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신상원
신상원(Sangwon Shin) 저자 이메일 보기
DGIST
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Artificial Control of Cell Signaling Using a Photocleavable Cobalt(III)–Nitrosyl Complex

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

일산화질소(NO)는 세포와 조직 수준에서 다양한 생명현상을 조절하는데 깊이 관여하고 있는 신호 전달체의 역할을 하고 있습니다. 일반적으로 세포 내 NOS (nitric oxide synthase)에 의해 형성된 NO는, 세포 내부에서 신호를 전달하거나 (endogenous), 외부로 전달하는(exogenous) 두 가지의 방법으로 신호전달체계를 이루고 있고, 이는 각각 다양한 세포내-외 신호전달체계와 얽혀서 복잡한 구조를 형성하고 있습니다. 세포 신호의 복잡성을 이해하는 것은 매우 어려운 일이지만, 단일 세포에 잘 조절된 자극을 주고, 신호의 속도론적 측정을 할 수 있다면, 그 복잡성에 숨어있는 동역학을 조금은 이해할 수 있을 거라는 생각으로 연구를 진행하였습니다.

최근 이러한 연구는 단일 세포 수준의 광유전학(optogenetics)연구에서도 볼 수 있는데, 동일하지만 조절된(시간과 공간 및 정량적) 광학적 자극이 세포 신호와 운명 결정에 다양성에 영향을 줄 수 있음을 확인하였습니다. 본 연구에서는 유전체 조작없이, 합성된 화합물을 이용해 자극을 조절하고, 그 결과 세포 신호의 다른 속도론적 결과를 얻을 수 있었던 첫 번째 예입니다.

본 실험을 위해 사용된 화합물은 빛을 이용해 NO가 해리될 수 있는 Cobalt-nitrosyl complex이고, 단일 세포 수준에서 빛을 이용해 NO를 원하는 시간과 위치에 전달할 수 있습니다. 특히 본 연구에서는 NO에 의한 하위 신호체계 중 하나인 "세포외신호조절 인산화효소(ERK)" 신호의 활성을 "인산화효소 이동 리포터 (KTR)"를 이용해 실시간 관찰하고, endogenous 또는 exogenous 경로로 전달된 NO 는 ERK 신호를 속도론적 차이로 구분한다는 것을 확인하였습니다. 이 연구를 토대로 향후 NO 전달을 시공간적, 정량적으로 조절하여 다양한 신호절달 체계를 이해하는데 기여를 할 수 있을 것이라 기대됩니다.

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

저는 현재 대구경북과학기술원 (DGIST) 신물질과학전공, 작은실험실 (서대하 교수님 연구실, https://small.dgist.ac.kr)에서 박사과정을 재학 중입니다. 저희 연구실에서는   다양한 나노입자 합성과 그 표면 화학을 이용한 생분자의 결합, 관련 유기 분자의 합성, 세포 유전체 변형, 단분자 추적기술, 초고분해능 광학현미경 관찰 및 이미징 분석을 위한 데이터 프로그래밍 등 다양한 분야의 실험을 수행하고 있고, 이를 이용해 여러 단백질 간의 상호작용 및 변화 그리고 세포 내의 신호 전달체계를 관찰하고 분석하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이 논문은 제가 DGIST의 첫 2년 동안 매일 진행해온 연구의 결과를 처음으로 정리한 논문입니다. 이 논문을 작성하면서 매일 출판되는 수 많은 논문들 하나하나가 많은 사람들의 시간과 노력으로 이루어졌다는 것을 가장 크게 느끼게 되었습니다. 연구라는 것이 힘든 일이지만, 새로운 것을 밝혀내고 외부로 알렸을 때의 보람이 앞으로의 연구 생활에 큰 도움이 될 것 같습니다.

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

저는 갓 석사 과정을 졸업한 박사 과정 학생으로 아직 배울 점도 많고 가야 할 길도 많이 남아있어 누군가에게 조언을 드릴 수 있는 위치는 아니라고 생각합니다. 제가 경험한 것은, 연구라는 것이 혼자 걸어가는 길이 아니라 함께 동행하는 과정 인 것 같습니다. 혼자서만 끙끙 앓지 말고, 많은 사람들과의 소통과 도움을 통해서 어려운 문제들도 해결할 수 있었고, 새로운 연구의 길도 찾아갈 수 있었습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

앞으로 다양한 조절된 자극을 통한 살아있는 세포 신호를 관찰하고 이해하는 것이 남아있는 학위과정의 목표입니다. 이를 바탕으로, 단일 세포 수준에서의 표현형 변화, 자극을 받은 세포와 그 주변의 세포들 사이의 변화, 그리고 그 세포들 사이의 상호작용 (cell to cell communication)에까지 연구의 범위를 확장하고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

연구를 진행하고, 논문을 작성하는데 많은 도움을 주신 지도교수님, 박영찬 박사님, 작은 실험실 연구원분들께 감사드립니다. 본 연구는 DGIST 조재흥 교수님 연구실의 공동연구로 진행되었는데, 함께 동행해준 최지수 학생 등 모든 분들께 이 기회를 빌어 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 앞으로도 더 나은, 더 새로운 연구를 이루어 낼 수 있도록 노력하겠습니다.

 등록일 2019-06-04
Category: Biochemistry, Bioinformatics, Biotechnology
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박영찬 (DGIST)
서대하 (DGIST)
유영민 (이화여자대학교)
조재흥 (대구경북과학기술원)
최지수 (DGIST)
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