인간을 비롯한 여러 생물체의 유전체 서열 규명이 생명과학 패러다임에 혁명적인 변화를 가져온 이후 현대 생물학에서는, 유전학 (genetics)의 개념을 넘어서, 크로마틴 수준에서 생명현상을 이해하고 기능을 규명하려는 “후성유전학(epigenetics)” 연구 분야가 포스트지놈 시대 생명과학의 주류로 대두되었다. 후성유전학은 복잡한 생명 현상을 유전학과는 다른 각도로 이해하며, 유전학만으로 풀지 못했던 여러가지 중요한 생물학적 질문들에 대한 해답을 찾고자 하는 새로운 학문이다. 유전학 연구는 주로 DNA의 돌연변이를 확인하고 동정하거나, 혹은 그러한 유전적 돌연변이를 일으키는 인자들을 밝혀내는 데에 중점을 두는 반면, 후성유전학은 DNA와 히스톤 단백질로 구성되는 크로마틴 수준에서 유전자의 발현 조절을 이해하는 데에 초점을 맞춘다. 따라서, 후성유전학 분야에서는 히스톤 단백질의 modification이 어떻게 유전자의 발현을 조절하는지 밝혀내는 연구는 매우 중요하다.
우리의 몸은 외부 환경 자극에 대해서 ‘항상성’을 유지하도록 반응하는데, 이러한 항성성 유지 차원에서 어떤 후성유전학적 기전이 작용하는지에 대한 질문은 매우 중요하다. 다양한 외부 환경의 신호들은 항성성 유지를 방해하고 결국에는 질병을 유발하게 되는데, 이 과정을 추적하는 데에 있어서 항성성 유지에 중요한 후성유전학을 이해하는 것이 매우 필수적이다. 이러한 질병들을 ‘후성유전 질환’이라 부른다. 암이 가장 잘 연구되고 있는 후성유전 질환이지만, 최근에 수행되는 연구들에 따르면, 면역반응에 의해 유도되는 염증성 질환이나 오토파지와 관련되는 퇴행성 뇌질환 같은 다른 질병들도, 후성유전 질환이라 할 수 있다. 오토파지는 에너지 고갈 상태에서의 생존과 항상성 유지를 위해서 유도되는 ‘자가소화 (self-digestion)’ 반응인데, 지속적인 오토파지 반응을 위해서는 특이적인 후성유전적 조절을 통한 유전자 발현 조절이 필수적이다.
본 후성유전 코드 및 질환 연구단은 항상성을 유지하거나 또는 후성유전 질환을 일으키는 데에 있어서 후성유전적 조절 기능을 이해하는 것을 연구 목표로 한다. 이를 위해, 우리는 새로운 후성유전 코드와 조절 인자들을 새롭게 동정하고, 항상성 유지를 위해 작용하는 이들의 기능을 밝혀내며, 질병을 발생시키는 후성유전적 기전을 탐구하고, 치료법 개발을 위한 3차원 기능 지도 (Epigenome-Transcriptome-Proteome)를 구축하고자 한다. 본 연구단은 후성유전 질환에 대해 연구하고, 후성유전 코드와 질환 사이의 인과 관계를 밝혀내고자 하며, 치료법 개발을 위한 후성유전 약품 스크리닝 및 약품의 효용과 독성을 평가하는 연구들을 진행하고자 한다.
본 연구단은 후성유전 코드 및 질환 연구를 독창적으로 수행함으로써 항상성 유지 및 후성 유전 질환 발생 기작을 유명하고 신약 발굴을 위한 기반 연구를 수행하고자 한다. 후성유전학 및 크로마틴 생물학 연구팀, 마우스 유전학 연구팀, 단백질체학 및 데이터 사이언스 연구팀의 세 연구팀으로 구성하여 협동 연구를 수행하고 다학제적 융합 연구를 통해 차세대 질환 연구에 활용하고자 하며, 다음과 같은 세부 연구 목표를 갖는다.
세부 연구 목표
- 항상성 및 후성유전 질환에서 후성유전 코드 규명 및 신규 후성유전 조절인자 발굴
- 암, 오토파지, 염증반응 등에서의 후성유전 코드 규명 및 신규 후성유전 조절인자 발굴
- 신규 후성유전 조절 인자의 동물 모델 구축 및 후성유전 코드 조절 기작 연구
- 후성유전 질환의 3D (후성유전체-전사체-단백질체) 기능 지도 작성 및 신약 발굴을 위한 기반 연구