`ACS Synthetic Biology`는 지난 2016년 JCR 기준 합성생물학 분야 상위 9.1%, 영향력지수(IF)가 5.4인 SCI급 학술지다. 김 씨의 두 논문 모두 해당 저널이 자체 집계한 `지난 한 달간 가장 많이 읽힌 논문`에 선정됐고 특허를 출원·등록하는 등 연구 우수성을 인정 받았다.

지난 5월 19일자 게재된 김 씨의 논문은 막단백질의 대량생산 기술 개발에 대한 연구내용이다. 막단백질 기능이 망가지면 암, 신경계·면역계 질환, 염증 등 다양한 질병이 생길 수 있다. 뿐만 아니라 막단백질은 현재 개발되는 약물 표적(약물이 작용해 기대하는 약효를 보이는 단백질)의 60% 이상을 차지하고 있다. 따라서 막단백질 구조에 대한 이해는 신약 개발에 있어 매우 중요하다.

김 씨는 이러한 난(難)발현 막단백질을 성공적으로 대량생산하기 위한 연구를 수행, 정밀조절 플랫폼 개발에 성공했다. 이 연구는 상업적인 유용성을 인정받아 국내 특허도 등록한 상태다.

지난 4월 4일자 게재된 김 씨의 논문은 최근 각광 받는 유전자 가위(CRISPR-Cpf1)의 변형 기술인 `크리스퍼 간섭 기술(CRISPRi Platform)` 개발에 대한 연구내용이다. 세계적 현안인 천연자원의 감소, 지구 온난화와 같은 환경문제로 인하여 미생물을 이용한 치료제, 바이오연료 등 유용물질을 생산하는 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. 이러한 유용물질을 생산하기 위해서는 실험체의 외래 효소 발현을 최적화하거나, 대사 경로를 조절하는 정밀한 작업이 중요하다.

이에 따라 김 씨는 미생물의 유전자를 맞춤형으로 조절하기 위해 유전자가위를 재목적화해 크리스퍼 간섭 기술을 새롭게 개발했다. 김 씨는 5-A형 Cpf1에 돌연변이를 도입하여 새로운 전사조절 단백질을 제작했다. 그 후 이 단백질을 이용하여 유전자의 발현을 가장 효율적으로 조절하는 법칙을 세계 최초로 발견했다. 이 법칙을 적용하여 대장균의 플라스미드(Plasmid DNA) 혹은 게놈의 유전자를 성공적으로 조절했다. 뿐만 아니라 유전자의 동시 조절도 가능함을 이번 연구에서 증명했다.

김 씨는 "UST 박사과정으로 2014년에 입학해 지도교수님을 포함한 여러 교수님으로부터 현장연구 지도를 받았다"며 "그 분들의 도움이 있었기에 이번 연구를 성공적으로 수행할 수 있었던 것"이라고 말했다.

김달호 기자

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