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이영석 연구실

한국과학기술원 바이오및뇌공학과

이영석 교수

Functional Genomics

RNA Biology

Computational Biology

이영석 연구실

바이오및뇌공학과 이영석

이영석 연구실은 바이오및뇌공학과를 기반으로 생물정보처리, RNA 기반 유전자 조절, 그리고 바이오 빅데이터 분석을 융합한 첨단 융합 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 mRNA의 폴리(A) 테일 변형, 데드에닐레이션, 혼합 테일링 등 RNA의 다양한 변형이 유전자 발현과 안정성에 미치는 분자적 메커니즘을 정밀하게 규명합니다. 이를 위해 수학적 모델링, 대규모 오믹스 데이터 분석, 그리고 실험적 분자생물학 기법을 통합적으로 활용하고 있습니다. 특히, 연구실은 바이러스 감염 및 질환 상황에서 RNA와 단백질 간의 상호작용 네트워크를 심층적으로 분석합니다. SARS-CoV-2, HBV, HCMV 등 다양한 바이러스의 RNA 인터랙톰을 규명하고, 바이러스가 숙주 세포의 RNA 결합 단백질을 어떻게 활용 및 회피하는지, 그리고 이러한 상호작용이 바이러스 복제와 면역 회피에 미치는 영향을 밝히고 있습니다. 이러한 연구는 감염병 대응, 백신 및 치료제 개발에 중요한 과학적 근거를 제공합니다. 연구실은 또한 인공지능 기반 RNA 집합 설계, 멀티모달 바이오 빅데이터 분석, 그리고 유전체 편집 및 RNA 기반 치료제 개발 등 다양한 융합 연구를 활발히 진행하고 있습니다. mRNA 백신의 선천면역 제어, RNA 비번역부위 최적화, 그리고 난치성 질환 치료제 개발 등 실용적 연구도 병행하여, 실제 임상 및 산업적 응용 가능성을 높이고 있습니다. 이영석 연구실은 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 바이오의약 원부자재 제조 혁신, 인공유전체 미생물 세포공장 개발, 3D 인공 장-면역 플랫폼 구축 등 다각적인 연구 프로젝트를 수행하고 있습니다. 이러한 융합적 연구는 차세대 바이오의약품 개발, 정밀의료, 맞춤형 치료제 개발 등 미래 바이오헬스 산업의 핵심 기술 발전에 크게 기여하고 있습니다. 궁극적으로, 본 연구실은 RNA 기반 유전자 조절 네트워크의 분자적 원리 규명과 이를 활용한 혁신적 치료 전략 개발을 목표로 하며, 생명과학과 공학, 데이터사이언스의 경계를 넘나드는 창의적 연구를 지속적으로 선도하고 있습니다.

Functional Genomics
RNA Biology
Computational Biology
생물정보처리 및 RNA 기반 유전자 조절 메커니즘
이영석 연구실은 생물정보처리와 RNA 기반 유전자 조절 메커니즘 연구에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 mRNA의 폴리(A) 테일 변형, 데드에닐레이션, 그리고 다양한 RNA 변형이 유전자 발현과 안정성에 미치는 영향을 정밀하게 분석합니다. 특히, 단일 뉴클레오타이드 수준에서의 데드에닐레이션 반응 동역학을 수학적 모델링과 실험적 접근법을 통해 규명하며, RNA tail의 혼합(mixed) 구조가 mRNA의 안정성과 분해에 어떻게 관여하는지 밝히고 있습니다. 이러한 연구는 RNA tail의 구조적 다양성과 그에 따른 유전자 조절 네트워크의 복잡성을 해석하는 데 중요한 기여를 하고 있습니다. 연구실은 TENT4A/B, CCR4-NOT, LARP1 등 다양한 효소와 단백질 복합체가 mRNA tail의 길이와 조성을 어떻게 조절하는지, 그리고 이 과정이 세포 내 신호전달 및 질병 발생과 어떤 연관이 있는지 심층적으로 탐구합니다. 또한, RNA 변형이 신경세포 발달, 종양 발생, 바이러스 감염 등 다양한 생물학적 현상에 미치는 영향도 다루고 있습니다. 이 연구 분야는 차세대 RNA 치료제 개발, mRNA 백신 최적화, 그리고 희귀질환 및 난치성 질환의 분자적 진단과 치료 전략 수립에 중요한 기반을 제공합니다. 연구실은 최신 바이오 빅데이터 분석, 인공지능 기반 RNA 집합 설계, 그리고 멀티모달 오믹스 데이터 통합 등 첨단 생물정보학 기법을 적극적으로 활용하여, RNA 기반 유전자 조절의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.
바이러스 및 질환 관련 RNA 상호작용 네트워크 분석
본 연구실은 바이러스 감염 및 다양한 질환에서 RNA와 단백질 간의 상호작용 네트워크를 규명하는 데 주력하고 있습니다. SARS-CoV-2, HBV, HCMV 등 주요 바이러스의 RNA 인터랙톰을 분석하여, 바이러스가 숙주 세포의 RNA 결합 단백질(RBP)을 어떻게 활용하고 회피하는지, 그리고 이러한 상호작용이 바이러스 복제 및 면역 회피에 어떤 역할을 하는지 체계적으로 연구합니다. 이를 위해 리보핵산-단백질 복합체(RNP) 캡처, 대규모 트랜스크립톰 분석, 유전자 노크다운 실험 등 다양한 분자생물학적 및 생물정보학적 기법을 통합적으로 적용합니다. 특히, 바이러스 RNA의 혼합 테일링(mixed tailing) 및 비정형 RNA 변형이 바이러스 RNA의 안정성, 번역 효율, 그리고 면역 인식에 미치는 영향을 심도 있게 분석합니다. 연구실은 이러한 RNA 변형이 바이러스의 생존 전략과 직접적으로 연결되어 있음을 규명하였으며, 이를 기반으로 새로운 항바이러스 치료 표적을 제시하고 있습니다. 또한, mRNA 백신 개발 및 선천면역 제어를 위한 RNA 비번역부위(UTR) 최적화 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 감염병 대응, 백신 및 치료제 개발, 그리고 바이러스-숙주 상호작용의 분자적 이해에 큰 기여를 하고 있습니다. 더불어, 암, 신경질환, 자가면역질환 등 다양한 질환에서 RNA 기반 조절 네트워크의 역할을 규명함으로써, 질환 특이적 진단 및 맞춤형 치료 전략 개발에도 중요한 토대를 마련하고 있습니다.
1
Deadenylation kinetics of mixed poly(A) tails at single-nucleotide resolution
Lee, Young-suk, Levdansky, Yevgen, Jung, Yoonseok, Kim, V. Narry, Valkov, Eugene
NATURE STRUCTURAL & MOLECULAR BIOLOGY, 202405
2
Alternative polyadenylation determines the functional landscape of inverted Alu repeats
Do Hyunsu, Ku Jayoung, Kim Sujin, Kim Yoosik, Ku Doyeong, Lee Keonyong, Lee Hyeonjung, Kim Namwook, Han Jinju, Lee Young-suk, Lim Chunghun, Lee Jongbin, Bang Hyunwoo
MOLECULAR CELL, 202403
3
Heterologous vaccination utilizing viral vector and protein platforms confers complete protection against SFTSV
Kim, JY[Kim, Jae-Yong], Jeon, K[Jeon, Kyeongseok], Hong, JJ[Hong, Jung Joo], Park, SI[Park, Sang-In], Cho, H[Cho, Hyeonggon], Park, HJ[Park, Hyo-Jung], Kwak, HW[Kwak, Hye Won], Park, HJ[Park, Hyeong-Jun], Bang, YJ[Bang, Yoo-Jin], Lee, YS[Lee, Yu-Sun], Bae, SH[Bae, Seo-Hyeon], Kim, SH[Kim, So-Hee], Hwang, KA[Hwang, Kyung-Ah], Jung, DI[Jung, Dae-Im], Cho, SH[Cho, Seong Hoo], Seo, SH[Seo, Sang Hwan], Kim, G[Kim, Green], Oh, H[Oh, Hanseul], Lee, HY[Lee, Hwal-Yong], Kim, KH[Kim, Ki Hyun], Lim, HY[Lim, Hee-Young], Jeon, P[Jeon, Pyeonghwa], Lee, JY[Lee, Joo-Yeon], Chung, J[Chung, Junho], Lee, SM[Lee, Sang-Myeong], Ko, HL[Ko, Hae Li], Song, M[Song, Manki], Cho, NH[Cho, Nam-Hyuk], Lee, YS[Lee, Young-suk], Hong, SH[Hong, So-Hee], Nam, JH[Nam, Jae-Hwan]
SCIENTIFIC REPORTS, 202305
1
바이오의약 원부자재 제조 혁신을 위한 인공유전체 미생물 세포공장 섀시 플랫폼 개발(2024년도)
한국과학기술원
2024년 05월 ~ 2024년 12월
2
(통합EZ)멀티모달 바이오 빅데이터 분석을 활용한 리보핵산 변형 조절에 의한 전사 후 유전자 네트워크 연구(2024년도)
한국연구재단
2024년 04월 ~ 2025년 03월
3
(통합EZ)난치성 장질환 치료제 효능 평가를 위한 튜브형 디바이스 기반 3D 인공 장-면역 플랫폼 개발(2024년도)
성균관대학교산학협력단
2024년 ~ 2024년 12월