간행물

생화학분자생물학회입니다.


국내외 연구실 소개

Laboratory of Protein Engineering

  • 작성자

    박준태 (인천대학교 생명과학부)
  • 작성일자

    2021-11-11
  • 조회수

    30

Laboratory of Protein Engineering

 

박준태

인천대학교 생명과학기술대학 생명과학부

 

[연구실소개] 

본 실험실에서는 본 실험실에서는 자가포식작용, 미토콘드리아 대사, 대사체 분석 등을 통해 노화의 진행과 억제 메커니즘을 밝혀내는 연구를 하고 있다. 특히 노화 조절자로서 미토콘드리아 대사 기반 타겟 단백질을 규명하고자 하는 연구를 수행하고 있다. 이 연구는 기존 연구와 다른 접근 방식이며, 이를 통해 실제 임상에서 사용할 수 있는 노화 관련 질환의 치료제 개발에 필요한 기술적 배경을 제공할 것이다. 또한 본 실험실에서는 기존의 Tol2 트랜스포존 시스템을 개선하여 단백질 생산성을 늘리는 연구와 안정적인 이식유전자 발현을 나타내는 클론을 확립하기 위해서 Cre/Lox 기반 RMCE를 이용한 새로운 벡터 플랫폼을 연구하고 있다. 이 연구는 치료용 단백질 생산에 적용할 수 있고 생물약제학 연구의 새로운 길을 여는 기반이 될 것이다. 마지막으로 본 실험실에서는 2017년 국립생물자원관 '종 다양성 분석을 통한 자생 균류 발굴 및 특성분석 연구' 과제를 통해 확립된 버섯균주를 이용하여 버섯 추출물들의 항암활성 여부를 연구하고 있습니다. 이 연구를 통해서 항암제 내성이 생기지 않는 새로운 항암 성분을 발견할 수 있을 것 같습니다

 

[연구내용] 

1. Lysosomal-mitochondrial axis 조절을 통한 노화회복 기작 연구

인체를 구성하는 체세포는 시간이 흐르면 자연스럽게 늙어가도록 프로그램화 되어 있습니다. 체세포가 노화되면서 각종 노화관련 질병 유발 하는 등 여러 사회적 문제를 야기 시키지만, 노화를 억제하거나 조절할 수 있는 기전은 많이 밝혀져 있지 않았다. 노화 과정 중 가장 현저하게 변화를 받는 세포내 소기관 중의 하나로 미토콘드리아와 리소좀이 있습니다. 리소좀 기능 이상은 손상된 미토콘드리아를 제때 제거하지 못해 줌으로써, 미토콘드리아 기능악화를 유도함. 손상된 미토콘드리아는 활성 산소를 증가시켜, 미토콘드리아 전자전달계 손상을 초래함. 손상된 전자전달계는 산화적인산화의 감소를 통해서 ATP 생성 감소를 유도합니다. 따라서, 노화 세포는 에너지원으로 산화적인산화 보다는 해당과정에 더 높은 의존성을 보인다. 세포의 노화 과정에서 리소좀과 미토콘드리아가 다양한 역할을 수행하고 있음이 보고되고 있지만, 리소좀과 미토콘드리아를 연관시키고 최종적으로는 미토콘드리아 대사 기반으로 노화를 통합적으로 연관시킨 연구는 거의 보고되어 있지 않은 실정이다. 본 실험실에서는 자가포식작용, 미토콘드리아 대사, 대사체 분석 등을 통해 노화의 진행과 억제 메커니즘을 밝혀내며, 궁극적으로 노화 조절자로서 미토콘드리아 대사 기반 타겟 단백질을 규명하고자 한다 (그림1, 그림 2). 이 연구는 기존 연구와 다른 접근 방식이며, 이를 통해 실제 임상에서 사용할 수 있는 노화 관련 질환의 치료제 개발에 필요한 기술적 배경을 제공할 것이다.

 


 

2. Next Generation Vector platform연구

포유동물 세포는 번역 후 변형을 수행할 수 있는 능력으로 인해 단백질 생산의 주요 숙주를 구성하며, 이 목적을 위해 가장 널리 사용되는 세포주인 차이니즈 햄스터 난소 (CHO) 세포가 있습니다. 그러나 CHO 세포에서 일반적으로 낮은 단백질 생산성은 바이오제약 분야의 주요 장애물을 나타냅니다. 최근 트랜스포존 시스템은 게놈 내로의 도입유전자 통합의 효율을 향상시켜 단백질 생산성을 향상시키는 데 사용되고 있습니다. 단백질 생산성의 트랜스포존 매개 개선이 많은 주목을 받았지만 단백질 생산을 위한 Tol2 트랜스포존 기반 발현의 사용은 염색체 손상 가능성과 결과적으로 단백질 생산성 감소로 인해 의문점이 되었습니다. 본 실험실에서는 기존의 Tol2 트랜스포존 시스템을 개선하여 단백질 생산성을 늘리는 연구를 하고 있다 (그림3). 안정적인 이식유전자 발현을 나타내는 클론을 확립하기 위해서 Cre/Lox 기반 RMCE를 이용한 새로운 벡터 플랫폼을 연구하고 있다 (그림4). 이 연구는 치료용 단백질 생산에 적용할 수 있고 생물약제학 연구의 새로운 길을 여는 기반이 될 것이다.

 


 

3. 버섯 배양여액 추출물을 이용한 항암 연구

현재 암치료를 하는데 가장 큰 문제점은 암의 재발 및 항암제 내성이다. 기존 항암 치료제로 Taxol, Cisplatin, Carboplatin 등 이 있었다. 암은 1회 치료에 호전되는 경우보다 최초 완치 후 재발하는 경우가 많다. 재발이 된 암 환자의 경우에는 기존에 사용하던 항암제를 똑같이 투여 받는 경우가 있는데, 이전의 치료로 인해 항암제에 대한 내성이 생겨 약이 잘 듣지 않는 경우가 많다. 본 실험실에서는 2017년 국립생물자원관 '종 다양성 분석을 통한 자생 균류 발굴 및 특성분석 연구' 과제를 통해 확립된 버섯균주를 이용하여 버섯 추출물들의 항암활성 여부를 연구하고 있습니다 (그림5, 그림6). 본 연구를 통해서 항암제 내성이 생기지 않는 새로운 항암 성분을 발견할 수 있을 것 같습니다.

 


 

[연구책임자]


 

박준태 교수

주소: 인천광역시 연수구 아카데미로 119 인천대학교 생명과학기술대학 생명과학부

전화: 032-835-8841

팩스: 032-899-6039

E-mail: joontae.park@inu.ac.kr 

Homepage: https://joon9657.wixsite.com/proteineng

 

[연구진구성] 

교수: 박준태

박사과정: 국명욱

석사과정: 이윤행, 박지윤, 이하늘

학부과정: 송은선, 주정현


 

 

[대표논문] 

1. Kuk MU, Lee YH, Kim JW, Hwang SY, Park JT†, Park SC† (2021) Potential Treatment of Lysosomal Storage Disease Through Modulation of the Mitochondrial–Lysosomal Axis. (†: co-corresponding author) Cells. 10: 420

2. Hwang SY, Kuk MU, Kim JW, Lee YH, Lee YS, Choy HE, Park SC, Park JT (2020) ATM mediated-p53 signaling pathway forms a novel axis for senescence control. Mitochondrion. 55:54-63

3. Kim JW*, Kuk MU*, Choi HE, Park SC†, Park JT† (2019) Mitochondrial metabolic reprograming via BRAF inhibition ameliorates senescence. (*: co-first author, †: co-corresponding author) Exp Gerontol. 126: 110691

4. Oh S, Park JT (2019) Zebrafish model of KRAS-initiated pancreatic endocrine tumor. Animal Cells and Systems. 23:209-218

5. Kuk MU*, Kim JW*, Lee YS, Cho KA, Park JT†, Park SC† (2019) Alleviation of senescence via ATM inhibition in accelerated aging models. (*: co-first author, †: co-corresponding author) Mol Cells. 42:210-217

6. Kang SU, Park JT (2019) Functional evaluation of alternative splicing in the FAM190A gene. Genes & Genomics. 41:193-199

7. Park JT, Lee YS, Park SC (2019) Quantification of Autophagy During Senescence. Methods Mol Biol. 1896:149-157

8. Park JT, Lee YS, Cho KA, Park SC (2018) Adjustment of the lysosomal-mitochondrial axis for control of cellular senescence. Ageing Res Rev. 47:176-182

첨부파일