기술사업화 우수사례 대상 및 농식품부 장관상, 서울기후테크 콘퍼런스 서울특별시장상 등을 수상한 바 있다. 현재 월드비전 등 국제기구와 협력하여 방글라데시에서 다양한 사업을 진행하고 있다.주식회사 엠에프엠 서영인 대표이사는 “바이오차는 한국뿐만 아니라 개발도상국에서 각광받는 차세대 기술 중 하나이다. 특히 바이오차 분야에서 국내 최고 대학인 경상국립대와의 기술이전을 통해 한국 기업이 바이오차를 기반으로 개발도상국에서 농업 개발협력 프로젝트를 주도하는 혁신적 시도를 엠에프엠이 추진하고자 한다.”라고 말했다. 기술비즈니스센터 양정현 센터장은 “바이오차 관련 시장이 비료와 농자재 중심으로 농업 부문에서 급격히 성장하고 있고, 이번 기술이전을 통해 폐자원인 새우부산물을 바이오차로 전환해 농업적으로 활용하는 핵심 원천기술을 개발함으로써 수산 부산물의 고부가가치 자원으로의 변신을 지원하고 미래산업의 성장을 도모할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.ㅇ 사진 설명: 서동철 교수, 주식회사 엠에프엠 서영인 대표이사(왼쪽부터)ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교기술지주㈜/ 경상국립대 산학협력단 기술비즈니스센터 055-772-0254

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 경상국립대-대원제약, 기술이전 업무협약 체결 

  경상국립대-대원제약, 기술이전 업무협약 체결▸건강기능식품 호흡기 건강 기능성 소재 기술▸현재 경상국립대 허호진 교수가 기술 개발하여 특허 출원 중https://youtu.be/eZpDPPWIPGw경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 산학협력단(단장 최병근)과 대원제약(대표 백승열)은 9월 9일 가좌캠퍼스 대학본부 접견실에서 ‘건강기능식품 호흡기 건강 기능성 소재 기술이전 계약 및 업무협약’을 체결했다.체결식에는 경상국립대 최병근 산학협력단장, 양정현 기술비즈니스센터장, 식품공학부 허호진 교수와 대원제약 백인환 사장, 헬스케어사업본부 백인영 본부장, 컨슈머헬스케어부 박영준 상무가 참석했다. 이번 계약을 통해 체결된 기술은 허호진 교수 팀에서 개발해 현재 특허 출원 중인 ‘청각 추출물을 유효성분으로 포함하는 호흡기 건강 관련 지적재산권’이다.기술 개발을 주도한 허호진 교수는 다양한 천연자원을 활용하여 호흡기 질환 관련 생리활성소재를 계속 연구해 왔다. 그 중 해조류의 일종인 청각의 추출물을 이용해 비임상 시험 단계에서 호흡기 보호 효과를 확인한 것이 계기가 돼 대원제약과 계약을 체결하게 됐다.대원제약은 이를 바탕으로 2025년 인체적용시험 진입을 목표로 연구개발을 진행하고, 향후 신규 ‘호흡기 건강’ 개별인정형 건강기능식품 소재를 개발할 계획이다.경상국립대 산학협력단 최병근 단장은 “최근 건강기능식품 및 건강관리 사업을 강화하고 있는 대원제약과 계약을 체결한 것은 경상국립대 바이오 분야 우수성과 더불어 다양한 건강기능식품 소재화 기술을 알리는 계기가 될 것이다.”라며 “앞으로 상호협력으로 글로컬 건강기능식품 소재 기술력 확보를 통해 독창적이고 창의적인 건강기능식품 소재 및 이를 활용한 신제품 개발을 위해 함께 더욱 노력해 나갈 것”이라고 말했다.대원제약 백인환 사장은 “허호진 교수 팀이 보유한 지식과 기술을 바탕으로 호흡기 질환과 관련된 대원제약의 스펙트럼을 더욱 넓힐 수 있는 기회가 될 것“이라며, “대원제약의 R&D 역량과 인프라를 적극 활용함으로써 좋은 성과를 낼 수 있도록 최선을 다하겠다“고 소감을 밝혔다.ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교(GNU) 산학협력단(단장 최병근 사진 오른쪽)과 대원제약(주)(대표 백승열)은 9월 9일 가좌캠퍼스 대학본부 접견실에서 ‘건강기능식품 호흡기 건강 기능성 소재 기술이전 계약 및 업무협약’을 체결했다.ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 기술비즈니스센터 055-772-0254

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 김재연 교수, 쌍떡잎식물 유전체 교정에 새로운 ‘프라임 에디팅’ 기술 개발 

  쌍떡잎식물 유전체 교정에 새로운 ‘프라임 에디팅’ 기술 개발▸경상국립대학교 김재연 교수 공동연구팀▸차세대 작물유전자교정기술의 획기적 도약 ▸국제학술지 《네이처 플랜트(Nature Plants)》에 논문 발표□ 쌍떡잎식물의 유전체를 정밀하게 교정하는 새로운 ‘프라임 에디팅’ 기술이 개발됐다. 경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 응용생명과학부 김재연 교수(㈜눌라바이오 대표) 공동연구팀이 개발한 이 기술이 인류 식단에 영양 가치를 더하는 쌍떡잎식물의 육종에 새로운 장을 열 것으로 기대를 모으고 있다. □ 2020년 노벨화학상을 받은 유전자가위 기술은 유전병을 치료하는 것뿐만 아니라 작물 육종의 신기술로 사용된다. 초기 유전자가위 기술로부터 진화된 다양한 유전자가위 기술 중 프라임 에디팅(Prime Editing, PE) 기술은 정밀성과 다양한 변이 형성 측면에서 가장 앞선 첨단 4세대 기술로 평가되고 있으나 유용 과채류의 대다수를 차지하는 쌍떡잎식물에서 적용이 어려웠다. □ 연구팀은 다양한 유전자가위 합성생물학 재설계를 통해 프라임 에디팅 효율을 극대화하여 토마토 및 애기장대에서 다음 세대로 유전되는 유전자교정라인을 높은 효율(최대 형질전환 3개체당 1개체의 성공 효율)로 확보했다.□ 또한, 가까운 2개의 표적 가이드 RNA 사용은 다양한 부위에서 일관된 PE 효율을 보장하는 데 도움이 되었으며, 다중 프라임 에디팅을 사용하여 토마토의 여러 부위에서 동시에 유전자교정이 가능함을 보였다. □ 연구팀은 이 기술을 사용하여 카로티노이드가 증진된 토마토와 제초제 저항성을 갖는 토마토를 실험적으로 개발했다. 그 외에 염색체를 절반으로 줄인 후 다시 이배체를 만들어 일시에 순계라인을 만드는 토마토 라인과 고염저항성 및 지속광 스트레스 저항성을 높이는 유전자교정 토마토 라인을 확보하여 후속 연구를 진행하고 있다.□ 프라임 에디팅과 관련하여 2개의 국내 특허를 출원했고 PCT 및 국제특허를 통해 지적재산권을 확보할 예정이다.□ 연구를 주도한 부 반 티엔(Vu Van Tien) 연구교수는 “이번 연구에서 쌍떡잎식물에서 프라임 에디팅 효율을 높이기 위해 다면적으로 접근한 것이 유효했다. 이제 DNA의 50여 개 염기 범위는 자유롭게 치환 및 교정하는 것이 가능해져서 기초과학에 활용은 물론이고 작물육종까지 할 수 있는 일이 많아졌다. 이제는 좀 더 긴 DNA를 자유롭게 교정할 수 있는 기술을 개발하고자 한다.”라고 연구의 의의와 앞으로의 포부를 밝혔다. □ 책임 교신저자인 김재연 교수는 “그간 혁신적인 프라임 에디팅 유전자가위 기술을 쌍떡잎작물 육종에 활용할 수 없어 안타까웠는데 이제 더 다양한 작물에서 더 많은 표적 유전자를 대상으로 육종연구개발을 수행할 수 있게 되었다.”라고 연구의 임팩트를 강조했다.□ 이 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단 원천기술개발사업(바이오의료기술개발사업)의 지원으로 수행했다. 논문은 국제학술지 《네이처 플랜트(Nature Plants)》* 9월 6일 자에 게재됐다. * 《네이처 플랜트(Nature Plants)》: 스프링커 네이처(Springer Nature)에서 출판하는 범용 분야 국제학술지인 《네이처(Nature)》의 자매 저널로서, 식물 분야의 기초 및 응용연구를 중심으로 발표한다.ㅇ 내용 문의: 경상국립대 김재연 교수 055-772-1361

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 전종록 교수, 튀김 부스러기에서 포장재 소재 개발 성공 

  “튀김 부스러기가 포장재 소재로 재탄생하다”▸경상국립대 전종록 교수-(주)리너지 김강수 연구소장 2년간 협업▸스티로폼 수준의 기계적 물성, 포름알데히드 흡착 능력▸우수한 단열 특성으로 건축 내·외장재로 활용 가치도 높아경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 농업생명과학대학 환경생명화학과 전종록 교수는 튀김 음식 제조 과정에서 배출되는 부스러기를 포장재 소재로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 치킨, 돈가스 등의 음식 대중화와 함께 튀김 음식 제조 과정에서 배출되는 부스러기가 급증하고 있으나 현재 실태조사 및 재활용 관련 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. ㈜리너지는 경남 진주시에서 창업해 경남지역 튀김 음식점을 중심으로 튀김 부스러기 수거 네트워크를 확보해 왔으며, 자체 개발한 튀김 부스러기 내 기름 분리 공정을 바탕으로 사업 규모를 키워 나가고 있다. ㈜리너지와 전종록 교수 연구팀은 지난 2년간의 협업을 통해 현재 국내 튀김 음식점에서 연간 배출되는 부스러기 배출량을 추정하고 기름 추출 과정에서 2차 부산물로 배출되는 튀김박을 이용해 플라스틱을 대체할 수 있는 포장재 소재를 개발하는 데 성공했다. ㈜리너지와 전종록 교수 연구팀은 약 1년간 150개 튀김 요리 음식점을 주기적으로 방문, 부스러기 발생량을 측정하여 월간 약 30t의 부스러기가 배출되는 것을 확인했다. 국내 튀김 요리 음식점 수와 인구수를 바탕으로 추정한 결과, 연간 약 90만t의 튀김 부스러기가 국내에서 분리수거 없이 배출되는 것으로 파악됐다. 이는 상당한 양으로 튀김 부스러기 재활용 및 고부가가치화 연구가 필요함을 의미한다. 연구팀은 다당류 성분으로 이루어진 튀김박을 바인더로 이용해 폐골판지/볏짚 파우더, 그리고 커피 찌꺼기를 다양한 형태의 3차원 구조체로 변환시킬 수 있었다. 제조된 구조체는 튀김박 성분의 뛰어난 바인더 성능으로 인해 포장재로 넓게 쓰이는 스티로폼 수준의 기계적 물성을 보일 뿐만 아니라, 포름알데히드, 독성 염료 물질에 대해 뛰어난 흡착 능력을 보였다. 그 외에 우수한 단열 특성과 수분 흡수 능력을 보유하고 있어 포장재 또는 건축 내·외장재로 활용 가치가 높을 것으로 기대된다. 연구 결과는 학술 저널 《환경 기술과 혁신(Environmental Technology & Innovation)》(JCR 관련 분야 상위 10%)에 게재됐다. 공동 저자로 연구에 참여한 ㈜리너지 김강수 연구소장은 “튀김 부스러기는 새로운 형태의 유기성 폐기물로 재활용 기술이 접목될 경우, 순환 경제에 기반한 새로운 가치사슬이 형성될 것이다.”라고 말했다.㈜리너지와 전종록 교수 연구팀은 이번 연구 결과를 활용해 포장재 제조 사업을 추진하고 있으며, 추가적인 협업을 통해 튀김 부스러기 재활용 공정의 다각화를 추진하고 있다. 현재 목재펠릿 대용 연료, 미생물 발효를 통한 유용 물질 생산, 그리고 곤충 사료 개발을 진행하고 있으며, 동시에 튀김 부스러기 수거 네트워크를 전국적으로 확대하고 있다. ㅇ 사진 설명:경상국립대 전종록 교수 ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 환경생명화학과 전종록 교수 055-772-1962

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 김상희 교수팀, 병원균 이펙터에 의한 식물 면역 억제 기작 규명 

  경상국립대 김상희 교수팀, 병원균 이펙터에 의한 식물 면역 억제 기작 규명▸새로운 병 저항성 작물 제작의 원천기술을 제안하는 논문 발표▸미국 미주리대학교 월터 가스만 교수 연구팀과 국제 공동 연구▸≪저널 오브 인테그레이티브 플랜트 바이올로지≫에 논문 게재경상국립대학교(GNU·총장 직무대리 권선옥) 응용생명과학부 김상희 교수 연구팀은 박테리아 이펙터 단백질에 의한 식물 면역 억제 기작을 규명하고, 새로운 병 저항성 작물 제작의 원천기술을 제안하는 논문을 발표했다(주저자: 쾅민 응우옌(Quang-Minh Nguyen) 응용생명과학부 석박사 통합과정 대학원생, 교신저자: 김상희 교수).식물은 끊임없이 생물적·비생물적 스트레스 인자에 공격받지만 고착화되어 있기 때문에 외부 스트레스를 피할 수 없다. 다만 식물은 그것을 극복하는 다양하고도 특이한 방어 메커니즘을 보유하고 있다. 또한 식물은 인간처럼 적응 면역 시스템을 가지고 있지는 않지만 면역 수용체를 유전체 내에 안정적으로 암호화한 선천적 면역 시스템이 고도로 발달해 있다. 세균(Pseudomonas syringae) 이펙터(effector)인 ‘AvrRps4’는 식물 세포 내로 들어와 133개의 아미노산으로 구성돼 있는 아미노기 말단부위 도메인과 88개의 아미노산으로 구성돼 있는 카르복실 말단부위 도메인으로 분리된다. 하지만 어떻게 AvrRps4 이펙터가 식물 면역을 억제하고 조절하는지에 관해서는 아직 자세히 알려져 있지 않다. 김상희 교수팀은 미국 미주리대 월터 가스만 교수 연구팀과의 국제 공동 연구에서 AvrRps4 이펙터에 의한 식물 면역 억제 기작을 규명했다. 김상희 교수에 따르면, 식물 세포에는 면역반응을 조절하는 전사조절인자인 WRKY 단백질들이 존재한다. 이들 WRKY 전사조절인자들은 식물의 핵 안에서 방어 관련 유전자들의 전사를 양성적으로 조절하여 식물의 면역을 활성화하는 역할을 한다. AvrRps4 이펙터가 일부 WRKY 전사조절인자들(WRKY 46, 53, 54, 70)과 물리적으로 결합한다는 사실을 발견한 것이다. 흥미롭게도 AvrRps4는 WRKY의 방어 관련 유전자 프로모터에 결합하는 능력과 전사 활성화 능력을 억제한다. 그뿐만 아니라, AvrRps4 이펙터가 WRKY 전사조절인자들을 핵으로부터 세포질로 이동시켜 전사조절인자로서 역할을 하지 못하게 한다는 것을 규명했다. 이는 병원균 이펙터가 어떻게 식물의 면역을 억제하는지에 관한 새로운 메커니즘을 제시한 연구이다. 이 연구에서 수행된 접근법 및 결과는 병 저항성 작물 개발과 식물 생명공학에 원천기술로 사용될 수 있으며, 동정된 유전자원은 저항성 작물 제작에 바이오 부품으로 사용될 수 있다. 또한 식물 면역의 조절 기작을 밝히는 연구는 광범위하고 효과적인 병 저항성 작물을 개발하는 연구에 원천기술로 사용될 수 있다. 이는 화학적 방제를 대체할 수 있는 친환경적인 병 방제 전략으로써 농민의 경제적 부담을 줄일 수 있고, 소비자들에게는 안전한 먹거리를 제공할 수 있을 것으로 전망된다.이번 연구는 한국연구재단 이학연구센터(SRC), 램프(LAMP)사업단, 바이오·의료기술개발사업 및 차세대 농작물 신육종 기술개발사업단의 지원을 받아 미국 미주리대(University of Missouri)와 고려대, 서강대 등 국내외 유수의 연구자들과 국제 공동 연구로 진행됐다. 연구 결과는 식물학 분야의 세계 최고 수준의 저널(인용지수 11.2)인 ≪저널 오브 인테그레이티브 플랜트 바이올로지(Journal of Integrative Plant Biology)≫ 2024년 6월호에 게재됐다(https://doi.org/10.1111/jipb.13710).⊙ 사진 설명: 1. AvrRps4와 WRKY 전사조절인자에 의한 식물 면역 조절 기작의 모델.             2. 주저자 꽝민 응우옌 대학원생과 경상국립대 응용생명과학부 김상희 교수(왼쪽부터)⊙ 내용 문의: 경상국립대학교 응용생명과학부 김상희 교수 055-772-1358

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• ㈜눌라바이오, 어니스트벤처스 투자 유치 성공 

  ㈜눌라바이오, 어니스트벤처스 투자 유치 성공▸2023 경상국립대학교 창업중심대학 초기기업 수행 성과▸“차세대 작물유전자교정작물 시장의 선도 플레이어로 성장 기대”경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 자연과학대학 생명과학부 김재연 교수와 졸업생이 주축이 된 주식회사 눌라바이오(대표 김재연, http://nullabio.com)는 창업 직후 확보한 기술보증기금의 조건부신주인수계약(SAFE) 투자에 이어 이번에는 상주-어니스트벤처스 투자조합(어니스트벤처스(유))으로부터 투자를 성공적으로 유치했다고 발표했다. 어니스트벤처스는 서울 소재 투자전문회사로, 현재 16개 투자조합을 통해 조성된 약 2587억 원의 자산을 운용하고 있다. 이번 투자 유치로 눌라바이오는 연구 및 개발 활동을 더욱 가속화할 수 있는 기반을 확보하게 되었다.눌라바이오는 경상국립대 식물생명공학연구소에서 설립된 1호 연구원 창업기업으로 유전자가위를 사용한 작물정밀육종을 선도하는 글로벌 리더로 성장하는 것을 목표로 하고 있다. 김재연 대표는 신육종혁신기술연구회를 창립하고 초대회장을 역임하였으며, 혁신적인 연구를 통해 작물유전자교정 분야에서 뛰어난 리더십을 발휘하고 있다.눌라바이오는 창업과 동시에 과학기술정보통신부 연구산업육성사업에 선정되는 등 빠르게 연구개발능력을 인정받았으며, 작년에는 창업중심대학 초기기업 프로그램을 수행하며 비즈니스 모델을 고도화하였고 국내외 여러 국가에 다수의 작물유전자교정 관련 특허를 출원하였다. 현재 회사의 주요 타깃 작물로는 토마토, 대마, 잔디 등이 있으며, 개발되었거나 개발 중인 대표적인 제품은 다음과 같다.1. 유전자교정 서비스: 애기장대와 토마토의 유전자 발현 및 교정을 위한 형질전환 서비스 제공. 특히 정밀유전자가위를 이용한 세계 최초의 애기장대 및 토마토 단백질 표지화 서비스를 제공하고 있다.2. 건강기능성 및 기후변화 대응 강화 토마토: 혈압을 낮추는 GABA가 고함유된 토마토, 항암 성분인 라이코펜(Lycopene)의 체내 흡수가 증강된 토마토, 항산화·항노화 및 눈 건강 성분이 강화된 토마토, 식물병·고온·저온 및 가뭄 저항성 등 기후변화 대응 토마토 개발3. THC-free 헴프종자: 대마의 향정신물질 합성을 제거한 THC-free CBD 및 CBG 고함유 헴프종자 개발4. 저 투입 기후변화대응 환경친화성 잔디: 식물병, 제초제, 고온, 저온 및 가뭄 저항성 등 기후변화 대응 잔디 개발김재연 대표는 “눌라바이오는 농작물 혁신을 통해 지속 가능한 미래사회를 만들고자 한다. 우리의 목표는 유전자 교정 기술을 통해 더 건강하고 안전한 작물을 개발함으로써, 인류의 건강과 복지에 기여하는 것이다.”라고 말했다. 또한 김재연 대표는 “눌라바이오는 이번 투자 유치를 통해 더욱 혁신적인 연구와 개발을 추진할 계획이다. 농작물 혁신을 통해 지속 가능한 미래사회를 꿈꾸며, 신기능 고부가 농작물 개발의 글로벌 리더로 성장해 나갈 눌라바이오를 응원해주시기 바란다.”라고 강조했다.이번에 투자를 결정한 어니스트벤처스 담당자는 “눌라바이오는 차세대 작물유전자교정 기술분야에서 세계적인 경쟁력을 갖고 있으며 농생명그린바이오시장의 선도 플레이어로  미래 성장성이 매우 기대되는 기업이다.”라고 투자한 이유를 밝혔다.김재연 대표와 작물유전자교정 전문가 정진희 박사가 이끄는 눌라바이오 연구개발팀은 Non-GMO 유전자교정 전달기술 등 다양한 첨단 기술을 보유하고 있으며, 표적유전자의 서열을 원하는 방식으로 자유자재로 바꿀 수 있는 차별화된 차세대 작물유전체교정 기술로 글로벌 최초 모델작물 개발 서비스를 개시했으며 이 기술을 통해 후속 제품을 개발해 나가고 있다. ▣ 눌라바이오① 눌라바이오는 경상국립대 김재연 교수가 설립한 작물유전자교정플랫폼 기업으로 연구자들을 위한 주문연구서비스 외에도 고객의 건강복지를 향상시킬 수 있는 다양한 유전자교정작물을 개발하고 있다. ② 눌라바이오는 차별화된 유전자에 표지를 붙이는 작물개발 서비스를 세계 최초로 출시하였고 단순 CRISPR/Cas 유전자가위 기술을 넘어 차세대 유전자교정기술(카피/붙이기 기술) 등 글로벌 Top 수준의 경쟁력을 확보하고 있다.③ 또한 눌라바이오는 조직배양 없는 유전자교정기술, Non-GMO 유전자교정 전달기술, 표적유전자 무작위 돌연변이 기술 등 차별화된 기술을 확보하고 있다.④ 새로운 가치를 갖는 작물기반 신산업 창출 글로벌 리더 눌라바이오는 더 안전하고 더 건강하게 지속 가능한 행복사회를 꿈꾼다.▣ 기술 설명① 유전자교정기술2020년 노벨상을 배출한 유전자가위 기술을 사용하여 사람의 유전병을 고치거나 우수한 농업 및 상업 형질을 갖는 작물이나 가축을 생산할 수 있는, 세상을 혁신할 기술로 알려졌다.② 유전자가위생명체의 특정 유전자의 특정 부위를 인식할 수 있는 탐색 모듈과 유전자를 자를 수 있는 가위 모듈로 구성된 생체분자로 유전자의 기능을 없애거나 강화하기 위해 사용될 수 있다.▣ 연구자 김재연 교수김재연 교수는 국내 유전자교정 전문가로 다양한 작물용 유전자가위를 개발하고 있으며, 유전자가위를 사용한 작물교정기술개발 연구에 집중하고 있다. 이와 관련하여 다수의 논문을 출판하고, 특허를 출원/등록하였다. 2019년부터 국내 120여 산학연 유전자교정연구자들이 참여하는 신육종혁신기술연구회의 초대 회장을 맡았다(2019~2022). 김재연 교수는 과학기술정보통신부 지원 바이오의료기술사업과 농촌진흥청 지원 차세대농작물신육종기술개발사업을 통해 차세대 작물유전자가위 개발 및 신육종 기술개발 연구를 진행하였다. 2022년부터는 ‘작물유전자교정 전문업체인’ 주식회사 눌라바이오를 창업하여 대표를 맡고 있다. ⊙ 사진 설명: 주식회사 눌라바이오 김재연 대표⊙ 내용 문의: 경상국립대 기술비즈니스센터 055-772-0254

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 김나영 박사, 복합 환경 스트레스 대응 핵심인자 발굴 기반 마련 

  경상국립대 김나영 박사, 복합 환경 스트레스 대응 핵심인자 발굴 기반 마련▸빅데이터 전사체를 활용한 선택적 스플라이싱 변이체 대량 발굴▸스트레스 대응 핵심 인자의 효율적 선발로 스트레스 내성 품종 육성 가능▸빅데이터 전문 국제학술지 ≪사이언티픽 데이터≫ 온라인판에 논문 게재경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 대학원 응용생명과학부 원예학전공 김나영 박사(현재 한국생명공학연구원 소속)는 환경 스트레스 빅데이터 정보를 활용하여 선택적 스플라이싱(Alternative splicing)을 대량 분석함으로써 복합스트레스 관련 핵심 인자 발굴 기반을 마련했다.이는 식물이 다양한 스트레스 환경에 따라 변화하는 유전적 변이체를 빅데이터 기반으로 확인하여 하나의 유전자가 다양한 형태로 스트레스 관련 기작에 관여할 수 있다는 것을 시사한다. 또한 분석을 통해 확보한 핵심 인자를 활용하면 특이적 또는 복합적 스트레스 환경에서 내성/저항성을 가지는 품종을 육성할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 원예과학부 강남준 교수(채소원예학), 염선인 교수(원예분자육종학), 강원희 교수(원예기능유전체학, 교신저자) 연구팀의 융합 연구를 기반으로 수행했고 김나영 박사가 제1저자로 참여했다. 김나영 박사는 가지과 작물인 고추에서 다양한 고온·저온 스트레스를 포함한 비생물학적 스트레스와, 역병·바이러스를 포함한 생물학적 스트레스 반응에 대한 전사체 빅데이터를 생성하고 이를 통해 선택적 스플라이싱 변이체(Alternative splicing variants)를 대량 발굴하여 스트레스 반응에 따른 변이체의 형태를 규명했다.가지과 작물 중 하나인 고추는 조미채소로 채소 작물 중 세계적 교역량이 2위에 달하지만 급격한 기후 변화 등으로 인해 해마다 고온·건조와 같은 복합적 환경 스트레스로 인해 막대한 경제적 피해가 발생한다. 다양한 시퀀싱 기법 중 알엔에이 시퀀싱(RNA-seq)은 복잡한 환경 및 조건에서 발현되는 전사체 확보가 가능한 이점이 있어 대량의 유전자 기능 분석에 사용되고 있다. 다양한 데이터가 생성되고 있지만 방대한 데이터에서 복합스트레스에 관한 핵심 인자 발굴 및 기능 규명 연구는 아직 미흡한 상황이다. 김나영 박사는 고추 전사체 빅데이터를 기반으로 환경 스트레스 반응 스플라이싱 변이체를 대량 발굴했다. 복잡하고 다양한 스플라이싱 변이체는 식물의 발달과 스트레스 반응에 관여하는 것으로 알려져 있으며 이는 환경 스트레스에 대응하기 위해 소수 유전자에서 다양한 형태를 통해 저항성/내성에 관여할 것으로 기대된다. 김나영 박사가 확보한 스플라이싱 변이체는 추후 기능 분석을 통해 다양한 환경 스트레스에 효과적으로 대응할 수 있는 품종 개량에 적용될 수 있음을 시사한다.스플라이싱 변이체 분석을 위해 사용한 21종류의 데이터는 비생물학적 스트레스(가뭄·냉해·염해·고온), 생물학적 스트레스(세균·바이러스·역병 등), 식물 호르몬(살리실산·에틸렌·자스몬산·아브시스산)와 식물 조직(꽃·줄기·뿌리·과실)으로 구성돼 있다. 김나영 박사는 총 869.81Gb(인간 지놈 크기의 290배)의 전사체 빅데이터를 이용하여 식물의 유전자 발현을 분석했다. 이후 21종류의 전사체 데이터에서 스플라이싱 변이체 확인을 위해 각각 서열의 구조를 분석했으며 이를 통해 변이체를 5가지 형태(SE·RI·A5SS·A3SS·MXE)로 분류했다. 또한, 스트레스 반응에 따라 특이적으로 변화한 유전자를 기준으로 재분류하여 전체 처리에서 변이체를 나타내는 유전자를 발굴했다. 이 중 MSTRG.7288 유전자와 MSTRG.32525 유전자가 스트레스 처리에 따라 스플라이싱 변이체의 형태가 유의하게 변화하는 것을 확인했다. 이를 통해 유전자가 하나의 형태가 아닌 복잡한 변이체의 형태로 다양한 기능에 관여할 것으로 예상했다. 이 연구 결과는 빅데이터 전문 국제 과학저널인 ≪사이언티픽 데이터(Scientific Data)≫ ( IF 9.8) 4월 13일자 온라인판에 게재했다. 논문 제목은 ‘고추의 대량 RNA-seq 데이터 기반 생물 및 비생물학적 스트레스에 변화하는 총체적 스플라이싱 변이체 분석(The landscape of abiotic and biotic stress-responsive splice variants with deep RNA-seq datasets in hot pepper)’이다. 이 연구는 한국연구재단 개인연구사업과 BK21 Four 농생명공학글로컬인재교육연구단의 지원을 받아 수행했다. ⊙ 사진 설명: 경상국립대 응용생명과학부 김나영 박사⊙ 내용 문의: 경상국립대 원예과학부, 응용생명과학부(대학원) 염선인 교수 055-772-1917

  2024.10.23 농생명공학글로컬인재교육연구단

• 김광동 교수팀, 미국국립과학원회보(PNAS)에 논문 발표 

  ‘멜라노좀 선택적 자가포식(멜라노파지) 기전 규명’ ▸경상국립대 김광동 교수팀, 미국국립과학원회보(PNAS)에 논문 발표▸멜라닌 항상성 기반의 피부색소 이상증 제어 연구의 새로운 방향 제시▸한국연구재단과 농촌진흥청의 지원으로 연구 수행경상국립대학교(GNU·총장 권순기) 응용생명과학부(생명과학부) 김광동 교수 연구팀(제1저자 이기원, 류기준 박사)은 피부세포 내 멜라닌 항상성과 관련한 기전으로서 멜라노좀에 대한 선택적 자가포식 기전을 규명했다고 밝혔다. 연구 결과는 세계 유수 학술지인 ≪미국국립과학원회보(PNAS: Proceedings of the National Academy of Sciences)≫(영향력 지수 11.1)에 게재됐다.멜라닌의 항상성은 피부 톤을 결정하고 피부 색소 침착 이상증(기미, 검버섯, 백색증 등) 제어에 매우 중요하다. 하지만, 멜라닌 합성에 대한 연구는 비교적 자세히 연구돼 온 반면에 형성된 멜라닌의 분해 과정의 분자 기전은 거의 알려져 있지 않았다.자가포식이란 세포 내 구성물을 세포 스스로가 분해하는 기전으로 대사질환, 신경질환, 종양 등 다양한 질병과 관련하여 그 중요성이 부각돼 왔다. 특히 특정 세포소기관 또는 세포구성물만을 특이적으로 분해하는 기전을 선택적 자가포식이라고 한다. 10여 년 전부터 자가포식 활성과 피부톤의 관련성에 대한 연구결과들이 보고되어 왔으나, 직접적인 작용 기전에 대한 연구 보고는 없었다. 피부 색소인 멜라닌은 멜라노좀이라고 하는 특수 세포소기관에서 합성되고 축적되게 되는데, 김광동 교수 연구팀은 선택적 자가포식 기전을 통해 멜라노좀이 분해되는 기전을 생쥐의 흑색종 세포주 모델에서 규명했다.열대과일인 망고스틴으로부터 유래된 대사체인 베타-망고스틴이 이미 형성된 멜라노좀을 분해하는 현상을 발견하고 멜라노파지(멜라노좀에 대한 선택적 자가포식)에 관여하는 단백질들을 발굴하고 그 작용기전을 제안했다. 김광동 교수는 “기존의 피부색소 제어 소재들은 대부분이 멜라닌의 합성 과정을 억제하는 억제제들로서 피부 색소 침착 예방의 효과로 피부색소 침착 제어에는 매우 제한적이었으나, 멜라노파지를 유도하는 기전은 이미 형성된 멜라노좀을 적극적으로 분해하며 멜라노좀을 가지고 있는 특정세포에만 작용한다. 따라서 피부 침착 이상증 제어에 매우 중요할 뿐 아니라 멜라닌 색소와 관련한 흑색종, 안과 질환, 신경생물학 분야로 확장성도 기대된다.”라고 밝혔다. 이 연구는 한국연구재단(중견연구자지원사업, 지역혁신연구센터)과 농촌진흥청(차세대바이오그린사업)의 지원을 받아 수행했다.김광동 교수는 멜라노파지를 유도하는 식물유래 소재 2종을 발굴하고 각각 삼극특허(미국·일본·유럽 특허) 등록을 완료했고, 그중 1종은 국내 기업에 기술이전하고 상품화한 바 있다.특히 김광동 교수는 “경상국립대 항노화바이오소재 세포공장 지역혁신센터(ABC-RLRC, 센터장 김선원 교수)의 세포공장 활용 기술을 기반으로, 멜라노파지 유도 기능성 소재의 대량생산 기술을 구축할 계획”이라고 밝혔다. 이는 유용대사체에 대한 산업화(기능성화장품, 코스메슈티컬) 접근성 및 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.⊙ 사진 설명: 경상국립대 김광동 교수⊙ 내용 문의: 경상국립대 김광동 교수 055-772-1365

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