연도별 연구과제 33 페이지첫페이지로 이동

최근 우주 탐사에 대한 전 세계적인 관심이 증가함에 따라 우주에 생명과학을 접목한 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 우주 환경 중 미세중력에 중점을 두었으며 클리노스탯 (clinostat)을 이용하여 구현하는 미세중력 환경에서 H9 세포주에 대한 면역 세포 분화를 확인할 것이다. GEO에서 얻은 mG와 1G에서의 T cell 활성도 차이에 대한 데이터를 GSEA 프로그램을 돌린 결과로 관련 있는 여러 pathway를 얻었다. 두 환경에서 유의미한 발현량 차이를 나타내는 유전 자들을 선별하였다. 대체 실험 결과 우리가 알고자 한 유전자의 발현이 대부분 3D와 유사한 환경을 제공해주는 tamoxifen의 농도가 높아질수록 낮아졌기에 이와 셀의 죽음을 연관시킬 수 있을 것으로 생각하여 이와 관련된 추가 연구가 필요할 것이라고 보인다. 이 유전자들이 실제로 그러한 양상을 띠는지 대체 실험 및 클리노스텟을 이용한 실험을 통해 확인할 계획에 있다.

주제어: 미세 중력, T 세포, 림프종 혈액암, GEO, GSEA

지구온난화의 가속화에 따른 기후위기가 농업사회를 위협하고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구 에서는 무에서 이상기후변화에 반응하는 유전자를 탐색하였다. 모델식물인 애기장대에서 고온 스트레스와 관련된 실험을 진행한 GEO Dataset 및 선행연구논문을 조사하여 유전자를 선정, 프라이머를 디자인하였다. 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24시간의 고온 스트레스를 주었을 때 RsHSP70T-2, RsPP7, RsBOB1, RsNCED2, RsHSA32 유전자의 발현량을 비교하는 방식으로 진행되었다. 다섯 유전자 모두 고온 스트레스를 주었을 때 발현량이 증가한 것으로 보아 고온 스트레스에 반응하는 유전자임을 알수 있다. 본 연구를 통해 검증된 고온 스트레스에 반응하는 유전자들을 활용하여 저항성 작물을 개발할 수 있으며, 나아가 세계적인 식량난을 해결할 실마리를 제공할 수 있을 것이다.

주제어: 기후변화, 고온스트레스, 무, GEO 분석, qPCR

현재 과도한 플라스틱 사용으로 인해 야기된 환경오염 문제를 해결하기 위해 플라스틱을 분해할수 있는 것으로 알려진 왁스웜이 주목받고 있다. 그러나 왁스웜에 대한 국내 연구는 아직 활발히 진행되고 있지 않은데, 이번 실험을 통해 왁스웜이 실제 폴리에틸렌를 분해할 수 있는지 그 여부에 대해서 명확하게 파악하고자 하였다. 먼저 실험과정에서 왁스웜을 굶김, 밀기울 공급, 폴리에틸렌 필름 공급등 세 그룹으로 나눈 다음 2일 간격으로 몸무게의 변화를 관찰하였으며 폴리에틸렌의 분해에 관여하는 장내 미생물 동정을 위해 TSA, 무탄소 기본 배지를 사용하여 동정 및 계대배양을 진행하였다. 왁스웜이 분해한 폴리에틸렌 필름이나 그룹별 왁스웜의 배설물은 그 표면을 주사전자현 미경(SEM)을 이용하여 확인하였고, 성분은 FT-IR을 이용하여 분석을 진행하였다. 실험 결과, 왁스웜이 실제 폴리에틸렌 필름을 분해하는 것을 알 수 있었고, 폴리에틸렌을 통해서 어느정도의 에너지를 공급받는 것을 확인하였다. SEM을 이용한 표면 분석에서는 의미있는 차이를 발견하지 못했지만, FT-IR을 통해 분석해본 결과, 실제 왁스웜의 배설물에서 폴리에틸렌의 분해 산물에서 보이는 C=C 이중결합에 대한 피크를 관찰할 수 있었다.

주제어: 왁스웜, 플라스틱 분해, 폴리에틸렌, 재활용

식물의 생장과 발달에 관여하는 돌연변이 식물체를 선별하고 알려지지 않은 유전자의 기능을 알아 보기 위한 연구를 진행하였다. 식물호르몬 BR은 식물의 세포막에 존재하는 BRI1 수용체에 결합한 후, 세포 내 신호전달과 증폭과정을 거쳐 식물체의 생장과 발달에 관여하는 것으로 알려져 있다.
선행연구를 통해 우리는 BRI1 유전자가 결실된 돌연변이 식물체에 대한 연구는 많이 진행되어 있지만, BRI1 유전자가 과발현된 돌연변이 식물체에 대한 연구는 거의 진행되지 않음을 확인할 수 있었다. 이에 우리는 야생형 애기장대(Col-0)에 BRI1 유전자를 도입하여 세포막에 BRI1 수용체가 과발현된 돌연변이형 애기장대를 얻은 후 그 표현형을 비교하였다. 또한, 우리는 BRI1 유전자와 kanamycin 저항성 유전자가 삽입된 Ti plasmid를 아그로박테리움에 도입한 후 이를 야생형 애기 장대(Col-0)의 꽃에 감염시켜 종자를 얻었다. 이후 이 종자를 kanamycin이 포함된 MS 배지에서 발아시켜 kanamycin에 저항성이 있는(BRI1 유전자가 과발현된) 형질전환 식물체(T 1 )를 얻을 수 있었다. 또한, 이 형질전환 식물체(T 1 )에 BRI1과 kanamycin 저항성 유전자가 제대로 삽입되었는지 확인하기 위해 T 1 의 Genomic DNA를 추출하고, kanamycin 저항성 유전자와 Gus 유전자의 프라 이머를 이용해 PCR을 진행하였다. 이때 BRI1 유전자는 Col-0와 T 1 에 모두 존재할 것으로 예상되 었기 때문에 T 1 의 카나마이신 저항성 유전자를 PCR의 목적 유전자로 설정하였다. 그리고 Col-0와 T 1 의 세포에 존재하는 BRI1 RNA를 추출하고 이것을 cDNA로 합성한 후 qRT PCR을 진행하여, Col-0와 T 1 의 세포에서 BRI1 유전자의 발현량을 조사하였다.
앞으로 우리는 추가 실험을 통해 BRI1 유전자가 과발현된 형질전환 식물체(T 1 )로부터 위의 과정을 반복하여 최종적으로 BRI1 유전자가 과발현된 형질전환 식물체(T 3 )를 얻을 것이다. 이후 돌연변이 식물체(T 3 )와 야생형 애기장대(Col-0)의 표현형을 추적 관찰하여 잎 크기, 모양, 생중량, 뿌리 길이, 마디 길이 등을 확인하고, 이를 통해 아직 알려지지 않은 BRI1 유전자의 새로운 기능을 알아볼 것이다. 또한, BRI1 유전자가 과발현된 돌연변이체를 GMO 식품과 멸종위기 식물 보전 등에 활용할수 있는 방안을 탐색할 예정이다.

주제어: 아그로박테리아, 애기장대, BRI1, 형질 전환

프롤린 아미노산을 포함하는 세포 투과성 펩타이드(CPP)가 프롤린의 Polyproline II helix (PPII)를형성하여 세포 투과성을 높인다는 가설을 분자동역학 시뮬레이션(VMD)를 이용하여 검증 및 탐구하 고자 한다. 프롤린을 포함하는 CPP와 포함하지 않는 CPP를 MLCPP 2.0을 이용하여 선정하고, VMD 를 이용하여 모델링하였다. CHARMM-GUI에서 CPP 투과성을 높일 수 있는 조성의 membrane model을 구성하였고, CPP와 membrane을 병합하였다. 제작된 model로 NAMD 시뮬레이션 계산을 수행하였으며, 시뮬레이션 데이터로부터 CPP의 막 투과 과정을 시각화하고, CPP의 막 투과 깊이를 계산하며 라마찬드란 플롯을 그려 PPII 구조의 실재를 확인한다.

주제어: Cell-penetrating peptide (CPP), 프롤린, 분자동역학 시뮬레이션 (VMD)

TSP 문제의 대표적인 예시인 운송경로 최적화는 운송 효율화와 택배 기사의 근로시간 감축을 위해 필요하다. 하지만 운송경로에 대한 가중치는 기상 상황, 도로 여건 등의 이유로 변동성을 가지고, 운송경로를 최적화할 때 이를 고려해야 한다.
본 연구에서는 Robust Optimization을 사용하여 운송경로에 대한 가중치의 변동성을 고려하였다.
Constraint Method를 사용하였고, 변동 가능한 운송경로에 대한 가중치 개수의 최댓값을 로 설정하였다. 이후 와 가중치 합의 상한 C에 대한 feasible solution의 개수를 조사하였다.
연구 결과 가 노드의 개수인 20보다 작을 때는 C가 작을수록 가 클수록 feasible solution의 개수가 감소하였다. 또한 로 변동성을 고려하였을 때의 해가 반드시 더 작은 C에 대한 변동성을 고려하지 않았을 때의 해가 되지는 않았다. 이를 통해 운송경로 문제에 Robust Optimization을 사용하여 변동성을 고려하는 것이 유의미하며, 잠수교가 있는 경우와 같은 현실 문제에 이 모델이 필요함을 알 수 있었다. 또한 노드의 개수인 20보다 더 큰 감마가 solution 개수에 유의미한 효과를 주지는 못했지만, solution time을 감소시킨다는 점에서 의미가 있었다.

주제어: TSP, 변동성, 선형계획법, 쌍대 문제, Robust Optimization

수치화된 많은 정보를 처리하는 데는 계산 속도 문제가 있어 데이터 처리 기술이 필요하다. 기존 방법은 데이터 요소 추출에 초점이 맞추어져 있지만 데이터 군집마다 어떤 요소가 얼마만큼의 가치를 갖는지가 다를 수 있다. 데이터 군집을 위한 더 빠른 데이터 분석 기술 문제를 페르마 포인트와 유전 알고리즘을 통해 해결한다. 연구에서는 페르마 포인트와 관련된 이론적 배경을 설명한다. 실제 연구는 스타이너 점과 베버 문제를 일반화하는 과정을 거쳐 유전 알고리즘을 이용한 최적화 문제를 해결하는 과정을 나타내었다. 연구 결과는 스타이너 점을 활용한 유전 알고리즘을 통해 데이터의 적합도를 향상시킬 수 있다는 것을 보여주며, 이는 최적화 문제를 효과적으로 해결하는 데 도움이될 것으로 기대된다. 마지막으로, 베버 점과 유전 알고리즘을 결합하여 데이터 분석과 최적화에 활용할 수 있는 가능성을 제시하고, 더 빠르고 정확한 데이터 마이닝에 기여하고자 한다.

근모세포 융합 과정과 사멸 세포 제거 과정의 유사성을 바탕으로, 두 과정의 공통적인 특징인 PS의 노출과 이 후 신호 전달체계(Elmo / Dock180 / Rac1)의 근모세포 융합 과정시 중요성에 대해서 파악하였다. 마우스 근육모세포 C2C12 cell의 분화동안 PS를 방해하는 Annexin V 를 처리하거나, Elmo2 발현을 저해하기 위해 NAi 이용 knockdown을 실행하였다. 이 후 myotube의 형성 정도를 Fusion index라는 기준을 통해 파악한 결과, 근모세포 분화 시 PS의 노출과 PS를 통한 신호전달이 중요하며, 특히나 Elmo2 단백질이 근모세포 융합에서 중요한 영향을 미친다는 사실을 확인하였다.

독특한 구조에 관한 연구는 가치가 충분하다. 그러나 선행연구가 충분하지 않다. 본 연구에서는 지렛대의 원리가 적용되어 있으며, 일상생활 중 발견할 수 있는 독특한 구조 중 하나의 물리적 성질에 관하여 탐구할 것이다. 실험은 다음과 같이 진행된다. 첫째, 이론적으로 이 실험의 결과를 예측 하여 이론값을 얻는다. 둘째, 실험을 위해 특수 제작한 수평 프레임을 기반으로 로드셀과 아두이노를 활용하여 이러한 구조의 운동에 대한 실측값을 얻는다. 셋째, 얻은 실측값을 여러 종류의 근사법을 이용하여 수학적으로 기술한다. 넷째, 이론값과 실측값을 비교하여 오차율 내에서 이론값과 실측 값이 일치하는 수학적인 모델을 만드는 것을 목표로 한다.

주제어: 독특한 구조, 지렛대의 원리, 이론값과 실측값 비교, 수학적 모델

본 연구에서는 홀 효과 및 직선 도선에서의 유도 전기장의 원리를 이용한 마이클 패러데이의 템즈 강의 흐르는 강물로부터 전류를 발생시킬 수 있다는 제안을 이용해 자연 속에서 유속과 자기장 등의 자연적 요인을 이용한 전류를 발생시키는 발전장치를 만들고 실험해보려 한다. 이렇게 전기를 만들 수 있다면 이는 심장의 전기 신호를 조절하거나 산의 계곡 등에서 구조 신호를 보내는 등의 방법을 사용될 수 있을 것이다. 이 실험에서 실제 계곡의 유속과 자기장, 지형, 수압 등의 데이터들을 취합하고 모형 발전장치를 제작해 효율성과 출력 전류를 측정해보려 한다. 이 실험을 통해 자기 장과 지형, 강물의 유속, 수압 등의 요소에 따른 전류의 세기를 비교해보고 전류를 최대화 할 수 있는 요인들을 알아내고자 한다. 그리고 앞선 실험을 통한 실험결과를 토대로 이와 같은 발전장치가 실제로 적용되기 위해서는 어떤 조건과 기술이 있어야 하는지 생각해보고자 한다.

주제어: 지구 자기장, 유도 전기장, hall effect, 산악지형

현재 인공지능의 발달로 인공지능의 대표적인 과제 중 하나인 이미지 처리 분야도 전례없는 발전을 맞고 있다. 이미지 처리의 발전을 발판 삼아 현재 존재하지만 개선할 수 있는 기술이 많다. 그중 하나는 로봇 손의 동작에 대한 것이다. 로봇 손은 용도, 목적에 따라 매우 많은 타입들로 나뉜다. 우리가 주목한 것은 비교적 자유로운 동작을 위해 인간의 개입이 필요한 로본 손이다. 이들의 조종 방식은 특정한 조종기를 이용하거나 장갑 등으로 로봇 손이 인간의 것과 매우 유사하게 동작 하도록 한다. 그러나 이미지 처리를 이용하면 별도의 기기 없이도 카메라 하나만 있으면 동일한 기능을 할 수 있다. 약간의 보정과 개량을 거친다면 더욱 자유로운 움직임을 요하는 경우에 본래의 방법보다 더욱 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

주제어: 이미지 인식, 로봇 손, 랜드마크, numpy, mediapipe

국본 연구는 COVID-19의 발생 이후 살균의 중요성이 증가함에 따라 광촉매를 이용한 효과적인 살균을 위하여 졸-겔법으로 제조한 두 TiO2의 살균 능률을 비교하는 것을 목적으로 한다. TTIP와 TBOT를 시작 물질로 하여 TiO2를 제조하였으며, 메틸렌블루 수용액의 흡광도가 전반적으로 줄어들 었으며 특히 660nm 파장의 흡광도가 크게 떨어졌음을 확인할 수 있었다. 또한, TTIP TiO2를 넣어 살균한 배지는 광촉매를 사용하지 않고 살균한 배지보다 콜로니수가 443개 적었으며, TBOT TiO2의배지는 콜로니가 529개 적었다. 이를 통해 TBOT TiO2가 TTIP TiO2보다 더 살균에 적합함을 알 수있었다. XRD 분석을 통해 TTIP TiO2는 anatase 67%, rutile 16.3%, brookite 16.7%의 구성을 갖고, TBOT TiO2는 anatase 68.5%, brookite 31.5%의 구성을 갖는 것을 확인하였다.

주제어: TiO2, 광촉매, Anatase, Rutile, E.Coli