Laboratory of Genome Architecture and Regulation

유전체 구조 및 조절 연구실

 School of Life Sciences, College of Natural Sciences, Kyungpook National University

Recently, we has been deeply interested in the relationship between aging and changes in gene expression patterns during aging. It is well known that gene expression is altered during aging. However, much remains unknown about 1) why these changes occur and 2) how they are linked to physical impairments associated with aging. We are actively conducting a variety of studies to address these questions, and below are some of our key research topics.

최근 저희 연구실은 노화 중 발생하는 유전자 발현 패턴 변화에 대해 큰 관심을 가지고 있습니다. 노화 중 유전자 발현 패턴의 변화가 일어난다는 사실은 널리 알려져 있습니다. 하지만, 1) 이러한 변화가 왜 일어나는지, 2) 이 변화가 어떻게 노화로 인한 신체적 결함과 연관이 있는지에 대해서는 아직 밝혀진 바가 많지 않습니다. 저희는 이러한 궁금증들을 해결하고자 다양한 연구를 수행 중에 있으며, 가장 대표적인 연구 주제들을 아래와 같이 소개합니다.

Investigating how nuclear envelope disruption during aging affects the epigenome and gene regulation,
and how this is related to aging-associated diseases.

노화 중 일어나는 핵막 구조 붕괴가 후성유전체 및 유전자 발현조절에 미치는 영향과 노화 연관 질병 간의 관계 연구

During aging, the inner nuclear membrane proteins and the nuclear lamina—key components of the nuclear envelope—undergo structural deterioration. This disruption leads to the relaxation and relocation of heterochromatin toward nuclear center, which is normally anchored at the nuclear periphery. As a result, genes that should remain silenced become aberrantly expressed (e.g., expression of muscle-specific genes in the kidney). We aim to identify the common epigenomic features of these misexpressed genes and investigate how their aberrant activation contributes to age-related diseases such as sarcopenia, Metabolic dysfunction-associated fatty liver disease (MAFLD), cardiomyopathy, and pulmonary fibrosis.

노화 중 핵막 단백질인 inner nuclear membrane protein과 nuclear lamina 가 붕괴되며, 이는 핵막 가장자리에 위치하고 있는 heterochromatin을 풀어지게 하고 핵 가운데로 이동하게 만들어 발현되지 않아야 하는 유전자들이 발현됩니다 (예: 신장에서 근육 특이적 유전자의 발현 등). 이렇게 오발현되는 유전자들이 가진 공통적인 특징을 후성유전체 수준에서 규명하고, 이 오발현이 노화로 인한 노화 연관 질병 (근감소증, 비알콜성 지방간,  심근증, 폐섬유증 등)에 어떠한 영향을 미치는지 밝혀내고자 합니다.

Understanding age-related changes in the DNA-binding patterns of genome-organizing transcription factors,
and how these changes impact the epigenome and gene expression.

유전체 구조 및 전사에 영향을 주는 DNA 결합 단백질의 노화 중 DNA 결합 패턴 변화 이해 및
후성유전체와 유전자 발현 조절에 미치는 영향 연구

We hypothesize that the changes in gene expression patterns during aging are driven by alterations in gene regulatory elements (transcription factor, etc.). Among these factors, we are particularly interested in CTCF, a DNA-binding protein that regulates gene expression by forming DNA loops. To explore age-related changes in CTCF binding patterns, we conduct large-scale data mining and big data analysis to uncover the epigenomic characteristics (e.g., TAD formation) of genomic regions where CTCF binding is altered with aging. Through this, we aim to elucidate the role of CTCF in mediating physical dysfunctions associated with aging.

노화 중 유전자 발현 패턴의 변화는 유전자 발현을 조절하는 요소들의 변화로 인해 야기되는 것임을 예상할 수 있습니다. 저희는 다양한 유전자 발현 조절 요소들 (전사인자 등)에 관심을 두고 있습니다. DNA에 결합하여 DNA를 고리 (loop) 형태로 만들어 유전자 발현을 조절하는 CTCF도 그 중 하나입니다. 노화에 따른 CTCF 결합 패턴을 파악하기 위해 대량의 데이터 마이닝 및 빅데이터 분석을 통해 노화 중 CTCF 결합 패턴이 변화하는 유전체 지역의 후성유전적 특성 (TAD 형성 등)을 밝혀내어 노화로 인한 신체적 결함에 있어 CTCF의 역할에 대해 규명하고자 합니다. 또한 앞서 언급한 바와 같이 다양한 유전자 발현 조절 요소에 대해서도 연구하고자 합니다.