펩타이드 따라잡기!
자연 속에는 다양한 생물들이 수 억년의 시간에 걸쳐 진화 하여 얻어낸 기능성 분자가 있습니다. 펩타이드라는 카테고리에 존재하는 물질들은 생체 적합성이 높지만, 생체 내 안정성 이 낮다는 치명적인 단점을 가지고 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 저희 연구실에서는 펩타이드의 구조를 모방 하여 장점은 유지하며, 기능을 개선하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 오늘날 다약제 내성 박테리아가 인류의 잠재적 위협으로 다가오고 있습니다. 따라서, 저희 연구실은 자연의 항균 펩타이드를 모사하고 안정성을 높인 펩타이드 유도체(펩토이드)를 디자인 및 합성하고 활성을 평가하는 연구를 중점적으로 진행하고 있습니다. 또한, 자연 속의 단백질이 가진 유용한 특징들을 구현하는 것뿐 아니라, 활용되지 않았던 특성을 재창출 하는 것 역시 저희 연구실의 연구 주제입니다. 시중에 나온 약 물 중 의도한 효과 이외의 활성을 보여 새로운 약으로 개발된 사례처럼, 잠재력을 알아보고 기존의 펩타이드로부터 새로운 특성을 가지는 기능성 생체모사소재를 개발하는 데에도 관심 을 가지고 있습니다.
생체모사재료 연구실 (Biomimetic material laboratory, BML)은 현재 연구원 1명, 박사 과정 학생 5명, 석사 과정 학생 3명 그리고 학부생 인턴 2명으로 이루어져 있으며, 매 방학 마다 새로운 학부 연구생을 맞이하고 있습니다. 서지원 교수님 지도하에, BML에서는 펩타이드 및 펩토이드 기반 항생제, 고리형 펩타이드 기반 항바이러스 치료제, 세포내 전달 물질, 생체모방 촉매 등 다양한 주제에 대한 연구에 매진하고 있 습니다. 교수님께서는 매주 개인 미팅을 통해 학생들의 연구 진행 상황을 파악하시고 실험에 대한 조언을 아낌없이 주십니다. 그리고 구성원이 모두 참여하는 랩미팅은 학생들이 각자 진행하는 연구에 대해 서로의 아이디어를 나눌 뿐만 아니라 관 심있게 읽은 논문을 소개하는 발표를 통해 최신 연구 동향을 배우는 시간입니다. 그리고 구성원이 모두 참여하는 랩미팅에 서는 학생들은 각자 진행하는 연구에 대해 서로 아이디어를 나눌 뿐만 아니라 관심있게 읽은 논문을 소개하는 발표를 통해 최신 연구 동향을 배우고 있습니다.
Our Specialty
펩타이드 기반의 새로운 물질 합성이 주된 연구 활동인 만 큼, 저희 연구실에는 저분자 아미노산에서 고분자 펩타이드까 지 넓은 스펙트럼의 화합물을 합성하고 정제할 수 있는 실험 장비 시설이 갖추어져 있습니다. 빌딩 블록 분자를 이용하여 다양한 조합의 펩타이드와 그 모사체를 고체상 합성법으로 만들고, 실험실에서 LC/MS를 통한 질량 분석과 Preparative HPLC 및 Analytical HPLC/UPLC를 이용해 정제 및 분석이 가능합니다.
또한, 합성과 정제가 완료된 물질에 대해 박테리아 활성 평 가 및 항균 작용 메커니즘 연구를 진행할 수 있는 역량을 갖추 고 있으며, 연구실 컴퓨터에 설치된 Discovery Studio 프로 그램을 이용하여 생체 내 단백질과의 상호작용을 계산할 수 있 습니다. 합성된 펩타이드 및 그 유도체와 특정 환경에서 가지 는 구조와 다양한 조건에서의 구조적 변화를 시뮬레이션하여 보다 최적화된 디자인을 찾을 수 있습니다.
연구실 밖 BML
BML은 글로벌 실험 협력 네트워크를 자랑합니다. 특히, 항균 펩토이드 선구 연구자이신 Annelise Barren 교수님은 저 희 교수님의 박사 후 연구원 과정 지도 교수님이셨던 인연으 로 BML과 긴밀하게 공동 연구를 진행하고 있습니다. 스탠포 드 대학의 Barren 교수님 연구실과 오슬로 대학의 Lund 교수님 연구실에서 SAXS를 이용하여 저희 실험실에서 합성된 활 성 펩토이드 구조 분석을 진행해 주시기도 하셨습니다. 그리고 덴마크의 로스킬데 대학교에서 펩타이드를 연구하시는 Har- vard Jenssen 교수님은 저희 교수님과 학회에서 만나신 이 후, BML과 끈끈한 관계를 유지하고 있습니다. 재작년 겨울에 는 연구원 선생님과 박사 과정 학생이 덴마크에서 활성 평가 실험 기술을 배워왔고, 2023년 8월에는 Jenssen 교수님께 서 직접 GIST를 방문해 주셔서 서로의 연구 분야를 소개하고 논의 하는 기회를 가질 수 있었습니다.
또한 저희 실험실은 다양한 공동 과제와 공동 연구의 기회를 접할 수 있었습니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)의 이성 수 박사님과 진행된 연구에서 실시간 label-free imaging 기 반 항균 펩토이드의 세포막 파괴 및 세포 내 비특이적 응집 메 커니즘을 규명했습니다. 그리고 최근에는 같은 연구 분야를 공 유하는 KIST의 김재홍 박사님 연구실과의 joint meeting을 통 해 펩토이드를 활용한 다양한 연구 주제를 접하고 공동 연구 에 대한 가능성에 대해 이야기하였습니다.
이외에도, 저희 실험실 구성원들은 서로의 취미를 공유하거나, 좋은 소식을 축하하기 위해서 실험실을 떠나기도 합니다. 실 험실 구성원 대다수가 등산을 좋아하기 때문에, 선선한 가을이 찾아오면, 광주 무등산을 등반 할 생각에 실험실이 들썩이곤 합 니다. 또한 방탈출 게임 매니아 멤버의 추천으로 최고의 방탈출 게임을 체험할 수도 있습니다. 회식을 자주 하는 편은 아니지만, 즐거운 소식이 생기면 축하를 위해 함께 식사 자리를 가지고 있 습니다. 방학마다 새롭게 찾아오는 인턴에 대해 알고 싶거나, 대학원의 입학/졸업으로 학위를 시작 하거나 마무리 할 때, 그리고 고단했던 졸업 디펜스가 끝나거나 논문이 발표되면 맛있는 음식을 먹으면서 즐겁고 행복한 기분을 나누는 시간을 가지고 있습니다. 종종 교수님께서는 회식 자리에서 노래방 게임 내기를 진행해주시기도 하는데요. 이긴 팀과 진 팀이 모두 웃을 수 있도록 이긴 팀에 대한 상을 교수님 혼자서 오롯이 책임져 주시기 때문에 부담 없이 내기에 참여할 수 있습니다.
저희 연구실의 최고 장점으로는 정을 말하고 싶습니다. 연구실 사람들은 여행을 가거나 고향에 다녀오면 멀리 떨어져 있어도 서로가 생각 나는지, 언제나 양손 가득 선물을 사가지고 돌아오시는데요. 전주 초코파이, 홍콩 제니쿠키, 대전 성심당 명란 바게트, 베트남 망고 젤리, 일본 로이스 초콜릿 등등 그 지역을 가본 적은 없어도 지역 맛집 메뉴는 먹어 봤다고 말할 수 있다는 것이 새삼 연구실 멤버 간 서로를 생각해주는 따뜻한 마음 덕분이라는 생각하며 글을 마칩니다.
