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KAIST
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Genetic factors underlying discordance in chromatin accessibility between monozygotic twins
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

일란성 쌍둥이는 부모로부터 동일한 DNA 서열이 유전 되므로, 발생 후 환경에 의해 야기되는 체세포 돌연변이 (somatic mutation)와 표현형 (phenotype) 사이의 연관성 연구에 좋은 대상으로 알려져 있습니다. 한편, 최근 유전자의 전사 조절 차원에서 염색질 구조에 대한 연구가 주목 받고 있는데, 체세포 돌연변이가 염색질 구조에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 진행된 바가 없습니다. 본 연구는 이 점에 착안하여 36쌍의 한국인 일란성 쌍둥이의 혈액 세포에 대해 염색질 접근도 (accessibility) 양상과 DNA 서열을 동시에 분석한 후, 체세포 돌연변이가 전사 조절 인자 결합부위 (transcription factor binding site)의 서열을 변화시킴으로 염색질 접근도를 변화시키고, 동시에 주변부 유전자의 발현에 영향을 끼침을 밝혔습니다. 또한, 부모로부터 유전되면서 개인간 차이를 보이는 단일 염기 다형성 (single nucleotide polymorphism)을 함께 분석하여 유전적, 환경적으로 발생하는 DNA 서열차이가 염색질 구조에 끼치는 영향을 통합적으로 이해하고자 하였습니다.

염색질 구조의 변화는 직접적인 DNA 서열 변화와는 관계없지만 표현형 차이에 기여하는데 이러한 기작에 대한 연구 분야를 후성유전체학이라 하고, 본 연구는 DNA 서열 변화와 염색질 접근도 사이의 상호작용을 밝힌 것으로 유전체학과 후성유전체학을 접목한 시도라고 할 수 있습니다. 현재 유전체학과 후성유전체학 두 분야 모두 차세대 유전체 분석기술 (Next generation sequencing) 의 빠른 발전 속도와 더불어 대량의 연구 결과들을 산출하고 있습니다. 따라서 두 분야의 상호 작용을 연구하려는 시도는 각 분야가 단독으로 설명할 수 없는 생물현상에 대한 이해를 가능하게 해 줄 것으로 보입니다. 또한, 본 연구는 단백질 암호화 차원이 아닌 염색질 구조 차원에서의 DNA 서열 변화와 그 영향력을 제시하여, 최근 각종 질병 연구에서 조명 받고 있는 비 단백질 코딩 지역 (non-coding region) 에서의 변이에 대한 하나의 통찰을 제공해 줄 것으로 생각됩니다.

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

본 연구는 질병관리본부의 연구사업으로서 제가 속한 KAIST 바이오및뇌공학과의 OMICS Lab (http://omics.kaist.ac.kr/) 과 질병관리본부 바이오과학정보과의 공동연구로 이루어 졌습니다. OMICS Lab의 지도교수님은 최정균 교수님 이십니다. 저희 연구실은 대량의 (후성)유전체, 전사체등의 생물학 데이터를 통합하여 생물학적 통찰을 이끌어내고자 연구를 수행하고 있고 현재 암 생물학, 유전자 조절 네트워크, 복잡 질환의 유전학적 매커니즘 이해, 집단 유전학과 이를 통한 현생 인류 진화의 연구, non-coding RNA 등 다양한 주제에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 편하지만 진취적인 분위기에서 교수님과 학생들 사이에 자유롭게 의논하며 연구를 진행하는 모습이 저희 연구실의 강점이라 생각되고, 서로간의 신뢰를 바탕으로 연구에 매진하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구를 진행하면 할수록 생물학적 지식이 부족하다는 것을 통감하고, 유전체학 분야의 경우 굉장히 빠른 속도로 발전하고 있어 고전적 생물학 지식과 최신의 기술 및 발견을 두루 섭렵하는 부지런함을 갖추어야 됨을 절실히 느낍니다. 동시에 여러 도움을 통해 이러한 생물학적 지식을 토대로 새로운 가설을 세운 후 그 가설을 증명하고, 또는 가설을 수정하는 과정은 매 순간은 아니지만 분명 즐거운 부분이 있고, 특히 가설을 뒷받침하는 연구 결과가 나오는 순간은 짜릿한 느낌마저 들 때가 있습니다. 나아가 이러한 내용을 종합하여 논문에 게재하는 일은 인류 보건 혹은 과학 발전에 작게나마 기여하는 것이라 믿고 있고, 그 부분에서 보람을 느낍니다.

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

저의 경우 학부, 석사 때까지 세포생물학 및 (후성)유전체학 분야의 공부를 진행 하다 석사 졸업시기에 생물정보학을 접하였습니다. 좀 더 정확히는 전산유전체학 (computational genomics) 에 가깝고 실제 명칭에 다소 차이가 있으나 전산학적 기법을 통해 대량의 유전체 데이터를 다루는 분야로 보시면 될 것 같습니다. 저는 이 분야의 핵심은 생물현상을 유전체 수준에서 이해하고자 하는 노력 자체에 있다고 생각하는데, 때문에 생물학 및 유전체에 대한 심도 있는 지식을 축적하는 것이 큰 도움이 되리라 느꼈습니다. 따라서, 저와 비슷한 분야에 있었고 비슷한 분야로 진학하려는 후배들이 있다면 학부, 석사시기의 전공을 좀 더 진지하게 수학하여 기본적인 생물학적 사고의 깊이를 확장하는 것을 추천하고 싶습니다. 전산학 및 통계학적 기법의 습득도 물론 중요하지만, 최종적으로는 유전체에서 일어나는 현상을 이해하고자 하는 도구로써의 의미가 크고 이 부분은 실제 학위과정에 들어가 연구를 진행하며 어느 정도 가능하다고 생각합니다.

결론은 학교 다닐 때 전공 공부 열심히 하자는 당연한 이야기 인데, 저는 이것이 부족해 느낀 점이 많았습니다. BRIC이나 다른 곳에서 오가는 좋은 말씀들은 어쩌면 다 당연한 이야기 들인데, 그 당연한 것들을 해 나가는 것이 쉽진 않은 일 같습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저 역시 아직 훈련이 많이 필요한 학생이기 때문에, 위의 과정들을 계속 더 경험해 나가며 독립 연구자로 홀로 서기 위한 역량을 키워나갈 계획입니다. 연구 진행 측면에서는 쌍둥이 연구를 통해 유전체, 후성 유전체 사이의 상호 작용을 살펴본 경험을 바탕으로 유방암을 대상으로 하여 대량의 유전체, 후성 유전체 데이터를 취합한 후 유전자 조절 네트워크를 구축하는 시도와 이를 통해 각종 유전변이 및 유전자의 해석을 시도하는 연구를 마무리하고 있고, 이러한 접근을 다양한 암에 적용해 보려는 계획을 가지고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

지금까지 진행해 왔던 연구활동들 모두 큰 도움들로 이루어졌습니다. 이번 연구의 시작에서부터 최종 논문 게재까지 모든 과정들에 통찰을 제공해 주시며 지도해 주신 최정균 지도교수님게 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 쌍둥이 세포주 실험에서 같이 고생했던 연구실원 분들과 연구가 진행되는데 도움을 주신 공저자 분들에게도 진심으로 감사 드립니다. 또한 이 기회를 빌어 무지한 저에게 석사과정 동안 연구활동의 기본적인 자세를 지도해 주신 UST-KRIBB 김용성 교수님, 생명정보학 분야를 소개해 주신 UST-KRIBB 김선영 교수님, KRIBB 유전체의학 연구팀에게도 깊은 감사의 마음을 전합니다.

마지막으로, 제 삶의 원동력이 되어 주는 가족들과 그 동안 연구활동을 하면서 도움을 주신 분들 모두 깊이 감사 드리며 한국연구재단에서 지원해주시는 글로벌박사펠로우십 역시 박사학위동안 큰 도움이 되고 있습니다. 표현을 잘 못하는 만큼 더 정진하여 좋은 연구 결과를 내는 것으로 보답하도록 노력하겠습니다.
 등록일 2014-06-12
Category: Biotechnology, Genetics
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