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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2013-08-26
- 조회7,844
Acta Crystallogr. Sect. D-Biol. Crystallogr., Volume 69, Issue 9, pages 1726–1737, September 2013 | doi:10.1107/S0907444913013425
Structural and functional analyses of a bacterial homologue of hormone-sensitive lipase from a metagenomic library
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
지방조직(Mammalian adipose tissue)에서 지방산의 세포내 동원(intracellular mobilization)은 일련의 지질분해 반응을 통해 일어나게 됩니다. 즉, 몸에서 영양의 부족이나 많은 에너지를 필요로 할 때, 지방조직에 주로 저장된 triacylglycerol로부터 지방산(fatty acid)과 글리세롤(glycerol)로 분해되는 것입니다. 이 지질분해반응과 관련된 효소들 중 특히 hormone-sensitive lipase(HSL)는 지질분해과정에 핵심적인 역할을 하기 때문에, 정상 상태에서는 체내 에너지 항상성 유지를 돕지만, 조절장애가 일어나면 병을 유발할 수도 있는 아주 중요한 효소입니다. 지질분해반응의 최종산물인 지방산은 성인병인 당뇨병이나 비만, 그리고 심혈관계질환에 영향을 미치기 때문에, 최근 이러한 지질분해 대사를 조절하는 HSL이 의약적인 측면에서 상당히 주목을 받고 있습니다. 하지만 이들 질병에 대한 치료제의 개발에 있어 인체의 효소를 직접 분석하고 취급하는 것은 많은 어려움이 있는 것이 사실입니다. 따라서 본 연구에서는 상대적으로 연구가 용이한 미생물을 기반으로 하였으며, metagenomic library에서 얻은 HSL bacterial homologue인 효소 Est25의 구조와 기능에 대해 규명하고 이를 human_HSL 등 관련 효소들과 비교하는 우회적인 접근방법을 활용하였습니다. 이러한 연구들이 활발이 이어져 간다면 당뇨나 비만 등 지질 대사와 관련된 성인병 치료제 개발에 많은 도움이 될 것으로 기대됩니다.
(논문에 소개된 Human HSL과 그 bacterial homologue인 효소 Est25의 아미노산 서열을 비교 및 분석한 그림입니다. 언뜻 상이해 보여도 효소활성에 연관된 부위에서는 상당한 유사성을 확인할 수 있습니다.)
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
아주대학교 분자과학기술학과는 생명공학과 응용화학의 융합학문을 추구하는 곳으로 질병이나 의약과 관련된 다양한 연구들이 활발하게 이루어지고 있으며 지금까지 BK21사업의 지원 하에 우수한 연구실적을 내고 있습니다. 저는 그 중에서도 김두헌 교수님의 생화학 및 분자생물학 실험실에서 연구를 하고 있습니다. 저희 교수님의 연구에 대한 열정 덕분에 여러 가지 분야의 실험 및 연구를 진행해오고 있는데, 생화학과 세포학, 그리고 분자생물학을 기반으로 gene cloning과 protein purification에서부터 animal cell experiments와 in vivo surgery에 이르기까지 다양한 종류의 실험을 하고 있고, 이를 통해 Parkinson's disease, esterase characterization, gold nanoparticle application 등 다양한 연구를 진행 중에 있습니다. 또한 본 논문의 공동연구팀인 성균관대 김경규 교수님 연구팀은 단백질 구조 결정 및 분석에 관한 상당한 노하우와 뛰어난 연구력을 가지고 있으며, 효소의 구조와 기능의 분석이라는 공통주제 하에 각 연구실의 장점이 시너지화 될 수 있는 좋은 협력관계를 오랫동안 유지해오고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
과거부터 현재에 이르기까지 효소는 여전히 많은 사람들에 의해 연구되고 있지만, 아직은 밝혀진 것보다는 밝혀야 할 것이 더 많은 아주 흥미로운 연구주제입니다. 특히 이미 알려져 있는 효소들과 연구중인 새로운 효소들을 비교하다 보면 재미있는 발견을 할 때가 많습니다. 예를 들어, 새롭게 찾아낸 일부 효소들은 서로 상당히 유사한 특징들을 공유함에도 불구하고 예상과는 다른 기능이나 활성의 차이를 보이기도 합니다. 반대로, 상당히 다른 아미노산 서열을 가지고 있음에도 구조나 기능에 있어 상당한 유사성을 가질 수 있습니다. 본 논문에서 다룬 것처럼, 만약 실험적으로 접근하기 쉬운 특정 bacterial enzyme 이 우리 몸에 있는 특정 효소와 유사성 또는 차이점을 가질 때 이를 비교 및 분석하는 연구들을 지속해 나간다면, 생물학적으로 중요한 효소들의 구조와 기능간 상관관계에 대해 깊이 이해할 수 있고, 결국 인간의 삶의 질을 높일 수 있는 흥미로운 가능성들을 발견할 수도 있을 것입니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
오늘날의 세계의 모습을 하나의 단어로 요약한다면 그것은 '급변'이라고 생각합니다. 실로 사회의 여러 가지 분야가 하루가 다르게 변해가고 있으며, 특히 과학과 기술의 발전속도는 이를 바라보는 사람들의 예상을 뛰어넘고 있고 많은 상상들과 노력들이 점점 현실로 되어가고 있습니다. 생명공학 역시 마찬가지로, 수많은 연구자들의 노력 덕분에 나날이 발전해가고 있으며 이를 통해 앞으로 우리의 삶이 얼마나 더 좋아질 수 있을지 예상조차 할 수 없습니다. 이러한 때에, 생명공학 분야로 진학하는 후배들이 한가지에만 얽매이지 말고 다양한 연구주제나 실험을 두루 접하는 것을 추천하고 싶습니다. 한 우물을 열심히 파는 것도 중요하지만, 이러한 급변의 시대에는 변화의 흐름에 맞추어 유연하게 대응할 수 있는 능력, 그리고 변화를 주도할 수 있는 아이디어를 창출하는 능력 역시 중요한 것 같습니다. 자신이 할 수 있는 실험이나 연구분야를 좁은 영역으로 특정하기보다 다양한 분야로 확대해 나가려는 노력을 꾸준히 한다면, 급변하는 미래에 대응할 수 있는 폭넓은 시야와 능력을 배양하는 한편, 다양한 분야의 실험이나 연구를 아우르고 관통하는 놀라운 아이디어를 창출할 수 있을 것입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
최근 bacterial HSL에 관한 review 논문이 submission 되었고, 앞으로도 enzyme characterization and analysis는 지속적으로 해나갈 계획입니다. 저희 실험실의 효소에 관련된 연구는 esterase/lipase라는 큰 범주 안에서 다양하게 진행되어 왔습니다. 이번에 보고한 bacterial HSL 이외에도 SGNH-family esterase, beta-lactamase 등의 효소들에 대해 많은 연구가 진행되어 왔고 지속적인 연구를 통해 유용한 효소의 탐색과 분석, 그리고 의약 및 화학 산업에의 응용가능성 등을 꾸준히 연구해나갈 계획입니다. 다른 한편으로는, 파킨슨병의 원인 단백질로 알려져 있는 alpha-synuclein의 aggregation과 그 toxicity에 대해서도 연구를 진행 중에 있습니다. 파킨슨병을 비롯한 퇴행성 뇌질환은 마땅한 치료제도 없을뿐더러 병의 기전이 여전히 명확하게 설명되고 있지 않습니다. 생명공학자로서 사명감을 가지고 학계와 환자들에게 도움이 될 수 있도록 열심히 연구해나갈 생각입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
오늘 이렇게 좋은 논문을 발표하고 BRIC에 인터뷰를 할 수 있는 기회를 얻게 된 것은 모두가 지도교수님이신 김두헌 교수님의 조언과 도움이 가장 컸습니다. 좋은 연구와 공부를 할 수 있도록 지금까지 잘 이끌어 주신 교수님께 진심으로 존경과 감사의 마음을 전합니다. 더불어 본 논문의 발표를 위해 함께 수고한 공동연구팀의 Tri와 김경규 교수님에게도 깊은 감사를 드립니다. 그리고 오랫동안 학업을 이어나갈 수 있도록 응원과 지원을 아끼지 않는 사랑하는 가족들과 예비신부에게도 고마움을 전합니다.
지방조직(Mammalian adipose tissue)에서 지방산의 세포내 동원(intracellular mobilization)은 일련의 지질분해 반응을 통해 일어나게 됩니다. 즉, 몸에서 영양의 부족이나 많은 에너지를 필요로 할 때, 지방조직에 주로 저장된 triacylglycerol로부터 지방산(fatty acid)과 글리세롤(glycerol)로 분해되는 것입니다. 이 지질분해반응과 관련된 효소들 중 특히 hormone-sensitive lipase(HSL)는 지질분해과정에 핵심적인 역할을 하기 때문에, 정상 상태에서는 체내 에너지 항상성 유지를 돕지만, 조절장애가 일어나면 병을 유발할 수도 있는 아주 중요한 효소입니다. 지질분해반응의 최종산물인 지방산은 성인병인 당뇨병이나 비만, 그리고 심혈관계질환에 영향을 미치기 때문에, 최근 이러한 지질분해 대사를 조절하는 HSL이 의약적인 측면에서 상당히 주목을 받고 있습니다. 하지만 이들 질병에 대한 치료제의 개발에 있어 인체의 효소를 직접 분석하고 취급하는 것은 많은 어려움이 있는 것이 사실입니다. 따라서 본 연구에서는 상대적으로 연구가 용이한 미생물을 기반으로 하였으며, metagenomic library에서 얻은 HSL bacterial homologue인 효소 Est25의 구조와 기능에 대해 규명하고 이를 human_HSL 등 관련 효소들과 비교하는 우회적인 접근방법을 활용하였습니다. 이러한 연구들이 활발이 이어져 간다면 당뇨나 비만 등 지질 대사와 관련된 성인병 치료제 개발에 많은 도움이 될 것으로 기대됩니다.
(논문에 소개된 Human HSL과 그 bacterial homologue인 효소 Est25의 아미노산 서열을 비교 및 분석한 그림입니다. 언뜻 상이해 보여도 효소활성에 연관된 부위에서는 상당한 유사성을 확인할 수 있습니다.)
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
아주대학교 분자과학기술학과는 생명공학과 응용화학의 융합학문을 추구하는 곳으로 질병이나 의약과 관련된 다양한 연구들이 활발하게 이루어지고 있으며 지금까지 BK21사업의 지원 하에 우수한 연구실적을 내고 있습니다. 저는 그 중에서도 김두헌 교수님의 생화학 및 분자생물학 실험실에서 연구를 하고 있습니다. 저희 교수님의 연구에 대한 열정 덕분에 여러 가지 분야의 실험 및 연구를 진행해오고 있는데, 생화학과 세포학, 그리고 분자생물학을 기반으로 gene cloning과 protein purification에서부터 animal cell experiments와 in vivo surgery에 이르기까지 다양한 종류의 실험을 하고 있고, 이를 통해 Parkinson's disease, esterase characterization, gold nanoparticle application 등 다양한 연구를 진행 중에 있습니다. 또한 본 논문의 공동연구팀인 성균관대 김경규 교수님 연구팀은 단백질 구조 결정 및 분석에 관한 상당한 노하우와 뛰어난 연구력을 가지고 있으며, 효소의 구조와 기능의 분석이라는 공통주제 하에 각 연구실의 장점이 시너지화 될 수 있는 좋은 협력관계를 오랫동안 유지해오고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
과거부터 현재에 이르기까지 효소는 여전히 많은 사람들에 의해 연구되고 있지만, 아직은 밝혀진 것보다는 밝혀야 할 것이 더 많은 아주 흥미로운 연구주제입니다. 특히 이미 알려져 있는 효소들과 연구중인 새로운 효소들을 비교하다 보면 재미있는 발견을 할 때가 많습니다. 예를 들어, 새롭게 찾아낸 일부 효소들은 서로 상당히 유사한 특징들을 공유함에도 불구하고 예상과는 다른 기능이나 활성의 차이를 보이기도 합니다. 반대로, 상당히 다른 아미노산 서열을 가지고 있음에도 구조나 기능에 있어 상당한 유사성을 가질 수 있습니다. 본 논문에서 다룬 것처럼, 만약 실험적으로 접근하기 쉬운 특정 bacterial enzyme 이 우리 몸에 있는 특정 효소와 유사성 또는 차이점을 가질 때 이를 비교 및 분석하는 연구들을 지속해 나간다면, 생물학적으로 중요한 효소들의 구조와 기능간 상관관계에 대해 깊이 이해할 수 있고, 결국 인간의 삶의 질을 높일 수 있는 흥미로운 가능성들을 발견할 수도 있을 것입니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
오늘날의 세계의 모습을 하나의 단어로 요약한다면 그것은 '급변'이라고 생각합니다. 실로 사회의 여러 가지 분야가 하루가 다르게 변해가고 있으며, 특히 과학과 기술의 발전속도는 이를 바라보는 사람들의 예상을 뛰어넘고 있고 많은 상상들과 노력들이 점점 현실로 되어가고 있습니다. 생명공학 역시 마찬가지로, 수많은 연구자들의 노력 덕분에 나날이 발전해가고 있으며 이를 통해 앞으로 우리의 삶이 얼마나 더 좋아질 수 있을지 예상조차 할 수 없습니다. 이러한 때에, 생명공학 분야로 진학하는 후배들이 한가지에만 얽매이지 말고 다양한 연구주제나 실험을 두루 접하는 것을 추천하고 싶습니다. 한 우물을 열심히 파는 것도 중요하지만, 이러한 급변의 시대에는 변화의 흐름에 맞추어 유연하게 대응할 수 있는 능력, 그리고 변화를 주도할 수 있는 아이디어를 창출하는 능력 역시 중요한 것 같습니다. 자신이 할 수 있는 실험이나 연구분야를 좁은 영역으로 특정하기보다 다양한 분야로 확대해 나가려는 노력을 꾸준히 한다면, 급변하는 미래에 대응할 수 있는 폭넓은 시야와 능력을 배양하는 한편, 다양한 분야의 실험이나 연구를 아우르고 관통하는 놀라운 아이디어를 창출할 수 있을 것입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
최근 bacterial HSL에 관한 review 논문이 submission 되었고, 앞으로도 enzyme characterization and analysis는 지속적으로 해나갈 계획입니다. 저희 실험실의 효소에 관련된 연구는 esterase/lipase라는 큰 범주 안에서 다양하게 진행되어 왔습니다. 이번에 보고한 bacterial HSL 이외에도 SGNH-family esterase, beta-lactamase 등의 효소들에 대해 많은 연구가 진행되어 왔고 지속적인 연구를 통해 유용한 효소의 탐색과 분석, 그리고 의약 및 화학 산업에의 응용가능성 등을 꾸준히 연구해나갈 계획입니다. 다른 한편으로는, 파킨슨병의 원인 단백질로 알려져 있는 alpha-synuclein의 aggregation과 그 toxicity에 대해서도 연구를 진행 중에 있습니다. 파킨슨병을 비롯한 퇴행성 뇌질환은 마땅한 치료제도 없을뿐더러 병의 기전이 여전히 명확하게 설명되고 있지 않습니다. 생명공학자로서 사명감을 가지고 학계와 환자들에게 도움이 될 수 있도록 열심히 연구해나갈 생각입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
오늘 이렇게 좋은 논문을 발표하고 BRIC에 인터뷰를 할 수 있는 기회를 얻게 된 것은 모두가 지도교수님이신 김두헌 교수님의 조언과 도움이 가장 컸습니다. 좋은 연구와 공부를 할 수 있도록 지금까지 잘 이끌어 주신 교수님께 진심으로 존경과 감사의 마음을 전합니다. 더불어 본 논문의 발표를 위해 함께 수고한 공동연구팀의 Tri와 김경규 교수님에게도 깊은 감사를 드립니다. 그리고 오랫동안 학업을 이어나갈 수 있도록 응원과 지원을 아끼지 않는 사랑하는 가족들과 예비신부에게도 고마움을 전합니다.
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