1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드지난 몇 십년 동안 화석연료(fossil fuel)의 환경오염과 빠른 고갈의 문제들로 바이오 연료(biofuel)의 연구가 활발히 진행되어져 왔습니다. 바이오 연료로는 옥수수를 발효시킨 에탄올과 콩 기름을 변형시킨 biodiesel이 주로 사용되어지고 있으나 옥수수와 콩은 동물의 사료와 식용으로 대부분의 양이 사용되기 때문에 바이오 연료로 변형될 수 있는 양은 한정적이라고 할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 대사공학 (metabolic engineering)을 이용하여 많은 양의 oil을 식물의 비저장기관인 잎이나 줄기에서 발현하게 하려는 연구들이 되어 왔으나 아직 성공적인 성과를 거두지 못한 상황입니다.
본 연구는 COMPARATIVE GENE IDENTIFICATION-58 (CGI-58) 단백질의 식물 lipid metabolism 에서의 기능과 역활을 규명함으로써 식물의 잎 등 비저장기관에서 storage lipid의 축적을 극대화 시키기 위한 목표를 가지고 시작되었습니다. CGI-58 단백질은 동물연구에서 처음 소개되었으며 인간에서는 CGI-58 유전자의 돌연변이가 비저장기관인 간, 피부, 근육 또는 혈액세포에서 storage lipid를 축적시킴으로써 Chanarin-Dorfman syndrome이라는 질병을 유발하는 것으로 알려져 있습니다.
그러나 동물에서 CGI-58의 다른 기능은 아직 잘 알려지지 않고 있습니다. 식물에서도 CGI-58 유전자의 돌연변이가 식물의 잎과 같은 비저장기관에 storage lipid의 축적을 야기한다고 보고 되었습니다. 본 연구에서는 CGI-58 단백질의 기능을 유추하기 위해 yeast-2-hybrid assay를 사용하여 CGI-58 단백질과 상호작용하는 단백질들을 찾았으며 그 중 PEROXISOMAL ABC TRASNPORTER1 (PXA1) 단백질이 강하게 상호작용한다는 것을 알게 되었습니다. PXA1 은 peroxisome의 membrane에 존재하면서 cytosol에서 fatty acid 또는 식물 신호체계에 관여하는 식물 호르몬인 jasmonate 나 auxin의 전구체 운송에 관여하고 있습니다. CGI-58 mutant 와 PXA1 mutant arabidopsis를 비교해 본 결과 매우 흡사한 식물학적 변이 즉 비저장기관에서의 lipid 축적 또는 호르몬 전구체의 운송 저하로 인한 jasmonate와 auxin의 저하가 관찰됨으로써 CGI-58과 PXA1 단백질의 상호작용에 의해 lipid 항상성과 plant hormone signaling이 조절되고 있음을 규명하였습니다. 또한 CGI-58 단백질의 기능은 조직에 따라 다름을 본 연구에서 알게 되었습니다.
본 연구결과가 매우 흥미로운 것은 CGI-58 이 lipid 항상성 기작뿐만 아니라 stress나 발달에 관여하는 hormone signaling에 연관되어 있다는 사실이 식물에서뿐만 아니라 다른 eukaryotes에도 광범위하게 적용해 볼 수 있다는 것입니다. 또 앞으로 CGI-58 protein을 더욱 깊게 연구함으로 비저장기관에서의 storage lipid의 축적을 극대화 함은 물론 stress 반응에 연관된 hormone signaling을 규명하고자 합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.저는 애리조나에 위치한 USDA (United States Department of Agriculture) arid land agricultural research center내 plant physiology and genetics group에서 post-doctoral researcher로 일하고 있습니다. 미국 정부기관으로 우리나라의 농촌진흥청과 비슷한 기능을 수행하고 있습니다. 사막기후인 지리적인 여건상 (3개월간의 여름은 거의 40°C에 머물며 비는 일년에 두 세차려정도 옵니다) 연구방향이 광합성, drought 또는 cold stress 저항성 식물 개발, 사막식물에서의 유용물질 향상(고무, oil)등에 촛점을 맞추고 있습니다.
연구소에는 next generation sequencer (Ion-torrent), GC, HPLC 와 mass-spectrometery 등이 구비되어 있습니다. 미국의 경제 침체로 많은 학교와 연구기관이 제정에 어려움을 겪고 있는 현 상황에서 정부 연구기관도 예외는 아니지만 그래도 연구비가 풍부함을 느낌니다. 대학원다닐때는 시료든 kit 등을 아껴써야 했는데 여기서는 모든 것이 풍부해서 실험하기가 아주 편합니다. 저의 mentor 인 Dr. John Dyer는 항상 "Sky is the limit"과 너의 시간이 가장 중요하다 그러니까 아무것도 아끼지 말고 실험에만 집중하라고 합니다. 편하면서도 부담이 팍팍되는 실험환경 입니다.
---------에피소드 제가 사는 동네는 Phoenix 남부에 위치한 작은 도시입니다. 많은 미국 사람들이 USDA가 뭐하는 기관인지 잘 모릅니다. 그들이 접하는 USDA 문구는 항상 grocery store에 파는 소고기나 돼지고기 포장에 붙어 있는 "USDA certified" 입니다. 그래서 사람들이 저한테 어디서 일하냐 물어보면 USDA에서 일한다고 대답하면 사람들이 도축장에서 일하는 줄로 아는 사람들이 꽤 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람CGI-58 project 를 수행하면서 American Society for Biochemistry and Molecular Biology (ASBMB) meeting에 travel award를 받아 참석하게 되었습니다. Recipients 중에 저만 유일하게 식물을 연구한 사람이었습니다. 그런데 CGI-58을 동물에서 규명한 유명한 교수님들이 저에게 다가와 질문하시고 의견을 물의시는데 정말 자부심과 보람을 느꼈습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?박사를 받는데 8년이라는 기간이 걸렸습니다. 남들보다 한 참 늦은 거지요. 첫 번째 이유는 처음 박사로 유학올 때 제가 정말 무엇을 하고 싶은지 아무 계획없이 그냥 공부를 시작했습니다. 그래서 제가 좋아하는 분야를 찾아 흥미를 붙이는데 시간이 오래 걸린 것 같습니다.
두 번째 는 lab rotation을 하지않고 그냥 유명한 교수 lab을 덜컥 선택해버린 것도 박사학위가 늦어진 원인이라고 생각합니다. Lab rotation을 하면서 흥미로운 연구과제를 찿고 지도교수와도 맞을지 가늠해보는 시간을 가졌었더라면 지금과는 좀 더 다른 모습으로 살고 있지 않을까 합니다.
하지만 제가 정말 좋아하는 것을 찾기 위해 더디지만 열심히 일했습니다. 열심히 일하는 모습을 누군가는 지켜봐주고 알아줍니다. 그래서 8년 박사과정동안 과로부터 장학금을 계속 받을 수 있었습니다. 유학와서 어려운 일이 닥쳐도 결코 포기하지 않으셨으면 합니다. 열심히만 한다면 하늘이 무너져도 솟아날 구멍은 있습니다. 그 구멍을 만들고 찾는 것은 자기 몫이지만요. 박사 마지막 2년 동안은 아이 둘을 년년생으로 낳고 매일 울면서 dissertation을 썼습니다. 그로부터 3 년후 저의 이야기를 다른 분들에게 이야기할 기회가 주어졌네요. 정말 힘들어도 포기하지 마시고 묵묵히 주어진 일을 해나가시면 반드시 비가 개이고 해가 뜹니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?저는 teaching을 주로하는 교수를 하고자 합니다. 지난 3년 동안 많은 고등학생과 학부생을 지도 했는데 젊을 사람들에게 과학의 기본을 잡아주고 싶다는 생각을 많이 했습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....항상 마음 속에 희망을 잃지 않게 해 주시고 힘들때 그리고 주위에 아무도 없을 때 힘과 용기를 주신 하나님께 정말 감사합니다. 그리고 그냥 안주하고 주저않아 있고 싶은 저를 계속 이끌어 주시는 저의 mentor 인 Dr. John Dyer와 뭐든 도와주는 USDA 동료들에게도 정말 감사합니다. 대학원 8년 동안 용기 주셨던 루이지애나 주립대의 plant pathology and crop physiology department 교수님들, office 식구들, 그리고 대학원 동료들, 그들의 격려와 도움이 아니었으면 이런 기회도 없었을 것입니다. 아이를 낳을 때마다 미국으로 와서 아이들 보면서 창살없는 감옥생활 하셨던 친정 부모님들 시부모님들, 주말에 실험하러 나가면 애들 돌봐주며 아내를 이해해주는 남편과 날마다 day care에서 오랜시간 보내며 잘 커준 두 아이, 은지, 은찬에게 정말 고개숙여 깊은 감사 전합니다.

USDA 연구소 전경과 인턴학생들