중앙대학교 나도균 교수님 연구실

연구실 개요

중앙대학교 융합공학부 합성생물학 연구실에서는 생명시스템의 복잡한 기전들을 해독하며 이를 기반으로 생명공학 분야의 발전을 위한 새로운 합성시스템을 개발하는 연구를 진행하고 있다. 본 연구실은 합성생물학, 대사공학, 생물정보학, 시스템생물학, 신경과학 등 광범위하게 연구를 수행하고 있기에 다양한 분야의 연구팀들과 공동연구를 통한 융합연구를 활발히 진행하고 있다. 사업단 내에서는 합성생물학 기술을 기반으로 다양한 유전자 조작 기술을 개발하고 이를 통해 C1 가스 전환 균주 개량 (Methylomonas sp. DH-1)에 관한 연구를 진행하고 있다.

주요 연구 내용 소개

본 연구실은 C1 가스 전환 균주를 이용한 대사공학 연구를 효과적으로 수행할 수 있도록 고효율 Synthetic Genetic Tools 개발하는 연구를 진행하고 있다. 구체적인 내용은 아래와 같다.

1. 고효율 유전자 발현 모델 및 발현 시스템 개발

목적 대사산물의 생산성을 최대로 높이기 위해서는 대사와 관련된 효소 발현과 회로의 대사 흐름이 최적화 되어야 한다. 이를 충족하지 못한다면 세포의 성장 저해와 같은 현상이 생겨 목적 산물의 생산성이 저하될 수 있다. 따라서 본 연구실에서는 메탄자화균의 다양한 서열 및 발현 세기의 프로모터를 발굴함으로써 대사공학에 활용하는 연구를 진행하였다. 또한 5'-UTR 서열을 설계함으로써 코딩 서열과 상관없이 정해진 레벨의 발현을 가능하도록 하는 라이브러리를 구축하였다. 최근에는 mRNA 5‘-UTR에 존재하는 특정 서열 패턴이 유전자 번역에 미치는 영향을 밝히기 위한 연구를 진행하고 있으며 향후 이 과정을 수학적 모델에 포함시켜 더욱 정교한 유전자 발현 예측 모델을 개발하고자 한다.

2. 유전자 조작을 위한 다양한 기술 개발

본 연구실에서는 미생물의 형질전환 기술 (physico-chemical transformation), 단백질만을 이용한 genome engineering 기술, 미생물의 성장속도를 조절하기 위한 기술 등을 개발하였고 이를 이용한 대사공학 연구를 수행 중에 있다. 현재는 Methylomonas sp. DH-1에서 사용 가능한 episomal plasmid 개발 연구를 수행 중이며, 이를 위한 RM 시스템, native plasmid 서열 분석 등 기반 연구 역시 수행 중에 있다. 그리고 Methylomonas sp. DH-1의 유전자 조작을 CRISPR 시스템으로 구현하는 연구 역시 수행하고 있다.

3. 유전자 발현 조절을 위한 Synthetic RNA 개발

염색체에 영향을 미치지 않고 세포 내 유전자 발현을 조절 할 수 있는 기술은 대사공학과 유전자의 생리학적 기능을 효율적으로 연구하는데 필수적이다. 따라서 본 연구실에서는 Synthetic RNA를 설계 가능한 기술을 개발함으로써 해당 유전자의 발현을 해독 과정에서 저해할 수 있는 기술적인 기반을 구축하였으며, Methylomonas sp. DH-1에서 성공적으로 작동함을 확인하였다. 최근에는 synthetic RNA의 효율을 더욱 높이기 위한 모델과 저해 효율에 맞게 서열을 설계할 수 있는 모델을 개발하는 연구 중에 있다.

연구실 현황