1. 위 논문 내용 소개와 관련 분야의 동향을 간단히 설명

시냅스(synapse)는 신경세포사이에 신경전달이 일어나는 곳으로 뇌 활동의 가장 기본적인 단위입니다. 새로운 시냅스가 생성되고 소멸되는 기작(mechanism)은 학습과 기억(learning and memory)의 기본으로서 많은 학자들에게서 통용되고 있는 가설 중 하나입니다. 이러한 시냅스가 생성/소멸되는 기작중에서 가장 연구가 덜 진행된 부분이 바로 시냅스 접착단백질(synaptic cell adhesion molecule)에 의한 시냅스 형성, 안정화 부분입니다. 본 논문은 SALM이라는 시냅스 접착단백질이 흥분성 시냅스(excitatory synapse)의 성숙화/분화(maturation/differentiation)를 조절할 수 있다는 내용을 제시하는 것입니다.

현재까지 NCAM, Ephrin-Eph, SynCAM, Neurexin-Neuroligin 등이 시냅스에 존재하는 접착단백질로 알려져 왔는데, 그 중 최근에 Neurexin-Neuroligin 조합이 가장 각광을 받고 있습니다. 가장 큰 이유 중 하나는 heterophilic adhesion을 통해서 새로운 시냅스를 만들어내는 능력을 갖고 있어서 축색돌기(axon)와 수상돌기(dendrite)가 서로 만나서 비대칭적인 구조를 띄는 시냅스의 형성에 있어서 가장 적합한 조건을 만들어내기 때문입니다. 또 다른 이유는 PSD-95라 불리우는 시냅스 핵심단백질(core scaffold)과 직접적으로 결합하여 시냅스가 제대로 기능을 할 수 있도록 환경(microenvironment)을 만들어 주기 때문입니다. 이러한 Neurexin-Neuroligin과 같은 단백질을 찾기 위해서 PSD-95 단백질을 미끼(bait)로 하여 yeast two hybrid screen을 수행한 결과 SALM (Synaptic Adhesion-Like Molecule)을 동정할 수 있었습니다.

SALM 단백질은 연구수행 당시에는 기본적인 특성과 기능에 관해서 전혀 알려져 있지 않은 새로운 단백질(novel protein)이었습니다. SALM의 5가지 family member중에서 SALM2에 초점을 두고 연구를 시작하였습니다. SALM2를 과량발현시키거나 발현을 억제시켰을 경우에 흥분성 시냅스가 선택적으로 영향을 받는다는 사실을 신경배양세포 system에서 밝힐 수 있었습니다. 또한 bead aggregation assay를 통해서 SALM2를 인위적으로 활성화시켰을 경우에 여러 후시냅스 단백질(postsynaptic protein)들이 선택적으로 coaggregation함을 보였습니다. SALM2의 발현을 억제시켰을 경우에 흥분성 시냅스전달에 선택적으로 영향이 있음을 전기생리학적으로 증명하였습니다. 다만, SALM2는 Neuroligin-Neurexin과는 달리 새로운 시냅스를 창조하는 능력은 보이질 않았으나 초기 시냅스가 보다 성숙한 형태의 시냅스로 발달되는데 있어서 필요했습니다. 여러 complementary assay들을 통해서 SALM2가 흥분성시냅스의 분화(differentiation)를 조절할 수 있음을 보였습니다.

- 위 논문을 내기까지의 과정과 어려움, 이겨낸 이야기, 관련된 재미난 에피소드

약 1년반전 당시 (2004년 10월) 마침 NIH (미국립보건연구소)의 Dr. Robert Wenthold group에서 비슷한 연구를 수행하고 있음을 신경생물학회 포스터발표를 통해서 알게 되었습니다. 이 연구에 초점을 두고, 언제 경쟁 group에서 논문이 나올지 모르는 상황에서 초조한 심정으로 연구를 진행하였습니다. 작년 10월초에 Neuron에 논문을 투고하였습니다. 학회마지막날 Neuron으로부터 revision decision을 받았고, 한국에 도착하자마자 3개월동안 힘들게 연구를 수행하였습니다.

어려웠던 점은 저희가 배양하는 신경배양세포가 극도로 quality가 안 좋아져서 연구가 진도가 나가지 않아서 애를 먹었던 것입니다. 3개월 due가 있는 상황에서 실험도 하기 전에 신경배양세포가 죽어나가서 스트레스를 많이 받았었습니다. 3개월 due를 약간 넘겨서 올 2월 22일에 Neuron에 revised manuscript를 다시 투고하였습니다. 바로 다음날 Journal of Neuroscience에 Wenthold group의 논문이 발표되었습니다. 저희는 Neuron Editor에게 Journal of Neuroscience paper보다 저희가 개념적으로 더 우수하고 더 많은 data를 포함하고 있음을 email로 통보하였습니다. 그로부터 5주후에 Neuron으로부터 acceptance decision letter를 받을 수 있었습니다.

한가지 아쉬웠던 점은 저희가 작명했던 유전자 이름(SEMO)을 Wenthold group이 작명한 이름(SALM)으로 대체한 사실입니다. 아마도 1달 먼저 논문이 발표된 상황에서 같은 유전자에 이름이 2개가 되는 것이 상식적으로 이해가 되질 않았던 것 같습니다.

2. 현재 소속 기관과 연구실 소개

저는 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 분자신경생물학 연구실의 김은준 교수님 연구실에서 현재 postdoc으로 근무하고 있습니다. 저희 연구실은 작년 말에 현재의 실험실로 이전을 하였고, 리모델링을 해서 매우 좋은 시설을 갖춘 곳입니다. 저희 연구실은 2003년 7월부터 시냅스생성창의연구단으로 선정되어 비교적 좋은 연구여건하에서 모든 연구원들이 열심히 일을 하고 있습니다. 현재 김은준 교수님 지도하에 6명의 postdoc과 4명의 박사과정학생, 4명의 석사과정학생이 시냅스생성, 소멸에 관한 기작에 관해서 연구를 진행하고 있습니다.

3. 실험실에서의 연구생활 이야기

실험실생활을 해보신 분들은 모두 아시겠지만 자기의 생활이 실험실생활에 초점이 맞춰져 있지 않으면 성공적인 대학원과정을 보내기 어렵습니다. 능력이 좋으신 분들은 사생활과 실험실생활 모두 다 잘하시겠지만 제 경우를 봤을때에는 어렵더군요. 자신의 연구에 관심과 애정을 가지고 열심히 연구를 하다보면 좋은 결과가 있는 것 같습니다. 저희 연구실에서 진행되고 있는 대부분의 프로젝트들은 국제적으로 매우 경쟁력이 있는 연구과제들입니다. 소위, hot topic들이죠. 국제적으로 여러 유수 group들과 경쟁하면서 연구를 수행하는 것이 처음에는 힘이 드나 적응이 되면 나름대로 즐거움이 있습니다. 그리고 그 경쟁을 이겨낼 때 자신의 성과에 자부심도 생기겠죠.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저는 학부과정때 실험을 전혀 배우지 않았고, 대학원과정에 진학해서 처음 실험을 배웠습니다. 따라서 아직까지 제가 후배들에게 조언을 줄만한 입장은 아닌 것 같지만 확실한 사항들만 말씀드리자면, 연구를 하면서 받는 스트레스를 건설적으로 해소할 방법은 꼭 갖고 있어라는 것입니다. 그리고, 자신이 수행하는 연구에 자기가 할 수 있는 최대한의 노력을 기울이십시오. 이승엽선수가 얘기했던 "진정한 노력은 배신하지 않는다."라는 말을 저도 좋아합니다. 그리고, 2003년 노벨상 수상자인 Rod Mackinnon이 했던 말을 꼭 전해드리고 싶습니다. "If you do good science, science will take care of you."

5. 개인적인 바람과 앞으로 계획

일단 병역문제로 내년 6월말까지는 무조건 한국에 있어야 합니다. 그 동안 이번 연구의 후속연구를 수행할 계획입니다. 그리고, 그 이후에 미국으로 postdoc을 나갈 계획인데, 올 여름부터 구체적으로 탐색하고 지원을 해 볼 계획입니다. 나가기 전에 좋은 연구성과를 1-2편 더 논문으로 만들고 나가야 좋은 곳으로 갈 수 있을 것 같아서 지금보다 더 열심히 해야할 것 같습니다.

6. 다른 하고 싶은 이야기

본 논문이 완성되기까지에는 김은준 교수님의 헌신적인 지도덕분에 가능했습니다. 이 자리를 빌어서 다시 한번 감사드립니다. 그리고, 본 논문의 제2저자인 김세호군의 도움도 컸습니다. 감사합니다. 모든 연구실분들에게 감사드립니다.