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

신경세포는 신경돌기 (neurite)로 인한 비대칭적인 구조를 가지고 있는 세포이며, 뇌의 올바른 기능을 위해 신경돌기들의 정확한 발달, 연결, 그리고 유지가 이루어져야 합니다. 이를 위하여 신경세포에서는 전사된 RNA가 공간적으로 아주 멀리 떨어져 있는 신경돌기까지 안정적으로 보호되어 이동하는 능동적 이송 (active transport)과정이 잘 발달되어 있습니다. 이 과정에서 RNA의 길이, 일차서열, 이차구조, 그리고 함께 수송되는 단백질 등 다양한 요소가 RNA의 전반적인 생애주기에 영향을 주게 됩니다. 본 연구는 그 요소 중 하나인 RNA에 붙는 화학적 표지(chemical modification)가 RNA의 이동에 어떤 영향을 주는지 밝힌 연구입니다.

m⁶A(N6-methyladenosine)는 가장 많이 발견되는 RNA 화학적 변형으로, RNA의 안정성을 조절하는 역할이 잘 알려져 있습니다. 하지만 이러한 RNA 변형이 신경세포 내부에서 RNA를 먼 거리의 축삭돌기 (axon)까지 운반하는 과정에도 영향을 미치는지, 그리고 어떤 분자적 메커니즘이 관여하는지에 대해서는 거의 알려져 있지 않았습니다. 이를 위해 저희 연구팀은 m⁶A 메틸화 효소 결핍 생쥐 모델을 활용하여 m⁶A가 초기 신경세포의 신경돌기 성장에 중요하다는 사실을 밝혀내었으며, m⁶A-SAC-seq 기법을 도입하여 생쥐 대뇌의 고해상도 m⁶A 지도를 제작하였습니다.

또한, 저희는 축삭돌기 성장에 필요한 RNA중 일부가 m⁶A에 의해 표지 되며, 이를 먼 위치까지 전달하는 분자적 복합체를 명확히 제시하였습니다. 기존에 알려진 것과 다르게 m⁶A를 인식하는 단백질인 YTHDF2가 상황에 따라 RNA 분해가 아니라 RNA 수송을 담당할 수 있다는 사실을 여러 각도에서 보였습니다. 최종적으로는 YTHDF2가 FMRP와 같은 다른 RNA 부착 단백질, KIF5C와 같은 운동 단백질과 협력해 능동적인 RNA 운반을 조절한다는 새로운 모델을 제시하게 되었습니다.

이러한 분자적인 이해를 바탕으로 앞으로는 RNA 변형을 조절하여 신경발달질환이나 퇴행성 뇌질환의 원인을 이해하고 치료하는 연구로까지 이어질 것으로 기대됩니다.

2. 본 연구의 한계점 및 추가적으로 검증 또는 해결해야 할 과제는?

YTHDF2가 FMRP의 정확히 어떤 부위와 연결되어 구조체를 만드는지, 해당 부위에 문제가 발생할 경우 퇴행성 뇌질환에 어떤 영향을 주는지에 대한 연구 필요성을 느껴 후속 연구를 진행하고 있습니다.

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

본 연구는 KAIST 생명과학과 신경줄기세포연구실에서 윤기준 교수님의 지도를 받으며 수행되었습니다. 제가 소속된 신경줄기세포연구실은 다양한 시각과 접근법을 바탕으로 신경세포와 뇌를 연구하는 곳입니다. RNA의 생애주기와 같은 분자 수준의 기초과학 연구부터 뇌 오가노이드의 배양 환경을 개선하기 위한 공학적 모델링, 전통적인 생쥐 모델부터 유도만능줄기세포(iPSC) 기반의 환자 유래 뇌 오가노이드까지 폭넓은 연구가 이루어지고 있습니다. 또한 기초적인 클로닝부터 AI를 활용한 3D 홀로토모그래피(holotomography) 이미지 분석에 이르기까지, 각 연구 주제에 맞는 다양한 기술과 방법론, 그리고 폭 넓은 교수님의 디렉션을 바탕으로 다양한 연구가 진행되고 있습니다.

이처럼 서로 다른 분야의 연구자들이 각자의 전문성을 바탕으로 협력하는 연구 환경은 새로운 아이디어를 끊임없이 만들어내는 원동력이 되었으며, 저 역시 이러한 연구 문화 속에서 많은 영감과 도움을 받을 수 있었습니다.

4. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

데이터 생산자로서 논문을 작성하여 보니 이제 어떻게 연구를 진행해야 하는지 조금은 감이 잡힌 것 같습니다. 다음에는 좀 더 효율적인 방식으로, 보다 좋은 연구를 할 수 있도록 정진하도록 하겠습니다.

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

신경발달질환을 비롯한 많은 발생질환은 아직 정확한 원인과 치료법이 충분히 밝혀지지 않았습니다. 그만큼 앞으로 해결해야 할 질문이 많고, 새로운 발견이 환자들에게 실질적인 도움이 될 가능성도 큰 분야입니다. 발생학은 생명현상의 근본 원리를 다각도에서 이해하는 학문인 동시에 다양한 질환을 이해하는 출발점이기도 합니다. 신경발생학에 관심이 있는 후배분들께 연구주제로 삼기를 추천합니다.

6. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 박사과정중에 있으며, 최근 진행하고 있는 프로젝트를 마무리한 이후 박사학위를 취득하고 싶습니다. 이후에도 특정 RNA 요소가 발생 과정, 그리고 여러 질환에 미치는 영향을 탐구하고 싶고, 더 나아가 해당 요소를 조절할 수 있는 도구를 만드는 연구를 진행하고자 합니다.

7. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

연구 주제의 설정부터 실험 설계, 논문 작성과 첨삭에 이르기까지 모든 과정에서 아낌없는 지도와 조언을 해주신 지도교수 윤기준 교수님께 진심으로 감사드립니다. 또한 연구를 함께 수행하며 많은 도움을 주신 공저자 아지트 쿠마르 박사님과 황희선 학생에게도 깊은 감사를 드립니다. 아울러 논문 리비전 과정에서 큰 역할을 해준 박민영 학생과, 아낌없는 도움과 응원을 보내준 연구실 구성원 여러분께도 고마운 마음을 전하고 싶습니다.