1. 연구 관심분야

Vision: Genome Based Understanding of Microbial Life and Its Application for Human Healthcare

Keywords: Actinobacteria, Biodiversity, Genomics, Bioactive Compounds, Bioinformatics

<Actinobacteria>

우리 연구실의 핵심적인 연구대상인 방선균류는 원핵생물이지만 다세포의 형태로 분화를 하면서 생장하고, 생태계에서 중요한 기능을 담당하며, 다양한 생리활성물질의 생산자이기도 하다. 특히 이들이 생산하는 항생물질은 전체 항생제의 대부분을 차지하고 있다.

<Taxonomy & Biodiversity>

생물다양성, 특히 원핵생물 다양성은 아직도 우리에게 미지의 세상이며, 현재에도 매년 다양한 형태, 또는 생리학적 특징을 보이거나 새로운 유용활성을 지니는 수백종의 신종이 발굴되고 있다. 우리 연구실에서는 특히 유용활성을 나타내는 방선균의 다양성 및 분자계통분류학적 특성을 규명하는 연구를 수행하고 있다.

 한편 한반도에 자생하는 원핵생물 종다양성에 대한 조사 및 신분류군의 발굴을 통해 국가 고유 미생물 자원을 분리, 확보하고 있다. 또한 공동연구를 통해 국내외의 환경으로부터 신분류군을 발굴하고 있다. 현재까지 본 연구실에서 단독, 또는 공동연구를 통해 27개의 신속, 100여개 이상의 신종 등 다수의 신분류군을 발표하였다.

<Genomics>

차세대염기서열 분석을 통한 유전체 분석은 방선균의 특성 연구에 있어 기본적인 분석이며, 이를 이용한 방선균의 유전학적 특성, 계통진화적 유연관계 및 생리활성물질 생산 유전자군 연구를 수행하고 있다.

<Bioactive Compounds & Secondary Metabolites>

방선균은 이차대사산물의 대표적인 생산자이며, 이중 다른 생물의 생장에 영향을 미치는 물질을 생리활성물질(bioactive compounds)이라 한다. 방선균이 생산하는 생리활성물질은 항세균, 항진균, 항바이러스, 항기생충 등 항생물질을 비롯, 항암물질, 면역조절물질, 제초물질 등 다양하고, 특히 항생물질 생산자로서의 위상은 독보적이다. 우리 연구실에서는 주로 항생물질에 대한 연구를 수행하여 왔으며, 최근 난분해성 물질의 분해활성 역시 연구하고 있다.

<Bioinformatics>

유전자 염기서열에 기반한 분자계통분류학적 연구 및 유전체 연구는 생물정보학에 있어 근간이 되어온 분야이며, 우리 연구실에서는 다양한 생물정보학적 도구를 이용한 연구를 수행하고 있다.

<Environmental Microbiome>

추가로 우리 연구실에서는 배양 기반 및 배양비의존적 분석기법을 활용하여 환경 내 세균의 분류학적 조성 및 기능에 대한 연구를 수행하고, 이로부터 생물학적 다양성이 가지는 의미를 이해하고자 한다. 현재까지 국내외 자생식물에 내생하는 원핵생물의 다양성 및 이들 내생원핵생물과 식물간 상호작용에 대한 연구, 주요 담수계에 존재하는 microbiome 분석 및 기후 변화에 따른 영향 연구, 토양 및 공기중 microbiome 분석을 통한 미생물의 분류학적, 기능적 다양성을 연구하여 왔다. 이러한 microbiome 분석을 통해 환경 내 core community의 존재 및 그 기능을 연구하여 왔고, 주요 우점군들의 분리 및 생물학적 특성연구를 수행하고 있다.

2. 연구수행을 위한 분석기법

- 유전자 염기서열 분석 및 차세대염기서열 분석기법을 이용한 전장유전체 분석 (Whole genome sequencing)

- 다양한 생물정보학적 툴을 이용한 유전자 및 유전체 기반 진화적 유연관계 분석 (Phylogenetic & phylogenomic analysis)

- 생리활성물질 생합성유전자군(biosynthetic gene cluster)의 유전체 기반 in silico 분석 (in silico genome mining)

- 병원성 미생물에 대한 항생활성 검정 및 항생물질 분리, 동정 (Isolation & characterization of bioactive compounds)

- 원핵생물 신종 발굴을 위한 세포막 지방산, 인지질, 퀴논, 세포벽 아미노산 조성 등 화학적 분석 (Polyphasic taxonomic analysis for new species description)

3. 연구실에서 수행한 주요 연구과제

- 사구식물에 관련된 미생물의 규명 및 사구식물 생육에의 이용 (2002-2005, 환경부)

- 해충저항성작물의 미생물상 변화 연구 (2005~2007, 농촌진흥청)

- 한반도 자생생물 조사발굴 연구 - 원핵생물 분야 (2006~현재, 국립생물자원관)

- 친환경 시설재배지에서의 유용미생물 탐색 (2007~2009, 농림식품기술기획평가원)

- 국내 자생식물 연관 미생물의 다양성 분석 및 데이터베이스 구축 (2007~2010, 한국연구재단)

- 기후변화 대응 물환경 중 유해미생물 감시기법 개발 (2010~2012, 국립환경과학원)

- 자동화동정이 어려운 인체유래 병원체의 특성 규명 (2013, 질병관리본부)

- 호산성 방선균 Streptacidiphilus의 유전체 연구 (2013~2016, 한국연구재단)

- 희귀 방선균류의 다양성 및 유전체 기반 생리활성 연구 (2019~2023, 한국연구재단)

- 습지환경 서식 Micromonospora 속 방선균의 분류학적 다양성 및 생리활성 연구 (2022~현재, 한국연구재단)