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전종철
전종철(Jongcheol Jeon) 저자 이메일 보기
KAIST
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Crosstalk among Set1 complex subunits involved in H2B ubiquitylation-dependent H3K4 methylation

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

진핵세포의 DNA는 히스톤이라는 단백질과 함께 염색사의 기본 단위인 nucleosome을 형성합니다. DNA를 기반으로 하는 DNA replication, DNA recombination, DNA damage response, RNA 전사 등 여러 생명현상들은 해당 기능을 담당하는 분자들의 DNA 접근성에 (DNA accessibility) 의해 조절됩니다. 히스톤 상에 일어나는 methylation, acetylation, phosphorylation, ubiquitylation 등의 여러 modification들은 DNA accessibility를 조절하는 기작으로 잘 알려져 있습니다. 여러 히스톤 modification들은 서로 영향을 주고받기도 하는데, 이를 히스톤 사이의 crosstalk이라 부릅니다. 본 논문은 대표적인 히스톤 crosstalk 인 H2B 유비퀴틸화 의존적 H3K4 메틸화 과정에서 효모 Set1 complex 내 여러 subunit 들의 분자적 기작을 생화학적 분석을 통해 밝힌 연구입니다.

하나의 nucleosome 상에도 많은 종류의 modification이 존재하며 (그림 1) 계속해서 새로운 종류의 modification들이 밝혀져 왔습니다. 또 이들이 이루는 조합은 그 수를 헤아리기 어려울 정도이기 때문에 세포의 상태, 시기 및 외부 환경 변화에 맞추어 DNA 기반의 생명현상들을 조절하는데 큰 다양성을 제공합니다. 제대로 조절되지 않는 히스톤 modification은 때때로 세포 기능의 이상을 초래합니다. 여러 암에서 자주 발견되는 많은 돌연변이들이 히스톤 modification 또는 remodeling과 관련한 유전자 상에 위치하고 있습니다. 따라서 많은 연구진들이 히스톤 modification의 조절 기작을 밝혀내고 이를 통해 세포 내 현상들을 설명하는데 노력을 쏟고 있습니다. 또한 이렇게 밝혀진 정보들은 질병 치료 목적의 활용이 기대되고 있습니다.
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2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

KAIST 생명과학과 진핵세포전사 연구실 (Laboratory of Eukaryotic Transcription) 은 김재훈 교수님의 지도 아래 진핵세포의 RNA 전사과정에서 일어나는 다양한 조절 기작에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 저희 실험실에서는 전사과정을 포함하는 다양한 세포 내 과정들을 조절하는 히스톤 modifier들의 기본적인 기작에 대한 연구에서부터 히스톤 modifier들의 밝혀지지 않은 새로운 substrate을 찾고 그 기능을 밝히는 연구, 시험관 내에서 히스톤 modification을 유도한 chromatin을 통한 각 히스톤 modification들의 기능 및 조절 기작 연구, stem cell 전사인자들의 전사 조절 기작을 밝히고 이에 따른 stem cell의 특징 및 분화에 미치는 영향에 대한 연구 등이 진행되고 있습니다.

저의 경우 연구실에 잘 정립된 생화학적 실험 기법들을 이용하여 분자 수준의 단백질 기능을 밝히는 실험들을 주로 진행하였습니다. 특히 진핵세포전사 연구실은 시험관 내에서 원하는 형태의 histone modification을 지닌 chromatin을 재조합하고 이를 기질로 사용한 히스톤 반응 분석과 전사 분석 기술을 보유하고 있어 다른 연구자들과 차별성을 갖고 단백질의 기작 및 기능을 연구할 수 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

생명에 대해 연구하면서 가장 크게 느낀 것은 생명체와 그 안의 세포가 정말 다양한 모습을 갖추고 있다는 점입니다. 저에게는 이 부분이 생명에 대한 연구를 매력적이게 느끼게 합니다. 하지만 같은 이유로 연구 과정에서 어려움이 있습니다. 다양한 가능성이 때문에 많은 시간을 들여 여러 가설들을 검증해야 합니다. 그렇게 밝힌 가설도 특정 조건 하에서만 증명되거나 세포 내 다른 기작이 존재해서 모든 부분을 설명해주지 못하는 경우가 대부분입니다. 하나를 연구하다 보면 새로 연구해야 할 부분이 끝없이 늘어납니다. 그럼에도 작은 부분이나마 알려지지 않은 것을 하나씩 찾아가는 보람이 생명에 대한 연구를 재미있게 만드는 것 같습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저는 대학원 생활이 비교적 행복했습니다. 제가 하고 싶은 연구를 주로 좋아하는 종류의 실험들로 수행했고 대학원 기간동안 생활을 유지하는데 큰 불편이 없었기 때문입니다. 바꾸어 생각해서 원하는 연구가 아니었고 대학원 생활이 불안정했다면 어땠을까 합니다.  대학원에 진학하려는 후배가 있다면 좋아하는 연구 주제와 방식을 가진 실험실을 선택하면 좋겠다고 조언해주고 싶습니다. 또 비슷한 연구를 하는 주변 대학원생이나 진학하고 싶은 실험실에서 지내는 대학원생들의 생활이 나의 입장에서 충분히 수용 가능한지 확인해보면 많은 도움이 될 것입니다. 더하여 연구와 대학원 생활의 어려운 부분들을 잘 이해해주고 필요할 때 논의할 수 있는 멘토를 만드는 것을 추천합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

얼마전 대학원을 졸업하고 현재에는 Harvard Medical School의 Stephen Buratowski 실험실에서 Postdoc을 시작했습니다. 앞으로는 Single molecular microscopy 기술을 통해 RNA 전사의 initiation 또는 elongation 과정에서 activator, co-activator, general transcription factor 등을 하나의 분자 수준에서 살펴볼 계획입니다. 이를 통해 그동안 궁금하게 여겨졌던 RNA 전사과정에 필수적인 요소들이 어떤 dynamics를 가지고 서로 기능하는지에 대해 직접적인 증거를 얻을 것으로 기대합니다. 이와 함께 제가 박사 과정 중 수행했던 생화학 및 세포생물학적 방법들을 접목하면 좋은 시너지를 낼 수 있을 것입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이 논문을 작성하고 필요한 실험을 하는데 있어 저에게 가장 큰 도움과 영향을 주신 김재훈 교수님께 감사합니다. 교수님께서 신경 써 주셔서 많은 것을 배울 수 있었습니다. 아무것도 모르고 찾아갈 때마다 자상하게 조언을 나누어 주신 한국생명공학연구원 김정애 박사님께 감사의 말을 전합니다. 두 분이 저의 멘토가 되어 주셔서 이 연구를 잘 진행할 수 있었습니다. 고된 실험실 생활을 함께 하며 추억을 나눴던 실험실 멤버들 정영선 박사님, 홍수경 박사님, 동기 민중이 형과 후배 안지혜, 현광범, 서린, 이진경, 박기현, 인선아, 안동주, Hoa에게도 감사합니다. 또 대학원 생활에서 소소한 즐거움을 준 동기들과 여러 친구들에게도 고마움을 전합니다. 끝으로 늘 저를 지지해주시는 친가와 처가 식구들 또 사랑하는 아내 혜나에게 이렇게 글이나마 깊이 감사의 마음을 전합니다.


 등록일 2018-12-18
Category: Biochemistry, Molecular_Biology
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