외국학술지지원센터에서는 지난 11960주년 기념관에서 열린 생명윤리 교육에 참석하여 

 

교수 및 대학원생을 대상으로 우리 센터의 홍보와 이용자교육을 실시하였습니다.

 

 

생명윤리위원회에서 주최한 '하반기 연구자를 위한 생명윤리 교육'은 교수, 대학원생, 학부생,

 

연구원 등 학내 연구자들 40여명이 참석한 가운데 박정현 생명윤리위원장과 박희원 교수의

 

강연으로 진행되었습니다.

 

 

우리 센터에서는 이용자들에게 홍보 물품을 전달하면서 외국학술지지원센터의 사업을 소개하고

 

무료원문복사서비스를 홍보하였습니다.

 

  

강연이 시작되기에 앞서서 참석자들을 대상으로 외국학술지지원센터 이용법에 대한 자세한

 

안내와 교육도 실시하였습니다.

 

 

, 같은 날 오후에 도서관 로비에서 개최된 '2017 도서관 희망콘서트'에서도 홍보 부스를

 

마련하여 외국학술지지원센터에 대한 소개 및 무료 원문 서비스 신청 방법을 안내하였습니다.  

 

 

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<KISTI의 과학향기> 제3041호

 

같은 무게의 강철보다 강하면서 고무보다 유연하다. 탄성이 좋아 평소 길이의 4배나 늘어나는 것은 물론 질기기까지 해 방탄복을 만드는 데도 쓰인다. 인간의 면역체계를 자극하지 않아 인공장기의 소재로도 활용될 수 있다. 꿈의 천연섬유인 거미줄 이야기다.
 
현재 지구상에는 약 4만 5천여 종의 거미가 살고 있다. 3억 8천만년 동안 수많은 진화를 거치며 발달해 온 거미줄은 우리 생각보다 다양한 기능을 가지고 있기에 그 활용도는 무궁무진하다. 예를 들어 박테리아와 곰팡이를 억제하는 거미줄은 의학적으로 연구할 가치가 충분하다.
 
이론일 뿐이지만, 거미줄로 만든 로프는 비행 중인 제트여객기를 낚을 수 있다는 연구 결과도 있다. 이렇게 거미줄만큼 과학자들에게 영감을 주는 소재는 많지 않다. 하지만 거미줄의 이 신비한 힘이 어디서 온 건지 밝혀내는 일은 생각보다 어려웠다.

 

 

사진1. 거미줄은 강철보다 강하고 고무보다 유연해 과학자들에게 꿈의 천연섬유로 불린다. 출처: Shutterstock
 
거미줄 유전자 분석이 어려운 이유
 
모든 거미줄은 다양한 단백질들을 맞춤형으로 연결해 만들어 진다. 각각의 단백질은 신축성, 탄력성 등 거미줄의 용도에 알맞은 속성을 부여한다. 문제는 반복되는 연결 구간이 엄청나게 많다는 것이다.
 
미국자연사박물관의 거미줄 유전학자 셰릴 하야시에 따르면 같은 거미가 만드는 거미줄이라도 드라마틱할 정도로 아주 다른 연결 구조를 수백 번 반복해 만들어 낼 수 있다고 한다. 먹이 포획, 알 포장, 이동 등 등 다양한 거미줄의 용도를 수행하기 위해서다.
 
놀라운 것은 그 수많은 단백질 구조들이 단 하나의 유전자 군을 바탕으로 진화됐다는 것이다. 다시 말해 그 유전자를 분석하면 거미줄의 비밀을 파헤치는 성과를 거둘 수 있다는 뜻이다. 그리고 과학자들은 마침내 거미의 유전체 분석을 통해 거미줄의 복잡한 분자구조를 밝혀냈다.
 
미국 스미스소니언 국립자연사박물관의 연구원들은 2014년부터 거미 70종의 유전자 3,400개를 비교 분석하는 고된 작업을 진행했다. 그 결과 기존의 생각보다 더 많은 유전자가 거미줄 만들기에 관여하는 것으로 드러났다. 연구에 따르면 거미의 유전체에서 거미줄 및 그 접착력(potential silk and glue components)과 연관된 유전자만 총 209개인 것으로 드러났다. 예컨대 황금원형거미(Nephila clavipes)의 경우, 총 28개의 거미줄 유전자가 있으며 그중 8개는 과학적으로 완전히 새로운 발견이었다.
 
한편 황금원형거미의 유전체를 분석한 펜실베이니아대 연구팀은 약 400개 정도의 짧은 패턴들이 반복적으로 나타난 것을 확인했다. 이들을 분석하면 유연성, 점착성 등 다양한 거미줄의 특성을 확인하는데 도움이 될 것으로 보인다.

 

 

사진2. 거미줄 관련 유전자가 분석되면서 관련 연구도 활성화될 것으로 보인다. 누에에 거미 유전자를 넣어 거미줄의 특성을 갖는 실크를 뽑아내는 것도 가능할 지 모른다. 출처: Shutterstock
 
인공 거미줄 가능할까
 
이제 과학자들의 관심은 인공 거미줄 제작에 쏠린다. 거미는 양식이 불가능하기에 거미줄의 대량생산은 지금껏 이루어질 수 없는 꿈이었다. 하지만 거미줄의 복잡한 분자구조가 밝혀졌으니 인위적으로 인공 거미줄을 만드는 것이 가능할 지도 모른다.
 
이미 암실크, 아디다스, 노스페이스 등 많은 기업들이 거미줄의 분자구조를 모방해 우수한 생체섬유를 만드려는 시도를 해 왔다. 안타깝게도 괄목할 만한 성과를 얻지는 못했다. 가장 큰 문제는 거미줄을 이루고 있는 단백질의 크기가 인체 단백질의 약 2배인 600kDa(kilodalton)에 달한다는 것이다. 현재의 기술로는 이만큼의 단백질을 복제하는 것이 어렵다. 이보다 크기가 작으면 실제 거미줄만큼의 강도와 탄성, 유연성을 얻을 수 없다.
 
하지만 실망은 금물이다. 관점을 바꿔 거미줄의 특성을 갖는 섬유를 다른 생물로부터 뽑아내는 방법도 있다. 예를 들어 거미줄의 유전자를 누에에 넣어 거미줄의 장점을 가진 실크를 만드는 것이다.
 
어느 쪽이든 아직은 시기상조지만 구조가 밝혀진 이상 거미줄을 인공적으로 생산할 가능성은 충분하다. 언젠가 스파이더맨처럼 손에서 거미줄을 발사하며 빌딩숲을 날아다닐 날이 올 지도 모를 일이다.
 
글: 김청한 칼럼니스트 / 일러스트: 이명헌 작가
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강원도와 춘천시가 주최하고 춘천바이오산업진흥원이 주관하는 “2017 강원바이오엑스포”행사가

 

지난 11월 3일부터 11월 5일까지 사흘 동안 춘천 봄내체육관에서 성황리에 개최되었습니다.  

 


올해로 열두번째를 맞이하는 강원바이오엑스포는 강원도의 전략산업이자 춘천의 주력산업인

 

바이오산업을 주제로 강원도내의 대표 바이오기업들의 우수한 기술력과 제품들을 홍보하면서

 

바이오산업 육성 성과와 가능성을 시민들에게 널리 확산시키기 위해 마련된 행사입니다

 

 

우리 외국술지지원센터에서도 행사 기간 동안 기업관에 전시부스를 마련하여 학생들과 시민들

 

에게 센터 홍보와 이용 방법을 안내하는 시간을 가졌습니다.

 

 

일반 시민, 학생들을 비롯하여 바이오산업 분야의 외국인 종사자들까지 부스에 방문하면서 우리

 

외국학술지지원센터에서 무료로 제공하는 학술지에 대해 큰 관심을 보였습니다. 

 

 

정재연 산학협력단장님과 우리 대학도서관 직원들도 이번 바이오엑스포 행사를 참관하면서

 

외국학술지지원센터 부스에 방문하여 운영 관계자들을 격려해 주었습니다.

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<KISTI의 과학향기> 제3031호

 

# 올해로 45살이 된 직장인 A씨. 최근 해외영업을 담당하게 되면서 부쩍 출장이 잦아졌다. 처음에는 외국을 둘러보는 재미가 쏠쏠했지만 그것도 잠시, 출장을 다녀올 때마다 몸상태가 말이 아니게 되자 곧 생각이 바뀌었다. 말 그대로 몸 안의 무엇인가가 어긋나버리는 느낌이 계속 들었다.
 
A씨와 같이 잦은 해외 출장을 가는 사람들이 극심한 피로와 우울증을 호소하는 경우가 많다. 단지 피곤하거나 나이가 들어서 그런 것이 아니다. 우리 몸 안의 생체리듬이 꼬이기 때문이다.
 
지구의 자전에 적응한 생물들
 
모든 생명체는 나름대로 환경에 적응하면서 산다. 천적을 속이기 위해 보호색을 띄거나 독을 만들어 내기도 하고, 번식을 하기 위해 화려한 치장을 하기도 한다. 추운 곳에 사는 북극여우와 무더운 사막에 사는 사막여우는 겉모습부터가 확연하게 다르다.
 
특히 지구에 사는 생물체라면 반드시 적응해야 할 것이 있다. 바로 지구의 자전이다. 대부분의 생명체는 지구의 자전에 적응해 24시간의 주기성을 가지고 거의 모든 생리, 대사, 행동을 호르몬 단위에서 정교하게 조절한다. 이를 일주기 생체리듬(circadian rhythm)이라 한다. 우리에게는 ‘생체시계’라는 단어로도 잘 알려져 있다.
 
수면, 음식 섭취 같은 행동에서부터 호르몬 분비, 혈압 및 체온 조절에 이르기까지 일주기 생체리듬은 거의 모든 생물체의 행동과 밀접히 연관돼 있다. 간단히 말해 밤이 되면 졸리고, 야식을 먹으면 소화가 잘 안 되며, 끼니 때 배가 고픈 이유 모두가 생체리듬과 연관이 있다. 때문에 생체리듬을 규명하는 것은 많은 과학자들에게 중요한 과제 중 하나로 남았었다.

 

 

사진1. 2017년 노벨생리의학상의 영예는 생체리듬을 제어하는 유전자를 찾아낸 3명의 과학자에게 돌아갔다. 좌측부터 제프리 홀 브랜다이스대학교 교수,  마이클 영 록펠러대학 교수,  마이클 로스바시 브랜다이스대학교 교수. 출처: Nobel Media.
 
생체리듬을 제어하는 유전자
 
올해 노벨 생리의학상을 받은 미국 록펠러대학의 마이클 영 교수와 브랜다이스대학교 제프리 홀, 마이클 로스바시 교수는 이 생체리듬을 제어하는 유전자를 찾아낸 과학자들이다.
 
이들은 70년대 초 초파리 연구를 통해 일주기 생체리듬을 관장하는 피리어드(Period) 유전자를 발견했다. 이 유전자는 밤 동안에는 세포내에 PER 단백질울 쌓이게 만들고, 낮 동안에는 이들을 분해시키는 과정을 통해 생체시계가 작동되게 만든다.
 
이들의 발견 이후 많은 과학자, 특히 생명공학자들과 의학자들이 생체리듬의 규명 및 조절 연구인 시간생물학(chronobiology)에 본격적으로 뛰어들었다. 즉 하나의 가능성으로만 논의됐던 '시간의 생리학'이 본격적인 분석과 적용의 영역으로 넘어온 것이다.
 
실제 같은 약이라도 언제 복용하느냐에 따라서 효과가 다르기에 24시간 생체주기를 잘 조절하면 항암제 같은 약물의 치료 효과를 극대화할 수 있다. 혹은 약물이 가장 효과적으로 반응하는 시점을 파악해 집중적으로 투약하는 것도 가능하다.
 
같은 약이라도 시간 따라 효과 다르다
 
한편 시간생물학은 신약 개발에도 적극적으로 활용되는 추세다. 신약 개발에 생체시계를 적용하면 비용과 시간을 획기적으로 줄일 수 있다는 것이 전문가들의 의견이다. 때문에 생체시계의 정확한 계산을 위해 제약사에서 수학자 출신의 연구 인력을 기용하고 있을 정도다.
 
국내에서도 관련 연구가 한창이다. 2014년에는 서울대 생명과학부 김경진 교수 연구팀이 사람의 기분이나 정서 상태의 리듬을 조절하는 핵심적인 작용원리를 세계 최초로 규명했다. 2017년 4월에는 울산과학기술원 연구팀이 24시간 주기의 생체리듬을 조절하는 새로운 생체시계 유전자(Ataxin-2)를 발견하기도 했다.

 

 

사진2. 잦은 야근과 불규칙한 수면 등 현대인의 삶은 생체리듬을 깨뜨리는 데 큰 영향을 끼치고 있다. 이는 피로, 우울증, 암 등 수많은 문제를 가져온다. 출처: Shutterstock
 
제대로 된 생활습관의 소중함
 
이런 최신 연구결과는 우리의 삶에도 많은 시사점을 준다. 현대인의 삶은 생물학적인 리듬에서 크게 벗어나 있기 때문이다. 인간의 육체는 현대인의 삶과 맞지 않다. 사람들은 과도한 인공조명을 쐬며 밤늦게까지 잠을 자지 않는 것은 물론, 해외여행과 야간 근무, 야식 등으로 생체리듬을 깨뜨리기 일쑤다.
 
예를 들어 수면과 밀접한 관련이 있는 호르몬인 멜라토민은 생체리듬을 조절하고 체온을 낮춰 우리 몸이 밤에 잠들게 해 준다. 빛의 밝기가 150LUX 이하의 경우 분비되면서 수면을 유도하는데, 저녁시간에도 밝은 불을 켜놓으면  분비가 억제되기 때문에 불면증이 올 수 밖에 없는 것이다. 이렇게 지금까지 막연하게만 생각해 오던 일/월주기와 인간생리의 관계에 대해 시간생물학은 확실한 메커니즘을 제시해 준다. 
 
이미 많은 학자들이 수면장애, 피로, 비만, 우울증 같이 삶의 질을 떨어뜨리는 문제는 물론, 암, 당뇨, 심장마비 등 생명을 앗아갈 수 있는 질환들마저 대부분 생체리듬과 관련됐다는 연구결과를 속속 발표하고 있다. 국제암연구소(IARC)의 연구에 따르면 간호사, 경찰 등 교대근무가 잦은 직업군이 그렇지 않은 직업군에 비해 암에 걸릴 위험도가 1.48배에 달한다고 한다.
 
그 어떤 명약과 획기적인 치료도 예방만 못하다. 제 때 자고 제 때 먹는 올바른 생활습관이 무엇보다 중요한 것임을 2017년 노벨생리의학상이 증명하고 있다.
 
글: 김청한 칼럼니스트 / 일러스트: 이명헌 작가
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<KISTI의 과학향기> 제3026호

 

하늘은 높고 말은 살찐다는 계절 가을이다. 조용히 책을 읽기에 좋은 날씨지만 가을을 맞아 더욱 시끄럽고 치열해 지는 분야도 있다. 바로 스포츠다.
 
인기 스포츠인 야구는 한창 포스트시즌 중이고, 농구 역시 이제 막 긴 시즌이 시작됐다. 축구도 월드컵을 목전에 두고 각종 평가전 등으로 날마다 화제의 중심이 되고 있다. 가을이 지나면 곧 평창 동계올림픽이 우리를 기다리고 있다.
 
시차피로를 잡아라
 
이렇게 숨가쁘게 진행되는 스포츠 잔치에 과학기술이 크게 한 몫 하고 있다. 각종 첨단장비로 기록을 측정하고 경기력 향상을 위해 수억 짜리 고가 훈련기구를 도입하는 등 스포츠와 과학은 이미 떼려야 뗄 수 없는 관계다. 최근에는 최고의 경기력을 위해 최상의 몸과 마음 상태를 유지하는 컨디셔닝(conditioning)에 많은 관심이 쏠리고 있다. 과학적 컨디셔닝에는 어떤 것들이 있을까?
 
과학적 컨디셔닝에서 가장 중요하게 여기는 것이 시차 적응이다. 시차피로(jet lag)가 수면장애, 집중력 저하, 소화기능 장애, 두통, 피로감 등 선수들에게 미치는 영향이 지대하며, 심지어 며칠 동안이나 지속될 수 있기 때문이다.
 
체육과학연구원의 ‘시차극복을 위한 과학적 프로그램’ 보고서에서는 6시간 정도의 시차가 날 경우 반응시간의 44%, 순발력의 13.7%, 근력의 10.3% 정도가 저하된다고 보고됐다. 이에 따르면 8시간의 시차가 발생했을 때 인체 리듬이 재조정되기 까지는 9일이 걸린다.

 

 

사진1. 컨디셔닝의 가장 큰 과제 중 하나가 시차회복이다. 운동으로 다져진 선수들의 몸이라도 시차피로로 인한 생체리듬 손상은 피할 수 없다. 출처: Shutterstock 
 
때문에 시차 적응은 가장 큰 과제가 될 수밖에 없다. 한국체육과학원 송홍선 박사 연구팀이 작성한 ‘2012 런던올림픽을 위한 컨디셔닝 대처방안’ 보고서에 따르면 시차피로로 인해 망가진 생체리듬을 회복하기 위해서는 음식, 신체활동 등 다양한 외부요인을 동원하는 방법이 효과적이다.
 
이중 특히 효과가 좋은 것이 멜라토닌 복용이다. 연구팀에 따르면 하루에 멜라토닌 3~5mg 가량을 섭취하면 수면의 질이 높아지고 다음날 주의력을 증가시키는 것으로 나타났다.
 
수면에 직접적인 영향을 주는 빛도 중요한 외부요인이다. 2016년 리우데자네이루 올림픽에서 우리나라 국가대표팀은 2500럭스(lux) 정도 조도를 가진 방에 드나들었다. 밝은 빛을 통해 의도적으로 수면시간을 늦춰 생체리듬을 맞춘 것이다.
 
스트레스 파악에는 침이 최고?
 
컨디셔닝에는 심리적 요인도 중요하다. 극도로 집중해야 하는 선수에게 스트레스가 얼마나 큰 영향을 미칠지는 너무도 명확한 일. 이에 타액을 생물학적 표지자(Biomarker)로 이용해 선수들의 스트레스 지수를 파악하는 방법이 각광받고 있다. 타액에 들어있는 아밀라아제가 신체적, 정신적 스트레스에 반응해 증가하는 물질이기 때문이다.
 
한편 스트레스를 파악하는 것만큼 중요한 일이 망가진 컨디션을 원래 상태로 되돌리는 일이다. 여기서는 바이오피드백(Biofeedback)이 효자 노릇을 톡톡히 한다. 바이오피드백은 말 그대로 기계나 도구를 통해 생체 기능들을 최상의 컨디션으로 되돌리는 기술이다. 호흡, 심박수, 근육의 수축 등 주로 무의식중에 일어나는 신체반응을 자각하는 과정을 통해 자기 조절 능력을 향상시키는 것이 핵심이다.

 

 

사진2. 뇌파를 조절해 컨디션을 회복하는 뉴로피드백이 각광을 받고 있다. 출처: Shutterstock
 
뇌파 조절해 컨디션 회복
 
최근 트렌드는 뇌의 전기적 활동(EEG)을 이용하는 뉴로피드백(Neurofeedback)이다. 기계 장치를 이용해 자신의 뇌파를 직접 눈으로 보고 조절하게 함으로써 원하는 방향으로 뇌파를 활성화시키는 훈련을 말한다.
 
선수들의 두뇌에서 발생한 전기적 신호가 디지털 신호로 변환돼 스크린에 나타나기 때문에 평소 조절이 불가능하다고 생각되던 뇌파를 조절하는 것이 가능해 진다. 반복적으로 자신의 뇌파를 특정한 방향으로 조절하는 훈련을 통해 신체나 정신을 긍정적인 상태로 변화시킬 수 있는 것이다.
 
이는 특히 골프나 양궁, 사격 등 심리적 요인이 경기력에 큰 영향을 끼치는 종목에서 효과가 크다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다. 리우데자네이루 올림픽에서 28년 만에 전종목을 석권한 대한민국 양궁선수들의 비결도 뉴로피드백 훈련이었다.
 
선수들이 최상의 경기력을 발휘하는 것은 시합의 당사자인 선수에게도, 보는 우리에게도 모두 즐겁고 뜻 깊은 일이다. 연이어 진행될 스포츠 축제에 과학적 컨디셔닝을 바탕으로 한 수준 높은 경기가 가득하기를 바라본다.
 
글: 김청한 칼럼니스트 / 일러스트: 유진성 작가
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