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- SAINT 안성필 교수 연구팀, 기존 배터리의 2배 성능을 지닌 고에너지·고출력 리튬이온 배터리 개발(2024.09.11.) NEW
- SAINT 안성필 교수 연구팀, 기존 배터리의 2배 성능을 지닌 고에너지·고출력 리튬이온 배터리 개발 - 유연한 3차원 퍼콜레이티브 금속 구조를 통해 배터리 성능 획기적 향상 - 세계적 학술지 어드밴스드 머티리얼즈에 논문 게재 성균나노과학기술원(SAINT)의 안성필 교수 연구팀이 고에너지 밀도(208Wh/kg)와 고출력 밀도(1,048W/kg)를 가진 유연한 리튬이온 배터리를 개발했다고 11일 발표했다. 이번 연구는 3차원 금속 구조를 사용하여 기존 배터리의 성능을 크게 향상하였다. 기존의 리튬이온 배터리는 외부 충격이나 변형에 취약하여 폭발 위험이 따르고, 이러한 안전성 문제가 늘 해결 과제로 남아 있었다. 또한, 전통적인 배터리 제조 방식(슬롯 다이(Slot die) 공정)은 평평한 전극 구조에 전극 소재를 코팅하는 방식으로, 유연성이 떨어지고 배터리 성능이 제한되는 문제를 가지고 있었다. 특히, 전극이 두껍게 코팅되면서 전기화학적 성능이 떨어질 수 있으며, 물리적 변형 시 배터리 성능이 저하되거나 단락(쇼트)이 발생할 위험이 있다. 안 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 전기방사(electrospinning)와 전기도금(electroplating) 기술을 활용하여 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로 웹 기반의 초경량 배터리 전극을 개발했다. 또한, 새로운 코팅 방식인 정전기 스프레이 기술(electrostatic spraying)을 도입해 3차원 구조에서도 전극이 잘 코팅되도록 했다. 이렇게 만들어진 3차원 전극은 기존의 2차원 전극에 비해 무게가 4배 이상 가벼워졌으며, 반복적인 변형에도 전기적 특성이 거의 변하지 않는 높은 내구성을 보여주었다. 또한, 3차원 구조 덕분에 전극과 전해질의 접촉 면적이 크게 증가해 리튬이온의 이동성과 전자의 이동 속도가 각각 6배, 4배 이상 향상되었다. ▲ 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹 기반 고에너지 및 고출력 밀도의 플렉서블 리튬이온 배터리의 제조 공정과 본 개발된 전극의 초경량성 및 기계적 특성 이번 연구를 통해 개발된 배터리는 기존 상용 배터리보다 2배 이상 뛰어난 성능을 자랑하며, 특히 웨어러블 전자기기와 같은 차세대 기기에 적합한 에너지 솔루션으로 주목받고 있다. 배터리는 굽히거나 잘라도 안정적인 성능을 유지하여, 안전성 또한 크게 향상되었다. ▲ 3차원 전극 구조의 Half-cell 성능 결과와 리튬이온확산 및 전자이동도 등의 전기화학적 및 시뮬레이션 안성필 교수의 이번 연구는 차세대 유연한 전자기기에 필수적인 배터리 기술을 크게 발전시킨 성과로, 기존 배터리 기술의 한계를 극복하는 중요한 계기가 될 것으로 기대된다. 이 연구는 과학기술정보통신부의 연구 지원을 받아 수행되었으며, 세계적인 학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 게재되었다. ▲ 3차원 전극 구조의 full-cell 성능 및 고분자 젤 전해질 기반 전고체 플렉서블 리튬이온배터리 성능 ※ 논문명: Percolative Metal Microweb-Based Flexible Lithium-Ion Battery with Fast Charging and High Energy Density ※ 저널: Advanced Materials ※ DOI: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202407719
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- 작성일 2024-12-03
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- 약학과 신주영 교수 연구팀, 대사이상 지방간질환 환자 대상 SGLT2 억제제의 효과 연구 발표(2024.09.10.) NEW
- 약학과 신주영 교수 연구팀, 대사이상 지방간질환 환자 대상 SGLT2 억제제의 효과 연구 발표 - SGLT2 억제제, Thiazolidinedione 대비 주요 간 질환 예방에 효과적 - 의학분야 권위 학술지 Gut에 연구 결과 게재 ▲ (왼쪽부터) 약학과 신주영 교수, 배성호 박사, 고화연 박사과정생 약학과 신주영 교수 연구팀이 대사이상 지방간질환(Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease, MASLD) 환자에서 SGLT2 억제제의 효과를 Thiazolidinedione 및 GLP-1 수용체 작용제와 비교한 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 국민건강보험공단의 빅데이터를 활용해 40세 이상의 MASLD 환자들을 대상으로 2014년부터 2022년까지의 처방 기록을 분석했다. 이 연구 결과는 의학 분야에서 권위 있는 학술지 Gut(IF:23.0, JCI Ranking 상위 2.4%)에 9월 6일 온라인 게재되었다. MASLD는 지방간과 관련된 대사 이상으로 인해 발생하는 질환으로, 전 세계적으로 그 발병률이 급증하고 있다. 특히 제2형 당뇨병 환자의 약 60%가 MASLD를 앓고 있을 정도로 유병률이 높다. 이 질환은 초기에는 특별한 증상이 없어 치료 시기를 놓치기 쉽고, 병이 진행되면 간경변, 간부전 등 심각한 간 질환으로 이어질 수 있기 때문에 조기 치료와 예방이 중요하다. 하지만 지금까지 MASLD 환자에서 간질환 사건을 예방할 수 있는 혈당강하제에 대한 연구는 충분하지 않았다. 이번 연구에서는 SGLT2 억제제와 GLP-1 수용체 작용제, 그리고 Thiazolidinedione 계열, 세 가지 혈당강하제의 효과를 비교했다. 연구 결과, SGLT2 억제제와 GLP-1 수용체 작용제는 간 질환 예방 효과에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났으나, SGLT2 억제제는 Thiazolidinedione보다 간 질환 발생 위험을 23% 낮추는 것으로 확인됐다. 특히 SGLT2 억제제의 효과는 여성과 65세 미만 환자에서 더욱 뚜렷하게 나타났다. ▲ 대사이상 지방간질환 환자에서의 SGLT2 억제제 사용과 주요 간 질환 사건 예방 간의 비교 효과성 연구 결과 신주영 교수는 이번 연구가 MASLD 환자에게 주요 간 질환 예방을 위한 적합한 혈당강하제 선택에 중요한 근거를 제공했다며, 특히 SGLT2 억제제가 Thiazolidinedione 대비 간 질환 예방에 효과적이라는 점이 큰 의미를 가진다고 설명했다. 또한 연구진은 아직 국내에서 사용량이 낮은 최신 GLP-1 수용체 작용제에 대해서도 후속 연구가 필요하다고 강조했다. 신주영 교수 연구팀의 이번 연구는 서울대학교병원 내분비대사내과 배재현 교수, 조영민 교수, 강북삼성병원 장유수 교수, 류승호 교수, 영국 University of Southampton의 Christopher Byrne 교수 연구진과 공동으로 수행되었으며, 국민건강보험공단의 맞춤형 전수자료를 활용하였다. 또한, 환자중심 의료기술 최적화 연구사업단의 지원을 받아 진행됐다. ※ 논문명: Risk of hepatic events associated with use of sodium-glucose cotransporter-2 inhibitors versus glucagon-like peptide-1 receptor agonists, and thiazolidinediones among patients with metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease ※ 저널: Gut(IF: 23.0) ※ DOI: doi.org/10.1136/gutjnl-2024-332687
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- 작성일 2024-12-03
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- 융합생명공학과 정우재 교수, 바이러스 무력화하는 항인플루엔자 나노필라멘트 개발(2024.08.29.) NEW
- 융합생명공학과 정우재 교수, 바이러스 무력화하는 항인플루엔자 나노필라멘트 개발 - 바이러스를 둘러싸 무력화하는 혁신적 저해제 개발 ▲ 융합생명공학과 정우재 교수(왼쪽)와 정진효 박사(오른쪽) 융합생명공학과 정우재 교수 연구팀이 인플루엔자 바이러스를 효과적으로 무력화할 수 있는 수용체 모방 나노필라멘트 항바이러스제를 개발했다. 포스트 팬데믹 시대를 맞아 학계에서는 호흡기 질환 바이러스의 신변종 출현에 신속히 대응할 수 있는 저해제 연구가 계속되고 있다. 이러한 연구는 바이러스 감염 기전을 근본적으로 차단하는 것을 목표로 하며 기존 치료법으로 대응이 어려운 변종 바이러스에도 효과를 발휘할 가능성을 지닌다. 이는 향후 공공 보건 시스템에 도입되면 팬데믹 대응 전략의 핵심 요소로 활용될 것으로 기대된다. 정우재 교수 연구팀은 바이러스가 사람의 세포에 감염되기 전에 이를 밧줄처럼 둘러싸 무력화시키는 ‘나노필라멘트 저해제’를 개발했다. 이 저해제는 인플루엔자 바이러스가 세포에 달라붙는 수용체를 모방한 화합물을 활용해, 바이러스가 숙주 세포에 침투하지 못하게 막는 혁신적인 방식이다. 제안된 소재는 시알산 수용체를 모방한 화합물을 M13 파지 표면에 고밀도로 도입하여 인플루엔자 바이러스와의 결합력을 극대화하고 저해효능을 강화하였다. 이 수용체 모방 나노구조는 다양한 인플루엔자 바이러스 종에 대해 효과적인 저해 효능을 보였다. 또한 동물실험을 통해 수용체-모방 M13 파지의 인플루엔자 치료 및 예방 효과와 안전성이 확인되었으며, 기존 치료제인 타미플루 성분인 오셀타미비르와 병용 투여했을 때 시너지 효과를 보였다. 종합하면 개발된 소재가 내성 발생의 위험을 줄이면서 다양한 인플루엔자 바이러스 종을 효과적으로 저해할 수 있는 저해제로서 활용 가능하다는 것이다. 정우재 교수는 “이번 연구는 기존의 항바이러스제와는 다른 혁신적인 방법으로 바이러스를 무력화하는 기술을 제시한 것”이라며, “향후 이 연구는 실제로 사용될 수 있는 치료제로 발전할 가능성이 크다”고 말했다. 정 교수는 “향후 인플루엔자뿐만 아니라 다양한 호흡기 질환 바이러스에 대한 대응 전략으로 확대될 가능성도 기대된다.”고 덧붙였다. 이번 연구는 한국보건산업진흥원 보건의료기술연구개발사업과 한국연구재단 중점연구소지원사업, 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었으며, 연구 성과는 생체 소재 분야 국제학술지 바이오머티리얼즈(Biomaterials)에 지난 8월 6일 게재되었다. ※ 논문명: Preventive and therapeutic effects of a super-multivalent sialylated filamentous bacteriophage against the influenza virus ※ 저널명: Biomaterials(IF: 12.8) ※ DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122736 ○ 관련 언론보도 - 성균관대 정우재 교수, 바이러스 무력화하는 항인플루엔자 나노필라멘트 개발 <이뉴스투데이, 2024.08.29> - 성균관대 정우재 교수, 바이러스 무력화하는 항인플루엔자 나노필라멘트 개발 <뉴시스, 2024.08.29.>
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- 작성일 2024-12-03
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- 약학과 윤유석 교수 연구팀, 삼중음성유방암의 새로운 치료법 제시(2024.07.03.) NEW
- 약학과 윤유석 교수 연구팀, 삼중음성유방암의 새로운 치료법 제시 - Peroxidase 생체모방 업컨버전 나노입자 기반 Chemodynamic 치료법 개발 ▲ (왼쪽부터) 약학과 윤유석 교수, Thien 박사과정생(제1저자), Nguyen 박사과정생(공저자), 이우탁 박사과정생(공저자) 약학과 윤유석 교수 연구팀(제1저자 Thien 박사과정생)은 'Peroxidase 생체모방 업컨버전(upconversion) 나노입자 기반 Chemodynamic 치료법'을 개발해 삼중음성유방암(TNBC) 치료의 새로운 가능성을 제시했다. 삼중음성유방암은 유방암 중 가장 공격적인 형태로 화학 저항성을 나타내 환자의 사망률을 증가시킨다. 현재 암 치료의 잠재적 접근법으로는 Fenton reaction-driven Chemodynamic Therapy가 주목받고 있다. 이 치료법은 종양 미세환경(TME)의 약산성 조건과 고농도의 H2O2를 활용해 암세포를 선택적으로 박멸한다. 이를 위해 종양 부위에서 반응성이 높은 하이드록실 라디칼을 대량으로 생성해야 하지만, 전신 독성을 유발할 수 있는 높은 농도의 Fe2+ 혹은 Fe3+가 필요하다. 또한, TME에서 pH의 수준이 2~4가 되어야 하므로 현실적으로 달성하기 어렵다. 연구팀은 정상 세포에 대한 피해를 최소화하면서 근적외선 조사에 반응해 종양 부위에서 선택적으로 과도한 양의 -OH를 생성할 수 있는 과산화효소 모방 단일 원자 촉매를 개발했다. 본 연구에서는 Fe 원자를 UV 반응 촉매인 g-C3N4(graphitic carbon nitride) 네트워크에 균일하게 분산시켜 UV 반응성 촉매를 제조한 후 다공성 업컨버전 구조(UmFe)에 도핑하고 혈소판 세포막으로 코팅해 UmFe-OA@hPM를 제조하는 방법을 제시했다. 혈소판 세포막 코팅으로 나노제형에 고효율 종양 표적성을 부여했으며, UmFe-OA@hPM은 생체 내 존재하는 철이온과 과산화수소 사이의 Fenton 반응을 통해 효과적인 화학역동(chemodynamic) 치료를 가능하게 했다. 이렇게 유도된 Fenton 반응은 808nm 근적외선 조사를 통한 자외선 방출로 가속화될 수 있다. 또한 UmFe 기공에서 방출된 올레아놀산(OA)은 세포 내 고도 불포화지방산 합성과 세포막으로의 통합에 필수적인 효소인 ACSL4(Acyl-CoA synthetase long-chain family member 4)의 상향 조절을 유도해 민감한 암세포에 대한 Fenton 반응의 효과를 강화했다. UmFe-OA@hPM 나노 플랫폼은 근적외선 레이저 조사와 연동돼 유의미한 ferroptosis를 나타내고, 삼중 음성 유방암 마우스 모델에서 우수한 항종양 효능과 전이 억제 효과를 보였다. 또한, 부작용을 최소화하고 면역 체크포인트 차단 등의 시너지 효과를 유도해 Chemodynamic /Immunotherapy 병용요법을 개발했다. 이는 삼중음성유방암 치료의 새로운 요법으로 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 윤유석 교수의 이번 연구 성과는 한국연구재단의 중견연구자지원사업 및 선도연구센터지원사업(MRC) 지원으로 수행됐으며, 나노 및 소재 분야의 세계적 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF: 19.0, JCR ranking 4.4%) 2024년 5월호에 게재됐다. ※ 논문명: Peroxidase-Mimicking Iron-Based Single-Atom Upconversion Photocatalyst for Enhancing Chemodynamic Therapy ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202401893
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- 작성일 2024-12-03
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- 기계공학부 박성수 교수 연구팀, 식물유래 나노바디 항체의 유방암 항암제 저항성 규명(2024.07.01.) NEW
- 기계공학부 박성수 교수 연구팀, 식물유래 나노바디 항체의 유방암 항암제 저항성 규명 - HER2+형 유방암 항암제 저항성 문제 해결 가능성 확인 - 국제학술지 ACS Nano 표지 논문으로 선정 ▲ (왼쪽부터) 기계공학부 박성수 교수, 오스트리아 린츠대학교 오유진 박사, 중앙대학교 고기성 교수, 성균관대학교 박찬용 박사 기계공학부 박성수 교수 연구팀은 오스트리아 린츠대학교 오유진 박사, 중앙대학교 고기성 교수와 공동으로 식물 유래 나노바디 항체가 HER2+형 유방암의 항암제 저항성을 극복하는 데 효과적이라고 밝혔다. 유방암은 여성암 중 발병이 가장 흔한 암으로 매년 발병건수가 지속적으로 증가하고 있다. 특히 HER2+형 유방암은 전체 유방암 환자의 약 20%를 차지하며, 다른 유방암에 비해 재발률과 전이율이 높고 예후도 나쁜 것으로 알려져 있다. HER2+형 유방암을 치료하기 위해 표적항암제라고 불리는 Trastuzumab 항체 항암제가 널리 사용되지만, HER2의 돌연변이로 인한 저항성 문제로 치료에 어려움을 겪고 있다. 기존에는 세포와 항체 간의 상호작용을 매크로 수준에서 분석하기 때문에 저항성 세포 수용체와 항체 간의 미세한 상호작용에 대한 분석이 어려워 저항성 메커니즘을 밝히기 어렵다는 한계가 있었다. 박성수 교수 공동연구팀은 이를 해결하고자 원자힘 현미경 기반 단일분자 힘 분광학 기술을 사용하여 매크로 수준이 아닌 단일 분자 수준에서 접근했다. 원자힘 현미경 팁에 항체를 연결하여 살아있는 세포 위에서 낚시하듯 결합과 해리를 반복함으로써 단일 분자 수준에서 HER2와 항체 항암제 간의 친화성과 특이성을 확인했다. 또한 크기가 작은 식물유래 나노바디 항체는 Trastuzumab 항체 항암제에 비해 높은 결합력과 특이성을 가지며, 저항성을 가진 세포에서도 효과적으로 작동하였다. 이 연구 결과는 면역결핍 쥐를 대상으로 한 실험에서도 식물유래 나노바디 항체가 Trastuzumab보다 우수한 항종양 활성을 보여 식물유래 나노바디 항체가 Trastuzumab 내성 유방암 환자에게 잠재적인 면역 치료 옵션으로 사용될 수 있음을 보여주였다. 또한 식물유래 나노바디 항체는 안정적이며 저렴한 형질전환 식물을 기반으로 제작되므로 대규모 제조가 가능하여 항암제 제조 비용도 낮출 수 있을 것으로 기대된다. 연구에 참여한 박찬용 박사는 “유방암 치료에서 항암제 저항성을 극복하는 것은 큰 도전 중 하나”라며 “이번 연구는 원자힘 현미경기반 단일분자 힘 분광법을 통해 단일 분자 수준에서 세포와 항암제 간의 상호작용을 분석해 항암제 저항성 문제를 해결할 수 있는 중요한 발전”이라고 전했다. 연구팀의 이번 연구 결과는 오스트리아 과학재단 FWF 프로젝트, 국가과학기술연구회 사업, 한국연구재단의 기본연구, 과학기술정보통신부와 오스트리아 교육과학연구부의 과학기술협력 한-오스트리아 인력교류 사업, 국가과학기술연구회 UnTACT융합연구단의 지원으로 수행되었으며, JCR 상위 5.8% 국제학술지 ACS Nano (IF: 15.8)에 6월 25일자 표지 논문으로 게재되었다. ▲ 표지논문 이미지 ※ 논문명: Plant-Derived Anti-Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 Antibody Suppresses Trastuzumab-Resistant Breast Cancer with Enhanced Nanoscale Binding ※ 저자명: 박성수 (공동교신저자), 오유진 (공동교신저자), 고기성 (공동교신저자), 박찬용 (제1저자) ※ DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c00360
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- 작성일 2024-12-03
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- 의학과 김경규 교수, 한국방사광이용자협회 회장 당선
- 의학과 김경규 교수, 한국방사광이용자협회 회장 당선 의학과 김경규 교수가 사단법인 한국방사광이용자협회 제17회 회장으로 당선되었다. 임기는 2024년 1월 1일부터 2년간이다. (사)한국방사광이용자협회는 1989년 8월 발족된 공익법인 단체로 방사광(放射光) 관련 학문과 기술의 발전을 도모하고 국내 방사광 이용자의 저변을 확대하며 회원들의 교류 촉진 및 연구활성화를 위해 설립되었다. 현재 2천여명의 정회원이 있으며 매년 방사광 이용자 연구발표회, 국제심포지움, 방사광이용 튜토리얼 등 활발한 활동을 이어가고 있다. 또한 2028년 가동을 목표로 건설 중인 오창 다목적방사광가속기 건설 관련, 연구자들의 요구사항을 반영하기 위해 워크숍과 설명회 등을 개최하고 있다. 김 교수는 서울대학교 화학과에서 학사, 석사, 박사 학위를 받았으며 미국 UC Berkeley 화학과 및 로렌스버클리국립연구소에서 박사후연구원을 수행한 바 있다. 그는 방사광을 이용한 생체고분자의 삼차원 구조를 규명하는 X선 결정학 분야의 전문가로 평가받으며 특히 핵산의 삼차원 구조연구분야에서 국제적인 연구를 리드하고 있다. 김경규 교수는 "1994년 포항가속기가 준공된 지 40년이 되는 뜻 깊은 해에 협회장이라는 중책을 맡게 되었다”라며 “지난 40년간 가속기는 바이오 물리 화학 재료 등 기초 및 응용과학의 연구인프라로서 한국의 과학발전에 가장 큰 기여를 한 거대과학시설이고, 따라서 앞으로도 더욱 많은 연구자들이 효율적으로 시설을 사용하여 세계최고의 연구를 수행할 수 있도록 협회가 최선을 다해 가속기 이용자들을 도울 것이다”라고 말했다. 아울러 “오창에 건설중인 다목적방사광가속기가 세계최고의 방사광 시설로 건설되어 이를 통해 최첨단연구가 이루어질 수 있도록 협회의 역량을 총 동원하여 다목적방사광가속기 구축사업을 지원하겠다"고 말했다.
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- 작성일 2024-01-16
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- 가뭄 대응 식물의 생존 비밀인 채널의 활성화 과정 규명
- 가뭄 대응 식물의 생존 비밀인 채널의 활성화 과정 규명 SLAC1 음이온 채널의 활성화 상태 구조를 최초로 규명 식물의 기후 변화 적응, 스트레스 저항성 향상 등 다양한 응용 연구에 활용 기대 생명과학과 이상호 교수 · 이영목 연구원 생명과학과 이상호 교수 연구팀(제1저자 이영목)은 식물이 환경적 스트레스에 어떻게 반응하며 생존하는지에 대한 중요한 퍼즐 조각을 발견하였다. 이들은 초저온 전자현미경법(cryo-EM)을 통해 식물의 기공 조절에 있어 핵심적인 SLAC1 음이온 채널의 구조 기반 활성화 기전을 규명하였다. 해당 연구는 한국뇌연구원, 한국기초과학지원연구원 및 농촌진흥청 연구진과의 공동 연구를 통해 이루어졌다. 식물의 잎 표면에는 광합성을 위해 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출하는 기공이라는 미세한 구멍이 존재한다. 기공은 가뭄에서는 심각한 수분 유출을 초래하며, 병원균의 침입 통로로 활용되는 문제점을 지닌다. 식물은 이를 보완하기 위해 가뭄과 병원체, 이산화탄소, 오존 등 다양한 환경 요소에 반응하여 기공을 닫는 SLAC1 음이온 채널을 진화시켜 왔다. 그러나 기후 변화로 인한 온도와 이산화탄소의 급격한 증가로 식물의 정교한 기공 조절 과정이 교란되고 있다는 보고가 잇따르고 있다. 이러한 중요성에 힘입어 SLAC1이 어떻게 스트레스에 반응하여 활성화되는지 지난 십여 년 간 다양한 선행연구가 진행되었으나 채널 활성화에 대한 상반된 두 가설이 대립하고 있었다. 이에 연구진은 cryo-EM을 통해 SLAC1의 활성화 및 비활성화 상태의 분자 구조를 규명하고, 두 선행 가설을 모두 수용하는 새로운 활성화 기전을 제시하였다. 이번 연구로 인산화에 의한 SLAC1의 억제 이완-결합 활성화라는 두 단계로 이어지는 활성화 과정이 밝혀졌다. 이상호 교수는 “이번 연구를 통해 식물이 스트레스를 감지하여 기공을 조절하는 과정의 비밀이 마침내 밝혀졌다”며 “이를 토대로 기공 조절을 통한 식물의 기후 변화 적응, 스트레스 저항성 향상 등 다양한 응용 가능성이 열릴 것”이라고 밝혔다. 또한 “최근 교내에 도입된 최첨단 기기인 cryo-EM을 이용한 연구 사례를 보여주어 앞으로 해당 장비를 이용한 우수한 연구 성과 도출에 대한 기대감을 높여 주고 있다”고 밝혔다. 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF: 17.694)’에 11월 14일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Cryo-EM structures of the plant anion channel SLAC1 from Arabidopsis thaliana suggest a combined activation model ※ DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-43193-3 ※ 저자: 이영목 (제1저자, 석박통합과정), 정서연 (석박통합과정), Chi Truc Han Le (석사), 이상호 (교신저자, 성균관대학교 생명과학과 교수) 그림 1. SLAC1 음이온 채널의 비활성화 및 활성화 상태 구조 그림 2. SLAC1 음이온 채널의 복합 활성화 기작
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- 작성일 2023-12-28
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- 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수, 영국 왕립화학회 펠로우 선정
- 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수, 영국 왕립화학회 펠로우 선정 영국 왕립화학회(RSC)는 지난 10일 2023/2024년도 펠로우로 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수를 선임했다고 발표했다. 영국 왕립화학회는 1841년 설립되어 매년 전 세계 자연과학 및 공학 분야에서 탁월한 성과를 거둔 학자를 수개월 이상의 엄격한 심사과정을 거쳐 펠로우로 선발한다. 영국 왕립화학회는 세계적 석학 5만여 명이 회원으로 활동하는 최고의 고등연구 기관으로, 1841년 설립된 이래 화학 및 화학공학 분야 국제적 학술지인 「나노스케일(Nanoscale)」, 「케미칼 사이언스(Chemical Science」, 「케미칼 커뮤니케이션스(Chemical Communications)」, 「에너지 & 환경 과학(Energy & Environmental Science)」등을 발간하고 있다. 아울러, 그간 마이클 패러데이, 찰스 다윈, 어니스트 러더퍼드, 스리니바사 라마누잔, 알버트 아인슈타인, 폴 디랙, 원스턴 처칠, 수브라마니안 찬드라세카르, 도로시 호지킨 등 세계적 석학들을 펠로우로 선정하였다. 엄숭호 교수는 그간 핵산 구조학, 세포 외 단백질 발현, 고성능 진단기술 연구 분야에서 창의적인 연구를 수행하며 다양한 국제 SCI 학술지에 150편 이상의 논문과 60건의 특허등록을 발표했다. 특히, 구조 분자 생물학과 응용 분야에서 우수한 연구성과를 통해 「보건복지부 장관상(2020년)」, 미국 물리학회에서 수여하는「Milton Van Dyke 상(2015년)」, 한국생물공학회가 수여하는 「젊은 과학자상(2013년)」을 수상하는 등 국내·외에서 학문적 역량을 인정받고 있다. 한편 엄 교수는 일반인들이 과학과 공학에 흥미를 불러일으키고자 2019년 4월에는 「제4의 언어: 내부의 속삭임(사람의 무늬)」저서를 집필하여 출간하고 같은 해 8월에는 「인투 더 쿨: 에너지 흐름, 열역학 그리고 생명(성균관대학교 출판부)」의 번역서를 출간하였다. 또한, 2023년 3월에 「유전자 군상(群像)의 뫼비우스」 소설로 국내외 권위 있는 제14회 김우종 문학상 및 창작산맥 신인문학상 수상자로 선정되기도 하였다. 엄숭호 교수는 2019년 12월에 ㈜ Progeneer를 스핀오프 창업하고 기술총괄 이사 (CTO)로 참여하여 질환 전주기 고성능 진단키트와 개인맞춤형 신 항체 단백질 의약품의 상업화를 추진하고 있다.
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- 작성일 2023-12-28
- 조회수 3406
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- 방석호 교수 공동연구팀, 지속적인 전기장 방출이 가능한 흉터 억제 패치 개발
- 방석호 교수 공동연구팀, 지속적인 전기장 방출이 가능한 흉터 억제 패치 개발 - 기존 드레싱에 접목하여 안정적인 전기장 인가와 효과적 흉터 억제 효과 확인 ▲ (왼쪽부터) 성균관대 방석호 교수(교신저자), 경희대 최동휘 교수(교신저자), 성균관대 김성원 박사(공동1저자), 경희대 조수민 박사과정생(공동1저자) 화학공학/고분자공학부 방석호 교수 연구팀이 경희대학교 기계공학과 최동휘 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 지속적인 직류 전기장 방출이 가능한 흉터 억제 패치를 개발하였다. 상처가 나면 우리 몸은 상처 회복 과정을 통해 새로운 피부로 대체한다. 이 회복 과정에서 흉터의 발생은 피부 상처 재생에 있어 필연적이다. 흉터 조직은 정상 피부 조직 대비 미관상으로 좋지 않을뿐더러 피부 탄력성이 떨어지고 각종 피부 소기관이 부재하여 기존 피부 역할을 완전하게 대체하는 데는 한계가 있다. 전통적인 상처 치료 방법은 드레싱 등의 제재를 이용하여 상처를 외부 감염원 등과 차단하는 등 상처의 보호를 주목적으로 한다. 이에 반해, 진보된 상처치료는 상처 보호와 더불어 치유 촉진 등에 목적을 가지고 있다. 기계적 자극(음압), 빛 등 외부 자극을 인가하는 진보된 상처치료 드레싱 중에서 상처치료에 대한 전기장 인가는 웨어러블 디바이스의 발달과 함께 스마트 헬스 케어의 방법으로 주목받고 있다. 전기장 인가는 상처 초기 회복단계에서 전기자극을 통해 각종 피부 세포들을 상처부위로 포집시킴으로써 피부의 재상피화를 촉진한다. 또한 재상피화 이후의 상처 리모델링 단계에서의 콜라겐의 비정상적 형성을 억제하는 것으로 알려져 흉터 치료에서도 효과적인 치료원으로 주목받고 있다. 이 때문에 신체에 부착해 안정적이고 지속적으로 전기장을 인가해 줄 수 있는 전기장 인가 웨어러블 디바이스 개발의 필요성이 제기되고 있다. 외부 에너지 공급형 디바이스부터 압전 전기장(piezoelectric) 발생형 등 다양한 디바이스 개발이 진행되고 있다. 하지만, 기존 외부 에너지 공급형 방식은 전기장치의 에너지 공급원이 필요하여 휴대에 어려움이 있으며, 지금의 압전/정전 방식의 전기장 인가는 복잡한 제조 공정 및 불규칙적 전기장 인가 등 환자의 접근성과 장치 신뢰성이 떨어지는 한계점을 가지고 있다. 특히 피부는 각종 체액 및 역동적인 환경(굴곡진 피부 등)을 가지고 있어 안정적인 전기장 인가를 더욱 어렵게 한다. 이에 공동연구팀은 주입된 이온화된 전하로부터 생성된 준영구적 전기장을 제공할 수 있는 다층 적층 전기집적(MS-electret) 패치를 개발하였다. 이는 특정 영역에 골고루 전하를 주입할 수 있는 바늘-그리드 전극이 장착된 코로나 충전 시스템을 사용하여 제작되었다. 이 패치는 필름 재질로 상처 크기에 맞게 재단할 수 있으며, 기존 드레싱에 접목할 수 있어 안정적인 전기장 인가를 가능하게 한다는 장점이 있다. 나아가 연구팀은 MS-electret 패치에서 발생하는 직류 전기장이 인간 피부 섬유아세포의 섬유화 활동을 제한하는 것을 확인하였으며, 패치에서 발생한 전기장이 섬유화 활동을 억제시킴으로써 흉터 크기를 감소시키는 것을 확인하였다. 방석호 교수는 “임상 적용이 가능하도록 후속 연구를 통해 실제 응용 가능성을 확인할 예정이다.”라고 설명했다. 연구팀의 이번 연구 결과는 에너지 분야 세계권위지인 인포맷 저널(InfoMat, IF: 22.7)에 게재되었다. ○ 관련 언론보도 - 성균관대·경희대, 흉터 억제하고 크기 줄이는 패치 개발 <헤럴드경제, 2023.12.04.> - 성균관대 방석호 교수 공동연구팀 지속적 전기장 방출 가능한 흉터 억제 패치 개발 <베리타스알파, 2023.12.04.> - 성균관대 방석호 교수 연구팀, 흉터 억제 패치 개발 <대학저널, 2023.12.04.> - 성균관대-경희대 공동연구팀, 흉터 억제 패치 개발 <브릿지경제, 2023.12.04.>
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- 작성일 2023-12-28
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- 생명과학과 이상호 교수 연구팀, 가뭄 대응 식물의 생존 비밀인 채널의 활성화 과정 규명
- 생명과학과 이상호 교수 연구팀, 가뭄 대응 식물의 생존 비밀인 채널의 활성화 과정 규명 - SLAC1 음이온 채널의 활성화 상태 구조 최초 규명 생명과학과 이상호 교수 연구팀(이영목 석박통합과정생)은 식물이 환경적 스트레스에 어떻게 반응하며 생존하는지에 대한 중요한 퍼즐 조각을 발견하였다. 이들은 초저온 전자현미경법(cryo-EM)을 통해 식물의 기공 조절에 있어 핵심적인 SLAC1 음이온 채널의 구조 기반 활성화 기전을 규명하였다. 해당 연구는 한국뇌연구원, 한국기초과학지원연구원 및 농촌진흥청 연구진과의 공동 연구를 통해 이루어졌다. 식물의 잎 표면에는 광합성을 위해 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출하는 기공이라는 미세한 구멍이 존재한다. 기공은 가뭄에서는 심각한 수분 유출을 초래하며, 병원균의 침입 통로로 활용되는 문제점을 지닌다. 식물은 이를 보완하기 위해 가뭄과 병원체, 이산화탄소, 오존 등 다양한 환경 요소에 반응하여 기공을 닫는 SLAC1 음이온 채널을 진화시켜 왔다. 그러나 기후 변화로 인한 온도와 이산화탄소의 급격한 증가로 식물의 정교한 기공 조절 과정이 교란되고 있다는 보고가 잇따르고 있다. 이러한 중요성에 힘입어 SLAC1이 어떻게 스트레스에 반응하여 활성화되는지 지난 십여 년 간 다양한 선행연구가 진행되었으나 채널 활성화에 대한 상반된 두 가설이 대립하고 있었다. 이에 연구진은 cryo-EM을 통해 SLAC1의 활성화 및 비활성화 상태의 분자 구조를 규명하고, 두 선행 가설을 모두 수용하는 새로운 활성화 기전을 제시하였다. 이번 연구로 인산화에 의한 SLAC1의 억제 이완-결합 활성화라는 두 단계로 이어지는 활성화 과정이 밝혀졌다. 이상호 교수는 “이번 연구를 통해 식물이 스트레스를 감지하여 기공을 조절하는 과정의 비밀이 마침내 밝혀졌다”며 “이를 토대로 기공 조절을 통한 식물의 기후 변화 적응, 스트레스 저항성 향상 등 다양한 응용 가능성이 열릴 것”이라고 밝혔다. 또한 “최근 교내에 도입된 최첨단 기기인 cryo-EM을 이용한 연구 사례를 보여주어 앞으로 해당 장비를 이용한 우수한 연구 성과 도출에 대한 기대감을 높여 주고 있다”고 밝혔다. 본 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원, 바이오·의료기술개발, 선도연구센터사업과 농촌진흥청의 차세대바이오그린21사업의 지원을 받아 수행되었다. 연구팀의 이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF: 17.694)에 지난 11월 14일 게재되었다.
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- 작성일 2023-12-01
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