본 연구실은 Xenopus laevis(아프리카 발톱개구리)를 동물모델로 활용하여 초기 발생과정에서 조직의 형태형성을 조절하는 세포 및 분자 수준의 기작을 심도 있게 연구하고 있습니다. 발생학적 관점에서, 다양한 조직이 어떻게 공간적으로 배열되고, 세포들이 어떤 신호와 상호작용을 통해 복잡한 형태를 이루는지에 대한 근본적인 질문에 답하고자 합니다. 이를 위해 발생 초기 단계에서 일어나는 세포 이동, 분화, 신호전달 경로의 조절 메커니즘을 규명하고 있습니다. 연구실에서는 고해상도 이미징 기술과 유전자 조작, 형광 표지, 단백질 상호작용 분석 등 첨단 분자생물학적 기법을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이를 통해 세포 내 신호전달 네트워크, 세포골격의 재배열, 세포 간 접착 및 이동, 그리고 세포 외기질(ECM)과의 상호작용이 형태형성에 미치는 영향을 다각도로 분석합니다. 특히, ITGBL1, GJA1, RFX2 등 형태형성에 중요한 역할을 하는 유전자 및 단백질의 기능을 규명하고, 이들이 발생과정에서 어떻게 발현되고 조절되는지에 주목합니다. 이러한 연구는 정상적인 발생과정뿐만 아니라, 선천성 기형, 연골질환, 신경계 이상 등 다양한 질병의 원인 규명 및 치료 전략 개발에도 중요한 기초 자료를 제공합니다. 궁극적으로 본 연구실은 발생생물학의 미해결 문제를 해결하고, 조직 재생 및 재생의학 분야로의 응용 가능성을 모색하고 있습니다.

섬모는 세포 표면에 존재하는 미세한 돌기 구조로, 신호전달, 외부 자극 감지, 체액 흐름 조절 등 다양한 생리적 기능을 담당합니다. 본 연구실은 섬모의 형성과정(섬모형성, ciliogenesis)과 그 기능적 특성을 분자적, 세포생물학적 수준에서 집중적으로 연구하고 있습니다. 특히, 섬모의 아형(1차 섬모, 다중섬모, 결절섬모 등)별로 발현되는 유전자와 단백질의 차이, 그리고 이들이 발생과정 및 조직 특이적 기능에 어떻게 기여하는지 규명하고 있습니다. 섬모 단백질의 프로테오믹스 분석, 근접 표지(proximity labeling) 기법, 고속 이미징 및 유전자 편집 기술을 활용하여 섬모의 구조적 세분화(섬모 끝, 축사, 전이대, 기저체 등)와 각 영역에 특이적으로 존재하는 단백질의 기능을 밝혀내고 있습니다. 또한, GJA1, RFX2, Rab11 등 섬모 형성 및 유지에 관여하는 주요 인자의 역할과 이들의 결함이 섬모병증(ciliopathy), 신경계 질환, 호흡기 질환 등 다양한 질병과 어떻게 연결되는지 연구합니다. 이와 더불어, 섬모의 운동성(섬모 박동) 조절, 섬모 관련 유전자 변이의 기능적 분석, 환경 독성물질(PFOS, PCNB 등)이 섬모 발달에 미치는 영향 등도 주요 연구 주제입니다. 이러한 연구는 섬모 관련 질환의 진단 및 치료법 개발, 그리고 환경 독성 평가 등 다양한 응용 분야로 확장될 수 있습니다.

본 연구실은 연골 조직의 발생과 재생, 그리고 세포외기질(ECM) 신호전달이 조직 형성과 유지에 미치는 영향에 대해 심층적으로 연구하고 있습니다. 연골은 신체의 다양한 구조적 지지와 운동에 필수적인 조직으로, 그 발달과정에서 세포와 ECM 간의 상호작용이 매우 중요합니다. 특히, ITGBL1, 인테그린 신호, ERAD 복합체 등 연골세포의 분화와 연골 조직의 항상성 유지에 핵심적인 역할을 하는 분자적 기전을 규명하고 있습니다. 연구실은 연골세포(연골모세포, hypertrophic chondrocyte 등)의 분화 조절, ECM 신호전달, DAMP(손상 관련 분자 패턴) 신호, 그리고 연골 손상 및 퇴행성 질환(골관절염 등)에서 나타나는 분자적 변화에 주목합니다. 다양한 동물모델과 유전자 조작, 조직공학적 접근법을 통해 연골 재생 및 손상 회복 메커니즘을 분석하고, 새로운 치료 전략(예: ITGBL1 조절, ZMIZ1-GATA4 축 억제 등)을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 연골질환의 예방 및 치료, 조직 재생의 원리 이해, 그리고 재생의료 분야로의 기술 이전에 중요한 기초를 제공합니다. 또한, ECM 신호와 세포 내 신호전달의 상호작용을 밝힘으로써 다양한 조직의 발생 및 재생 연구에도 기여하고 있습니다.