초록 ▼

연구개요
다양한 환경에서 생명체 세포는 구성 성분들의 정교한 네트워킹을 통해 전체적 안정성을 유지하며 성장하는데 이러한 성장의 법칙과 조직화 원리를 이해하기 위하여, 첫째 유전체 분석된 종에 대해 통합 세포 네트워크를 구축하고 종간 비교 연구를 수행하고자 하였다. 둘째 통합 세포 네트워크의 안정성과 성장을 가능케 하는 기능적 조직화 원리를 연구하고자 하였는데 구체적으로 세포 구성 성분의 기능적 중요성을 계산하고 환경 제약에 따라 상이한 거동을 보이는 단백질체 클러스터의 조직 및 작동 원리를 규명하고자 하였다. 셋째로 연결망에서

연구개요
다양한 환경에서 생명체 세포는 구성 성분들의 정교한 네트워킹을 통해 전체적 안정성을 유지하며 성장하는데 이러한 성장의 법칙과 조직화 원리를 이해하기 위하여, 첫째 유전체 분석된 종에 대해 통합 세포 네트워크를 구축하고 종간 비교 연구를 수행하고자 하였다. 둘째 통합 세포 네트워크의 안정성과 성장을 가능케 하는 기능적 조직화 원리를 연구하고자 하였는데 구체적으로 세포 구성 성분의 기능적 중요성을 계산하고 환경 제약에 따라 상이한 거동을 보이는 단백질체 클러스터의 조직 및 작동 원리를 규명하고자 하였다. 셋째로 연결망에서 교란의 확산 과정에 대한 모델림 및 이론을 개발하고 성장 및 조직화의 본질을 탐색하고자 하였다.

연구 목표대비 연구결과
첫째, 통합 세포네트워크의 구축 및 특성 연구로서, 수천 종 생명체 세포의 신진대사 연결망을 복원하고 종간 비교하여 대사 반응 및 종의 진화 나이의 분포를 규명하고 이를 재현하는 대사 연결망 진화 모형을 제안, 분석하였다. 대장균의 유전자, 단백질, RNA 를 아우르는 통합 세포 연결망을 구성하고 매개중심성과 연결선수 분포 등 구조적 특성을 분석하였다. 둘째로, 세포 연결망의 안정성과 성장을 위한 조직화 원리 이해를 위해, 수백종 박테리아의 대사 연결망에 플럭스 밸런스 분석을 수행하여 개별 대사반응의 필수성을 결정하고 필수 반응 비율 및 진화 나이의 관련성을 종간 비교 이해하였다, 자원경쟁 있는 상호 호혜 네트워크에서 공진화 모형을 통해 종간 상호작용과 구조, 번성도의 관계를 정량적으로 규명하였으며, 상이한 외부 환경에 반응하는 대장균 단백질 섹터들의 내적 연결 구조를 파악하였고, 국제 교역의 상품별 교역량 데이터로부터 그 엔트로피를 계산하고 교역량 분포와 경제 성장 사이의 상관관계를 연구하였다. 셋째로, 연결망 안정성의 위협이 되는 교란 확산 패턴을 이해하기 위해, 수천종의 대사 연결망 구조 데이터를 교란 확산 관점에서 분석하였고, 불균일한 연결망에서의 확산 현상이 허브 감염 시점에 따라 큰 요동을 보임을 발견하고 감염 시간이 더 잘 정의되는 양임을 입증하였으며 이에 대한 이론을 개발하였다. 또한 상품공간에서 자본의 이동을 통계물리 모형인 URN 모형으로 표현할 수 있음을 보이고 모형의 특성과 실제 데이터를 연결하여 이해를 높였다.

연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 환경과 역동적으로 상호 작용하고 성장하는 비평형 상태에 놓인 다양한 복잡계의 성장 패턴 및 이를 가능케 하는 구조적, 기능적 조직화 원리를 데이터 분석과 모델링, 대수적 분석을 통해 규명하였다. 다양한 데이터를 통해 드러나는 이들 복잡계의 모습은 이름 그대로 복잡하고 무질서해 보이나 기술한 바와 같이 외부환경과 상호작용하는 열린 시스템이고 또한 성장한다는 공통점을 지니고 있어 이에 기반한 공통적, 보편적인 특성이 있을 것으로 기대되며 본 연구 결과는 이에 대한 대답을 제시하였다고 보여진다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• I. 통합 세포 네트워크의 구축 및 특성 연구 ... 5
• II. 세포 네트워크의 안정성과 성장의 조직화 원리 연구 ... 9
• III. 교란의 확산 과정에 대한 모델링 및 이론 개발 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 35