한빛사 인터뷰
- 등록2011-01-17
- 조회7,575
1. 논문 소개와 설명
세포의 사멸은 왜 일어나는 것일까요? 아마 그 이유는 수없이 많을 것입니다. 그런데 단지 유전자 하나가 사라지거나 줄어들어도 세포는 죽어야만 하는 운명으로 바뀔 수 있습니다. 저희 연구실은 담배 library로 VIGS (Virus induced gene silenecing) screening을 하여 흥미 있는 표현형을 보이는 유전자의 기능을 밝히는 연구를 진행하고 있습니다. 그 과정 중 심각하게 죽어가는 표현형을 발견했고 그것이 이번에 논문화된 Tap46였습니다. 담배 Tap46를 gene silencing하면 식물체가 자라지도 못하며, petiole을 따라 cell death symptom을 보이다가 식물체 전체가 죽게 됩니다. Tap46는 yeast의 Tap42와 동물의 alpha4 의 homologous로 그 유명한 TOR pathway에 속한 유전자로 알려져 있어, 우리는 식물의 TOR와 Tap46의 연관성 찾기 시작했습니다. 우리가 이 일을 시작할 시점만 해도 식물의 TOR는 연구가 거의 이루어 지지 않아서, Tap46와 함께 TOR도 분석해야만 하는 상황이었습니다. 우선 담배의 TOR가 silencing 되었을 때는 Tap46처럼 식물체가 죽는 표현형을 보이지는 않았습니다. 따라서 우리는 다른 종에서 보고된 것 처럼 Tap46가 TOR에 의해서 조절 받는 기작도 있지만 Tap46 독자적인 기능도 있을 것이라고 결론을 내리고 본 연구를 수행하였습니다.
본 연구 결과를 간단히 요약하면 식물의 Tap46는 TOR kinase에 의해 직접적으로 phosphorylation되는 TOR의 하위 유전자임을 확인하였습니다. 또한 기능적으로도 식물의 Tap46와 TOR는 많은 유사점을 가지고 있습니다. Tap46와 TOR를 각각 knockdown하면 ribosome profile 상에서 polysome이 감소하고 단백질 합성이 억제됩니다. 그리고 yeast와 동물에서 이미 보고된 바와 같이 autophagosome이 형성되었으며, 식물 특이적인 nitrogen recycling에도 심각한 문제가 발생하는데, nitrate reductase의 활성이 떨어지고, glutamine의 비정상적인 축적으로 에너지 대사에도 이상이 나타나게 됩니다. 하지만 TOR 와는 상관관계가 다소 떨어지는 측면도 있었습니다. Tap46 down regulation시에만 식물체의 PCD가 일어나고 세포 분열 시 anaphase에서 chromosome이 제대로 분리되지 못하여 bridge가 형성되는 현상은 아마도 TOR 직접적인 영향이 아닌 Tap46만의 기능일 것이라 예상합니다. 앞에서 살펴본 Tap46의 이러한 기능 중 많은 부분은 Tap46가 Protein phosphatase의 catalytic subunit과 결합하여 그들의 activity를 조절함으로써 나타난다고 예상하였습니다. 실제로 yeast two hybridization을 통해 확인해 본 결과 Arabidopsis의 Tap46는 protein phosphatase (PP) catalytic subunit 중 PP4, PP6 그리고 PP2A 와 결합하였고, 담배의 Tap46 역시 NPP4, NPP5와 in vitro와 in vivo상에서 강하게 결합하는 것을 확인하였습니다. 그리고 나아가 세포내의 Tap46의 감소는 PP2A의 활성을 억제시키므로 Tap46가 PP2A의 positive regulator라는 결론을 도출할 수 있었습니다. 종합해 보면 Tap46는 TOR의 하위단계에서 PPase와 결합하여 phosphatase activity를 조절하고, TOR pathway의 최종단계에서 나타나는 여러 현상에 관여하고 있습니다. 또한 Tap46는 TOR pathway에서의 역할 외에 세포 생존과 세포 분열에 필수적인 기능을 합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 연구실은 연세대학교 생물학과 식물 유전체 연구실입니다. 담배 library를 VIGS screening 하여 표현형이 심각한 유전자의 기능을 연구하고, 그 중 흥미로운 유전자는 그 유전자가 관여하는 mechanism 전체에 접근하여 심도 있는 연구를 진행하고 있습니다. 예전에는 담배 위주의 실험들을 진행했지만 최근에는 목적에 따라 Arabidopsis와 suspension cell인 BY2 cell 등 다양한 개체로 연구 분야를 넓혀 가고 있습니다. 저희 연구실은 열정적이시고 학생들보다 더 열공하시는 배현숙 교수님과 박사 후 연구원 1명, 박사과정 학생 4명, 석박통합과정 학생 2명, 석사 전 연구원생 3명으로 이루어져 있습니다. 교수님의 지도 아래 랩 구성원 모두 폭넓은 분야의 논문을 참고하여 최신 연구경향을 읽어내고, 이미 연구가 많이 진행된 동물시스템을 과감하게 도입하는 등 적극적이고 능동적인 자세로 일하고 있어 미래가 밝은 랩입니다. 관심 있으신 분들은 저희 연구실 홈페이지 (http://vigs.yonsei.ac.kr)에 방문하시면 자세한 내용을 보실 수 있습니다..
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점과, 하고싶은말
저는 학부와 석사 동안 미생물학을 전공하였습니다. 처음 식물 분야를 접하게 된 것은 석사 후 배현숙 교수님과 연구원으로 인연을 맺으면서 부터 였습니다. 몇 년의 연구원 생활 동안 식물 연구에 많은 애정과 호기심이 생겨 박사과정에 진학하게 되었습니다. 처음에는 전공을 바꾸면서 식물 분야의 기초지식이 부족하여 어려움이 많았습니다. 특히 이번 논문의 결과를 얻는 동안 다수의 유전자를 목적에 따라 담배, 애기장대, BY2 cell, mammalian cell에 도입해야 했고, 실험 방법 역시 생소한 것들이 많아 시행착오를 겪기도 했습니다. 그리고 시련의 정점은 Plant Cell에서 보내온 첫 번째 revision이었습니다. Revision 기간만 7개월쯤 걸렸으니 예상이 되시죠? 그런데 최근에 제 주위에 논문을 투고하는 사람들을 보면 그러한 노력이 필수적인 것 같아 앞길이 얼마나 험난할지 걱정이 됩니다. 오랜 실험실 생활 동안 여러 사람들과 일하면서 느낀 점이 있습니다. 그것은 연구를 즐기면서 하는 사람만이 좋은 결과를 얻고, 그 기쁨도 진정으로 즐길 수 있다는 것입니다. 실험을 하다 보면 대부분이 어렵고 힘든 상황의 연속입니다. 하지만 자신의 일을 즐기고 적극적인 자세로 끈기 있게 노력한다면, 기능을 밝히지 못할 유전자도 기작도 없다는 생각을 감히 해보면서, 앞으로 좀더 자신의 일을 사랑해야겠다고 다짐해 봅니다.
4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
Tap46는 알면 알수록 재미있는 유전자입니다. Tap46에 대한 연구를 다른 측면으로 해볼 생각입니다. 이전에 시행착오를 거울삼아 체계적이고 창조적인 연구를 계획해서 수행하는 것 최대 과제인 것 같습니다. 그리고 늦은 나이에 공부를 시작해 주위에서 졸업은 언제 하냐는 질문을 많이 받는데 졸업도 빨리 하고 싶습니다..
5. 다른 하시고 싶은 이야기들....
공부를 하면서 많은 분들의 도움을 받았습니다. 제일 먼저 보잘것없는 실마리에도 온기를 불어넣어 근사한 결과가 될 수 있도록 항상 고민해 주시고 지도해주시는 배현숙 지도교수님께 깊은 감사를 드립니다. 교수님의 열정에 항상 저 자신이 부끄러워집니다. 논문에 쓰인 애기장대 키우느라 20대의 마지막을 다 바친 한정아 연구원과 자기 테마처럼 열심히 도와준 이호석군을 비롯한 실험실 동료들에게도 이번 기회에 고맙다는 말을 전하고 싶습니다. 마지막으로 언제나 무조건적인 사랑과, 큰 힘을 주시는 부산에 계신 가족들과 결혼 후 공부를 시작하는데도 싫은 말 한마디 하지 않고 깊은 사랑과 관심으로 내 옆을 지켜주는 남편에게 고맙고 사랑하는 마음을 보냅니다.
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