김성주 연구실
의과대학 (의생명과학교실) 김성주
김성주 연구실은 유전생화학을 기반으로 암, 피부, 모발 등 다양한 질환의 분자적 기전과 유전자 변이의 기능을 심도 있게 연구하는 선도적 연구실입니다. 연구실은 특히 미토콘드리아 기능, 유비퀴틴-프로테아좀 시스템, E3 유비퀴틴 리가아제, 마이크로RNA, lncRNA 등 세포 내 주요 조절 인자들이 암세포의 생존, 약제 내성, 세포 사멸, 대사 재프로그래밍에 미치는 영향을 집중적으로 분석하고 있습니다.
최근에는 대장암, 신장암 등에서 발견되는 TOMM20, HUWE1, RNF128 등 주요 단백질의 조절과 이들이 항암제 내성 및 암세포의 대사 변화에 미치는 역할을 규명하였으며, 이와 관련된 유전자 변이와 발현 조절 메커니즘을 차세대 시퀀싱, 유전자 편집, 단백질 상호작용 분석 등 첨단 기법을 통해 밝혀내고 있습니다. 이러한 연구는 맞춤형 암 치료제 개발과 예후 예측 바이오마커 발굴로 이어지고 있습니다.
또한, 연구실은 모낭 발달 및 탈모 질환, 피부 노화, 아토피 피부염 등 피부 및 모발 관련 질환의 유전적·분자적 조절 기전도 활발히 연구하고 있습니다. Hairless(HR) 유전자 변이 동물 모델을 활용하여 모낭 줄기세포, Wnt 신호전달계, 다양한 miRNA 및 lncRNA의 역할을 규명하였으며, 피부 장벽 손상, 오토파지, 환경오염에 의한 피부염 등 다양한 피부 질환의 병인과 치료 타깃을 제시하고 있습니다.
이외에도 연구실은 심혈관 질환, 고혈압, 유전성 질환 등 다양한 질환에서의 유전자 다형성, 바이오마커 개발, 유전자-환경 상호작용 분석 등 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다. 다수의 특허 출원과 논문 발표, 국내외 연구과제 수행을 통해 연구 성과를 실질적으로 확산시키고 있으며, 임상적 적용을 위한 연구도 활발히 진행 중입니다.
김성주 연구실은 유전생화학, 분자생물학, 유전체학, 세포생물학 등 다양한 분야의 융합 연구를 통해 질병의 근본적 원인 규명과 맞춤형 치료법 개발에 앞장서고 있습니다. 앞으로도 암, 피부, 모발 등 다양한 질환의 예방과 치료, 환자 맞춤형 정밀의학 실현을 위한 혁신적 연구를 지속적으로 이어갈 계획입니다.
유전생화학 기반 암 저항성 및 치료 표적 연구
김성주 연구실은 유전생화학적 접근을 통해 암세포의 약제 내성 기전과 새로운 치료 표적을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히 미토콘드리아 외막수용체인 TOMM20, E3 유비퀴틴 리가아제(HUWE1, RNF128 등)와 같은 단백질의 조절이 암세포의 생존, 약제 내성, 세포 사멸에 미치는 영향을 심도 있게 분석합니다. 최근 연구에서는 HUWE1이 대장암 세포의 옥살리플라틴 감수성을 증가시키는 기전을 규명하였으며, TOMM20의 유전자 변이와 발현 조절이 암세포의 약제 내성에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다.
이러한 연구는 차세대 시퀀싱, 유전자 편집, 단백질 상호작용 분석 등 첨단 분자생물학적 기법을 활용하여 진행됩니다. 연구실은 다양한 암종(대장암, 신장암 등)에서 발견되는 유전자 변이와 그 기능적 결과를 분석하고, 암세포의 대사 재프로그래밍, 미토콘드리아 기능 이상, 유비퀴틴-프로테아좀 시스템의 조절을 통한 암 치료 전략을 개발하고 있습니다. 또한, 암세포 내에서 발생하는 새로운 돌연변이와 그로 인한 약제 내성 획득 과정을 분자 수준에서 규명함으로써, 맞춤형 치료법 개발에 기여하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 다수의 특허 출원과 논문 발표로 이어지고 있으며, 실제 임상 적용을 위한 바이오마커 및 치료제 개발의 기반을 마련하고 있습니다. 연구실은 한국연구재단 등 다양한 기관의 지원을 받아 활발한 연구를 이어가고 있으며, 암 환자의 예후 예측과 치료 효율성 향상에 실질적인 기여를 목표로 하고 있습니다.
모발 및 피부 질환의 유전적·분자적 조절 기전 연구
연구실은 모낭 발달, 탈모 질환, 피부 노화 등 피부 및 모발 관련 질환의 유전적·분자적 조절 기전을 심층적으로 연구하고 있습니다. 대표적으로 Hairless(HR) 유전자 변이와 그로 인한 Marie Unna hereditary hypotrichosis(MUHH) 동물 모델을 개발하여, 모낭 줄기세포의 조절, Wnt 신호전달계, miRNA 및 lncRNA의 역할을 규명하였습니다. HR 유전자의 과발현 또는 기능상실이 모낭의 성장주기, 분화, 퇴행에 미치는 영향을 다양한 분자생물학적 방법으로 분석하고 있습니다.
특히, miR-199a-5p, miR-330-5p 등 다양한 마이크로RNA와 그 표적 유전자(예: FZD6, Ddr1, Pdia3 등)의 상호작용을 규명하여, 모낭 및 피부 세포의 증식, 분화, 이동성에 미치는 영향을 밝혀냈습니다. 또한, Sfrp2, Dlx3, Msx2 등 Wnt 신호전달계와 연관된 유전자들의 발현 조절과 모낭 형성 및 유지에 미치는 영향도 집중적으로 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 탈모 질환의 병인 규명뿐만 아니라, 새로운 치료 타깃 발굴 및 바이오마커 개발로 이어지고 있습니다.
더불어, 피부 노화와 관련된 오토파지, 환경오염(미세먼지) 노출에 따른 피부염 및 피부 장벽 손상, 아토피 피부염 등 다양한 피부 질환의 분자적 기전도 연구하고 있습니다. 연구실은 동물 모델, 세포주, 임상 샘플을 활용한 다각적인 연구를 통해 피부 및 모발 질환의 예방과 치료에 기여하고 있습니다.
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The E3 ligase HUWE1 increases the sensitivity of CRC to oxaliplatin through TOMM20 degradation
이찬행, 박상희, 김성주
ONCOGENE, 2024
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The stem cell quiescence and niche signaling is disturbed in the hair follicle of the hairpoor mouse, an MUHH model mouse
최건우, 박상희, 박서연, 김성주
STEM CELL RESEARCH & THERAPY, 2022
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Identification of Survival-Specific Genes in Clear Cell Renal Cell Carcinoma Using a Customized Next-Generation Sequencing Gene Panel
황지아, 김희은, 한진선, 이지은, 홍성후, 김세웅, 김성주, 최근우, 양지훈, 박운상, 김광중, 임광일, 김유일, 최영진
JOURNAL OF PERSONALIZED MEDICINE, 2022
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리소좀에서 유발된 세포질 pH 변화에 따른 리소좀의 기능 조절
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HUWE1(E3 ligase) 고갈의 항암제 내성 기여 기능 연구
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미토콘드리아 외막수용체 TOMM20의 약제 내성 기능 연구