한국연구재단 생명과학단 기초연구사업 소개

김희수 ( Heui-soo Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1

한국연구재단 기초연구본부 생명과학단은 연구자 중심의 R&D 시스템 혁신, 지식창출의 플랫폼 역할 강화, 미래사회를 선도하는 인재양성, 연구성과의 사회경제적 영향 확대 목표를 가지고 학술 연구의 건강한 생태계를 조성하여 창의적 연구와 인재양성 지원으로 지식의 진보와 국민의 삶의 질 향상에 기여하고자 한다. 나아가 공정하고 전문적인 연구과제 선정, 우수 연구성과 창출, 확산을 통한 국민 만족, 자율과 책임의 연구 문화를 조성하여 기초연구 분야를 활성화하고자 한다. 따라서, 기초연구사업의 개요, 예산 및 지원현황, 중점 추진 방향 및 평가시스템을 소개하고자 한다. 생명과학분야에 대한 기초연구사업의 활성화로 새로운 지식창출과 인력양성을 통해 국가 경쟁력의 근본원천인 “과학적 기초역량”이 강화되길 기대한다.

Molecular Characterization of HERV Family in Primates

김희수(Heui-Soo Kim) 한국실험동물학회 2009 한국실험동물학회 학술발표대회 논문집 Vol.2009 No.2

일본원숭이의 리보솜 단백질 S4 유전자의 분자적 클로닝 및 진화적 분석

김희수(Heui Soo Kim),(Takashi Kageyama),(Osamu Takenaka) 한국유전학회 2001 Genes & Genomics Vol.23 No.1

N/A We cloned and sequenced the cDNA encoding ribosomal protein S4 (RPS4) from testis cDNA library of the Japanese monkey. The monkey RPS4Y gene encodes a deduced protein of 263 amino acids and share 92.8% and 95.4% amino acid sequence identities with the deduced mouse Rps4 and human RPS4Y. Northern blot analysis of poly (A) mRNA from the Japanese monkey revealed approximately 1.0 kb transcript. Molecular evolutionary rate was 0.2 ∼ 0.3 × 10-9/site/year in the Japanese monkey. This value was at least three fold lower than that of the TSPY and SRY genes of human Y chromosome, suggesting that the RPS4Y gene has been evolved conservatively during primate evolution.

신경정신분열증에서 가동성 유전자의 역할에 대한 접근으로서 인간의 특이한 HERV - K LTRS

김희수(Heui Soo Kim),(Timothy J . Crow) 한국유전학회 2001 Genes & Genomics Vol.23 No.4

Long terminal repeats(LTRs) of the human endogenous retrovirus K family(HERV-K) have been found to be coexpressed with sequences of genes closely located nearby. It has been suggested that the HERV-K LTR elements have contributed to structural change in the genome in human evolution and to genetic variation connected to various diseases. We examined the HERV-K LTR elements in patients with schizophrenia. Using genomic DNA from the patient's blood samples, we performed PCR amplification and identified twenty HERV-K LTR elements. Those LTR elements showed a high degree of sequence similarity(92.6~99.7%) with human-specific LTR elements. A phylogenetic tree obtained by the neighbor-joining method revealed that HERV-K LTR elements could be classified into two main groups through evolutionary divergence. Fourteen HERV-K LTR elements belonging to the group II from patients with schizophrenia were closely related to human-specific HERV-K LTR elements, suggesting that these HERV-K LTRs, recently proliferated in human genome after divergence of the human and the chimpanzee, deserve further investigation. The data indicate that various copy numbers of the HERV-K LTR elements that cluster with those of the human specificity are detectable in blood samples. Further investigation in patients and controls is required to ascertain whether any of these elements are related to the disease process of schizophrenia.

한국산 야생 Mouse의 핵형분석에 관한 연구

김희수(Heui Soo Kim),이원호(Won Ho Lee) 한국실험동물학회 1992 Laboratory Animal Research Vol.8 No.2

Southern Blot에 의한 한국산 야생 mouse(Mus musculus subspecies)의 18s rDNA의 분석

김희수(Heui Soo Kim),이수재(Su Jae Lee),최영현(Yung Hyun Choi),김규원(Kyu Won Kim),이원호(Won Ho Lee) 한국실험동물학회 1993 Laboratory Animal Research Vol.9 No.2

Alu 서열과 분자생물학적 특징

박은실,홍경원,김희수,Park Eun-Sil,Hong Kyung-Won,Kim Heui-Soo 한국생명과학회 2004 생명과학회지 Vol.14 No.6

During the past 65 million years, Alu sequences have been amplified through RNA-polymerase IIIderived transcripts, and have reached the copy number of about 1.4 million in primate genomes. They are the largest family among mobile genetic elements in human genome and consist of ten percent of the human genome. Alu sequences are thought to be functionless genetically, but many researchers have proved new function and disease implication. Alu elements make the genome insertional mutation, Alu-mediated recombination events, and unexpected splicing site and change gene structures, protein sequences, splicing motifs and expression patterns. In this review, the structure and origin of Alu, consensus sequences of Alu subfamilies, evolution and distribution of Alu, and their related diseases were described. We also indicated new research direction of Alu elements in relation to evolution and disease. 6500만년동안, Alu 서열은 RNA-중합효소 III에 의한 전사체를 통해 증폭해왔고, 영장류 게놈 내에 약 140만 복사의 수에 도달되었다. 그들은 가동성 인자 중에서 가장 큰 집단이며, 인간 게놈의 $10\%$를 구성한다. Alu 서열이 유전적으로 기능이 없다고 생각되었지만, 최근 많은 연구자들이 새로운 기능 및 질병과의 관련성을 증명해왔다 이들 Alu 서열은 삽입돌연변이, Alu-매개 재조합, 유전자 발현에 대해 유전자 전환 그리고 스플라이싱 사이트를 유발하고, 유전자 구조, 단백질 서열, 스플라이싱 모티프와 발현 양상에 영향을 준다. 우리는 Alu의 구조와 기원, 그들 패밀리의 컨센서스 서열, Alu의 진화와 분포 그리고 그들의 기능에 대하여 요약 정리하였다. 또한 영장류의 진화과정에 있어 질병과 관련하여 Alu 패밀리의 새로운 연구방향을 제시하였다.

암 진단 분자 마커로서 이동성 유전인자의 응용

김혜민(Hyemin Kim),김정안(Jeong-An Gim),우효정(Hyojeong Woo),홍정현(Jeonghyeon Hong),김진엽(Jinyeop Kim),김희수(Heui-Soo Kim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.10

현재까지 다양한 암의 발병 원인이 밝혀졌는데, 그 중 하나로써 DNA에 돌연변이가 축적되어 유전체가 불안정해짐에 따라 암이 발생될 수 있는 기작들이 주목받고 있다. 생물정보학과 유전체학의 발달에 따라 질병 연구에 있어서 보다 더 정확하고 신뢰성 있는 바이오마커를 찾는 것이 가능해졌다. 따라서, 생물정보학과 유전체학의 연구 기반을 바탕으로 한 암의 바이오마커는 암의 조기진단뿐만 아니라, 더 나아가 암 발생 예측과 암환자의 예후진단에 적용될 수 있다. 최근 들어 인간 유전체에서 약 45%를 차지하는 이동성 유전인자(transposable elements, TEs)가 유전자의 발현 조절과 DNA의 돌연변이를 유도함으로써 다양한 질병에 영향을 미친다는 사실이 밝혀짐에 따라, 이러한 이동성 유전인자들이 암의 발생과 어떤 연관이 있는지에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 따라서 우리는 이동성 유전인자가 대장암과 어떤 연관성이 있는지에 대해 조사를 하였으며, 이를 어떻게 바이오마커로 활용할 수 있는지 알아보았다. 우선, 이동성 유전인자 중 인간 유전체에 많이 존재하면서 유전체에 많은 영향을 미치는 LINE-1 (long interspersed nuclear element-1, L1)과 Alu, LTR (long terminal repeat) 위주로 확인하였다. 흥미롭게도, 대장암 세포에서 LINE-1의 저메틸화, APC 유전자 내에 LINE-1 삽입, Alu의 저메틸화와 과메틸화, LTR 삽입에 따른 isoform 발생 등이 특징적으로 나타나는 것을 알 수 있었다. 또한 원발암유전자에서의 L1 저메틸화가 대장암 전이의 바이오마커로 쓰일 수 있다는 것과 Alu에 의한 MLH1 돌연변이가 가족성 및 유전성 대장암에서 흔히 발견된다는 것을 알 수 있었다. 이 때 이동성 유전인자에 의하여 영향 받는 유전자들의 발현을 in silico 발현 분석을 통하여 분석하였으며, 조직별, 성별 특이적 발현 양상을 제시하였다. 이들을 토대로 대장암 바이오마커를 개발하여 유전성 대장암의 예측 및 대장암 진단 또는 대장암 예후 예측을 통한 개인 맞춤형 치료에 활용할 수 있을 것으로 예상된다. Until now, various oncogenic pathways were idenfied. The accumulation of DNA mutation induces genomic instability in the cell, and it makes cancer. The development of bioinformatics and genomics, to find the precise and reliable biomarker is available. This biomarker could be applied the early-dignosis, prediction and convalescence of cancer. Recently, Transposable elements (TEs) have been attracted as the regulator of genes, because they occupy a half of human genome, and the cause of various diseases. TEs induce DNA mutation, as well as the regulation of gene expression, that makes to cancer development. So, we confirmed the relationship between TEs and colon cancer, and provided the clue for colon cancer biomarker. First, we confirmed long interspersed nuclear element-1 (LINE-1), Alu, and long terminal repeats (LTRs) and their relationship to colon cancer. Because these elements have large composition and enormous effect to the human genome. Interestingly, colon cancer specific patterns were detected, such as the hypomethylation of LINE-1, LINE-1 insertion in the APC gene, hypo- or hypermethylation of Alu, and isoform derived from LTR insertion. Moreover, hypomethylation of LINE-1 in proto-oncogene is used as the biomarker of colon cancer metastasis, and MLH1 mutation induced by Alu is detected in familial or hereditary colon cancer. The genes, effected by TEs, were analyzed their expression patterns by in silico analysis. Then, we provided tissue- and gender-specific expression patterns. This information can provide reliable cancer biomarker, and apply to prediction and diagnosis of colon cancer.

SIV와 HIV

허재원(Jae-Won Huh),김희수(Heui-Soo Kim) 한국실험동물학회 2004 Laboratory Animal Research Vol.20 No.4

Simian immunodeficiency virus(SIV)가 human immunodeficiency virus(HIV)의 기원이라는 것이 밝혀진 이래로 야생에서 다양한 SIV계통을 동정하고, 인간에게로의 감염의 위험을 조사하는 것은 매우 중요한 과제였다. 오늘날까지 20종의 이상에서 SIV에 감염된 아프리카 원숭이들이 발견되었다. 분자계통 분류학에 바탕을 둔 분석에 의하면 크게 6개의 계통으로 나뉘어 지는 것으로 밝혀졌다. 또한 이들 계통간 거리가 매우 멀고 유전자 재조합에 의해서 생성된 종도 있었다. 그들 중 일부는 우리 인간에게 감염 되었을 때 성공적으로 복제를 할 수 있는 것으로 밝혀져서, 자연에서 잠재적인 숙주로서 존재한다고 알려졌다. 그래서 우리는 모든 아프리카 지역의 야생 원숭이에 대한 연구를 통해서 그들의 정확한 기원과 상호 유연관계를 밝혀야 할 것이다. 그리고 그러한 연구를 하는데 있어서 그들의 행동 패턴이나 서식 지역을 고려해야만 할 것이다. 이러한 연구를 통해서 우리는 HIV에 대해서 좀 더 잘 이해하고 AIDS 치료에 한걸음 더 나아가게 될 것이다. 물론 잠재적인 감염에 대한 대비책도 세울 수 있을 것이다. Since simian immunodeficiency virus (SIV) was found to be origin of the human immunodeficiency virus (HIV), a major task has been to characterize the diversity of SIV strains in the wild and to assess their potential ability for trans-infection into humans. To date, more than 20 species of SIV-infected African non-human primates have been detected. All of them are not yet identified with full-length genome and many researchers bring their attention into the detection of SIV only. Six lineages are recognized based on phylogenetic relationship with full-length genomes. Phylogenetic analysis indicated that they have very divergent strains and abnormal feature by gene recombination. Some of them have ability to trans-infection into the humans and replicate in human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) efficiently. Therefore, they can be a potential host in the nature. We have to investigate the whole of the wild African non-human primates to detect and identify SIV lineages. To reveal the exact orgin of the SIV and their phylogenetic relationship in African non-human primates, we have to consider their behavior and living area. We will gradually understand HIV nature with the study of all SIV lineages, and recover AIDS disease with primate research in human life.

이동성 유전인자의 구조 및 생물학적 기능

김소원(So-Won Kim),김우령(Woo Ryung Kim),김희수(Heui-Soo Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.9

이동성 유전인자는 인간 유전체의 45%를 차지하며 기능성 유전자 내부로 자유롭게 들어갈 수 있다. 이들은 진화과정에서 중복현상으로 다수의 복사수로 생성되며, 생물종다양성 및 계통유전체학 분야에 기여한다. 이동성 유전인자의 대부분은 메틸화 또는 아세틸화 현상과 같은 후성유전학적 조절에 의해 제어된다. 다양한 생물종은 그들만의 고유의 이동성 유전인자를 가지고 있으며, 일반적으로 DNA트란스포존과 레트로트란스포존으로 나뉜다. 레트로트란스포존은 LTR의 유무에 따라 다시 HERV와 LINE으로 구분된다. 이동성 유전인자는 프로모터, 인핸서, 엑손화, 재배열 및 선택적 스플라이싱과 같은 다양한 생물학적 기능을 수행한다. 또한 이들은 유전체의 불안정성을 야기시켜 다양한 질병을 유발하기도 한다. 따라서, 암과 같은 질병을 진단하는 바이오 마커로 사용될 수 있다. 최근, 이동성 유전인자는 miRNA를 만들어 내는 것으로 밝혀졌으며, 이러한 miRNA는 타겟 유전자의 seed 영역에 결합함으로서 mRNA의 분해 및 번역을 억제하는 역할을 수행한다. 이동성 유전인자 유래의 miRNA는 기능성 유전자의 발현에 큰 영향을 미친다. 다양한 생물종과 조직에서 서로 다른 miRNA의 비교 분석 연구는 생물학적 기능과 관련하여 진화학과 계통학 영역에서 흥미 있는 연구 분야라 할 수 있겠다. Transposable elements (TEs) occupy approximately 45% of the human genome and can enter functional genes randomly. During evolutionary radiation, multiple copies of TEs are produced by duplication events. Those elements contribute to biodiversity and phylogenomics. Most of them are controlled by epigenetic regulation, such as methylation or acetylation. Every species contains their own specific mobile elements, and they are divided into DNA transposons and retrotransposons. Retrotransposons can be divided by the presence of a long terminal repeat (LTR). They show various biological functions, such as promoter, enhancer, exonization, rearrangement, and alternative splicing. Also, they are strongly implicated to genomic instability, causing various diseases. Therefore, they could be used as biomarkers for the diagnosis and prognosis of diseases such as cancers. Recently, it was found that TEs could produce miRNAs, which play roles in gene inhibition through mRNA cleavage or translational repression, binding seed regions of target genes. Studies of TE-derived miRNAs offer a potential for the expression of functional genes. Comparative analyses of different types of miRNAs in various species and tissues could be of interest in the fields of evolution and phylogeny. Those events allow us to understand the importance of TEs in relation to biological roles and various diseases.