"가상세포실험을 통한 생명체의 동기화된 주기적 진동신호 생성원리 규명:

 

조광현 교수 연구실에서(참여연구원: 김정래(제1저자), 신동관, 정성훈, Pat Heslop-Harrison)

 

가상세포실험을 통해 생명체의 다양한 주기적 진동(oscillation)신호들이 동기화

 

(synchronization)되는 보편적인 원리를 규명해내었다.

 

반딧불들의 동시다발적인 깜빡임, 매미들의 조율된 울음소리, 뇌신경세포들간의 전기신호,

 

세포내 분자들의 농도변화에 이르기까지 생명체는 다양한 형태의 주기적 진동신호 교환을

 

통해 정보를 전달하는데, 이들은 놀랍게도 정확히 동일한 위상(phase)으로 동기화되곤 한다.

 

그런데 생명체의 여러 주기적 진동신호들이 어떻게 그러한 동기화를 이루는가는 오랫동안

 

수수께끼로 남아있었다. 조광현 교수 연구팀은 대규모 가상세포(virtual cell)실험을 통해

 

여러 독립적인 주기적 진동신호들이 양성피드백(positive feedback)을 통해 연결됨으로써

 

서로의 위상에 영향을 주어 결국 하나의 동일한 위상으로 수렴된다는 사실을 밝혀내었다.

 

양성피드백은 이중활성(double activation)또는 이중억제(double inhibition)의 구조로

 

구현되는데 이러한 특정구조가 노이즈(noise)와 연결강도의 불규칙한 변화에 따른

 

진동신호의 주기, 진폭, 그리고 동조화에 있어서 각기 다른 역할을 한다는 사실을 규명하였다.

 

이번에 규명된 원리는 생체내 주기적 진동신호의 동기화가 교란되었을 때 발생하는 뇌질환 등

 

여러 질병의 원인을 새롭게 조명하는 계기를 마련할 것으로 기대된다.
이번 연구는 기존 생명과학의 난제에 대해 IT 융합기술인 시스템생물학(Systems Biology)

 

연구를 통해 해답을 제시할 수 있음을 보여주었으며, 향후 생명과학 연구에 있어서

 

가상세포실험의 무한한 가능성을 제시하였다. 이 연구결과는 세포생물학 분야 권위지인

 

<저널오브셀사이언스 (Journal of Cell Science)> 2010년 1월 26일자 온라인판에 게재되었다.

 

세포생물학 실험결과만을 출판하는 이 저널에 순수 컴퓨터 시뮬레이션만으로 수행된 가상세포

 

실험 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다.
인터넷주소: http://jcs.biologists.org/cgi/content/abstract/jcs.060061v1"