:: 서울대 바이오공학 연구소 ::



취득연도		학교명/ 전공/ 학위/ 비고

1970 - 1974		서울대학교 화학공학과 (학사)

1982 - 1986		미국 University of Maryland 대학원화학공학과 (Ph.D.)



년도		소속기관/ 직위/ 경력 및 연수내용

1979. 1 - 1981. 7		(주) LG 화학 정밀화학 사업부

1986. 9 -		서울대학교 공과대학 화학생물공학부 교수

1996. 8 - 1997. 8		University of Iowa 초빙교수

1999. 3 - 2001. 2		서울대학교 교무처 부장

2001. 2 - 2002.12		서울대학교 입학처 입학처장

2003.1-		한국공학한림원 회원

2004. 1 - 2004.12		한국생물공학회 회장

2005. 7 - 2006. 6		서울대학교 코리아바이오허브센터 센터장

단백질 열안정화 전략의 개발

단백질을 산업적으로 이용하기 위해 기존에 많은 열안정화 전략이 수립되었지만 단백질 안정화와 관련된 메커니즘은 매우 다양하고 복잡하여, 아직까지 단백질을 쉽고 정확하게 안정화 시킬 수 있는 전략은 미미한 상태이다. 본 연구실에서는 보다 실제적인 단백질 안정화 전략을 개발하고자 단백질의 구조 기반의 해석을 시행하고 있다. 우선, 열안정화 인자들의 중요한 특징을 찾기 위해 호열성 단백질과 일반 단백질간의 구조 기반의 비교 연구를 수행하였다. 이러한 분석을 통해 아미노산의 선호도, salt bridges 결합, flexibilty, 이차구조 그리고 충전정도(packing)와 같은 인자들의 구조적 패턴이 단백질 안정성과 관련되어 있음을 알 수 있었다. 이러한 구조적 분석을 통해서 우리 연구실은 salt bridges의 도입, 충전정도 향상 등의 실제적 protein engineering 을 수행하고 있다. salt bridges는 열역학적 안정 여부를 판정할 수 있는 salt bridge formation energy를 계산함으로써 도입할 수 있다. 단백질의 충전정도는 단백질 내부에 존재하는 낮은 충전도를 나타내는 잔기를, 높은 충전도를 나타내는 잔기로 치환함으로써 증가시킬 수 있다. 본 연구실은 실제적이고 정확한 단백질의 열안정화 전략 수립을 위해 노력하고 있다. 이러한 노력에 더하여 본 연구실은 유기용매와 같은 다양한 환경 하에서의 단백질 안정화기술 개발에도 노력을 기울이고 있다.

효소의 최적 pH shifting

Hydrolase는 생물공정에서 가장 널리 사용되는 효소군 중의 하나이다. 대체로 pH에 따른 활성의 변화가 커서 공정의 조업 조건 최적화란 측면에서 볼 때, hydrolase의 최적 pH와 관련된 연구의 필요성이 제기되어 왔다. 본 연구의 목적은 hydrolase의 구조적 특징 및 아미노산 서열 정보, active site 분석을 통해 최적 pH의 성립 mechanism과 예측 방법을 알아보고 이를 토대로 공정에서 필요로 하는 pH에서 높은 활성을 가지도록 효소를 개량하는 것이다. 이를 위해 Xylanase를 모델효소로 선정하여 pH에 영향을 미치는 여러 가지 인자들에 대한 정보를 수집, 분석하고 있으며 분자 모델링을 통해 최적 pH를 가질 가능성이 있는 변이를 선택한 후 site-directed mutagenesis를 이용해 원하는 pH 영역으로 효소의 최적 pH를 옮기는 효소설계공학 연구를 수행하고 있다.

효소의 기질 특이성에 대한 연구

효소의 가장 큰 특징 중의 하나는 기질특이성이다. 효소는 어떤 특정한 기질에만 작용하여 특정한 반응에 대해서만 촉매역할을 하는데 이를 효소의 기질특이성이라 한다. 현재까지 몇몇 연구실에서 효소의 기질특이성에 관한 연구가 많이 진행되고 있으며 다양한 주제와 다양한 방법으로 진행 되고 있다. 현재 효소의 Active site와 기질(Substrate)이 어떻게 상호 작용하여 특이성을 이루는지에 대해 많은 연구가 진행되고 있으나 아직 확실하게 이렇다고 밝혀진 사실은 없다. 현재 Molecular modeling이나 자유에너지(ΔG), Docking modeling 등을 통해 기질특이성을 밝히려고 하는 연구가 진행 중에 있다. 본 연구실에서는 산업적으로 중요한 효소 중 하나인 peroxidase, lipase의 기질특이성에 대해 연구하고 있으며 이를 확장하여 효소 전체의 기질특이성에 관해 규명하려고 하는 연구를 진행하고 있다.

나노 담체를 이용한 효소 고정화와 바이오센서에의 응용

효소는 환경 친화적이고 기질 특이성이 매우 뛰어나다는 장점이 있지만, 조업 조건에서 안정성이 떨어지고, 가격이 비싼 반면 재사용이 어려워 산업적으로 이용하기에는 무리가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서 효소 고정화에 대한 연구가 진행되고 있는데, 고정화된 효소는 재사용이 가능하여 가격 경쟁력이 높아지고, 반응 생성물의 분리 정제가 용이하고, 비슷한 조건에서 한가지 이상의 효소를 동시에 사용하는 공정이 가능하다. 또한 최근 들어 급속히 발전하고 있는 나노 기술 분야와 관련하여 여러 종류의 나노 구조를 가진 물질들이 개발되고 있는데, 이러한 나노 구조 물질들은 굉장히 넓은 표면적을 가지고 양자 효과(quantum effect)에 의한 특이한 물성을 보이므로 기존의 효소 고정화의 영역을 뛰어넘어 효소 고정화 양을 늘리고 바이오 센서나 연료 전지에 응용할 수 있는 훌륭한 고정화 담체가 될 수 있다. 본 실험실에서는 표면적이 넓고 전기 전도성이 좋은 탄소 나노 입자를 담체로 하여 여러가지 페놀 화합물들을 촉매하는 tyrosinase를 고정화하여 바이오 센서에 응용하는 연구를 진행하고 있다.

전기화학적 생물반응기와 생물연료전지개발

산화환원효소는 산업적으로 유용한 고부가가치의 물질을 만드는데 널리 사용되고 있다. 그러나 대부분의 산화환원효소의 반응을 위해서는 고가의 조효소를 지속적으로 공급해야 한다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 조효소는 효소적, 전기화학적, 광화학적 방법과 같은 다양한 방법을 이용해 재생시킬 수 있으며, 그 중에서 전기화학적 방법을 이용한 조효소 재생에 관한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 효율적인 전기화학반응 시스템의 확립을 위한 다양한 전극의 제작과 개량, 조효소와 효소의 고정화 방법 등에 대하여 연구하고 있으며, 이를 토대로 하여 고부가가치의 화학물질의 합성과 효소를 이용한 연료전지를 개발하고자 한다.

생촉매를 이용한 nitrate 제거 연구

Nitrate 제거는 지하수를 식수로 이용하기 위해서 뿐만 아니라 하수나 폐수 등에 함유된 질소에 의해서 야기되는 하천과 호수의 부영양화의 방지에 필요하다. 최근 국내에서도 부영양화로 인한 수질오염을 막기 위해 호수 수질환경기준 및 폐수 배출기준에 질소 항목을 추가하였다. 물에서 nitrate를 제거하는 방법으로는 ion exchange, electrodialysis, reverse osmosis등이 있는데, 이들은 nitrate를 단지 concentrated waste brain으로 치환하는 것이지만 본 연구에서는 미생물을 이용한 생물학적인 방법으로 nitrate를 제거하는 것으로, 직접적으로 nitrate를 표적으로 하며, 다른 이온의 농도를 높이지 않는다. 본 연구를 위해서 nitrate의 제거 능력이 우수한 미생물의 선별 및 새로운 hybrid 고정화 방법을 개발하고, 제거 효율을 증진시키기 위해 산화환원전위의 개념이 도입된 충전형 반응기를 제작하고 최적화를 위한 모델링에 관한 연구를 수행한다. 동시에 nitrate 제거에 관여하는 효소인 nitrate reductase와 nitrite reductase에 대한 특성을 연구하고 이들 효소의 안정성 및 반응 효율을 높이기 위한 연구를 하고자 한다.