AI미생물유전체 연구실

AI미생물유전체 연구실

차의과학대학교 바이오식의약학과 · 일반대학원 생명과학과

미생물로 사람의 건강을 지킵니다. 연령대별 건강 관리부터 고령사회가 마주할 문제까지, 미생물 유전체와 AI를 함께 써서 오래 풀리지 않던 것들을 다시 봅니다.

연구 소개 영상 · 강가에서 미생물을 건져 올리던 일에서 유전체를 읽는 일로, 그리고 생애 전 주기의 건강으로 이어집니다.

연구실 소개
미생물로 사람의 건강을 지킵니다

이 연구실은 오랫동안 자연에서 새로운 미생물을 찾아 이름을 붙이는 일을 해왔습니다. 강물과 흙, 조류와 염호, 심지어 에어컨 안에서까지 그때껏 알려지지 않았던 세균을 분리해 학계에 처음 보고했습니다.

동시에 미생물이 서로 신호를 주고받고 무리를 이루는 방식을 연구했고, 오염된 땅을 되살리는 미생물의 힘을 다뤘습니다.

이제 그 축적 위에 인공지능을 올립니다. 강가에서 균을 건져 올리던 일을 공개된 유전체 데이터 속에서 먼저 찾아내는 일로 바꾸고 있습니다.

다다르려는 곳은 사람의 건강입니다. 몸이 자라는 시기, 한창 일하는 시기, 그리고 노년은 필요한 것이 서로 다릅니다. 연령대마다 다른 건강 문제를 미생물로 다루는 것, 그리고 세계에서 가장 빠르게 늙어가는 사회가 마주할 문제에 미리 답을 준비하는 것이 이 연구실이 가려는 방향입니다.

목표
01

안전한 미생물 자원을 확보한다

병원균에 기대지 않고도 필요한 물질을 만들어낼 수 있는 균주를 찾아냅니다. 사람이 오랫동안 먹어온 미생물이 그 출발점입니다.

02

연령대마다 다른 건강 문제를 다룬다

20~40대 남성의 통풍, 폐경 이후 여성과 고령자의 뼈와 혈관, 노년의 근감소와 회복력처럼 생애 시기마다 달라지는 문제를 각각에 맞게 다룹니다.

03

고령사회가 마주할 문제에 미리 답한다

한국은 세계에서 가장 빠르게 늙어가고 있습니다. 지금 필요한 것은 병이 생긴 뒤의 치료가 아니라 오래 건강하게 지내는 방법입니다. 미생물이 그 열쇠가 될 수 있습니다.

04

찾는 방법 자체를 바꾼다

흙에서 퍼 와 하나씩 확인하던 순서를 뒤집어, 공개 데이터에서 먼저 찾고 실험은 확인에 씁니다. 이 절차를 다른 연구자도 쓸 수 있게 문서로 남깁니다.

전략
🔎

데이터 우선 탐색

실험을 시작하기 전에 공개 유전체와 특허를 먼저 뒤집니다. 균 100개를 찍어 확인하는 대신, 근거가 있는 5~10개만 확보해 실험합니다. 비용과 시간이 한 자릿수 배 차이 납니다.

🛡️

안전성 우선

성능이 좋아도 안전을 증명하기 어려우면 산업으로 넘어가지 못합니다. 그래서 사람이 먹어온 기록이 있는 균에서 출발합니다. 규제 통과와 식품 적용까지를 처음부터 설계에 넣습니다.

🧭

기전 중심

평균을 내는 대신 왜 그런 일이 일어나는가를 경로로 추적합니다. 결과만 모으면 반대되는 보고 앞에서 멈추지만, 작동 원리를 알면 무엇을 바꿔야 하는지가 보입니다.

실행 계획
1단계탐색 기반 구축~1년
  • 게놈 마이닝 절차를 파이프라인으로 정착 (씨앗 → 검색 → 유전자 이웃 → 후보 목록)
  • 주제별 선행연구·특허 지형 확보
  • 연구 자료와 방법을 공개 문서로 정리해 연구실 자산으로 축적
2단계실증1~2년
  • 후보 균주 분양·확보, 양성대조군 포함
  • 검증 사다리 완주 (효소 특이 분해 → 구조 분석)
  • 소규모 배양으로 생산성과 안전성 동시 확인
3단계확장과 이전2~3년
  • 공정 조건 최적화 및 스케일 검토
  • 산업·임상 협력으로 실제 적용 경로 확보
  • 확립된 방법을 다른 주제로 넓혀 적용
예상 성과
📄

학술

유전자섬의 분포와 기원에 관한 논문, 그리고 탐색 방법 자체를 다루는 방법론 논문. 공개 데이터베이스의 주석 오류를 바로잡는 기여도 함께 남습니다.

🧫

자원

병원균에 기대지 않는 생산균주 후보와 그 특성 자료. 확보한 균주는 기탁해 다른 연구자도 쓸 수 있게 합니다.

🏭

산업

안전한 균으로 바뀌면 검증 비용이 줄고 쓸 수 있는 용도가 넓어집니다. 수입에 기대던 소재를 국내에서 만들 근거가 됩니다.

🎓

교육

학생이 데이터와 실험을 함께 다루는 훈련을 받습니다. 유전체를 읽고, 균을 기르고, 구조로 확인하는 전 과정을 한 연구실 안에서 경험합니다.

연구 주제
여섯 개의 문제
🔒

연구 주제는 비공개입니다

여섯 개의 주제를 다루고 있습니다. 아직 아이디어를 다듬고 근거를 모으는 단계라, 정리가 끝나기 전까지는 연구실 내부에서만 봅니다.

연구 실적
연구 실적

연구 분야별로 분류했습니다. 각 논문을 누르면 주제와 방법론, 결과가 펼쳐지며 게재 학술지도 함께 표시됩니다.

🔬신종 미생물 발굴자연에서 그때껏 알려지지 않았던 세균을 분리해 학계에 처음 보고한 연구입니다.10

Amnimonas fluminis sp. nov.Current Microbiology, 76, 2019
주제민물 하천에서 분리한 세균이 기존 어느 속에도 들어맞지 않아, 새로운 속과 종으로 세울 수 있는지 확인했습니다.
방법론16S rRNA 유전자 계통분석에 화학분류·생리생화학 특성을 더한 다상분류(polyphasic taxonomy)로 검증했습니다.
결과기존 종과 뚜렷이 구별되어 신종으로 확정했고, 국제 기준에 따라 학명을 부여했습니다.
Zavarzinia aquatilis sp. nov.Int. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 69, 2019
주제민물에서 분리한 균주가 Zavarzinia 속의 새로운 종인지 규명했습니다.
방법론계통분석과 지방산·퀴논 조성 분석, 생리 특성 비교를 함께 수행했습니다.
결과근연종과 구분되는 특성이 확인되어 신종으로 보고했습니다.
Kaistia algarum sp. nov.Int. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 68, 2018
주제민물 녹조류 Paulinella chromatophora에 붙어 사는 세균을 분리해 정체를 밝혔습니다.
방법론조류 배양체에서 세균을 순수분리한 뒤 다상분류로 동정했습니다.
결과조류와 함께 사는 신종 세균으로 확인했습니다. 조류–세균 공생 연구의 재료가 됩니다.
Solimonas fluminis sp. nov. · Solitalea longa sp. nov.Int. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 68, 2018
주제같은 하천 시료에서 서로 다른 두 계통의 신종 세균을 분리했습니다.
방법론다상분류로 각각 동정하고, Solitalea 속의 기존 기재를 보완했습니다.
결과두 종 모두 신종으로 확정되었으며, 속 수준 기재가 함께 개정되었습니다.
Flavobacterium alvei sp. nov. · Siphonobacter curvatus sp. nov.Int. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 68, 2018
주제하천 환경의 미탐색 세균 다양성을 확인했습니다.
방법론분리 균주의 형태·생리·화학분류 특성과 계통 위치를 종합 분석했습니다.
결과서로 다른 문(phylum)에 속하는 두 신종을 동시에 보고했습니다.
Paraburkholderia aromaticivorans sp. nov., an aromatic hydrocarbon-degrading bacteriumInt. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 68, 2018
주제휘발유로 오염된 토양에서, 방향족 탄화수소를 분해하는 세균을 분리했습니다.
방법론오염토양 농화배양으로 분리한 뒤, 분류학적 동정과 분해능 확인을 병행했습니다.
결과신종으로 확정되었고, 이후 생물정화 연구의 핵심 균주(BN5)가 되었습니다.
Halomonas tabrizica sp. nov., a moderately halophilic bacterium from Urmia LakeAntonie van Leeuwenhoek, 111, 2018
주제이란 우르미아 염호의 고염 환경에 사는 세균을 분리해 규명했습니다.
방법론국제 공동연구로 다상분류를 수행하고 염 농도별 생육 특성을 분석했습니다.
결과중등도 호염성 신종으로 보고했습니다. 극한환경 미생물 자원 확보 사례입니다.
Methylobacterium frigidaeris sp. nov. · Roseomonas aeriglobus sp. nov., from an air conditioning systemInt. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 68, 2018
주제사람이 매일 쓰는 실내 공조 설비 안에도 미기록 세균이 있는지 확인했습니다.
방법론공조 설비 시료에서 균주를 분리하고 다상분류로 동정했습니다.
결과두 종의 신종을 보고했습니다. 생활 공간이 미탐색 미생물 자원의 저장고임을 보였습니다.
Sphingobium paulinellae sp. nov. · Sphingobium algicola sp. nov.Int. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 67, 2017
주제녹조류와 함께 사는 Sphingobium 속 세균의 다양성을 조사했습니다.
방법론조류 배양체에서 분리한 균주들을 계통·화학분류로 비교했습니다.
결과한 조류에서 두 종의 신종을 동시에 확인했습니다.
Cohnella algarum sp. nov. · Sphingomonas frigidaeris sp. nov.Int. J. Systematic and Evolutionary Microbiology, 67, 2017
주제조류 및 공조 설비라는 서로 다른 환경에서 신종 세균을 분리했습니다.
방법론각 환경 시료를 배양·분리한 뒤 다상분류로 동정했습니다.
결과두 신종을 보고하며 분리원의 폭을 넓혔습니다.

🍶발효 미생물과 건강사람이 오랫동안 먹어온 발효식품 속 미생물을 유전체 수준에서 읽는 연구입니다.1

Phenotypic and Whole-Genome Characterization of Enterococcus Isolates from Korean Doenjang and Meju: E. durans Edu-1 as a Food-Grade Probiotic Candidate with Epithelial Wound-Healing ActivityNEWKang J, Kim H-H, Yoon HM, Choi Y, Heo J, Woo Y, Yu S, Lee K-H, Lee YProbiotics and Antimicrobial Proteins, 2026
주제전통 된장과 메주에서 분리한 Enterococcus가 안전하게 먹을 수 있는 균인지, 유전체까지 열어 확인했습니다.
방법론균주를 분리해 생리 특성을 조사하고, 전장유전체를 해독해 항생제 내성 유전자와 병원성 인자를 함께 살폈습니다.
결과E. durans Edu-1 균주가 식품용 프로바이오틱스 후보로 확인되었고, 상피 상처 치유 활성까지 함께 보였습니다.

🧬세균의 병원성과 신호전달미생물이 서로 신호를 주고받고 숙주를 공격하는 원리를 밝히는 연구입니다.6

Pleiotropic effects of N-acylhomoserine lactone synthase ExpI on virulence, competition and transmission in Pectobacterium carotovorumPest Management Science, 80, 2024
주제세균이 개체 수를 세어 행동을 결정하는 신호 시스템(쿼럼 센싱)이 병원성 외에 무엇을 더 좌우하는지 물었습니다.
방법론신호물질 합성 유전자 expI를 제거한 변이주를 만들어 병원성·경쟁력·전파를 각각 비교했습니다.
결과이 유전자 하나가 병원성뿐 아니라 경쟁과 전파까지 함께 조절함을 확인했습니다. 방제 표적으로서의 가치를 보여줍니다.
Disruption of the metC gene affects methionine biosynthesis in Pectobacterium carotovorum and reduces soft-rot diseaseThe Plant Pathology Journal, 39, 2023
주제아미노산을 스스로 만드는 능력이 식물 병원균의 병원성에 얼마나 중요한지 확인했습니다.
방법론메티오닌 합성 경로의 metC 유전자를 파괴한 변이주로 생육과 발병력을 비교했습니다.
결과메티오닌 합성이 막히면 무름병 발병이 크게 줄었습니다. 대사 경로가 방제 표적이 될 수 있음을 시사합니다.
Pyocyanin and 1-hydroxyphenazine promote anaerobic killing of Pseudomonas aeruginosa via single-electron transfer with ferrous ironMicrobiology Spectrum, 10, 2022
주제세균이 스스로 만드는 색소가, 산소가 없는 조건에서는 오히려 자신을 죽일 수 있는지 물었습니다.
방법론혐기 조건에서 색소와 2가 철의 반응을 추적하며 균의 생존을 측정했습니다.
결과색소와 철의 단일전자 전달이 균 자신을 죽이는 것을 확인했습니다. 새로운 항균 전략의 단서입니다.
Substrate binding protein DppA1 increases biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa by inhibiting Pf5 prophage lysisFrontiers in Microbiology, 9, 2018
주제세균이 서로 뭉쳐 막을 이루는 과정에, 세균 안에 숨어 있는 바이러스가 관여하는지 확인했습니다.
방법론수송체 구성 단백질 DppA1의 발현을 조절하며 프로파지 용해와 생물막 형성을 함께 관찰했습니다.
결과이 단백질이 프로파지 용해를 억제해 생물막을 늘린다는 경로를 밝혔습니다.
Tolerance to oxidative stress is required for maximal xylem colonization by Xylella fastidiosaMolecular Plant Pathology, 18, 2017
주제식물이 병원균을 막으려 뿜는 산화 스트레스를, 병원균이 어떻게 견디는지 물었습니다.
방법론산화 스트레스 저항성 변이주를 만들어 물관 정착 정도를 비교했습니다.
결과스트레스를 견디는 능력이 정착의 필수 조건임을 확인했습니다.
ATP-dependent RecG helicase is required for OxyR function in Pseudomonas speciesJournal of Biological Chemistry, 287, 2012
주제DNA를 다루는 효소가 산화 스트레스 대응 스위치와 어떻게 연결되는지 밝혔습니다.
방법론유전자 결손과 단백질 상호작용 분석을 함께 수행했습니다.
결과RecG 헬리케이스가 OxyR 기능에 반드시 필요함을 확인했습니다.

🌊미생물 군집과 생태미생물이 무리를 이루어 환경을 바꾸고 서로를 살리는 방식에 관한 연구입니다.4

Soil pH and rice chlorophyll content as indicators of grain productivity and microbial communityNEWBull. Environmental Contamination and Toxicology, 114, 2025
주제토양의 산성도가 벼의 생산성과 흙 속 미생물 군집을 동시에 좌우하는지 확인했습니다.
방법론논 토양의 pH와 벼 엽록소 함량을 측정하고, 미생물 군집 구조를 함께 분석했습니다.
결과두 가지 간단한 지표만으로 생산성과 미생물 군집을 함께 가늠할 수 있음을 보였습니다.
The self-bleaching process of Microcystis aeruginosa is delayed by a symbiotic bacterium and promoted by methionine deficiencyMicrobiology Spectrum, 10, 2022
주제녹조를 일으키는 남조류가 스스로 색을 잃고 무너지는 과정을, 함께 사는 세균이 늦추는지 확인했습니다.
방법론공생 세균의 유무와 메티오닌 결핍 조건을 조합해 남조류의 탈색 과정을 추적했습니다.
결과공생 세균은 붕괴를 늦추고 메티오닌 결핍은 촉진했습니다. 녹조 제어의 새로운 조절점입니다.
Linkage between bacterial community-mediated hydrogen peroxide detoxification and the growth of Microcystis aeruginosaWater Research, 207, 2021
주제녹조 남조류가 과산화수소를 견디는 힘이 스스로의 것인지, 주변 세균에게서 오는 것인지 물었습니다.
방법론세균 군집을 조작하며 과산화수소 분해와 남조류 생육을 함께 측정했습니다.
결과주변 세균의 해독 작용이 남조류 생육을 뒷받침함을 확인했습니다. 녹조 제어에서 군집을 봐야 하는 이유입니다.
Metabolic and stress responses of Acinetobacter oleivorans DR1 during long-chain alkane degradationMicrobial Biotechnology, 10, 2017
주제기름 성분을 분해하는 세균이 그 과정에서 어떤 대사·스트레스 부담을 지는지 살폈습니다.
방법론장쇄 알케인 분해 조건에서 대사 변화와 스트레스 반응을 함께 추적했습니다.
결과분해 능력과 스트레스 대응이 맞물려 있음을 보였습니다. 정화 효율을 높이는 단서가 됩니다.

🌱환경 정화와 생분해오염된 땅과 물을 미생물의 힘으로 되살리는 연구입니다.3

Biodegradation of naphthalene, BTEX and aliphatic hydrocarbons by Paraburkholderia aromaticivorans BN5Scientific Reports, 9, 2019
주제앞서 분리한 신종 세균이 실제로 어떤 오염물질을 어디까지 분해할 수 있는지 확인했습니다.
방법론나프탈렌·BTEX·지방족 탄화수소를 각각 기질로 주고 분해 능력과 경로를 분석했습니다.
결과여러 계열의 유류 오염물을 폭넓게 분해함을 확인했습니다. 현장 적용 가능성을 보인 결과입니다.
Construction and evaluation of a Korean native microbial consortium for bioremediation of diesel-contaminated soilFrontiers in Microbiology, 9, 2018
주제외래 균이 아니라 국내 토양에서 온 미생물만으로 경유 오염을 정화할 수 있는지 시험했습니다.
방법론국내 분리 균주를 조합해 컨소시엄을 구성하고 오염토양에서 정화 효율을 평가했습니다.
결과국내 자생 미생물만으로 효과적인 정화가 가능함을 보였습니다. 생태계 교란 우려를 피할 수 있습니다.
Effects of non-ionic solute stresses on biofilm formation and lipopolysaccharide production in Escherichia coli O157:H7Research in Microbiology, 163, 2012
주제식중독균이 주변 환경의 삼투 스트레스에 어떻게 반응하며 생존 전략을 바꾸는지 살폈습니다.
방법론비이온성 용질로 스트레스를 준 뒤 생물막 형성과 지질다당류 생산을 측정했습니다.
결과스트레스 조건이 생물막과 표면 구조를 바꾼다는 것을 확인했습니다. 식품 위생 관리와 직결됩니다.
연구진
연구진

미생물 유전체와 인공지능을 함께 써서 사람의 건강을 다룹니다.

연구책임자 (Lead)
이윤호 교수
식품미생물학 및 세균유전자학 · 차의과학대학교
yunho.lee@cha.ac.kr
석사과정 · 1명
학부과정 · 2명
협력 · AIForA Lab (일반대학원 AI헬스케어융합학과, 박대근 교수) — AI 방법론 지원
자료실
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안내 01
NCBI 계정과 API 키 발급
유전자 데이터베이스를 쓰기 전에 필요한 것. 계정을 만드는 일부터 키를 안전하게 보관하는 방법까지 정리했습니다.
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안내 02
GenBank 게놈 마이닝 방법
공개된 유전체 데이터에서 원하는 유전자를 가진 균을 찾아내는 절차를 단계별로 설명합니다.
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안내 03
연구 포털 제작 방법
연구실 웹 공간에 자기 페이지를 올리는 방법. 파일을 올리는 일부터 데이터베이스를 쓰는 일까지 다룹니다.
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안내 04
이 포털을 관리하는 방법
연구진이 직접 이 포털을 고치고 늘려 나가는 방법. 국문과 영문이 항상 함께 바뀌도록 만들어져 있습니다.
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