CNU 연구 충남대 우수 연구성과 소개

명창선 교수

명창선 교수팀,
‘Autophagy’ 논문 게재

자가포식-억제를 통한 새로운 항비만 기전 제시

약학대학 명창선 교수와 한주희 박사는 지방세포 분화조절 인자 중 하나인 Kruppel Like Factor 3 (KLF3)가 SQSTM1/p62 매개 선택적 자가포식(selective autophagy)을 통해 발현이 감소한다는 것을 밝히고, KLF3는 지방세포 분화의 주요 전사인자인 CCAAT/enhancer binding protein alpha(C/EBPα)의 음성 조절자(negative regulator)로서, KLF3의 발현이 증가하면 지방세포 분화를 위한 유전자들의 전사를 감소시켜 지방조직의 비대 화를 억제한다는 것을 보고했다.

아울러, 자가포식 기전(autophagy flux) 활성화에 signal transducer and activator of transcription 3(STAT3) 와 ribosomal protein S6 kinase A1 (RPS6KA1)이 관여하고, 두 단백질의 인산화 감소가 자가포식 작용을 억제해 KLF3의 분해를 저해한다는 것을 처음으로 규명했다. 이는, 항비만 물질로 알려진 가르시니아(Garcinia cambogia)에 의한 지방세포 분화억제 작용이, STAT3와 RPS6KA1 인산화 억제를 통해, SQSTM1/p62-매개 선택 적 자가포식-유도 분해를 저해함으로써 KLF3의 발현을 증가시켜 나타난다는, 새로운 분자적 기전을 제시했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(한국연구재단) 신진연구지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제저명학술지인 ‘Autophagy’(IF: 16.016) 6월 8일 자 온라인판에 게재됐다. (논문 제목: Garcinia cambogia attenuates adipogenesis by affecting CEBPB and SQSTM1/p62-mediated selective autophagic degradation of KLF3 through RPS6KA1 and STAT3 suppression)

연구팀은 “대사성질환으로서의 비만은 체내 지방세포 분화과정을 통한 지방조직의 비대화가 주요 원인으로 알려져 있으며, 자가포식(autophagy)은 세포가 불필요하거나 기능하지 않는 구성성분을 분해하고 파괴하는 기 전”이라며, “자가포식에 의한 특정 신호전달 물질의 분해를 조절할 경우 다양한 질병의 치료가 가능할 것으로 판단하고, 이에 관한 연구를 지속해서 진행하고자 한다”고 밝혔다.

박인혁 교수

박인혁 교수, ‘Chemical Reviews’
공동연구 논문 게재

IF 52.76, 상위 1% 학술지에 논문 게재
2차원 금속-유기 골격체 연구, 조회수 1만 회 돌파

분석과학기술대학원 박인혁 교수가 싱가포르국립대학교(NUS) 화학과 자가데스 J.비탈 교수 연구진과 2차원 금속-유기 골격체의 구조, 특성 및 응용에 대한 공동연구 결과를 발표했다.

이번 연구 결과는 과학기술 분야 최정상급 학술지 ‘Chemical Reviews’(IF: 52.76)에 4월 14일 자 총설 논문으 로 게재됐다. (논문 제목 : Two-Dimensional Metal-Organic Framework Materials: Synthesis, Structures, Properties and Applications)

총설 논문은 특정 학문 분야에 관한 연구를 집대성한 논문을 뜻한다. 총설 논문은 이전에 보고된 주목할 만한 연 구 결과와 최신 연구 동향을 요약 및 재해설하고 학문 후속 세대의 연구 기반을 마련하는 학술지다.

금속-유기 골격체는 금속 이온과 유기 리간드가 상호작용으로 이루어진 구조 복합체로서 무한한 가능성을 지 닌 차세대 응용 소재다. 금속-유기 골격체는 구조 내에 빈 공간을 가지고 있으며, 이 공간이 이루는 거대한 표면 적은 기체 흡착, 저장, 분리 및 분자형 반응 용기 등 응용성을 갖는다. 이외에도 금속-유기 골격체는 센서, 촉매, 에너지 저장 및 변환, 박막, 약물전달 등의 다양한 분야와의 접목이 가능하다.

특히, 이번 총설 논문은 그동안 보고된 전반적인 2차원 금속-유기 골격체의 기하학적 네트워크, 상호침투, 구조 변환 그리고 응용성에 대해 기술했다.

이번 연구를 통해 2차원 금속-유기 골격체의 다양한 차원의 구조적 얽힘을 관찰할 수 있었고, 빛과 열과 같은 외부자극에 의해 분자 간 상호작용의 변화가 야기되고, 분자 내 배열이 바뀌며 금속-유기 골격체의 차원이 바뀜을 확인했다.

이외에도 2차원 금속-유기 골격체는 빛과 열에 의한 색변화, 유해 금속이나 작은 분자 등 대상물질의 포접화를 통한 센싱, 우수한 전기 전도와 전자 이동성으로 전극 소재나 전기 촉매, 전자 소자로 활용 가능하다고 밝혔다. 박인혁 교수는 “2011년 Chemical Reviews에 게재된 1차원 금속-유기 골격체의 후속 논문으로 10년 만에 의미 있는 연구 결과를 발표하게 돼 기쁘다”며 “이번 총설 논문의 조회수가 45일 동안에 1만 회를 넘었는데, 2차원 금속-유기 골격체의 방대한 연구 결과에 대한 전반적인 내용을 이해하고 손쉽게 습득하는데 세계 화학계의 밑거름이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

배제현 교수

배제현 교수팀,
‘ChemElectroChem’ 논문 게재

반응물의 크기 기반 전기화학적 분석 기술 개발

분석과학기술대학원 배제현 교수팀이 서울대 정택동 교수, 카톨릭대 한동훈 교수 연구진과 함께 나노구조체 백금 물질을 사용해 반응물의 크기에 기초한 전기화학적 신호의 선택적 증폭 기술을 개발했다.

분석과학기술대학원 배제현 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구 성과는 전기화학분야 국제 저명 학술지 ‘ChemElectroChem’(IF: 4.154)에 6월 2일 표지 논문으로 게재됐다. (논문 제목 : Selective Enhancement of Electrochemical Signal based on the Size of Alcohols using Nanoporous Platinum)

대표적인 기기분석법 중에 하나로 꼽히는 전기화학적 분석법은 간단하고 소형화가 가능하여 많이 선호되고 활용되는 분석법이다. 하지만 상대적으로 분석의 선택성이 부족하여 선택성을 높이기 위한 노력이 많이 이뤄져 왔다.

연구팀은 선택성을 높이기 위한 복잡한 과정을 거치지 않고도 1~2nm 크기의 극도로 작은 구멍을 가진 나노다 공성 백금을 사용함으로써 단지 알코올 분자의 크기 차이에 의해서도 전기화학적 분석 신호를 선택적으로 증폭할 수 있음을 보였다.

배제현 교수는 “이번 연구는 전기화학적 측정에서 전극의 구조가 측정 결과에 미치는 영향을 보여준 데에 의미 가 크다”며, “산업체에서 전기화학적 분석뿐만 아니라 촉매, 에너지 변환 및 저장 장치에 나노다공성 전극이 많이 활용되고 있는데, 이런 전극을 설계하는 데 통찰을 제시할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

안현주 교수

안현주 교수팀,
‘Mass Spectrometry Reviews’ 논문 게재

글라이코믹스 기반 암바이오마커 개발연구 통한 액체 생검 정밀의학 패러다임 제시

분석과학기술대학원 안현주 교수팀이 글라이코믹스 기반 암바이오마커 개발연구에 대한 전문성을 인정받아 혈액 내 면역관련 당단백질인 haptoglobin(햅토글로빈)의 당쇄화 변화와 암과의 관련성에 대한 리뷰 논문을 발표했다.

안현주 교수팀(제1저자 : 오명진 연구교수, 교신저자 : 안현주 교수)의 연구 결과는 spectroscopy 분야 최정상급 학술지 ‘Mass Spectrometry Reviews’(IF: 8.887)에 5월 26일에 게재됐다. (논문 제목 : In‐depth investigation of altered glycosylation in human haptoglobin associated cancer by mass spectrometry)

안현주 교수팀은 10년 이상 액체생검기반 암바이오마커 개발연구를 지속해서 수행해 왔으며, 특히 면역단백질 인 햅토글로빈의 당쇄화의 변화를 기반으로 한 위암 바이오마커 개발 연구로 국내외 특허 등록 및 SCI 논문 발표 등의 성과를 이루어 관련 연구의 우수성을 인정받아왔다.

이번 리뷰 논문은 그동안 보고된 햅토글로빈의 당쇄화와 위암, 간암을 포함한 다양한 암과의 관련성, 당쇄화 발현 및 구조적 변이를 분석하기 위한 질량분석기반 분석 플랫폼과 햅토글로빈의 구조 및 기능, 그리고 응용성에 대해 집대성하여 글라이코믹스 기반 새로운 진단 플랫폼으로의 가능성을 시사했다.

안현주 교수는 혈액 기반 글라이칸 바이오마커 개발 연구의 세계적 선도연구자로 글라이코믹스 기반 바이오마커의 세계 최초 논문 및 특허를 보유하고 있다.

글라이코믹스 기반 바이오마커 개발을 위한 질량분석기반의 고민감도 고재현성의 분석플랫폼을 구축하고 위암, 난소암 등에서 글라이칸 마커를 개발했으며, 뇌질환 등에서 분자적 메커니즘 이해, 바이오마커 발굴 및 개인 맞춤형 진단 플랫폼 개발 연구를 활발히 수행하고 있다.

이외에도 연구팀은 바이오시밀러 및 첨단재생의약품의 당쇄화 품질확인 분석법 개발, 다양한 동식물과 박테리아 등에서 발현되는 글라이칸의 구조 및 발현 연구, 글라이칸 DB 구축 및 AI기반 당쇄화 유사성 판별 플랫폼을 개발하는 등 글라이코믹스 연구개발을 위해 활발한 연구를 진행 중이다.

송종현 교수

송종현 교수,
‘Applied Surface Science’ 논문 게재

새로운 터널링 소자 제작 및 초전도 특성 발견

자연과학대학 물리학과 송종현 교수 연구팀이 기존과 다른 소재를 이용한 터널링 소자를 제작하고, 이 소자에 서 기존과 다른 특이성의 초전도 특성을 발견했다.

이와 관련해 송종현 교수팀은 ‘Applied Surface Science(I.F : 6.707, 6월 28일 온라인 발간)’에 ‘Non-BCS-type superconductivity and critical thickness of SrTiO3/LaAlO3/SrTiO3 trilayer interface system’ 논문을 게재했다.

양자홀효과와 같은 특이한 물리현상이 나타나는 2차원 시스템의 소재와 구조는, 화합물 반도체나 Si로 일컬어 지는 일반적인 반도체 물질들과 이들로 이루어진 이종접합구조 또는 그래핀 등이었다. 최근 연구 결과 이들 물질에서 나타나는 2차원 전하가스가 산화물 이종접합 구조에서도 나타날 수 있음이 보고됐다.

연구팀은 논문을 통해 기존의 산화물 이종접합 계면인 SrTiO3/LaAlO3에서 LaAlO3의 임계두께를 대폭 줄일 수 있는 보완된 이종접합구조를 제안했으며, 새로운 구조의 소재로 제작된 터널링 소자의 특성을 조사해 기존의 화합물반도체나 Si의 시료에서 볼 수 없었던 초전도 특성이 발현되는 것을 확인했다.

특히 발견된 2차원 전하가스의 초전도 특성이, 기존의 SrTiO3/LaAlO3 이종접합에서 발견된 초전도 특성과는 달리 일반적인 BCS 이론으로는 설명되지 않는 새로운 초전도 특성임을 증명하였다.

이번 연구 결과는 산화물 이종접합 산화물 소자의 초전도 현상이 매우 높은 정밀도가 요구되는 센서 등의 소자 제작에 응용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

윤순길 교수

윤순길 교수,
'Journal of Materials Chemistry A' 논문 게재

습기 및 압력 센서에 응용 가능한 고성능 압전 에너지 하베스터 개발

공과대학 신소재공학과 윤순길 교수팀은 고성능의 압전 에너지 하베스팅을 위해 'Zn-Al-LDH'와 'PVDF'를 조합해 기계-전기적 나노 제너레이터를 구성함으로써 고출력의 에너지를 생산하는 데 성공했다.

이번 연구 결과는 나노 에너지 분야의 세계적 학술지인 'Journal of Materials Chemistry A' (IF: 12.732) 에 6 월 14일(월)에 온라인판으로 게재됐으며, 우수성을 인정받아 Inside Back Cover로 선정됐다. (논문 제목: ZnAl-LDH-induced electroactive beta-phase and controlled dielectrics of PVDF for a high-performance triboelectric nanogenerator for humidity and pressure sensing applications)

이번 연구를 통해 제조된 고성능 에너지 하베스터는 습기 및 압력을 검지하는 곳에서 다양하게 활용할 수 있으며, 환경친화적인 재료들로 구성돼 응용도는 무한할 것으로 예상하고 있다.

윤순길 교수팀은 유/무기 페로브스카이트 재료를 이용한 고성능 에너지 하베스터 개발 실적 등을 통해 'Nano Energy'(IF: 17.881)에 7편의 논문을 발표했으며, 이번 연구는 중소/중견 기업에서 큰 관심을 보이고 있어 앞으로 실용화 연구에 박차를 가할 예정이다.

한편, 이번 연구는 과기정통부의 중견(도약 후속과제)사업과 교육부의 중점지원연구소 사업의 지원으로 수행 됐다.