생물학 명강 3

▣ 출판사서평

세포 구석구석까지 탐험하는 지적 도전
국내 저명 생물학자들의 핵심 연구 16가지
지적 자극으로 우리의 전두엽을 즐겁게 해주는 책!

“분자·세포생물학 분야의 발전은 베일에 싸여 있던 생명의 신비를 한 꺼풀씩 벗겨내고 있으며, 우리가 그토록 궁금해 하던 수많은 질문들에 대해 차근차근 해답을 제시하고 있습니다. 생명체의 분화, 발생, 성장, 노화 등의 과정은 대단히 복잡하고 정교한 유전적 회로 조절을 통해 이뤄집니다. 이 책을 통해 다양하고 역동적인 생명현상의 원리를 배움으로써, 독자들이 생명의 신비를 조금씩 이해할 수 있게 되기를 바랍니다.”
_이상열(제24대 한국분자세포생물학회 회장)

신경세포, 줄기세포, 암, DNA, RNA, 단백질, 후성유전…
생명현상을 이해하는 여정은 ‘나’와 ‘우리’를 탐험하는 여행

우리나라 최고의 생명과학자들이 지금 붙들고 있는 질문은 무엇일까? 경암바이오시리즈 『생물학 명강3』(한국분자세포생물학회 기획)은 국내 저명 생물학자 16명이 생물학계의 핵심 주제를 대중의 눈높이에서 소개하는 책이다.
화학적 암 예방 분야의 세계적 권위자인 서영준 서울대 교수(약학과), 암 조절 유전자 발현에 대한 연구로 유명한 백성희 서울대 교수(생명과학부) 등 주목할 만한 16명의 생명과학자들이 이 책의 저자로 참여했다. 각 저자들은 한국분자세포생물학회가 주관하는 경암바이오유스캠프 강연을 청소년과 일반 대중이 쉽게 이해할 수 있게 글로 풀어냈다. 이 책의 전작으로 나온 『생물학 명강1』, 『생물학 명강2』는 미래창조과학부 인증 우수과학도서로 선정된 바 있다.
1부 ‘뇌’에서는 뇌의 기능과 신경세포의 특성, 2부 ‘줄기세포와 암’에서는 줄기세포 연구의 잠재성과 암 연구의 현주소, 3부에서는 유전자 발현과 관련하여 다양하게 이뤄지고 있는 DNA, RNA, 단백질 연구를 다루고 있다.
이번 책에서 중점적으로 다루는 것은 뇌, 줄기세포, 암, 그리고 유전자 발현이다. 뇌는 어떻게 기억을 저장하는지, 우리는 어떻게 기억을 끄집어낼 수 있는지, 시냅스 단백질에 이상이 생기면 어떤 일이 생기는지, 역분화줄기세포(iPS세포)로 무엇을 할 수 있는지, 암줄기세포란 무엇인지, 무엇이 특정 유전자의 발현을 켜고 끄는지(ON/OFF) 등 뇌, 줄기세포, 암, 유전자 발현과 관련된 핵심 질문들과 탐색들을 만날 수 있다. 마치 긴장감 넘치는 수술 현장을 실시간으로 엿보는 것처럼, 생명과학자들이 실제 어떤 방식으로 연구를 수행하는지를 실감나게 접할 수 있는 것이 특징이다.
가령 선웅 고려대학교 교수(의과대학)는 새로 만들어진 신경세포 중 대부분의 신경세포가 죽어서 없어지는 것에 주목하고는, 왜 그런지 그 이유를 탐색했던 연구 결과를 최대한 쉽게 풀어낸다. 선웅 교수 연구팀은 쥐를 대상으로 새로 만들어진 신경세포들을 죽지 않게 했고, 그 결과 이런 쥐들의 경우 학습 능력이 떨어진다는 사실을 발견했다. 이 실험을 통해 연구팀은 우리 뇌는 생성된 세포의 나머지 3분의 2를 죽임으로써 신경망의 안정성을 유지한다는 결론을 이끌어낸다.
박철승 광주과학기술원 교수(생명과학부)는 신경세포들이 어떻게 전기에너지를 만드는 것인지를 매우 상세하게 소개해준다. 세포막 안팎의 이온 농도 차이로 인해 세포가 전기적인 신호를 만들어낸다는 것을, 때론 네른스트의 공식을 설명해가며 때론 칸막이가 있는 수조를 예로 들어가며 신경세포에서 실제 벌어지고 있는 현상을 설명해낸다. 이같이 친절하고 상세한 설명을 전문 서적이 아닌 일반 대중 책에서 접하기란 쉽지 않을 것이다.
microRNA(혹은 miRNA)을 둘러싼 최신 연구들은 박충모 서울대 교수(화학부)의 글에서 알파에서 오메가까지 속 시원하게 다뤄진다. 저자는 심상찮은 질문은 던진다. “DNA는 단순한데 왜 우리 몸은 복잡한가?” 그는 다양한 종류의 RNA와 그것들의 기능에 주목하면서, miRNA가 어떻게 mRNA의 기능을 억제하거나 분해시키는지, circRNA가 어떻게 miRNA를 제거하는지, siRNA와 siPEP란 무엇인지 등을 촘촘하게 설명해준다.
이처럼 이 책이 우리를 데려가는 곳은 바로 현재진행형으로 바뀌고 있는 생명과학 연구 현장이다. 독자들은 심장 박동이 뛰듯이 살아 숨 쉬는 생명과학의 현재를 체감할 수 있을 것이다.
또한 각 글마다 더 쉽게, 더 직관적으로 파악할 수 있게 하는 신인철 한양대 교수(생명과학과)의 재치 넘치는 카툰도 읽는 재미를 쏠쏠하게 할 것이다.


경암바이오 시리즈란?
경암바이오유스캠프 강연을 바탕으로 한 생물학 분야 과학도서 시리즈. 한국분자·세포생물학회는 지난 2005년부터 생명과 학 연구를 소개하기 위해 청소년을 대상으로 경암바이오유스 캠프를 진행해왔으며, 이 캠프에는 지금까지 100여 명이 넘는 국내 저명 과학자와 7000명 이상의 학생들이 참여했다. 해마다 행사 규모가 커져, 2009년부터는 경암교육문화재단(이사장 송금조)이 적극 지원하고 있다. 경암바이오유스캠프는 수천 명의 신청자 가운데 1000여 명의 학생을 뽑아서 진행하고 있는, 생물학 분야에서 가장 인기 있고, 영향력 있는 청소년 대상 대중강연이다.

▣ 작가 소개

고기남 건국대학교 의학전문대학원 교수
서울대학교를 졸업하고, 미국 위스콘신주립대학교에서 박사학위를 받았다. 미국 국립암연구소 박사후 연구원, 독일 막스플랑크 생의학연구소 선임 연구원을 거쳐, 현재 건국대학교 의학전문대학원 교수로 재직 중이다. 국제독성학회 칼스-스미스 연구상(2003), 독일 NRW 줄기세포학회 연구상(2007), 국제줄기세포학회 젊은 과학자상(2008), 국제줄기세포학회 포스터상(2009) 등을 수상했다.

고재원 연세대학교 생명시스템대학 생화학과 교수
한국과학기술원(KAIST)에서 생물학을 전공했으며, 동 대학원에서 신경생물학으로 이학석사 및 이학박사학위를 받았다. 미국 텍사스주립대학교 의과대학 연구원, 스탠퍼드대학교 의과대학 연구원 등을 거쳐, 2011년 9월부터 연세대학교 생명시스템대학 생화학과 교수로 재직 중이다. 시냅스의 구조 및 기능을 조절하는 분자 기전에 관심을 갖고 있으며, 현재 시냅스 접착단백질들의 기능 연구를 통한 각종 뇌 질환의 병인 기전을 연구하고 있다. 청암펠로우쉽(2011), 아산의학상(젊은의학자 부문, 2014) 등을 수상했다. 역서로는 『분자세포생물학』(공역) 등이 있다.

김재호 부산대학교... 의학전문대학원 교수
서울대학교를 졸업하고, 포항공과대학교에서 박사학위를 받았다. 포항공과대학교 박사후 연구원과 미국 존스홉킨스 의과대학 박사후 연구원을 거쳐, 현대 부산대학교 의학전문대학원 교수로 재직 중이다. 한국분자ㆍ세포생물학회 Blue ribbon Lecture Award(2009), 기초의학회 젊은기초의학자상(2011), 한국생화학분자생물학회 동천신진과학자상(2011), 대한생리학회 유당학술상(2011) 등을 받았다.

김형기 고려대학교 생명공학부 교수
영남대학교에서 동물생명공학을 전공했다. 서울대학교에서 동물세포공학 전공으로 석사 학위를, 미국 미네소타대학교에서 분자세포생물학 전공으로 박사학위를 받았다. 하버드 의학대학원 다나-파버 암연구소 박사후 연구원으로 종양생물학을 연구하였으며, 현재 고려대학교 생명공학부 교수로 재직 중이다. 2011년부터 대한신경종양학회 다학제 Translational Research 위원장을 맡고 있다. 고려대학교 생명환경과학 대상(2008)을 수상했다. 주로 암줄기세포 생성 유전자들의 작용 기전과 종양 혈관에 의해 암줄기세포가 역분화되어 발생하는 기전에 대해 관심을 갖고 연구를 진행 중이다.

박철승 광주과학기술원 생명과학부 교수
연세대학교를 졸업하고, 미국 브랜다이스 대학교에서 박사학위를 받았다. 하버드대학교 박사후 연구원, 록펠러대학교 박사후 연구원을 거쳐, 현재 광주과학기술원 생명과학부 교수로 재직 중이다. 광주과학기술원 생명과학 고급인력양성사업단(BK21) 단장을 지냈으며, 현재 국가지정연구실(NLRL) 연구책임자를 맡고 있다. 이온 채널의 활성 및 조절을 통한 신경세포의 기능에 관심을 갖고 포타슘 채널을 중심으로 연구를 진행 중이다.

박충모 서울대학교 화학부 교수
서울대학교를 졸업하고 미국 뉴욕주립대학교에서 박사학위를 받았다. 뉴욕주립대학교 박사후 연구원, 금호생명환경과학연구소 책임연구원을 거쳐, 현재 서울대학교 화학부 교수로 재직 중이다. 이달의 과학기술자상(2001), 한국생명과학자상(2002), 한국식물학회 최고학술상(2011), 서울대학교 연구상(2012) 등을 수상했다.

백성희 서울대학교 생명과학부 교수
서울대학교에서 분자생물학 전공으로 박사학위를 받았다. 미국 캘리포니아대학교 샌디에고 캠퍼스, San Diego 연수연구원과 연구교수를 거쳐, 현재 서울대학교 생명과학부 교수로 재직 중이다. 암세포의 성장과 사멸에 관심을 가지고 있으며, 현재 크로마틴 다이나믹스를 통한 유전자 조절 과정을 연구하는 중이다. 삼성행복대상(2014년), 올해의 여성과학기술자상 (2012년), 로레알 여성과학자상 (2011년) 등을 수상했다. 세계적으로 우수한 연구 업적을 인정받아 서울대 창의선도연구자로 선정되어 지원받고 있다.

서영준 서울대학교 약학과 교수
서울대학교를 졸업하고, 미국 위스콘신대학교에서 박사학위를 받았다. 미국 MIT 박사후 연구원, 예일대학교 의과대학 조교수를 거쳐, 현재 서울대학교 약학과 교수로 재직 중이다. 이선구 약학상(1998), 생명약학연구회 우수논문상(2004), 한국생화학분자생물학회 최다인용상(2004), 과학기술부 이달의 과학기술자상(2006), Worldnutra Merit Award(2006), 한국과학기자협회 올해의 과학인상(2008), 미국 럿거스대학교 Elizabeth C Miller & James A. Miller 우수학자 강연상(2011), 제14회 한국과학상(2011) 등을 수상했다.

선웅 고려대학교 의과대학 교수
서울대학교를 졸업하고, 동 대학원에서 박사학위를 받았다. 서울대학교 박사후 연구원, 일본 오사카 의과대학에서 박사후 연구원, 웨이크 포리스트 의과대학 박사후 연구원을 거쳐, 현재 고려대학교 의과대학 해부학교실 교수로 재직 중이다. 과학기술단체총연합 과학기술우수논문상 대상(2006), 고려대학교 석탑강의상 우수강의상(2007, 2008, 2009) 등을 수상했다.

안지훈 고려대학교 생명과학부 교수
서울대학교를 졸업하고, 서울대학교에서 박사학위를 받았다. 서울대학교 기초과학원 연구원, 미국 캘리포니아주 The Salk Institute for Biological Studies 박사후 연구원을 거쳐, 현재 고려대학교 생명과학부 교수로 재직 중이다. 2008년부터 미래창조과학부 창의적연구진흥사업단 단장을 맡고 있다. 과학기술부 국가연구개발 유공자상(2004), 고려대학교 석탑강의상(2005, 2011, 2013, 2014), 고려대학교 Best Paper Award(2007), 한국분자ㆍ세포생물학회 학술상 마크로젠 과학자상(2010), 미래창조과학부 이달의 과학자상(2014), 한국분자ㆍ세포생물학회 학술상(2014), 다산대상(2014), 국가연구개발 우수성과 100선 (2014), 고려대학교 교우회 학술상(2015) 등을 수상했다.

오우택 서울대학교 약학과 교수
서울대학교를 졸업하고, 미국 오클라호마대학교에서 박사학위를 받았다. 텍사스주립대학교 의과대학 갈베스톤 분교 연구원을 거쳐, 현재 서울대학교 약학과 교수로 재직 중이다. 한국파스퇴르연구소 이사장을 맡고 있다. 한국과학기술단체총연합회 과학기술우수논문상(1997), 생명약학연구회 남양알로에 생명약학 학술상(2005), 특허청 특허기술상 세종대왕상(2005), 대한학술원 대한민국학술원상(2006), 송음 이선규 의약학상(2008), 한국과학재단 이달의 과학사장(2009), 한국연구재단 한국과학상(2010), 한국과학기술총연합회 대한민국최고과학기술인상(2010), 한국생화학분자생물학회 DI학술상(2013) 등을 수상했다.

임대식 한국과학기술원 생명과학과 교수
서울대학교에서 미생물학을 전공했으며, 미국 MD앤더슨 암센터에서 박사학위를 받았다. 존스홉킨스 의과대학 박사후 연구원, 성 유다 아동연구병원 박사후 연구원 등을 거쳐 한국과학기술원 교수로 재직 중이다. 2010년부터 한국과학기술원 창의연구원 단장을 맡고 있다. 대전시 이달의 과학기술인상(2004), KAIST Scientific Merit Research Award(2005), 연세 암연구상(2010) 등을 수상했다.

정광환 서강대학교 생명과학과 교수
서강대학교에서 생물학을 전공했으며, 한국과학기술원에서 생물과학으로 석사학위, 미국 텍사스-휴스턴 의과대학에서 미생물 및 분자 유전으로 박사학위를 받았다. 유한화학 연구원, 휴스턴에 있는 막단백질 센터 박사후 연구원을 거쳐, 현재 서강대학교 생명과학과 교수로 재직 중이다. 로돕신의 구조와 기능에 관심을 가지고 있으며, 현재 막전위 변화를 이용한 신경 조절을 연구하는 중이다.

정용 한국과학기술원 바이오및뇌공학과 교수
연세대학교 의과대학을 졸업하고, 동 대학원에서 의학 박사학위를 받았다. 세브란스병원 신경과 전공의 및 전문의, 삼성서울병원 신경과 임상강사, 미국 플로리다대학교 전임의 과정 등을 거쳤다. 현재 한국과학기술원 바이오및뇌공학과 의과학대학원 교수로 재직하면서, 성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 신경과 외래교수를 맡고 있다. 네트워크적인 과점에서 뇌의 기능을 이해하고 뇌 질환을 치료하는 데 관심이 크다. 신경과학회, 뇌기능매핑학회, 임상신경생리학회 등에서 우수연구상을 받았다. 저서로는 『1.4킬로그램의 우주, 뇌』(공저) 등이 있다.

조형택 서울대학교 생명과학부 교수
서울대학교를 졸업하고, 서울대학교 대학원에서 이학 박사학위를 받았다. 미국 미시건주립대학교 MSU-DOE Plant Research Laboratory 박사후 연구원, 펜실베니아주립대학교 박사후 연구원, 충남대학교 교수를 거쳐, 현재 서울대학교 생명과학부 교수로 재직 중이다. 한국식물학회 상임이사를 역임했다. 다세포 생물의 발달 과정에서 다양한 모양과 기능의 세포들이 분화되는 메커니즘에 관심이 크다.

한진희 한국과학기술원 생명과학과 교수
서울대학교를 졸업하고, 서울대학교에서 박사학위를 받았다. 서울대학교 박사후 연구원, 캐나다 토론토대학교 박사후 연구원을 거쳐, 현재 한국과학기술원 생명과학과 교수로 재직 중이다. 한국분자ㆍ세포생물학회 우수포스터상(2001), 아시아-오세아니안 신경과학회 우수포스터상(2002), 과학기술부 10인의 우수과학자상(2007), The Hospital for Sick Children research Institute 우수연구자상(2007), Canadian Institutes of Health Research Brain Star상(2008), NARSAD 젊은과학자상(2008), 포스코 청암재단 청암우수신진교수상(2009) 등을 수상했다.

▣ 주요 목차

머리말 생명의 신비에 한 발짝 더 다가갈 수 있기를
이상열 한국분자·세포생물학회 회장 4

감사의 말 미래 생명과학자들의 꿈과 열정을 위해!
송금조 경암교육문화재단 이사장 6

1부 뇌
시냅스에는 어떤 비밀이 숨어 있는가? _고재원 연세대학교 생명시스템대학 생화학과 교수 12
뇌의 전기적 신호 전달은 어떻게 이루어지는가? _박철승 광주과학기술원 생명과학부 교수 36
내 머릿속의 줄기세포에는 무슨 일이 일어나는가? _선웅 고려대학교 의과대학 교수 58
어떤 과정으로 통증이 일어나는가? _오우택 서울대학교 약학과 교수 82
살아 있는 뇌의 영상은 무엇을 말해주는가? _정용 한국과학기술원 바이오및뇌공학과 교수 102
어떤 신경세포가 기억을 저장하고 불러일으키는가? _한진희 한국과학기술원 생명과학과 교수 126

2부 줄기세포와 암
세포는 어떻게 시간 여행을 하는가? _고기남 건국대학교 의학전문대학원 교수 150
내 몸 안의 줄기세포는 무슨 역할을 하는가? _김재호 부산대학교 의학전문대학원 교수 168
암줄기세포란 무엇인가? _김형기 고려대학교 생명공학부 교수 182
암과의 전쟁에서 이기는 방법은? _서영준 서울대학교 약학과 교수 200
무엇이 암을 발생시키는가? _임대식 한국과학기술원 생명과학과 교수 220

3부 DNA, RNA, 단백질
DNA는 단순한데 왜 우리 몸은 복잡한가? _박충모 서울대학교 화학부 교수 248
후성유전이란 무엇인가? _백성희 서울대학교 생명과학부 교수 278
개화(開花)를 유도하는 물질은 무엇인가? _안지훈 고려대학교 생명과학부 교수 300
미생물은 빛을 어떻게 이용하는가? _정광환 서강대학교 생명과학과 교수 316
식물학자 다윈이 발견한 호르몬은? _조형택 서울대학교 생명과학부 교수 334