1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
비만과 제2형당뇨를 포함한 대사증후군은 food intake 와 energy expenditure 사이의 불균형 때문에 생기는 질병으로 이에 대한 예방과 치료제 개발을 위해 많은 연구가 진행중입니다. Cellular energy status 의 sensor 인 AMP-activated protein kinase (AMPK)는 세포내 AMP: ATP 비율이 높아지면 지방산 합성등 ATP-consuming anabolic processing을 'switch off' 하고 ATP-producing catabolic pathway로 'swith on' 하게 하는 metabolic regulating kinase입니다. Hypotalamus 내의 활성화된 AMPK의 레벨이 금식(fasting)하는 동안에는 증가하고, 재급식 (re-feeding)하면 감소되는데, 이는 혈액내의 포도당 농도 증감에 따른 AMPK의 식욕조절기능입니다. Inositol phosphates 생합성과정에 필수 효소인 IPMK (Inositol Polyphosphate Multikinase)는, PI3Kinase 활성을 갖고 있어서 AKT signaling 조절 및 mTOR Complex1 안정화에 의해 단백질 합성을 증가시킴은 물론. hypothalamus에서 nutrient availability에 의해 조절됨이 이미 밝혀졌습니다. 이번 논문에서, 단백질 합성을 조절함에 있어, AMPK와 IPMK가 상보적인 역할을 하기 때문에, nutrient sensing signaling pathway에서의 AMPK와 IPMK사이의 연관성을 규명하고자 했습니다. 금식 후 재급식한 쥐의 hypothalamic IPMK expression이 mRNA, protein level 에서 증가하고 active AMPK는 감소되었고, IPMK가 포도당 농도 변화에 대해 tyrosine phosphorylation/dephosphoration 되어서 AMPK와의 결합을 on/off 하여 AMPK활성을 조절함을 규명하였습니다. 그러므로, IPMK가 food intake를 조절하는 AMPK의 새로운 regulator로서 type 2 diabetes와 비만치료제 개발의 새로운 타겟이 될 가능성을 제시하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저의 연구소 Center for Neurobiology and Behavior는 University of Pennsylvania 의과대학 (Perelman School of Medicine) Department of Psychiatry소속으로 정신질환에 관련된 neurobiology, electrophysiology, drug addiction, neurodegenerative disease, eating disorder, autism, bipolar disorder, schizophrenia, aging, depression등의 연구가 진행되고 있습니다. 저의 연구실은 Laboratory of Neuronal cell signaling (지도교수:김상원 교수)로 현재 두가지의 과제를 수행하고 있습니다. 첫번째 과제는 energy homeostasis에 관련된 food intake 와 metabolic disorder 에 관련된 signal transduction연구로 cellular level 과 knock out 동물 model을 병행하며, brain 이외의 다른 장기와 조직에서의 변화도 함께연구하고 있습니다. 두번째 과제는 brain내의 iron metabolism 에관한 neurodegenerative disease의 patho-physiological mechanism규명과 neural circuit 에서 iron의 physiological role을 연구하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
제가 Neuroscience를 공부하기 전에는 Brain에 대해서 대뇌, 소뇌, 연수, 뇌하수체, 도파민정도로만 알고 다가가기엔 너무도 어려운 학문이기에 미리 포기하고 언젠가 기회가 되면 공부를 해야겠다고 생각만 하다가, 치매로 고생하셨던 아버지를 보면서 nueroscience 특히 알츠하이머, 파키슨씨병, 등 neurodegenerative disease에 대해 연구하기로 결심하고, 지금의연구실에 와서 metabolism에 관련된 신호전달체계에 대해 연구하고 있습니다. 제가 cancer research를 하면서 얻은 다양한 연구 경험이 지금의 neuroscience 연구에 커다란 도움이 되고 있으며, 헛된 경험은 없다는 진리를 깨닫게 됩니다. 내 손끝에서 행해진 일들로 인해서 질병의 치료제 개발 가능성을 찾게 될 때 보람과 자부심을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
과학자는 자신의 연구성과를 잘 발표할 수 있어야 합니다. 사실, 저도 발표하라고 하면 긴장이 되는데, 이 분야로 진학을 고려하시는 분들께 'public speaking skill' 을 습득하셔서 자신의 연구결과를 당당하게 잘 발표하시라고 권하고 싶습니다.
Mentor/mentee relationship을 잘 활용해서 여러분의 미래를 준비하시길 바랍니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
수년 동안의 translational cancer research를 통해서는 갖가지 치료제 개발에 대한 아이디어를 얻었고, 앞으로는 well-aging에 대한 이해와 연구를 위해, Aging과 metabolic disorders (cancer, diabetes/obesity, neurodegenerative disease)에 관련된 연구를 계속해 나갈 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
이번 논문이 나오기까지 전폭적으로 도움을 주신 김상원 교수님께 감사를 드리고, 함께 연구를 수행한 Johns Hopkins의 Solomon Snyder교수님께도 감사의 마음을 표합니다.