한빛사 인터뷰
- 등록2011-05-02
- 조회6,339
이 논문은 고등 진핵 생물에서 잘 보존되어 있는 Polycomb Group (PcG) protein 의 조절에 관한 것입니다. PcG protein complex는 Drosophila 에서 body segmentation 의 조절에 관해 처음 보고 되었으며, 이후 mammals 와 plants 에서도 매우 유사한 구성으로 존재함이 확인되었습니다. Arabidopsis thaliana (애기장대) 라는 model-plant 에서도 매우 보존된 세 종류의 Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) 가 존재하며, 최근 PRC1 에 의한 조절도 밝혀지고 있습니다. PcG protein 들의 기능은 target 유전자들의 발현을 repression 하는 것으로 밝혀져 있으며, 특히 PRC2 에 의한 Histone 3 K27 tri-methylation 에 의한 조절은 그 target 유전자들 및 조절 기작에 대해 많은 부분이 알려져 있는 상황입니다. Arabidopsis thaliana 의 PRC2 protein 은 homeotic genes, flowering time 그리고 imprinting 등을 epigenetic regulation 한다고 알려져 있습니다. 반면 PcG protein 들 자체가 어떻게 조절되는지에 대한 기작은 많이 알려져 있지 않으며, 특히 plants 에서는 더욱 그러하였습니다. 이 논문을 통해 애기장대에서 PcG protein 활성이 26S proteasome 에 의해 일부 구성성분이 degradation 됨으로써 translational level 에서도 조절됨을 밝힐 수 있었습니다.
Arabidopsis thaliana 에 일부 구성원을 공유하는, 유사한 구성을 가진 세가지 종류의 PRC2 들이 존재한다는 것은 발달에 매우 중요한 역할을 하는 PRC2 들의 형성에 유기적인 조절이 존재할 것임을 암시합니다. 현재 춘화처리(vernalization), flowering, 그리고 배유(endosperm) 에서 일어나는 imprinting 등의 여러 현상에 관해 PcG protein 들의 transcriptional / translational level 의 조절이 밝혀지고 있으며, 앞으로 이에 관한 연구가 더욱 활발하게 진행될 것이라 생각합니다.
연구의 시작은 Activation-tagging 에 의한 gain-of-function mutant 였습니다. Activation tagging mutant 는 T-DNA insertion 에 의한 loss-of-function mutant 에 비해 조금 더 많은 설명이 요구됩니다. 유전자의 기능이 예측함에 있어 그 유전자의 기능이 상실된 표현형을 설명하는 것과 달리 Activation tagging mutant 의 표현형은 그 유전자가 발현하는 부위 에서뿐만 아니라 다른 부위에서까지 발현이 되는 ectopic expression 에 의한 것이므로, 실재 보이는 표현형과 유전자의 기능이 정확히 일치하지 않는 경우가 있기 때문입니다. 그러므로 지도 교수님이신 이종섭 교수님께서 항상 강조하시는 바와 같이 그 발현 부위를 확인한 이후에서야 실재 과발현된 유전자의 biological meaning 을 설명할 수 있는 경우가 많습니다. 저의 경우도 처음에는 표현형을 기반으로 auxin 과의 관련성에 대해 가설을 세우고 실험을 진행하다 꽤 먼 길을 돌아 PcG protein 과의 연관성을 파악할 수 있었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이 연구는 서울대학교 생명과학부의 식물기능유전체연구실(http://oldbiosci.snu.ac.kr/professor/111/) 에서 이종섭 교수님의 지도하에 수행되었습니다. 식물기능유전체 연구실에서는 Activation tagging mutant 를 대상으로, 모델 식물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)의 발달에 중요한 역할을 하는 다양한 유전자의 기능을 연구하고 있습니다. 앞서 Activation tagging mutant 연구의 까다로운 점을 잠시 언급하였으나, T-DNA insertion 에 의한 기능상실 돌연변이들에 대한 연구가 거의 포화되었음을 감안할 때 Activation tagging mutant 를 통한 연구는 그 대안이 될 수 있습니다. 특히 loss-of-function mutant 가 redundancy 에 의해 표현형을 보이지 않거나, embryo lethal 인 경우도 Activation tagging mutant 연구를 통해 그 기능을 확인할 수 있습니다.
본 연구실에서는 지난 10년동안 Activation tagging line pool 을 제조하고, 역유전학 (reverse genetics)적 대규모 유전자 기능 검정을 위한 삽입돌연변이체 DB 를 구축하였습니다. 이를 통해 식물 발달에 중요한 유전자들의 기능을 연구하고, 유용 유전자를 발굴하고자 합니다. 또한 다른 실험실들과의 co-work을 통해 작물에 도입하여 유용한 작물을 만들어내는데 이바지하기위해 노력하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 보람
연구를 많이 해보지는 못하였지만 어렴풋이나마 '모든 연구에는 정답이 있다.' 라는 생각을 합니다. 생명 현상은 매우 다양한 구성과 복잡한 유기적 연관에 의해 이루어지므로 이를 탐구함에 있어 수많은 가능성이 존재합니다. 식물을 연구할 때 많은 경우에서 형질전환체 (transformant) 의 표현형을 가지고 그 유전자의 기능을 찾아나가는 forward genetics 를 방법으로 하게 됩니다. 연구를 시작할 때 여러 가설을 가지고 실험을 하다 보면 시간이 지날수록 점점 가야 할 방향이 좁혀지게 됩니다. 또, 실험 결과가 이전의 예상과 전혀 반대로 나올 때도 '뭔가 이유가 있을꺼야.' 라고 생각을 하고 다른 실험을 통해 결과를 보면 '과연 그럴 만 했구나.' 라는 답을 얻을 때 오히려 더 뿌듯함을 느끼게 되는 것 같습니다. 내가 하는 연구에 정답이 있다고 믿는 것, 그 과정에서 소소한 나만의 즐거움을 느낄 수 있는 것이 실험을 계속 할 수 있게 해 주는 보람이 아닐까 합니다.
4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
PcG protein 에 의한 epigenetic regulation 에 관해 연구를 더 하고 싶습니다. 특히 유전체 각인 (genomic imptinting) 현상은 포유동물의 태반과 속씨식물의 배유에서만 나타나는 흥미로운 현상으로 이런 imprinted genes 의 발현이 어떻게 발달 단계에 영향을 주는 지 궁금합니다. Triploid 라는 특이한 핵상을 가지는 endosperm 의 imprinting 을 좀 더 이해함으로써 apomixis 등을 통한 응용에도 기여할 수 있지 않을까 생각합니다.
5. 다른 하시고 싶은 이야기들....
첫 단추를 채우며 너무 많은 분들의 도움을 받았습니다. 항상 바르게 이끌어주시는 지도 교수님이신 서울대 이종섭 교수님과 분자생물학을 시작하게 해주신 서울대 최양도 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 아낌없는 조언과 함께 너무도 잘 챙겨주신 서울대 최연희 교수님과 큰 힘을 주신 U.C.Berkeley 의 Robert L. Fischer 교수님께 진심으로 감사드립니다. 항상 손자를 위해 기도해 주시는 할머니, 큰아들을 믿어주시는 부모님, 그리고 멀리 덴마크에서도 형을 생각해주는 동생 부부에게 감사드리며, 집안의 보물, 도연이의 첫 돌도 이 자리를 빌어 축하해 주고 싶습니다.
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