이 연구실의 핵심 축 가운데 하나는 초파리(Drosophila)를 모델생물로 활용하여 발생 과정과 세포 증식에 관여하는 유전자의 기능 및 발현조절 기전을 해명하는 것이다. 연구실은 분자유전학과 분자발생유전학을 기반으로 raf, PCNA, caudal, big brain, p38b, ANT, Mmp 계열 유전자 등 다양한 표적을 분석하며, 개체 수준의 발생 현상과 세포 수준의 전사조절을 연결하는 연구를 수행해 왔다. 특히 초파리는 유전자 조작이 용이하고 발생 단계별 표현형 분석이 가능하다는 장점이 있어, 복잡한 고등동물의 발달 현상을 단순화된 시스템에서 정밀하게 추적하는 데 적합한 모델로 활용된다. 연구실은 DRE/DREF 시스템, homeodomain 단백질, STAT, NF-kB, bHLH-PAS 계열 인자 등 다양한 전사조절 인자들이 세포증식 관련 유전자와 발생 관련 유전자의 발현을 어떻게 제어하는지 분석한다. 이를 위해 transgenic Drosophila, lacZ 리포터 분석, 프로모터 기능 분석, 유전자 발현 패턴 비교, 돌연변이체 해석과 같은 분자생물학 및 유전학적 접근법을 사용한다. 이러한 연구는 단순히 개별 유전자의 기능을 밝히는 데 그치지 않고, 세포 주기, 조직 특이적 발현, 기관 형성, 면역 반응, 장 조직 항상성 등 생명현상의 조절 네트워크를 체계적으로 이해하는 방향으로 확장된다. 이 주제는 기초생명과학의 관점에서 매우 중요할 뿐 아니라, 암유전자 조절, 세포 증식 이상, 조직 재생, 노화 관련 변화 등 질환 생물학으로의 확장 가능성도 크다. 초파리에서 보존된 신호전달 및 전사조절 메커니즘은 인간 질환 유전자 연구와 연결될 수 있으며, 실제로 연구실은 CDX 계열, raf 관련 신호, 세포증식 유전자 조절을 인간 암세포와 연계하여 해석해 왔다. 따라서 이 연구 분야는 발생유전학, 기능유전체학, 질환 모델 연구를 잇는 연구실의 대표적인 기반 주제라고 볼 수 있다.

연구실의 또 다른 대표 연구 분야는 암유전자와 세포 증식 신호전달 경로의 조절 기전을 분자 수준에서 규명하는 것이다. 특히 raf, Ras/ERK, MAPK 경로를 중심으로 세포 성장, 분화, 형질전환, 암 관련 유전자 발현의 상호작용을 연구해 왔으며, 이는 암생물학과 세포신호전달 연구의 교차점에 위치한다. 초창기부터 raf 원암유전자의 기능과 발현조절을 초파리 모델에서 분석했고, 이후 사람 세포계에서 ERK/MAPK 의존적 분화 및 증식 제어 메커니즘으로 연구를 확장하였다. 이 연구 주제는 암세포가 어떻게 비정상적인 증식 상태를 유지하는지, 또 어떤 신호전달 균형이 세포 분화나 성장 억제로 전환되는지를 이해하는 데 초점을 둔다. 예를 들어 K562 세포를 이용한 적혈구성 분화 연구에서는 Ras/ERK 경로 활성의 수준이 세포 성장과 분화 상태를 결정한다는 점을 보여주었고, p21, PCNA, E2F 등 세포주기 관련 인자와의 연계도 탐구하였다. 또한 Snail, CDX1/2, MeCP2 등 다양한 전사인자 및 후성유전학적 조절 인자가 암 관련 표적 유전자 발현에 미치는 영향도 분석하여, 증식 조절 회로가 단일 신호경로가 아닌 복합 네트워크로 작동함을 보여준다. 이러한 연구는 기초적으로는 세포 증식과 분화의 보편 원리를 밝히는 데 기여하고, 응용적으로는 항암 표적 발굴과 분자진단 전략 수립에 의미가 있다. 연구실이 수행한 대장암 관련 Cdx 발현조절 연구, prostate 및 colorectal carcinoma 세포를 활용한 증식 억제 기전 연구, 빠른 초파리 기반 항암물질 스크리닝 시스템 개발 등은 질환 적용 가능성을 잘 보여준다. 결국 이 분야는 발생유전학적 지식과 암생물학을 연결하여, 정상 발달과 질병 상태에서의 유전자 네트워크 차이를 밝히는 데 중요한 연구 축을 형성한다.

연구실은 세포와 조직이 저산소증, 산화스트레스, 자외선, 노화와 같은 환경적·생리적 스트레스에 어떻게 반응하는지에 대해서도 폭넓게 연구해 왔다. HIF-1α의 아세틸화 및 불안정화 조절에 관한 연구는 저산소 반응의 핵심 분자 메커니즘을 제시한 대표 성과이며, 혈관변성, 뇌혈관 발달, 노화 뇌에서의 HIF-1 유도 유전자 발현 분석 등과도 연결된다. 이 주제는 세포 대사 변화와 전사 반응이 조직 기능 유지에 어떻게 기여하는지를 밝히는 데 목적이 있다. 특히 연구실은 산화스트레스와 노화가 초파리 장, 신경계, 혈구, 면역 반응 및 미토콘드리아 기능에 미치는 영향을 분자 수준에서 해석해 왔다. xanthine dehydrogenase, catalase, metallothionein, VDAC, fascin, PVF/VEGF 유사 인자, MMP와 같은 분자들이 스트레스 적응과 조직 항상성 유지에 어떤 역할을 하는지를 조사하였고, DREF, NF-kB, JAK/STAT 같은 전사조절 축과의 연계도 분석하였다. 이 과정에서 초파리 성체 장의 노화 관련 형태 변화, 산화스트레스 유도성 유전자 발현 변화, 선천면역 반응과 방어기전 등을 통합적으로 탐구하였다. 이 연구 방향은 노화생물학, 혈관생물학, 면역생물학의 접점을 형성한다는 점에서 의미가 크다. visfatin, ICAM-1, VCAM-1, endothelial permeability 등 혈관 내피 반응 관련 연구는 대사·염증·혈관 기능 이상과의 연결고리를 제공하며, 저산소 및 산화스트레스 연구는 허혈성 손상과 노인성 질환 이해에도 응용 가능하다. 따라서 이 분야는 환경 스트레스에 대한 생체 방어 기전, 노화에 따른 분자 변화, 혈관 및 면역계의 적응 반응을 포괄하는 융합형 연구 영역으로 정리할 수 있다.