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- 배현숙 교수팀, 식물 세포 내 에너지 고갈 상태에서 단백질 합성을 조절하는 새로운 유전자군 발견
- 2018-01-04 시스템생물학과 배현숙 교수팀이 식물이 밤과 같은 에너지가 부족한 상태에 적응하는데 중요한 역할을 수행하는 새로운 유전자군을 발굴하고 기능을 최초로 규명했다. 식물은 광합성을 통해 유기물질을 생성하므로 빛의 정도와 세기를 감지하여 세포의 대사과정을 조절하고 당분의 저장과 분배를 효율적으로 할 수 있도록 진화해왔다. 광합성으로 주 에너지를 생산하는 고등식물의 경우 매일 밤낮이 반복되는 환경에 적응하기 위하여 반복적으로 이화작용과 동화작용을 미세하게 조절해야 하는데 , 이 중 대표적인 동화작용인 단백질 합성은 많은 양의 세포 내 에너지를 필요로 하므로 빛이 부족한 야간에는 매우 엄격하게 조절되어야 한다 . 배현숙 교수팀은 이러한 에너지 결핍 상태에서의 단백질 합성을 효과적으로 조절하는 새로운 유전자군 (MRF family)을 발견하여 그 기능을 최초로 규명하였다 . 이는 빛 혹은 당분이 고갈된 조건에서 발현이 증가되는 유전자군으로 에너지가 결핍 된 조건에서 독특하게 단백질합성을 조절한다는 사실을 밝혀내어 식물분야 최고 권위지인 ‘The Plant Cell’지 2017년 11월 호에 게재되었다 . (Lee et al., MRF Family Genes Are Involved in Protein Translation Control, Especially under Energy-Deficient Conditions, and Their Expression and Functions Are Modulated by the TOR Signaling Pathway. The Plant Cell 2017 Nov. 29: 2895–2920). 특히 연구팀은 다양한 대사조절에 관여하는 TOR 신호전달과정에 의해 이 유전자군 발현이 조절되며 리보솜과의 결합 친화도 또한 인산화를 통해 조절됨을 밝혔다 . 배현숙 교수팀은 식물의 에너지 결핍 상태에서의 단백질 합성에 대한 연구는 기존에 연구가 되어있지 않았던 분야로 특별한 조건에서의 단백질 합성에 대한 연구가 시스템 수준에서의 식물연구에 패러다임확장을 제시할 것으로 기대된다고 연구의 의의를 설명했다. 한 예로 애기장대의 개화시기 조절 또한 MRF 유전자군의 기능여하에 따라 차이를 보이는 것을 발견하였고 이는 기존에 전사조절 수준에서만 연구가 되었던 식물 개화시기 조절이 단백질 번역 수준에서도 조절 될 가능성을 제시하였다 . 연구팀은 이러한 결과를 경엽채소 (상추 , 배추 등 )등에 도입한다면 개화시기와 노화를 지연시켜 상품성 향상에 기여할 수 있을 것으로 설명했다 . 본 연구는 배현숙 교수 연구팀의 이두화 석ㆍ박사 통합과정 학생(제 1저자 )이 주도하였고 같은 연구팀의 박승준 석ㆍ박사 통합과정 학생과 안창숙 박사후 연구원이 공동연구로 참여하였다 . 본 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 (핵심연구 ), 농촌진흥청의 식물분자육종사업단 및 시스템합성농생명공학사업단의 지원으로 수행되었다 . 야생형 식물과 MRF 유전자의 발현이 저하된 식물과 MRF 유전자가 과발현된 식물의 리보솜 프로파일링 결과 . (푸른선 ) 빛과 당분 공급 후 각 식물체에서의 리보솜 프로파일링 결과 . (붉은선 ) 빛과 당분 공급 중단 후 식물체에서의 리보솜 프로파일링 x`과 . 빛과 당분이 공급이 원활한 조건에서는 야생형과 MRF 돌연변이체의 리보솜 프로파일링 결과의 차이가 없었으나 , 빛과 당분 공급을 중단한 에너지 결핍상태에서 MRF 결핍 식물체의 모노리보솜 피크가 야생형보다 감소하였고 MRF1 과발현 식물체의 모노리보솜 피크가 야생형보다 증가하였다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 김우택 교수, 양성욱 교수, 김종흠 박사, 미국 국립과학원 공식 학술지 Proceedings of National Academy of Science USA (PNAS)지에 논문발표
- 2017-11-15 - 이상기후 감지 단백질 품질제어 유전자 기술 첫 개발 - 환경 스트레스 대응 신기능 작물 개발 기대 가뭄 , 고온 , 냉해 , 홍수와 같은 이상기후 재해는 식량작물에 심각한 악영향을 주고 있기 때문에 열악한 환경에서도 잘 자랄 수 있는 신기능 작물 개발이 세계적인 연구과제로 대두되고 있다 . 시스템생물학과 김우택 , 양성욱 교수 공동 연구팀 (공동 제 1 저자 김종흠 , 조석근 박사 )은 식물세포에서 이상기후 스트레스를 감지하여 단백질 품질제어 반응을 조절하는 MPSR1 유전자를 발견하고 , 이 유전자가 세포내 기능이 상실된 변성 단백질을 특이적으로 제거하여 식물의 생존성을 높이는 핵심 유전자임을 규명하였다 . 본 연구 결과는 미국 국립과학원 공식 저명 학술지 Proceedings of National Academy of Science USA (PNAS; SCI impact factor 9.661, 5-year impact factor 10.4, eigenfactor 1.2) 온라인 11 월 최신판에 게재되었다 . 식물이 가뭄 , 고온 , 고염 , 중금속 등 다양한 환경 스트레스를 받게 되면 생체 내 중요 기능을 담당하는 단백질의 구조가 변성되어 그 기능을 상실하게 되며 , 그 결과 생존을 위협받게 된다 . 김우택 , 양성욱 교수팀은 환경 스트레스를 인식하고 스트레스에 의해 기능이 상실된 세포내의 변성단백질을 제거하는 MPSR1 유전자를 찾았고 , 이 유전자가 단백질 품질제어 반응을 조절하여 식물이 이상기후 스트레스에 대응한다는 사실을 확인하였다 . 김우택 , 양성욱 교수팀은 MPSR1 유전자를 과발현하는 식물체는 환경 스트레스를 보다 효과적으로 인식하며 동시에 변성단백질을 빠른 시간 내에 제거함으로써 다양한 환경 스트레스에 대한 생존율이 야생형에 비해 월등히 높다는 사실을 확인하였다 . 반면 MPSR1 유전자의 기능이 상실된 식물체는 환경 스트레스에 매우 취약하여 낮은 생존율을 보임을 발견하였다 . 또한 MPSR1 단백질은 스트레스가 없는 조건에서는 자가 조절 (self-regulatory) 반응을 통해서 스스로의 기능을 억제하고 있다가 , 식물 세포가 스트레스를 받으면 , 스트레스를 감지 (sensing)하고 , 이를 통해 변성단백질을 특이적으로 분해함으로써 세포 내의 기능이 상실된 이상 단백질 축적을 억제한다는 사실을 밝혔다 . 김우택 교수는 “이번 연구를 통해 그동안 연구되지 않았던 식물의 이상기후 대응 단백질 품질제어 핵심 조절 유전자의 기능이 규명되었다 ”고 하며 “본 연구의 결과를 벼와 같이 가뭄에 취약한 식량작물과 고온에 취약한 엽채류 (배추 , 상추 등 )에 응용한다면 이상기후 스트레스에 대응하는 신기능 작물 개발의 가능성을 열어 이 분야의 세계적 경쟁력 확보가 기대된다 .”라고 연구의 의의를 설명했다 . PNAS 논문 공동 책임저자인 시스템생물학과 김우택 교수 (앞줄 오른쪽 )와 양성욱 교수 (앞줄 왼쪽 ), 공동 제 1 저자인 김종흠 박사 (뒷줄 왼쪽 첫 번째 )과 조석근 연구교수 (뒷줄 오른쪽 두 번째 ), 공동저자인 유문영 박사 (뒷줄 왼쪽 두 번째 )와 오태린 박사과정 연구원 (뒷줄 오른쪽 첫 번째 ). (그림 ) 야생형 식물과 과발현 식물의 단백질 이상 스트레스 조건에서 생존성 실험 결과 . (위 ) 애기장대 야생형 식물과 과발현 식물의 정상 배양 조건에서의 생존성 실험 결과 . (아래 ) 애기장대 야생형 식물과 과발현 식물의 단백질 이상 스트레스 배양 조건에서의 생존성 실험 결과 . 단백질 이상 스트레스를 유도하기 위해서 단백질의 변성을 야기하는 AZC 시약을 처리하였다 . MPSR1 유전자를 과발현하는 형질전환 식물은 단백질 이상 스트레스에서 강한 생존성을 나타내었다 . 출처 : http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/11/13/0200000000AKR20171113146000063.HTML?input=1195m 연합뉴스
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 연세대 조진원 교수, 국제당질학회 회장 선정
- 2017-09-12 연세대학교는 제24차 국제당질학회 심포지엄에서 의생명과학과 조진원 교수가 국제당질학회 회장으로 피선될 예정이라고 25일 밝혔다. 제24차 국제당질학회 조직위원장인 조 교수는 오는 9월 1일부터 2년동안 회장으로 활동한다. 조 교수는 "이번 대회 개최를 통해 제3세대 첨단 미래 BT기술로 대두되고 21세기 전략적 연구 분야로 주목받고 있는 당과학 분야를 국내에서도 더욱 활성화시키는 것은 물론, 우리나라 BT분야의 미래 국제 경쟁력을 높일 수 있는 기회가 될 것"이라고 기대했다. 연세대에 따르면 당과학은 MIT(메사추세츠공과대학)이 선정한 '세상을 바꿀 10대 혁신 기술'이며 제3세대 첨단 미래 생명공학기술 중 하나다. 해당 심포지엄은 27일부터 9월 1일까지 제주국제컨벤션센터에서 개최된다. 출처 : http://www.fnnews.com/news/201708251422307768 한편 조진원 교수 The Journal of Biological Chemistry Editorila Board member로 2017년 7월부터 5년간 봉사하게 되었다. The Journal of Biological Chemistry는 미국생화학분자생물학회(ASBMB)에서 간행하는 우수 학술지이다.
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 권순경 연구교수, MSK 신진연구자상 대상 수상
- 2017-04-18 미생물학회는 'MSK(한국미생물학회) 신진연구자상' 대상 수상자로 권순경 연세대 연구교수 등을 선정했다. MSK(한국미생물학회) 신진연구자상은 미생물학 분야의 박사후 연구원을 포상하기 위하여 제정된 상으로 매년 대상1인과 우수상 1인 시상을 원칙으로 하고있다. 수상 자격으로는 박사급 연구원으로 국내외에서 연구 중인 신진 연구자를 대상으로 하고, 국내 미생물학 분야에서 박사학위 추득후 5년 이내인 회원을 대상으로 한다. 시상식은 27일 부산 벡스코에서 열린다. 한국미생물학회는 1959년에 창립한 기초과학 분야 학술단체로, 회원은 미생물학자와 산업계 인사 등 2천여 명이다. http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/04/17/ 0200000000AKR20170417038700017.HTML?input=1195m
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 박보연 교수, 이은혜 학생(제1저자), 이태윤 학생(제1저자), 이성욱박사, 선천성 면역과정에서 지속성 사이토카인의 발현을 조절하는 새로운 전사인자를 발견 그 기능을 규명
- 2017-02-13 시스템 생물학과 박보연 교수 연구팀은 박테리아 감염과 같은 면역반응에서 사이토카인의 발현을 조절할 수 있는 새로운 전사인자를 발견하여 그 기능을 규명하였다 . CNBP 라는 단백질이 감염에 의해 인산화 , 이합체를 형성해 감염 후반부에 CNBP 의 자기조절 (autoregulation) 뿐만 아니라 , 지속성 사이토카인 유전자 프로모터의 특정 서열에 결합함으로써 이들의 발현을 지속적으로 유지할 수 있다는 것을 밝혀내어 국제우수학술지 Nucleic Acid Research (IF: 9.228) 온라인판 (2 월 7 일자 )에 게재되었다 . (CNBP acts as a key transcriptional regulator of sustained expression of interleukin-6. Nucleic Acids Res.) CNBP 는 특히 , 장내에서 그 발현이 저하되어 있다고 알려져 있어 이번 연구 결과를 통해 bowel disease 와 같은 염증성 장 질환에서 CNBP 에 의해 지속성 사이토카인의 발현을 촉진 시킬 가능성을 제시해 향후 자가면역 질환 등의 치료제 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 정광철 교수, 한경아 박사 파킨슨병 유발 LRRK2 효소의 신규 기질로서 크로마틴 조절효소 HDAC3와 이를 통한 신경계 생존제어 현상을 규명
- 2017-02-06 정광철 교수, 한경아 박사는 파킨슨병의 주요발병인자인 Leucine Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2)의 새로운 결합 단백질로 히스톤의 아세틸화를 조절하는 HDAC3 효소를 동정하였고, 이들의 상호 결합을 통한 신경세포사멸 조절기작을 규명하였다. 이 연구 결과는 “Leucine-rich repeat kinase 2 exacerbates neuronal cytotoxicity through phosphorylation of histone deacetylase 3 and histone deacetylation”라는 제목으로 해외 우수 국제학술지인 ‘Human Molecular Genetics’에 게재되었다. 사회적으로 구성인구 고령화가 빠르게 진행됨에 따라 알츠하이머, 파킨슨병과 같은 노인성 뇌 질환은 폭발적으로 증가하고 있으며, 이런 추세에 따라 이들 퇴행성 뇌 질환의 원인규명 및 치료방법에 대한 관심이 매우 절실한 실정이다. 파킨슨병은 노인성 치매 질환 다음으로 발병률이 높은 퇴행성 뇌 질환이며 노화와 비례하게 연관되어 발병률이 증가한다고 알려져 있다. 파킨슨병의 병리적 특성은 중뇌 흑색질의 도파민성 신경세포 소실과 세포질 내 독성 단백질 응집체 형성이 대표적이다. 이런 파킨슨병의 발병원인은 아직까지 정확하게 알려져 있지 않지만, 인산화효소 활성을 가진 Leucine Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2) 유전자의 돌연변이는 파킨슨병의 주요한 발병요인으로 알려져 있다. 흥미롭게도 이 유전자 돌연변이에 의한 암호화 단백질의 비정상적인 인산화효소 활성 증가에 의한 세포독성 현상이 잘 알려져 있으나 그 분 자 유발기작은 아직 자세히 알려져 있지 않다. 본 연구를 통해 정광철 교수 연구팀은 LRRK2의 새로운 기질로 히스톤 단백질의 탈아세틸화를 통해 전사반응을 조절하는 Histone deacetylase 3 (HDAC3)을 동정하였고, LRRK2에 의해 HDAC3의 탈아세틸화 효소 활성이 증가함을 확인하였다. 그 뿐 아니라 LRRK2는 핵-세포질 이동 매개 단백질인 KPNA2/6 단백질의 인산화를 통해 HDAC3의 핵 내부로의 이동을 촉진시켰다. 그 결과, 히스톤 H4의 탈아세틸화가 촉진되었으며, 흥미롭게도 파킨슨병 증상을 유발하는 6-hydroxydopamine (6-OHDA) 처리 시 LRRK2에 의한 HDAC3의 인산화와 핵 이동이 더욱 증가함을 확인하였다. 또한 LRRK2 돌연변이 파킨슨병 마우스 모델에서도 HDAC3의 인산화 및 히스톤 H4의 탈아세틸화 증가를 확인하였다. 그 뿐 아니라 아미노산 치환을 통해 HDAC3의 인산화를 억제할 시, LRRK2 돌연변이에 의한 신경세포 독성이 억제됨을 확인함으로써 HDAC3가 LRRK2에 의한 세포독성의 주요 매개 단백질임을 증명하였다. 본 연구는 LRRK2에 의한 세포독성 유발 기작을 이해하는데 중요한 단서를 제공한다.
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 김우택교수, 서동혜박사 농작물 생산을 심각하게 감소시키는 건조 스트레스 내성 조절 유전자의 기능을 밝혀
- 2016-12-14 김우택 교수 , 식물학 최고 권위지 “The Plant Cell”지에 발표 - 농작물 생산을 심각하게 감소시키는 건조 스트레스 내성 조절 유전자의 기능을 밝혀 - 건조 스트레스에 음성 인자로 작용하는 유전자의 스트레스 대응메커니즘 규명을 통한 건조 저항성 식물 개발 - 가뭄에 강한 작물 생산 가능성 확인 전 세계 경작 면적의 약 30%가 건조 스트레스에 직면해 있으며 , 작물 최대 생산 가능량의 50% 이상이 건조 스트레스를 포함한 환경 스트레스에 의하여 소실되는 것으로 추산되고 있다 . 이러한 건조 스트레스에 적극적으로 대응하기 위하여 , 스트레스에 저항성을 가지는 새로운 품종 개발의 필요성이 증대 되고 있다 . 이에 따라 환경 스트레스 대응 유전자의 발굴을 통한 환경 스트레스 대응 작물 개발은 식량난 해소에 직결되어 농생명산업의 경쟁력을 높이는 핵심 분야로 주목받고 있다 . 시스템생물학과 김우택 교수팀은 100% 순수 국내 연구 결과를 통하여 식물의 건조 스트레스내성 반응의 음성 인자 (negative factor)로 작용하는 유전자의 기능과 그 세부 메커니즘을 규명함으로써 , 가뭄에 강한 작물 생산의 가능성을 확인하였다 . 본 연구 결과는 미국식물학회에서 발간하는 식물학분야 최고 권위지인 “The Plant Cell” (5 year SCI IF 10.529) 온라인 최신판에 게재되었다 . 김우택 교수팀은 식물의 스트레스 반응 호르몬인 ABA 의 신호전달 과정을 조절하는 U-box type 의 E3 ubiquitin ligase PUB18 이 건조 스트레스 신호 전달 반응에서 Exo70B1 단백질을 분해하는 음성 인자로 작용함을 발견하였다 . 그 결과 , 음성 조절자인 PUB18 유전자가 제거된 knock-out 돌연변이체가 건조 스트레스에 강한 내성을 나타냄을 확인하였다 . 이는 음성 인자로 작용하는 유전자의 결실이 건조 스트레스에 저항성을 가져올 수 있음을 밝힌 것으로 , 본 연구결과를 CRISPR/Cas9 유전자 가위 시스템과 접목한다면 환경 스트레스에 저항성을 갖는 non GMO 작물 개발의 가능성을 확인한 결과이다 . 이러한 기초연구 결과를 농업에 응용한다면 환경스트레스에 강한 내성을 나타내는 새로운 품종 개발을 통하여 농작물의 수확량을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다 . 본 연구는 농촌진흥청 우장춘 특별 프로젝트의 지원으로 이루어졌다 .
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 박보연교수,허현빈 학생 선천성 면역과정에 중요한 톨 유사 수용체(TLRs) 신호 전달을 활성화 시키는 새로운 단백질을 발견하여 그 기능을 규명
- 2016-12-13 시스템생물학과 석 ·박사 통합 2 학기 허현빈 학생 은 선천성 면역과정에 중요한 톨 유사 수용체 (TLRs) 신호 전달을 활성화 시키는 새로운 단백질을 발견하여 그 기능을 규명하였다 . STRAP 이라는 단백질이 톨 유사 수용체 (TLRs)에 의해 활성화되는 하위 인산화 효소와 전사인자단백질인 NF-k B 와 결합하여 Scaffolding 단백질 역할을 한다고 밝혔으며 이 연구결과는 우수 국제학술지인 Nature 에서 발행되는 ‘Scientific Reports’ (online 판 , 12 월 9 일자 )에 게재 되었다 . (제목 : STRAP Acts as a Scaffolding Protein in Controlling the TLR2/4 Signaling Pathway. Sci. Rep. 6, Article number. 38849). STRAR 은 여러 암세포에서 과도하게 발현되는 단백질로 형질전환생산인자 -베타 (TGF-b) 신호전달에 관여하여 암 발생을 촉진시킨다고 알려져 있었다 . 이번 연구 결과를 통해 톨 유사 수용체에 의한 NF-k B 활성 및 TGF-b 억제로 인한 과도한 염증반응이 비 정상적인 STRAP 과 활성을 통해 유도될 수 있다는 기전을 밝힘으로써 암 치료제 및 진단 마커 개발의 가능성을 제시하였다
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 조현수 교수,김지현 교수 해양미생물에 존재하는 이온수송 세포막 단백질의 구조 및 메커니즘 최초 규명
- 2016-09-05 연세대 조현수·김지현 교수 연구팀이 해양 박테리아 내부의 빛에 반응하는 단백질인 염소 로돕신의 입체구조를 세계 최초로 규명하고, 구조 정보를 바탕으로 염소 수송 메커니즘을 분자 수준에서 밝혀냈다. 국내 연구진에서 최초로 막단백질의 구조를 규명하였다. 이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 원천기술개발사업(포스트게놈 다부처 유전체사업), 농림축산식품부 미생물유전체전략연구사업, 교육부 BK21플러스사업의 지원을 받았다. 연구 성과는 권위 있는 과학 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) (제1저자 김국래, 권순경, 전성훈) 지난달 24일 자에 실렸다.
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19
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- 박보연 교수, 나은 학생, ‘Nature Communications’지에 논문 게재. “새로운 형태의 장 특이적 자가 포식체 발견 및 기능 규명”
- 2016-05-24 시스템생물학과의 박보연 교수 연구팀은 장 내 세균 감염 시 새로운 형태의 자가 포식 과정을 활성화시켜 세포 내 침범한 유해 미생물을 선택적으로 제거할 수 있는 장 특이적 단백질을 발견하여 기능을 밝혀내었다. 이는 박테리아 감염 시에만 발생되는 자가 포식체로서 TRIM31이라는 미토콘드리아 발현 단백질을 통해서 형성되고 현재 알려져 있는 LC3 단백질을 통한 자가 포식 과정과는 다른 새로운 형태의 자가 포식체라는 것을 밝혀내어 생명과학분야 국제 권위지인 ‘Nature Communications’ 온라인판 (5월 24일자-한국시간)에 게재되었다. (TRIM31 promotes Atg5/Atg7-independent autophagy in intestinal cells. Nature Communications 7, Article number: 11726). 이러한 연구 결과는 장 내 유해 미생물 감염 상황에 즉각적으로 대응하는 장 세포들의 매우 특이적이고 선택적인 현상이며 특히, 크론 병 환자의 경우는 TRIM31의 발현이 저하되어 있어 TRIM31을 이용한 자가 포식 현상이 감소되어 있다는 것을 밝혀냄으로써 향후 염증성 장 질환 등을 위한 치료제 개발 및 진단 마커, TRIM31 발현 증강 유용 미생물 발굴을 통한 식품 보조제 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 본 연구는 박보연 교수 연구팀의 석·박사 통합과정 나은 학생 (제 1저자)이 주도하였고 이성욱 연구교수가 참여하였으며, 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도전), 보건복지부의 암정복추진연구개발사업 및 질병중심 중개기반연구의 지원으로 수행되었다.
- 시스템생물학과 관리자 2020.08.19