Research

Super-resolution imaging

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하늘에 반짝이는 별이 보인다. 매우 밝아보인다. 그렇게 밝은 빛이 하나의 별에서 나오는 것인지, 두 개의 서로 다른 별이 매우 가까운곳에 위치해서 우리 눈으로 구분이 안되는 것인지 알아낼 수 있는 방법이 별로 없다. 가까운 곳에 위치한 별 두개가 동시에 빛을 낸다고 하면, 별은 지구로부터 눈으로 구분할 수 없을 만큼 멀리 있어 하나의 별인지 두개의 별인지 확인하기가 어렵다. 이를 구분할 수 있는 방법이 있을까?

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만약에 세포 내에 단백질의 구조 혹은 움직임을 관찰하기 위해서 별처럼 빛을 내는 형광분자를 표지 하면 모든 단백질을 관찰 할 수 있을까?이제는 별에서와 달리 단백질들은 너무 작아서 단백질이 하나인지 두개인지 구분이 힘들다. 이를 구분할 수 있는 방법이 있을까?

방법이 있다. 만약에 단백질에 각각 표지되어 있는 형광 분자를 끄고 켜는 것을 우리가 제어 할 수 있다면, 하나를 켜고 다른 하나를 끌 수 있다면, 형광 분자가 하나인지 두개인지 혹은 그 보다 더 많은지 확인 할 수 있다. 이를 초고분해능 형광 현미경법, super-resolution imaging이라 한다.

우리 연구실에서는 이 초고분해능 형광 현미경법을 더 발전시키는 기술을 개발하고자 한다.

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Study the molecular mechanism underlying the degenerative brain diseases

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생체내 많은 현상은 단백질간의 상호작용으로 제어 되는 경우가 많다. 다시 말하면 세포 내는 매우 정교한 화학 반응의 동적 평형 상태를 유지하고 있다. 하지만 이 균형이 깨어지는 순간 우리 몸은 이상 반응을 할 가능성이 높아진다. 이는 우리의 몸을 관장하는 뇌에서도 예외가 아니고, 우리가 알고 있는 많은 뇌질환이 화학적 평형이 깨짐의 파급 효과로 나타나는 것으로 추정되고 있다. 이 연구에서는 퇴행성 뇌질환을 일으키는 단백질 간의 상호 작용을 기초적인 화학적 개념을 통해서 설명하고자 한다. 주요한 기술로는 single molecular spectroscoy 와 super-resolution imaging 이 사용된다.

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Computer Chemistry (Quantum Calculation, Machine Learning)

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언제 부턴가 우리 주머니 속으로 컴퓨터가 들어왔어요. 컴퓨터가 정말 소형화된 것도 있지만 그만큼  기능이 다양화 되었다는 말입니다. 그런데 우리가 원래 쓰고 있던 큰 크기의 컴퓨터는 더 좋아졌어요. 심지어 사람들만이 가능할 것 같았던 학습을 하기 시작했어요. 물론 기계적인 학습이지만, 어쨌든 할 수 있게 되었어요. 우리 연구실에서는 이런 컴퓨터를 이용한 기계 학습을 통해서 화합물의 전기적 특성을 예측하는 연구를 하고 있습니다.