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박익범
박익범(Ikbum Park) 저자 이메일 보기
POSTECH
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Nanoscale imaging reveals miRNA-mediated control of functional states of dendritic spines

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

마이크로 RNA (MicroRNA, (miRNA))는 19-25개 염기로 이루어진 짧은 단일 가닥 RNA로서 특정 메신저 RNA에 결합하여 단백질이 만들어지는 것을 억제하며, 세포 증식, 사멸, 발달 및 분화 등의 다양한 생물학적인 기능을 미세 조정하는 역할을 합니다. 특히, 뇌 특이적 마이크로 RNA의 미세 조절기능은 시냅스 발달 및 성숙, 가소성과 기능 발현에 매우 중요한 역할을 한다고 알려져 있으며, 여러 질병과의 연관성에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있지만 기존의 분석 방법으로는 작은 크기의 단일 시냅스에서 극미량으로 존재하는 miRNA의 정량 및 분포를 분석하기에는 한계가 있습니다.

본 연구팀은 2016년 원자 힘 현미경 (atomic force microscopy)을 이용한 단일 세포 내 고민감도 miRNA 분석법 (J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 11664)을 개발하였고, 이 기술을 바탕으로 단일 세포 수준에서 어떠한 표지나 증폭 과정 없이 시냅스의 중요 구성 요소인 수상 돌기 소극체 (dendritic spine) 내 miR-134의 고해상도 시각화 기술을 세계 최초로 개발하였습니다. 더 나아가 시냅스 활성에 따른 수상 돌기 소극체 종류별 miR-134의 차이를 분석할 수 있었으며, 이러한 수상 돌기 소극체의 형태학적 변화는 마이크로 RNA에 의해 조절되며 시냅스의 신호전달 강도, 발생과 발달에 중요한 의미를 가진다는 것을 확인 할 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

연구를 수행한 주 기관은 포항공과대학교 화학과 박준원 교수님 연구실과 생명과학과 김정훈 교수님 연구실의 공동 연구이며, 저는 박준원 교수님 연구실 (초 감응 분자박막 연구실, 홈페이지 : http://jlab.postech.ac.kr) 소속입니다. 본 연구실에서는 원자 힘 현미경을 이용한 단일 분자간의 상호작용력을 측정하여 다양한 물리, 화학적 현상들을 관찰하고 분석하여 다양한 재료들의 특성에 대한 메커니즘 연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 따라서 이를 응용하여 현재 (1) 바이오마커의 단일 세포 내 극미량 검출 및 고해상도 시각화 연구, (2) 극미량 DNA 정량 분석, (3) 아밀로이드 베타 구조 연구, (4) DNA methylation 연구, (5) 전도성 고분자 박막의 표면 특성 연구 등의 다양한 연구를 활발히 수행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

융합 연구를 수행하면서 생체 분자들은 그 메커니즘이 굉장히 복잡하고 다양한 원인들에 의해 기능이 달라진다는 것을 알게 되었습니다. 따라서 아직 밝혀지지 않은 생체 분자들의 복잡성이나 기능을 연구하기 위해서는 고도화된 분석 방법이나 장비들이 반드시 필요하며 제가 연구한 부분이 조금이나마 기술의 진보에 영향을 줄 수 있다고 생각하면 연구자로서 성취감과 큰 보람을 느낄 수 있었습니다.

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

원자 힘 현미경을 이용한 연구분야는 나노미터 스케일에서 주로 연구를 수행하기 때문에 단 분자간의 메커니즘이나 극미량 정량 및 고해상도 이미징 분야에 관심이 있다면 굉장히 흥미로운 연구 주제가 될 것입니다. 따라서 재료, 물리, 화학, 생명에 이르는 다양한 분야에서 응용이 가능하기 때문에 융합 연구를 수행하고자 하는 연구자들에게 좋은 연구성과와 성취감을 이끌어 낼 수 있는 분야라고 말씀 드리고 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

다양한 나노분석기술을 이용하여 miRNA 뿐만 아니라 DNA, RNA, Protein 영역으로 확장하여 고민감도 및 고해상도 시각화가 가능한 기술 개발을 계속해서 수행하여 실제 생체 메커니즘, 기능, 질병의 원인에 대한 연구를 수행할 예정입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

항상 연구자로서의 모범을 보여주시고 제가 성장할 수 있게 아낌없이 지도해주시는 박준원 교수님께 이 자리를 빌어 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 그리고 연구의 즐거움과 능력을 길러주신 김정훈 교수님께도 감사드립니다. 또한 늘 함께 연구를 수행한다고 고생한 김현진 박사님과 가장 가까이 생활하며 많은 도움을 주는 J-lab 멤버들께 감사하다는 말씀 꼭 드리고 싶습니다. 마지막으로 항상 제 편이 되어주고 즐겁게 살아갈 수 있도록 많은 힘을 주는 가족들에게 감사드립니다.

 등록일 2019-05-10
Category: Neuroscience
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