Foodomics는 2009년에 “소비자의 웰빙, 건강 및 지식을 개선하기 위해 고급 -omics 기술의 적용 및 통합을 통해 식품 및 영양 분야를 연구하는 학문”으로 정의된 비교적 최근에 대두된 학문 분야이다.[1]
구체적으로, foodomics는 유전체학(genomics), 전사체학(transcriptomics), 단백질체학(proteomics), 대사체학(metabolomics) 같은 다양한 omics 도구를 화학 측정 및 생물정보학(bioinformatics)과 함께 적용 및 통합함으로써 식품과학 분야에 적용되고 있으며, 식품 구성 및 식품 안전성(food safety), 식품 품질(food quality) 및 식품 추적 가능성 및 가공(food traceability & processing) 문제뿐만 아니라 개인의 건강 또는 질병 상태에 대한 식품의 영향(food bioactivity)을 다루는 다양한 식품과학 및 영양 연구 영역을 포함하는 복잡한 식품-식이요법-개인 상호작용에 대한 이해를 크게 향상시킬 수 있으며, 특히 인간 건강과 웰빙의 최적화라는 주요 목표에 도달하기 위해 영양 영역과 함께 식품 영역 전체를 연구하는 식품 및 영양에 대한 새로운 접근 방식이다. 아울러 식품의 영양소가 건강에 미치는 영향을 연구하고 유전자 수준에서 식품 영양소의 대사에 영향을 미치는 연관성을 규명하기 위해 필수적으로 필요한 영양유전체학(nutrigenomics) 및 영양유전학(nutrigenetics)이 일반적인 foodomics의 범주에 포함되고 있다.[2]
한편 foodomics는 mass spectrometry(MS), nuclear magnetic resonance(NMR) spectroscopy, microarray genotyper 및 next-generation sequencing(NGS)과 같은 민감도와 정확도 높은 high-throughput 분석기술들의 발전과 더불어 다양한 분야에서의 응용 연구로 확대되고 있다. 이를 반영하듯, 최근까지 foodomics에 기반한 많은 응용 연구들이 보고되고 있다(표 1).
이 보고서에서는 foodomics의 주요한 응용 분야 및 최근 연구 동향에 대해 소개하고자 한다.

 

• 연구책임자 : 이상후
• 주관연구기관 :
• 발행년도 : 20220822
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□ 연구의 목적 및 내용 < 연구 목적 > - 전이성 뇌종양 및 뇌암의 뇌척수액 전이 (leptomeningeal metastasis, LM)은 치료기술의 발달로 장기 생존자가 증가하면서 그 incidence가 증가하는 추세임. - 연구자들은 최근 4년간 기존의 methotrexate (MTX) 뇌척수액 항암치료에 따른 뇌백질의 변성 (white matter change)와 달리 뇌의 회질 및 백질을 모두 포함하고 미만성으로 진행하여 사망에 이르는 8례를 경험하였음. - 연구자들은 연수막 암전이로 뇌척수액 MTX 항암치료를 받은 환자의 후향적 전수조사를 통해 1) Intra-cerebrospinal fluid (CSF) 치료 후 발생한 괴사성 뇌회백질염의 발생율을 구하고, 2) 임상인자 분석을 통하여 가능한 risk factors를 도출하며, 3) 합병증으로 사망한 증례의 임상 양상을 보고하고자 함 < 연구내용 > 1. 임상 자료 review - 국립암센터 암빅데이터센터에 연구자가 보유한 1,166명의 환자레지스트리 제출하고 연구검색포털을 통해 관찰항목 자료 획득함. - MTX(methotrexate) 항암치료 후 MRI 추적 영상이 있거나 없는 경우 6개월 이상 임상 경과 관찰 기록이 있는 환자 및 MRI 영상을 review하여 괴사성 뇌회백질염 발생 여부를 전수 조사하여 괴사성 뇌회백질염 발생과 연관되는 치료 요인 1) MTX 투여 횟수, 2) 방사선의 종류 및 dose, 3) 치료의 순서 및 간격, 4) Primary cancer type 5) Parenchymal brain metasis 동반 여부 6) Systemic cancer status 7) Steroid 사용 여부, dose 8) 최종 환자 추적일 9) 생존여부에 대해 조사함. 2 결과분석 - Primry end point: Intra-cerebrospinal fluid (CSF) 치료 후 발생한 괴사성 뇌회백질염의 발생율을 전수조사를 통하여 구함. - Secondary end point: 임상인자 분석을 통하여 가능한 risk factors를 도출하며, 임상 양상을 보고함 □ 연구개발성과 < 정성적 성과 > - 주요연구성과를 개조식으로 간단히 작성 □ 연구개발성과의 활용계획(기대효과) - 신경독성의 우려가 제시되 왔던 연수막 암전이의 MTX 뇌척수액 항암치료에서 장기투여로 인한 encephalopathy의 incidence 제시 - MTX 뇌척수액 항암치료 합병증 발생의 risk factor 제시 - 세계적으로 보고된 바 없는 fatal necrotizing leucoencephalopathy의 증례 보고 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 곽호신
• 주관연구기관 : 국립암센터
• 발행년도 : 20221000
• Keyword : Leptomeningeal metastasis;Methotrexate;Cerebropsinal fluid;Encephalopathy;Necrosis;Risk factor;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 김현종
• 주관연구기관 : 라온넥스텝
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 가동원전;안전성;예비타당성;다부처; 2. Nuclear Power Plant in Operation;Safety-enhancement;Preliminary Feasibility;Inter-ministerial;

□ 연구개요 공기 중에 존재하는 라돈과 라돈의 자핵종은 자연 방사성 물질로 그 위험이 더욱 심각한 상태이다. 자연 방사선은 전체 방사선 노출량의 85%를 차지하며, 인간이 피폭되는 총 방사선 피폭 중 단일 피폭원으로는 가장 큰 비율을 차지한다. 또한 라돈은 균열된 암반 사이에서 대기중으로 방출되므로 환기가 잘 되지 않는 건물의 실내나 지하실에서 대기 중의 라돈 농도에 비해 현저히 높은 농도로 존재한다. 이러한 라돈은 기체상태로 존재하며 3.83일의 반감기로 붕괴하여 ²¹⁸Po으로부터 ²⁰⁶Pb에 이르는 연쇄붕괴를 계속하는데 이때 만들어지는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po와 같은 입자상의 방사성 핵종들을 라돈 자핵종이라도 부른다. 이중 방사선 피폭의 측면에서는 반감기가 긴 ²¹⁰Pb 이하는 방사능이 극히 작아 무시할 수 있고 중요 관심사인 폐암 유발 위해도가 낮은 베타 방사선을 내는 핵종이나 생성확률이 1%도 안되는 핵종(²¹⁸At)등도 무시할 수 있다. 이런 이유로 라돈 자핵종은 알파방사선을 내는 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po 네 핵종으로 범위를 좁혀서 생각할 수 있다. 라돈가스가 폐암을 유발하는 과정은 다음과 같다. ²²²Rn은 붕괴하면서 ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²¹⁴Po등의 라돈 자핵종을 만들어 낸다. 라돈 자핵종들은 공기 중에 존재하는 분진이나 연무질에 흡착되는데 라돈 자핵종이 흡착된 분진이나 연무질은 사람의 호흡을 통하여 폐에 달라붙는다. 이때 폐에 달라붙은 라돈 자핵종들이 알파 붕괴를 통해 강력한 에너지를 방출하면서 폐세포가 손상되어 폐암을 유발하는 것이다. 그러므로 라돈 자핵종들의 폐암유발 메커니즘을 파악하는 것이 필요하다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 과제에서는 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조 및 성질을 연구하였다. 이를 위해 적당한 핵모형을 이용하여 라돈과 자핵종의 기저상태 및 행렬요소 계산이 이루어져야 하고, 이를 통해 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼과 전자기 전이를 계산할 것이다. 이러한 물리적 측정 가능량을 이용하는 것이 이론적으로 라돈의 핵구조를 파악하는 가장 좋은 방법이기 때문이다. IBM은 짝수-짝수 핵을 낮은 에너지 준위와 전자기 전이와 같은 집단운동을 설명하는 대수적 구조로 기술한다. 양성자 및 중성자 보오존을 구별하지 않는 가장 기본적인 모형을 IBM-1이라한다. IBM-1은 보오존 수가 보존되는 U(6) 군의 구조를 가진다. 보오존 연산자의 조합으로 교환관계에 닫혀있는 생성자의 집합으로 얻은 부분 대수를 이용하여 군사슬을 구할 수 있다. 핵의 상태를 기술하는 좋은 양자수인 각운동량을 표현하는 O(3) 군을 군사슬에 포함시키면 세 가지 극한으로 분류된다. IBM-1에서는 세 가지 다른 대칭성[U(5), SU(3) 및 O(6)]이 존재한다. 이 때 Hamiltonian은 동역학적 대칭을 이루고, 에너지 준위 등을 포함한 핵 구조를 닫힌표현으로 나타낼 수 있다. IBM의 U(5) 대칭성을 가지는 핵으로 특히 Pd(Z=46), Xe(Z=54), 및 Pt(Z=78) 등이 알려져 있다. IBM-1의 일반적인 Hamiltonian에서 SU(3) 대칭은 회전운동하는 축대칭 변형핵을 잘 설명한다. 변형핵의 스펙트럼을 설명하는 SU(3) 대칭은 희토류 핵종인 Sm-Gd-Dy-Er 등 동위원소에 적용된다. O(6) 대칭은 기하학적으로 감마-불안정핵에 대응된다. O(6) 대칭은 특히 Xe-Ba 영역의 핵에 많이 적용되고 있다. 양성자와 중성자를 구분하는 IBM-2는 원자핵 각모형과 직접 관계가 있으므로, IBM-1에 비해 매개변수는 풍부한 물리적 의미를 가진다. 이 모형은 매개변수의 수가 많아 대수적으로 복잡하고 어렵지만, 훨씬 풍부한 상태와 핵의 성질을 설명한다. IBM-2는 IBM-1으로 설명하지 못하는 양성자-중성자 교환에 대한 대칭상태를 포함하고, 양성자-중성자 대칭성을 F-spin으로 설명한다. 뿐만 아니라 IBM-1에서 금지된 M1 전이도 F-spin 혼합을 이용하여 설명한다. IBM-2에서도 짝수-짝수 핵의 집단운동을 IBM-1과 같이 U(6), SU(3) 및 O(6)의 세가지 기본 대칭으로 분류한다. IBM-2의 동역학적 대칭에서 basis는 IBM-1의 U(6)양자수인 총 보오존 수를 제외한 나머지 양자수 대신 양성자 및 중성자 수를 고려한다. IBM의 기본적 수학 구조를 홀수-A 핵까지 확장시킨 모형이 IBFM이다. IBFM에서 홀수-A 핵은 및 보오존으로 이루어진 짝수-짝수 핵심과 단일 입자의 결합으로 가정한다. IBFM의 대수적 구조는 전적으로 단일핵자의 외각궤도에 의존한다. IBM에서와 유사하게 IBFM의 Hamiltonian이 동역학적 대칭을 이루면 보오존과 페르미온 사이에 대칭성을 가지고, 이 때 보오존과 페르미온은 초대칭을 이룬다고 한다. 단일입자궤도가 j=1/2, 3/2 및 5/2 로 주어질 때 U(6/12)의 초대칭을 가지고, 이때 페르미온 군은 보오존 군 U(5), SU(3) 및 O(6)와 결합한다. 그러므로 초대칭 U(6/4)는 불안정핵만 적용되지만 U(6/12)는 U(5)로 기술되는 진동핵, SU(3)로 기술되는 축대칭 변형핵 및 O(6)로 기술되는 감마-불안정핵 모두에 적용된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제에서는 중간 및 무거운 영역의 홀수-A 핵 구조 연구를 위해 IBFM의 U(6/12) 대칭으로 제한한다. 이 모형을 통해 낮은 에너지 준위의 에너지 스펙트럼과 전자기 능률, M1 및 E2 전이를 포함하는 전자기적 성질을 논의한다. 그리고, ²²²Rn과 그 자핵종 중 짝수 핵은 IBM-1과 IBM-2를 이용하고, 홀수 핵은 IBFM을 통해 에너지 스펙트럼 및 전자기전이율과 같은 핵구조를 계산할 것이다. 그런데 선행 연구들에서는 라돈의 핵구조에 해당하는 실험데이터가 현저히 부족한 상태이다. 그러므로 본연구의 계산 결과는 라돈의 핵구조 및 핵분광학 실험의 지침을 마련하는데 기여할 것으로 보인다. 또한 전자기 전이의 메카니즘과 라돈핵의 에너지 준위 사이에서 일어나는 전자기 전이의 수치계산 결과에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 것이다. 또한 천연에 존재하는 우라늄과 토륨의 붕괴 과정에서 생성되는 라돈과 그 자핵종의 핵구조를 연구하고자 한다. 연구 과정의 초기 단계에서 앞서 설명한 대표적인 핵모형을 이용하여 기저상태를 구축하고 코딩을 통해 구체적인 행렬요소 계산을 하여 연구 과정의 중반에서 라돈과 그 자핵종의 에너지 스펙트럼, 그리고 전자기 전이율을 계산할 것이다. 연구 과정의 후반에서는 계산한 결과를 물리적 측정 가능량을 통해 이론적으로 라돈 및 그 자핵종의 붕괴과정과 핵구조를 파악할 계획이다. 천연 방사성 동위원소의 붕괴과정과 그 과정에서 생성되는 라돈 자핵종의 핵구조를 계산한다면 공기 중 존재하는 생활방사선인 라돈 가스의 폐암유발 메커니즘의 파악 뿐 아니라 실내 대기 중의 라돈 농도를 감소시키는 등의 대처 방안과 대기와 수중의 라돈 저감법에 관한 가이드 라인을 제시 하는데에도 큰 역할을 할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이수연
• 주관연구기관 : 동의대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 보오존 상호작용 모형;보오존-페르미온 상호작용 모형;라돈; 2. IBM;IBFM;Radon isotopes;

□ 연구개요 본 연구는 우주비행체를 우주방사선과 미소유성체로 인한 초고속 충격으로부터 보호하여 생존성을 향상시키는 한편 경량성을 유지하기 위한 방법으로서, 우주방사선 차폐 성능과 초고속 충격 저항성을 동시에 갖는 다기능 SRMR (Space Radiation & Micrometeoroid Resistance) 구조를 제안하였다. SRMR 구조를 구현하기 위한 방법으로서 열가소성 폴리머 미세기공 발포체 기지 복합재료와 열가소성 섬유 복합재료에 대한 연구를 수행하고 이로 구성된 SRMR 구조를 연구하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 1) 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)의 우주방사선과 우주파편 차폐 성능을 평가하고 우주환경 적합성을 검증하였다. UHMWPE는 기존의 어떠한 우주 재료보다 더 높은 우주방사선-우주파편 차폐 성능을 보였다. 2) 기능화된 다중벽 탄소나노튜브/다수소-벤조옥사진 나노복합재를 제안하였고, 탄소 나노튜브가 없는 다수소-벤조옥사진보다 기계적성능 및 우주환경 저항성을 향상시킬 수 있었다. 다중벽 탄소나노튜브/다수소-벤조옥사진 나노복합재는 에폭시보다 기계적 성능이 약간 낮지만, 보다 우수한 우주방사선 차폐 성능과 우주환경 저항성을 보였다. 3) 우주방사선 차폐 복합재로서, UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재를 제안되었다. UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재의 기계적 물성을 높이기 위해, 섬유에 도파민 코팅과 아민기의 접목 및 다중벽 탄소나노튜브 접목이 제안되었으며, 기존 UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재보다 향상된 기계적 물성을 얻을 수 있었다. 또한, 우주인증 기준을 통과할 수 있는 수준의 우주환경 저항성을 보였다. UHMWPE/다수소-벤조옥사진 복합재는 하중지지를 하면서, 우주방사선 차폐 및 우주 파편 차폐에 대한 다기능성을 갖을 수 있다. 4) 우주 파편 차폐를 위해 Polyetherimide(PEI)를 사용하는 개방형 셀 나노셀룰러 폼을 사용하는 것을 제안했다. 직물 보강재로서 40-80nm 사이의 셀 크기로 강화된 나노다공성 발포체를 제조하였다. 휘플 쉴드의 범퍼로서 강화된 나노셀룰러 폼의 적용이 제안되었고 중량 대비 기존 구조 시스템보다 초고속 충돌의 방탄 성능이 향상된 것을 확인했다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서 개발된 우주방사선 차폐 복합재료 및 다수소 벤조옥사진 레진이 위성에 적용된다면 우주방사선에 의한 고장 감소와 전자 장비의 생존 기간을 증가시킬 수 있다. 우주방사선 내성이 약한 COTS (Commercial off-the-shelf) 부품 사용의 폭 넓은 적용이 가능해짐에 따라, 큐브위성에 탑재되는 전자 제품의 비용을 낮출 수 있을 것으로 기대된다. 상기 이유로, 우주방사선 차폐 재료가 적용된 위성 구조에 대한 수요 및 후속 연구가 발생할 것으로 판단된다. 우주방사선 차폐 재료가 적용된 우주선은 우주인의 장기간 유인 우주 비행에서 발생되는 다양한 방사선 질환과 암 유발을 줄일 수 있다. 먼 미래의 유인화성탐사선이나 행성 거주지의 재료로써 활용될 것으로 기대된다. 본 연구에서 개발된 초고속 충돌의 방호 구조 시스템은 우주 파편 차폐가 요구되는 우주선의 전체 중량을 줄일 수 있고, 이는 전반적인 우주선의 방탄 성능 향상, 임무 기간 증대 효과, 및 페이로드의 비용 절약을 기대할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김천곤
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 우주환경;우주방사선;우주파편;초고속충격;복합재료; 2. Space environment;Space radiation;Space debris;Hypervelocity impact;Composite material;

- 유방암 생존자 63,021명 중 골다공증성 골절 발생율은 1,000인년당 7.35 명이었으며 부위별로는 손목 골절이 제일 많이 발생하였음. 호르몬 요법 중 Tammoxifene을 사용하는 경우 골절이 감소하는 것으로 보이지만 Aromatase inhibitor를 사용하는 경우, 특히 손목 골절의 발생율은 다변량 분석에서 호르몬 치료를 받지 않는 경우에 비해 1.32배 유의하게 증가하였음. 고관절 골절은 사망위험도를 3.429 배, 척추 골절은 1.608배 증가시키는 것으로 나타남. 한편 전체 Aromatase inhibitor 사용군 중에서 골밀도 검사를 시행하는 경우는 63.78% 뿐이었으며 골다공증 약제를 처방 받는 경우도 8.73% 뿐 이었음. - 전립선암 생존자 총 17,766명 중 ADT 사용군 8,883명 중 골절 발생율은 1000인년당 13.9명이었으며 ADT 사용하지 않는 환자 8,883명 중 골절 발생율은 1000인년당 6.1명으로 andorogen deprivtion theraohy (ADT)를 사용하는 경우에 2.055배 더 높았음. 이러한 경향은 골절 부위별로 SEER 요약 병기별로 분석한 다변량 분석에서도 비슷하였음. ADT 치료를 받는 환자 중에서 골밀도 검사를 시행하는 경우는 14.7% 뿐이었으며 골다공증 약제를 처방 받는 경우도 1.3% 뿐이었음. - 위암 생존자는 총 85,124명 (내시경점막절제술 18,124명, 위전절제술 14,428명, 위부분절제술 52,575명) 중 골다공증성 골절 발생율은 100,000인년당 2.234명 이었음. 위절제술을 시행받은 환자군에서의 골절의 발생율이 내시경적 절제술을 시행한 경우에 비해 다변량 분석 결과 1.236배 더 높았음. 특히 위 전절제술을 받는 경우 부분 절제술이나 내시경적 절제술을 받는 경우에 비해 고관절과 손목 골절의 발생 위험이 유의하게 놓았음. 골밀도 검사를 시행하는 경우는 2.67% 뿐이었으며 골다공증 약제를 처방 받는 경우도 0.5%에 불과하였음. - 갑상선암 생존자 115,821명 중에서 골다공증 골절의 발생율은 1000 인년당 1.276명 이었고, 부갑상선기능저하증이 발생한 환자에서 골다공증 골절의 발생은 1000 인년당 3.899 명, 부갑상선기능저하증이 발생하지 않은 환자에서 1000 인년당 4.604명 으로 부갑상선기능 정상군에서 더 많이 발생하였음. 다변량 분석결과, 부갑상선 기능 저하에 대한 치료로 칼슘과 활성형 비타민D를 사용하는 경우에 비해 그렇지 않은 경우 골닥공증성 골절의 발생율이 1.203배 (1/0.831) 유의하게 증가하였음. 특히 갑상선호르몬제의 용량이 높은 경우 골절의 위험도가 증가하는 경향을 보임. 골밀도 검사를 시행하는 경우는 15.4% 뿐이었으며 골다공증 약제를 처방 받는 경우도 3.01%에 불과하였음. - 자궁경부암 생존자 총 13,480명중에서 골반부전골절은 134례로 발생율은 0.99%로 확인되었음. 방사선 치료를 받은 환자군에서의 골반골 부전 골절의 발생율이 방사선 치료를 받지 않은 경우에 비해 다변량 분석 결과 1.829배 더 높았음. 골반골 부전골절이 발생하는 경우 사망률 또한 높았음. 골밀도 검사를 시행하는 경우는 14.0 % 뿐이었으며 골다공증 약제를 처방 받는 경우도 2.4%에 불과하였음. - 자궁내막암 생존자 총 6,923명 중에서 골반부전골절은 39례로 발생율은 0.56%로 확인되었음. 골반골 부전골절이 발생하는 경우 사망률 또한 높았음. 골밀도 검사를 시행하는 경우는 17.3 % 뿐이었으며 골다공증 약제를 처방 받는 경우도 3.7%에 불과하였음. (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 이영균
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 암 생존자;골다공증;골다공증성 골절; 2. cancer survivors;osteoporosis;osteoporotic fracture;

□ 연구개요 본 과제의 최종 연구 목표는 Ran/TC4 small G-protein이 어떠한 방식으로 전사인자 등 주요 신호전달 매개 단백질의 핵 내 이동을 조절하여 호르몬의 활성, 특히 살리실산에 의한 노화를 조율하는지를 밝히는 것이다. 이를 위해서는 첫째, 단백질의 핵 내이동을 조절하는 Ran-GTP/-GDP의 영향과 함께, 이들 과발현체의 식물 노화, 호르몬 관련 표현형을 유전적 교배체를 통해 분자 생리학적으로 분석하였다. 둘째, Ran-GDP/Ran-GTP 특이적 전사체(RNAseq 활용) 및 표적유전자 프로모터의 cismotif 조사하여 호르몬 상호 간 협업을 매개하는 주요 단백질을 동정하고 그들의 transcription regulon을 확립하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 잎의 노화는 다양한 요인으로 인해 조절되고, 특히 호르몬이나 빛이 중요 촉발 조절요인이다. 우리는 이번 연구에서 Ran1-GTP의 과발현은 잎의 노화를 효과적으로 유도한다는 것을 밝혀내었고, 이와 함께 이러한 Ran1의 작용이 살리실산 신호를 매개하는 TGA2와 NPR1 전사인자의 핵 내 축적을 유도하여 달성된다는 것을 증명했다. RNAseq을 활용한 전사체 분석 결과, Ran1-GTP 과발현체에서는 노화 촉진 관련 유전자의 발현이 증가하였고 엽록체나 엽록소 생산에 관련된 유전자의 발현은 억제되었다. 또한 노화 촉진 호르몬 표적유전자의 발현도 증가하였는데, 특히 살리실산 신호전달 관련 표적유전자의 발현이 TGA2와 NPR1의 핵내 축적의 결과로 급격하게 증가하였다. 우리 연구진은 이러한 결론을 유전학적으로 확인하기 위해 다양한 Ran1점돌연변이 과발현체를 살리실산 신호전달이 저해된 npr1 기능소실돌연변이체, 살리실산 생합성 돌연변이체 sid2, 그리고 에틸렌신호전달 결핍돌연변이체 ein3eil1과 교배하여 이중 또는 삼중 돌연변이체를 확보한 후 이들의 age-dependent leaf senescence 와 dark-induced leaf senescence 표현형을 비교 분석하였다. 분석 결과 npr1이나 sid2 genetic background에서는 Ran1-GTP 과발현에 의한 잎의 노화촉진이 심각하게 방해받아 둔화되었으나, ein3eil1 식물체에서는 Ran1-GTP/-GDP 발현 여부에 관계없이 이미 노화가 충분하게 진행되었다. 이와 같은 사실은 Ran1-GTP/-GDP가 매개하는 잎의 노화 조절은 살리실산 특이적으로 작용하고 EIN3와 EIL1이 매개하는 에틸렌 신호전달과는 연관이 없다는 것을 증명한다. 연구 결과는 2022년에 Plant physiology (IF 8.3) 논문으로 출간하였다. 이에 따라 본 연구는 최초의 연구 목표의 상당 부분을 달성하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) Ran/TC4 small G-protein은 생물계를 통해 그 서열이나 기능이 잘 보존되어 있으므로 노화/발달 등에 대한 식물호르몬 협업기작을 규명하는 본 연구의 결과물은 동물의 발달 생물학 분야에서도 아주 중요하다고 할 수 있겠다. 특히나 본 과제의 수행 결과 얻어지는 노화 조절에 대한 정보는 농업적으로도 작물의 빛 이용 효율을 제고하기 위한 노력에 효과적으로 응용될 수 있을 것이다. Ran과 그 결합단백질들의 활동은 단백질이동, RNA의 processing 과 이동, 세포주기 진행조절 등 세포의 필수적인 활동에 매우 중요한 단백질 군이다. 또한 이러한 단백질들이 gene silencing이나 agrobacterium- mediated gene transformation에 관련되는 단백질들의 기능에도 미친다는 사실은 Ran과 그 결합단백질에 대한 연구가 유전체 전달을 위한 생물기반기술 개발로도 바로 응용될 수 있음을 보여준다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김수환
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20220600
• Keyword : 1. 브라시노스테로이드;에틸렌;살리신산;노화; 2. Brassinosteroid;Ethylene;Salycylic acid;Ran small G-protein;Senescence;

□ 연구개요 본 연구는 nuclear pore protein (Nup)의 비정형 부분 (Intrinsically Disordered Region: IDR)에 의해 진핵 세포 내 전사과정이 어떻게 조절되는지를 분자 수준에서 규명하는데 최종 목표가 있음. 특별히 Nup의 IDR과 transcription co-activator 혹은 chromatin remodeling complex 간 상호작용 그리고 그에 의한 복합체들의 구조와 기능의 변화 규명과 분석에 초점을 맞 추고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 Nup IDR의 정제과정의 어려움 및 기존 Nup IDR-coactivator 간 상호작용 연구 결과의 재현성 문제로 기존 연구 목표를 그대로 실현하는데 어려움이 있었으나, 문제의 해결과정에서 Nup IDR-coactivator 상호작용에 Nup IDR의 canonical binding partner인 karyopherin이 필요하다는 새로운 사실을 발견함. 또한, Nup IDR-coactivator 상호작용을 crosslinking을 통해 안정화 시켜 향후 복합체 구조연구의 기반을 마련함. Nup98 IDR 연구의 어려움으로 같은 궁극적 주제(IDR에 의한 coactivator의 구조 및 기능 조절)를 연구할 수 있는 전사인자(GCN4)의 IDR을 사용하여 Mediator와의 상호작용을 연구함. 이 과정에서 전사 인자와 상호작용하는 Mediator의 주요 부위인 tail module의 triad complex를 최초로 reconstitution하였고, 초기 결정화 조건을 스크리닝 하였음. 뿐만 아니라 향후 연구에 필수적인 Med15-GCN4 상호작용의 열역학적 지표를 정량하여 molecular driving force를 분석하였음. 최종적으로 최근 전사 조절의 핵심 현상이라 제시되고 있는 LLPS를 분석할 수 있는 기술을 개발함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 과제에서 도출해 낸 결과들은 IDR에 의한 전사조절이라는 큰 질문에 대해 해답을 줄 수 있는 기초기반을 마련하였다고 평가할 수 있음. 첫째, Nup IDR-coactivator의 상호작용에 karyopherin이 관여함을 알아낸 결과는 karyopherinc의 새로운 기능 제시 뿐 아니라, 핵-세포질 간 물질 이동과 전사 조절이 잠재적으로 coupling 되어 있음을 암시하는 매우 흥미로운 결과임. 둘째, Mediator tail-enhancer bound TF에 관한 연구는 유전자 조절의 이해에 가장 근본이 되는 연구임. 따라서 최초로 성공한 Tail triad complex reconstitution은 분야의 근간이 되는 연구 결과임. 셋째, GCN4 IDR-Med15 상호작용에 관한 열역학적 연구는 IDR-target 상호작용의 driving force를 계산하는데 중요한 연구 방법을 제시할 뿐 아니라, 추후 Mediator-TF 상호작용에 의한 Mediator 구조 변화 규명 연구에 필수적인 정보를 제공함. 마지막으로 IDR에 의한 LLPS는 최근 가장 각광을 받는 전사 조절 기작 중 하나임. 따라서 이를 분자 수준에서 열역학적으로 분석할 수 있는 방법을 개발한 것은 현재 현상 관찰에만 머물러 있는 분야의 연구 트렌드를 분자 수준의 정량적 이해의 관점으로 전환 시킬 수 있는 의미있는 연구 결과임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 고준석
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 전사조절;비구조지역;코액티베이터;뉴클레오포린;구조; 2. Transcription;IDR;Coactivator;Nucleoporin;Structure;

연구개발 목표 및 내용 최종 목표 • 원자력발전소 잉여전력을 이용한 수소생산 전략 평가 • SMR 및 원자력발전소를 이용한 수소생산 전략 평가 전체 내용 • 세계 수소 경제 현황 조사 • UAE 에너지 및 수소 시장 전망 • UAE 원자력발전소를 이용한 수소생산 전략 분석 연구개발성과 세계 수소 시장 및 국가 정책 조사 수소 생산 방식 분석 및 청정수소 생산전략 분석 SMR을 포함한 원자력발전소를 이용한 수소생산방식 분석 및 수소 생산비용 평가 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 연구를 통해 세계 수소 시장의 현황과 전망을 파악하고 청정수소 생산 방식에 대한 고찰과 원자력발전소를 이용한 청정수소 생산방식 분석을 통해 향후 UAE 및 대한 민국 수소 정책 수립 및 수소 시장 발전에 기여함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정용훈
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20221200
• Keyword : 1. 청정수소;원자력발전소;수소 정책;그린수소;소형모듈원자로; 2. Clean hydrogen;Nuclear power plant;Hydrogen policy;Green hydrogen;Small modular reactor (SMR);

□ 연구개요 - 자궁경부암의 방사선치료 후 잔존종양 유무는 기존의 영상검사로 판단하기 어렵기 때문에, 새로운 바이오마커를 개발하여 치료 후 잔존종양 유무 및 종양 재발을 판정하려는 시도들이 있어 왔음. - 혈액 세포유리DNA (cfDNA)를 이용한 액상생검 기반 자궁경부암 방사선치료 모니터링법을 개발하고, 잔존종양 판별 및 예후 예측에 관한 효용성을 확인하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 혈액 cfDNA를 이용하여 암패널 및 HPV 비율 측정법을 확립함. - 암패널의 경우 기존에 알려진 자궁경부암 관련 돌연변이 다빈도 유전자를 치료 전, 중, 후로 확인함. - HPV 정량 측정법은 기존 논문에서 개발된 방법을 재연하여 높은 신뢰수준으로 검사에 이용 가능함을 확인. - 이 두가지 프로토콜로 25명의 환자에서 전향적 임상시험을 수행 완료하여 임상적으로 유용한 지 검증하였음. - 기존에 알려진 종양크기, 종양표지자에 비해 혈액 내 HPV를 정량화한 HPV비율은 더욱 정확하며 추가적인 임상적인 예후 예측력을 나타냄. - 환자수가 적은 한계를 극복하고자 임상시험 환자군에서 잔여종양이 있을 때 검출되는 유전자를 이용해 새로운 암패널을 구축하였고 이를 TCGA 데이터 베이스에 적용한 결과 유전자의 alteration 유무에 따라 전체 생존률의 차이를 보여 새로운 암패널의 가능성을 확인함. □ 연구개발 성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발 결과의 중요성) - 방사선치료는 자궁경부암에서 효과가 입증된 표준치료법이지만, 치료 후 정확한 잔존 종양 평가 방법에 대한 연구는 국내외적으로 부족한 수준임. - 본 연구를 통하여 액상생검 기반 모니터링법이 방사선치료를 받은 자궁경부암의 잔존종양 판별 및 예후를 예측할 수 있는 지 확인함으로써 방사선치료 후 적절한 검사 및 추가 치료에 대해 새로운 지식을 창출하고, 이를 통해 실제 방사선치료를 받는 많은 환자들에게 도움을 주며 국가 전체 의료비 감소에 이바지 할 수 있음. - 방사선반응성을 예측하는 정밀의료 측면에서 방사선종양학 분야의 연구 영역을 확장하고 확보한 염기서열분석 자료를 이용해 방사선치료의 기전과 치료효율을 높이는 후속연구와 이를 검증하기 위함 임상시험의 밑거름이 될 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 강현철
• 주관연구기관 : 서울대학교
• 발행년도 : 20220300
• Keyword : 1. 액상생검;자궁경부암;방사선치료;정밀의학;세포유리DNA; 2. liquid biopsy;uterine cervical cancer;radiation therapy;precision medicine;cell-free DNA;