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김우재
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POSTECH
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Anti-inflammatory lipid mediator 15d-PGJ2 inhibits translation through inactivation of eIF4A

1. 하시고 싶은 이야기들...

인터뷰 순서를 조금 바꿔보겠습니다. 운이 닿아 생명과학을 연구하는 동료, 선후배 과학자 분들께 이야기 할 수 있는 기회가 생겼으니까요. 거창하게 대한민국의 과학정책이나 대학원생의 복리에 관해 이야기하고 싶지는 않습니다. 어느 곳에서 느꼈던 작은 느낌 하나와 그 경험을 통해 얻어 전하고픈 이야기가 하나 있습니다.

작년 가을 CSHL (Coldspring Harbor Laboratory) Translational Control Meeting에 참가한 적이 있습니다. CSHL은 모두가 잘 아시듯이 1년 내내 크고 작은 미팅이 열리는, 지금은 인종차별 발언으로 은퇴한 제임스 왓슨에 의해 설립된 연구소입니다. 보통 400~500명 내외의 같은 분야 종사자들이 모여 심도 있게 아침부터 저녁까지 미팅을 하고 많은 대화를 나눌 수 있도록 프로그램이 잘 짜여 있습니다. 심포지엄 시간이야 한국의 학회와 크게 다를 바 없었습니다. 제가 그곳에서 다시금 열정을 불태우고 재도약을 할 수 있게 했던 자극은 포스터 세션과 마지막 날 밤의 파티였습니다. 다른 CSHL 미팅의 스케줄을 제가 잘 알지는 못하지만 일반적으로 외국학회에서의 포스터 세션은 독립되어 진행됩니다 (제가 2002년 참가했던 20000여명이 모이는 ASCB 미팅도 그랬습니다). 이는 현재 국내학회에서 포스터 세션을 심포지엄이나 콜로키움 시간과 중복되게 배정해 놓은 것과는 매우 다릅니다. 모든 학회 참가자들이 심포지움을 끝내고 함께 포스터 세션 장으로 이동합니다. 그리고 그 곳에서 교수, 학생, 포스트닥 모두가 함께 진지하고 활발한 한 시간여 동안의 토론을 벌입니다. 우리나라의 학회에 십여 차례 참석했었지만 그렇게 활발하고 실용적인 포스터 세션을 본 것은 처음이었습니다. CSHL 미팅의 포스터 세션에서는 대학원생-대학원생, 대학원생-포스트닥. 대학원생-교수 간의 실질적인 물물교환과 정보교환이 일어납니다. 실제로 제 경우에도 제 일에 관심이 있는 이들에게 필요한 정보를 제공하고 필요한 실험재료들을 한국에 와서 보내주었고, 제가 필요한 실험재료들의 대부분을 동료 포스트닥과 대학원생의 포스터 앞에서 당사자와 직접 대화함으로써 얻을 수 있었습니다 (제 논문의 acknowledgement를 보시면 알 수 있을 겁니다). 혹자는 이메일이나 팩스로 할 수 있는 일이 아니냐고 반문할 지 모르지만, 온라인에서 맺는 관계와 오프라인에서 맺는 관계는 확연히 다릅니다. 인간은 오프라인에서 서로 눈을 마주치고 인간관계가 맺어진 이들을 더 적극적으로 돕습니다. 다른 무엇보다 그런 과학자로서의 살아있음이 무척이나 부러웠습니다. 어느 포스터에서는 토론이 격앙돼 싸움같이 느껴지기도 하는 상황이 연출됩니다. 그게 과학자로서 느낄 수 있는 희열 중의 하나가 아닐까 합니다.

마지막 밤의 파티에서는 만찬을 마치고 모두가 작은 펍으로 몰려가 맥주 한잔씩을 손에 쥐고 (물이나 주스도 좋습니다) 이야기를 나누기 시작합니다. 사람들은 이곳 저곳을 옮겨 다니며 자신이 하고 있는 일을 선전하고, 다른 이들의 일을 듣기도 하고, 실제로 포스트닥 인터뷰가 잡히기도 합니다. 19세기 기체의 운동을 통계학적으로 설명했던 볼츠만은 연구실에서의 토론을 펍으로 옮겨가곤 했다고 합니다. 과학적 토론과 그 열정은 실험실이나 회의실에 묶인 것이 아니라는 것을 느낄 수 있었습니다. 외국의 학자들이 자신의 연구에 그토록 도움이 되었다고 말하는 티타임의 문화가 무엇인지를 뼈저리게 느낄 수 있었습니다. 과학에 미친다는 느낌이 무엇인지 느낄 수 있었습니다. 우리나라엔 이러한 문화가 부족한 것이 사실입니다. 그 문화를 어떻게 만들어나갈 수 있는지에 대한 고민이 시작되어야 한다고 생각합니다.

사실 외국의 포스트닥들이 하는 일을 대학원생들이 하고 있는 곳이 현재 우리나라의 현실임을 누구나 잘 알고 있습니다. 과학에 투자하는 재정이 터무니없이 부족하기 때문에 어쩔 수 없는 일이기도 합니다. 하지만 그러한 불리함은 우리의 상황에 맞게 전환시킬 수 있다고 생각합니다. 우리에겐 좋은 인재들과 인프라가 존재하지만 과학이라는 문화를 정립시켰던 19세기 그리고 20세기의 유럽과 미국의 "과학문화"가 부족하기 때문입니다. 조금만 아주 조금만 변화를 주면 많은 것이 큰 투자 없이 이루어질 수 있습니다. 권위 앞에 자유로운 과학이라는 문화, 그 자유로운 문화 속에서 성장한 과학자들은 권위와 힘 앞에 한없이 약한 정치인들과는 달리 이러한 문화에 쉽게 적응하고 그것을 발판으로 도약할 수 있습니다. 필요한 것은 약간의 물리적/구조적 변화, 그것뿐입니다.

학회의 포스터 세션을 독립시키면 실질적인 공동연구의 기회는 넓어지게 될 것입니다. 그렇게 되면 많은 투자 없이 학제간 연구가 가능하게 됩니다. 대학원생들은 과학하는 즐거움을 알게 될 것이고, 의대로 빠져나가는 이들의 수도 감소하게 될지 모릅니다. 각 과와 연구소의 일정공간을 활용해 보드를 만들고 커피한잔을 마실 수 있는 공간을 만들면 많은 사람들이 그곳에 모여 토론하고 공동연구를 하게 될 겁니다. 토론이 연장될 수 있는 작은 스탠딩 펍을 만드는 것도 매우 좋은 방법일 수 있습니다. 서서 마시는 술자리는 고정된 자리 없이 더 많은 사람들과 자유로운 대화를 가능하게 합니다. 그런 작은 물리적 변화가 실제로 문화를 창출하는 핵심입니다.

작년부터 혼자의 힘이지만 제 포스터의 상단에 "포스터 세션은 과학적 학술교류의 중심입니다. 대한민국 과학학술 교류의 발전을 위해 포스터 세션의 독립적인 진행을 원합니다" 라는 문구를 넣고 있습니다. 현재는 저와 제 지인들이 포항공대 생명과학과 내에 만든 "포항생물학그룹 Pohang Biology Group"을 통해 이 캠페인을 벌이고 있습니다. 많은 분들께서 동참하시기를 바랍니다.

2. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망

유전정보의 전달과정이 DNA에서 RNA를 거쳐 Protein에서 완결된다고 배우지만 많은 사람들이 DNA에서 RNA로의 정보전달과 그 조절과정에 연구의 역량을 집중해 왔습니다. 전사야 말로 분자생물학에서 가장 많이 연구된 분야입니다. 또 연구가 쉽다는 장점이 있습니다. 하지만 어떤 정보는 RNA에서 종결됩니다. 세포의 RNA중 가장 많은 rRNA의 정보가 그렇고 최근 많은 분들이 연구하고 계시는 microRNA의 정보가 그렇습니다. RNA는 연구하기 어려운 물질입니다. 그 자체가 불안정하고 매우 까다로운 기술이 요구되기 때문일 겁니다. 또 지나치게 많은 연구들이 전사와 신호전달에 집중되어 RNA에서 protein으로 가는 정보전달 과정인 번역은 중요하지 않다고 여겼기 때문일지도 모릅니다. 하지만 최근의 microRNA 연구에서도 알 수 있듯이 DNA로부터 protein으로 가는 정보전달의 길은 완벽하지 않습니다. Translational control은 그 전달과정에서 생길 수 있는 오류를 막을 수 있는 유일한 길목입니다. NMD, Stress Granule, Heat shock response, Processing body 등 많은 조절의 접점이 실제 세포 내에 존재하고 있습니다. 잘못된 정보가 혹여 RNA에 만들어 지더라도 이를 효과적으로 통제할 수 있게 하기 위해서입니다. 저희 실험실에서는 그 소외되어 온 translational control을 연구하고 있습니다.

제 연구는 염증반응에서 번역조절의 중요성을 다루고 있습니다. 염증반응은 양날의 검과 같습니다. 외부물질로부터 우리 몸을 보호하기 위해 염증은 반드시 필요한 반응이지만, 지나치거나 조절되지 않을 경우 우리 몸에 치명적인 해를 입히기 때문입니다. 따라서 적절한 조치 후의 항염증 반응이 수반되지 않는다면 염증반응은 없느니만 못한 짐이 되어 버립니다. 2005년 MCB에 출판된 논문을 통해 세포내의 단백질 번역 조절의 주요 장소인 Stress Granule이 염증반응의 주요인자인 TRAF2를 고립시킴으로써 효과적으로 항염증 반응을 시작할 수 있게 한다는 것을 밝혔습니다. 이를 통해 항염증 반응과 번역조절 사이의 링크를 처음으로 규명했고 새로운 의문을 가지게 되었습니다. 우리 몸에는 항염증 반응을 유도하게 하는 많은 물질들이 존재합니다. Cytokine 시스템이 그 하나고 아민계열의 물질이나 지질계열의 물질들도 관여하고 있습니다. 테스트 결과 cyclopentone prostaglandin의 일종인 15d-PGJ2가 세포의 번역을 효과적으로 저해한다는 것을 알 수 있었습니다. 그리고 그 타깃 단백질인 세포 내 단백질 개시에 필수적인 eIF4A라는 helicase임을 알 수 있었습니다. 이는 염증반응의 후반기에 macrophage나 기타 세포들로부터 만들어지는 15d-PGJ2가 세포의 단백질 번역을 저해함으로써 활성화된 세포의 신진대사를 막고 항염증 반응을 시작 할 수 있게 함을 의미합니다.

염증반응과 암은 세포의 증식을 필요로 한다는 점에서 비슷한 특성을 공유하고 있습니다. 15d-PGJ2의 항암기능과 항염기능은 지금까지 많이 알려져 있었지만 제 연구에서 말하고 있는 바는 이러한 15d-PGJ2의 기능이 eIF4A의 기능을 막음으로써 수행된다는 것입니다. 즉 세포의 번역개시인자 조절이 암이나 염증반응을 막는데 매우 효과적이라는 것을 밝혔다고 할 수 있습니다.

- 연구과정에서 생긴 에피소드

운이 따랐던 연구였습니다. 연구 도중 그 동안 번역조절 분야에서도 그리 크게 주목 받지 못했던 eIF4A가 PDCD4라는 종양억제인자의 타깃이라는 것이 밝혀졌습니다. 또한 바다해면에서 추출된 항암물질인 pateamineA가 eIF4A를 타깃으로 한다는 것도 밝혀졌습니다. 또 저를 잠시 기쁘게도 또 불안하게 했던 것은 연구 도중 외국의 다른 그룹이 광범위한 프로테오믹스 연구를 통해 eIF4A가 15d-PGJ2의 타깃임을 밝혔던 일이었습니다. 다행히도 이 그룹의 연구는 actin에 집중되어 있었습니다. 그 연구자들은 eIF4A의 중요성을 잘 알지 못했고, 다행히도 제 연구가 이미 논문을 준비중인 상태였기 때문에 연구가 계속 진행될 수 있었습니다.

이것이 값진 경험이었던 것은 제가 이를 통해 과학연구에 여러 길이 존재함을 알게 되었다는 사실입니다. 거대과학이 성행하는 이 시대에 과학연구에는 분명 유행이 존재하지만, 또 다양성이야 말로 과학을 살아 있게 하는 다른 축일 겁니다. 똑같이 eIF4A를 찾았지만 외국그룹의 경우는 무작위적인 High-throughput 연구의 결과였기 때문에 생리학적 기능을 중요시 하는 분자생물학적 기술에 서툴렀습니다. 전 15d-PGJ2가 translation initiation blockage의 marker인 stress granule을 유도한다는 생리학적 관찰결과로부터 탐정처럼 수사해 들어갈 수 있었습니다. 결과는 같았지만 그 해석은 판이하게 달랐고 그것이 제게는 큰 각성이 되었습니다. 마치 보는 각도에서마다 다르게 보이는 제주의 성산 일출봉처럼 보고자 하는 목표가 연구의 방향을 다르게 만든다는 것을 알 수 있었습니다.

3. 동료들에게 하고 싶은 말

15d-PGJ2의 타깃이 무엇인지를 찾기 위해 꽤나 많은 고통이 있었습니다. 제 실험결과로부터 도출되는 가설은 두 가지 단백질이 타깃일 수 있음을 말하고 있었고, 저는 eIF4A가 아닌 eIF4G라는 단백질이 타깃일거라고 확신하고 실험을 진행했었습니다. 가설이 결과를 앞서가는 경우였죠. eIF4G는 번역개시에 필요한 많은 단백질들과 직접 결합하고 세포의 번역에 매우 필수적이었기 때문에 이를 통해 15d-PGJ2가 번역을 조절할 것이라고 생각하는 것이 매우 합리적이었습니다. 실험은 갈수록 원하지 않는 방향으로 흘러 가곤 했습니다. 하지만 자연은 수줍게 스스로를 드러냅니다. 제가 제 가설에 대한 욕심을 버리고 나서야 오래된 필름에서 eIF4A가 타깃이라는 증거가 보이더군요. 그리고 나서의 실험은 쉬웠습니다. 혹시라도 스스로가 자연이 말하고 있는 바를 왜곡하고 있지는 않은지 의심해 보았으면 합니다. 자신의 고정된 자로 자연을 재고 있지는 않은지 되새겨 보았으면 합니다. 이미 2005년 겨울, 우리는 쓰디쓴 교훈을 얻었다고 생각합니다. 자연의 입장에서 마음을 비우고 사고하는 습관은 과학자에게 매우 좋은 경험이 될 듯싶습니다. 관찰결과에 이론이 순응하는 것이 과학연구의 핵심은 아닐까 하는 서투른 생각을 합니다.

연구가 마무리 될 무렵부터 많은 공동연구거리가 생겼습니다. 제 연구가 Mouse genetics, Xenopus and Zebrafish development, Structural Biology, Modeling 등의 연구와 융합되어가는 과정을 지켜보는 것은 매우 흥분되는 일입니다. 공동연구의 많은 부분이 제가 만든 "포항생물학그룹"의 intranetwork를 통해 가능했습니다. 공동연구에 관한 제 철학은 PBG의 정관에 쓰여 있습니다만 한가지만 말하고 싶습니다. 학제간 연구에 앞서 효율적인 학내간 연구가 필요합니다. 같은 과에서 일어나는 일조차 잘 모르는 것이 대학원의 현실인 것 같습니다. 효율적인 학내간 인프라의 구축이 있다면 학제간 연구의 벽은 좀더 낮추어질 수 있을 것이라는 생각을 합니다.

4. 마지막 한마디

과학에 대한 열정을 가르쳐주신 제 교수님과 제가 과학자의 길을 걷는데 한없는 지지를 보내주시는 제 부모님께 감사 드립니다.

인터뷰를 통해 하고 싶은 것이 두 가지 있었습니다. 하나는 첫 번째 질문에서 이미 이루었고 다른 하나는 유치하지만 제 개인사에 관한 것입니다. 이 자리를 빌어 제가 사랑하는 한 분에게 청혼하고 싶습니다.

"혜영! 사랑합니다. 함께 춤추며 이 길을 걷고 싶습니다. 당신만이 내가 함께 하고 싶은 유일한 사람입니다."

감사합니다.

  Received for article November 27, 2007

 등록일 2007-11-27
Category: 생물학관련 모든분야
  댓글 1
회원작성글 매일매일  (2013-11-21 18:22)
한국 과학계의 발전을 빕니다. 그리고 박사님의 앞날도 ^^
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