[교수신문] 이종봉 포스텍 교수의 단일분자 생물물리학연구실 - 생명활동의 메커니즘을 찾아라

생물물리학은 물리학적인 관점과 방법으로 생명현상을 이해하고자 하는 학제 간 연구 분야다. 이 가운데 최근 크게 주목받고 성장하고 있는 단일분자 생물물리학은 생체 분자 하나하나의 움직임을 실시간으로 관측하고 제어해 생명현상을 연구 규명하는 학문이다. 단일분자 생물물리학에서는 수~수십 나노미터 스케일의 개별 생체분자들(DNA, RNA, 단백질 등)을 관찰, 조절하기 위하여 다양한 기술들을 사용한다.
본 실험실에서 사용하는 단일분자기술은 아래와 같다.

1) flow-stretching : laminar flow를 이용하여 DNA에 힘을 가해 효소에 의해 발생하는 DNA변화를 관찰할 수 있는  방법
2) 프렛(FRET) : 수 나노미터 거리의 두 형광분자사이에 에너지 전달을 이용하여 수 나노미터에서 발생하는 생체분자 사이의 상호작용을 연구할 수 있는 방법
3) 광학집게(optical tweezers) : 레이저 빔으로 bead를 포획(trapping)하여 bead에 붙인 DNA, RNA, 단백질을 연구하는 방법
4) 이들을 조합한 방법: Flow-stretching과 FRET, 광학집게와 FRET

현재 본 실험실의 주된 관심 분야는 ‘생명활동을 위해 단백질이 그의 목적지를 찾아가는 메커니즘’과 ‘각 단백질 간의 신호 전달 메커니즘’이다. △DNA 염기쌍에 발생한 오류를 찾고, 이를 수리하기 위해 생체분자들 간에 신호전달을 통하여 수행하는 “DNA 염기쌍 오류 복구” 메커니즘 △DNA의 염기서열이 messenger RNA(mRNA)를 거쳐 번역(translation)이라는 과정을 통해 단백질이 만들어 질 때, 번역의 시작단계인 번역시작(translation initiation) 메커니즘 △세포막 단백질이 외부로부터 수신한 신호를 세포내로 전달하는 메커니즘 등을 관심을 갖고 연구 중이다.

본 실험실은 2007년에 포항공대 물리학과에서 생물학의 지식이나 실험경험이 전무한 물리학과 대학원 학생들과 더불어 시작됐다. 버퍼(buffer)를 만드는 아주 기초적인 것부터 단일분자 실험방법, 데이터 분석방법 등을 차근차근 진행하면서 우여곡절과 함께 현재까지 성장하고 있다. 4년여의 시간을 통해 현재는 선배들이 신입 학생들을 가르치며 각자의 연구를 수행하는 체계적인 시스템이 정착돼가고 있다.

현재 2명의 박사 후 연구원, 1명의 석사과정 학생, 그리로 6명의 통합과정학생들로 구성돼 있다. 6명의 통합과정 학생들을 주축으로 위에서 언급한 3가지 큰 주제 내에서 각각 다른 소주제를 가지고 활발하게 연구를 수행하고 있다. 매주 연구결과와 최신 연구논문을 발표하는 전체모임과 연구 주제에 따라 나눠진 3개의 그룹미팅을 진행해 학생들의 연구 진도와 방향을 점검하고, 서로의 연구경험을 논의하고 있다.

본 연구실을 이끄는 수장으로서, 맡겨진 양 한 마리도 잃지 않으려는 목자의 심정과 내 아이를 바라보는 아비의 마음으로 늘 학생들을 대하기로 결단했던 초심을 잊지 않도록 늘 기도한다.

이종봉 포스텍 물리학과&시스템생명공학부

<출처 : 교수신문 2011년 9월 19일>