BioLab
BioWave,  Vol. 25 No. 1
중앙대학교 시스템생명공학과 후성유전체학연구실 김경동 교수
연구실 홈페이지
실험실 소개  
 

 Epigenomics lab 후성유전체학 연구실은 3차원적 유전체 구조와 유전자 발현과의 연관성을 분석하고, 3차원적 유전체 구조형성에 관여하는 architectural protein 들의 작용 메커니즘을 연구합니다. NGS 기술을 기반으로 한 Hi-C 방법에 의해 원핵생물로부터 사람세포에 이르기까지 3차원(3D) 유전체의 구조가 분석되어 유전체는 핵 안에서 고차원적인 구조를 형성하고 있고, 유전체 구조가 유전자발현, 염색체분리, DNA 복제기전과 연관되어 있음이 알려져 있습니다. 본 연구실에서는 NGS기술과 현미경적 방법을 통해 핵심인자의 결핍이나 외부환경에 따른 유전체 구조의 시공간적인 변화 (4D Nucleome)를 측정함으로써 유전체구조의 조절기작과 유전체구조의 변화로 인한 세포내 영향에 대한 심층적인 연구를 수행합니다. 유전체구조형성을 위해 핵심적인 역할을 하는 genome organizer로 condensin, cohesin, mediator 등이 있는데, 분열성 효모의 genome organizer를 매개로 한 4D Nucleome을 규명하고 이를 고등생물에 적용하고자 합니다.
 
연구 분야  
 

 1. 3D genome-organizing mechanisms and their functions in the yeast model as well as in the human system

본 연구실은 3차원적 유전체 구조형성에 관여하는 architectural protein들의 작용 메커니즘을 fission yeast Schizosaccharomyces pombe를 통해 연구한다. 본 연구진은 2016년 Nat Genet 논문과 2017년 Nat Struc Mol Biol 논문을 통해 Condensin과 Cohesin이 세포주기에 따라 어떤 구분되는 역할을 수행하는지 밝힌바 있다. 특별히 Condensin은 Ace2와 Ams2 같은 transcription factor와 결합하여, 그들의 target gene들 사이에 long range association을 매개함을 보였다.

계속되는 연구를 통해 본 연구실은 Condensin에 의한 genomic association이 실질적으로 유전자의 발현에 영향을 미치는지, transcription factories에 어떻게 작용하는지 들여다 보고자 한다. 아울러 다양한 환경에서 Condensin을 매개로 한 전체 genome의 organization을 Hi-C, ChIA-PET, 4C-seq 등을 통해 분석하고자 한다.

 2. Polymicrobial interaction in skin microbiome

본 연구진은 진균-세균 상호작용 조건에서 진균 혹은 3D genome organization에 어떤 변화가 있는지 TAD 혹은 Compartment 단위로 분석하고, genome structure와 유전자 발현의 상관관계를 분석하고자 한다.

더 나아가 피부환경에 서식하는 미생물들의 inter-kingdom간 상호작용의 메커니즘을 분석하고 이를 억제할 수 있는 약물개발을 목표로 한다.

 3. Epigenetic control of viral latency and mapping EBV docking sites on the host chromosome

EBV, KSHV, HPV는 episome 형태로 그 genome이 숙주의 염색체에 부착하여 mitosis 시 자기 유전자를 보존하는 방식을 택한다. 그를 매개하는 Episome Maintenace Proteins (EMP)로 각각 EBNA1, LANA, E2 단백질이 알려져 있다. 바이러스 잠복기 동안 이들 episome은 숙주 염색체에 부착되어 숙주 염색체의 유전자 발현에 영향을 미치고 oncogene의 발현도 유발하여 tumor virus로 작용한다.

EBV는 주로 B 세포에 감염되어 B cell lymphoma 등의 cancer를 유도함이 알려져 있지만, EBV episome이 숙주 염색체의 어느 부위에 부착되는지는 알지 못한다. 본 연구진은 EBV episome의 tethering sites를 분석하기 위해 4C-seq analysis를 수행하였고, 그 결과 유전자 수준의 부착부위에 대한 정보를 얻게 되었다. 이 결과는 2020년 Nat Comm을 통해 발표 되었다.

이후 연구에서 본 연구진은 전체 숙주세포의 genome structure에서 EBV episome이 부착되는 부위를 분석함으로써 EBV episome에 의한 숙주 유전자 조절의 메커니즘을 심도있게 분석하고자 한다.
 
연구 성과  
 

- Publications

Non-mitochondrial aconitase regulates the expression of iron-uptake genes by controlling the RNA turnover process in fission yeast
J Microbiol. 2021 Dec;59(12):1075-1082. doi: 10.1007/s12275-021-1438-4. Epub 2021 Oct 26.
Cho SY, Jung SJ, Kim KD*, Roe JH* (*: corresponding author)
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12275-021-1438-4

Potential roles of condensin in genome organization and beyond in fission yeast
J Microbiol 2021 May;59(5):449-459. doi: 10.1007/s12275-021-1039-2. Epub 2021 Apr 20.
Kim KD
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12275-021-1039-2

Epigenetic specifications of host chromosome docking sites for latent Epstein-Barr virus
Nat Commun. 2020 Feb 13;11(1):877. doi: 10.1038/s41467-019-14152-8.
Kim KD, Tanizawa H, De Leo A, Vladimirova O, Kossenkov A, Lu F, Showe LC, Noma KI, Lieberman PM.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-14152-8

Involvement of condensin in cellular senescence through gene regulation and compartmental reorganization.
Nat Commun. 2019 Dec 12;10(1):5688. doi: 10.1038/s41467-019-13604-5.
Iwasaki O, Tanizawa H, Kim KD, Kossenkov A, Nacarelli T, Tashiro S, Majumdar S, Showe LC, Zhang R, Noma KI.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13604-5

Architectural alterations of the fission yeast genome during the cell cycle.
Hideki Tanizawa, Kyoung-Dong Kim, Osamu Iwasaki, and Ken-ichi Noma (2017)
Nat. Struct. Mol. Biol., 24(11): 965-976

Transcription factors mediate condensin recruitment and global chromosomal organization in fission yeast.
Kyoung-Dong Kim*, Hideki Tanizawa*, Osamu Iwasaki, and Ken-ichi Noma (2016)
Nat. Genet., 48(10): 1242-1252 (*: co-first author)

The Iron uptake repressor Fep1 in the fission yeast binds Fe-S cluster through conserved cysteines.
Hyo-Jin Kim, Kang-Lok Lee, Kyoung-Dong Kim, and Jung-Hye Roe (2016)
Biochem Biophys Res Commun. 478 (1):187-192

An IF-FISH approach for covisualization of gene loci and nuclear architecture in fission yeast.
Kyoung-Dong Kim, Osamu Iwasaki, and Ken-ichi Noma (2016)
Methods Enzymol. 574:167-80

Interaction between TBP and condensin drives the organization and faithful segregation of mitotic chromosomes.
Osamu Iwasaki, Hideki Tanizawa, Kyoung-Dong Kim, Yuhki Yokoyama, Christopher J. Corcoran, Atsunari Tanaka, Emmanuel Skordalakes, Louise C. Showe, and Ken-ichi Noma (2015)
Mol Cell. 59:755-67

Centromeric motion facilitates the mobility of interphase genomic regions in fission yeast.
Kyoung-Dong Kim, Hideki Tanizawa, Osamu Iwasaki, Christopher J. Corcoran, Joseph R. Capizzi, James E. Hayden, and Ken-ichi Noma (2013)
J Cell Sci.126:5271-83.
 
     
 
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 지도교수: 김경동 교수

   (2022년 현재)
 박사 후 연구원: 조수연
 석박사 통합과정: 안성호, 김지현, 이재민, 박선주
 석사과정: 김호중
 Contact : kdkim0122@cau.ac.kr, Lab: +82-31-670-3359
 Homepage: https://sites.google.com/view/cau-egl/home
 
     
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등록일 2022.09.12
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