한빛사
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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2013-10-14
- 조회6,214
Acta Crystallogr. Sect. D-Biol. Crystallogr., D69, 2136-2145, October 2013 | doi:10.1107/S0907444913020556
Conformational changes in human prolyl-tRNA synthetase
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
- 논문관련 분야의 소개
ARS는 aminoacyl-tRNA synthetase의 줄임말로 세포 내 20가지 아미노산을 유전자 암호에 따라 해당 tRNA에 결합시키는 효소들입니다. 사람의 ARS들은 본연의 기능인 aminoacylation 말고도 세포 내에서 여러 가지 역할을 하고 있습니다. 이 20가지의 ARS들 중에 9가지 ARS(RRS, QRS, MRS, KRS, DRS, IRS, EPRS, LRS)들은 3가지의 다른 단백질과 결합하여 Multisynthetase complex(이하 MSC)를 형성합니다. 이 ARS 군집체가 angiogenesis, inflammation, cancer 등 다양한 분야에서 그 연관성이 있음이 밝혀지고 있는 중입니다. 그 중 ERS와 PRS는 하나의 폴리펩타이드 상에 존재하고 있는데 이번 논문에서 PRS 도메인의 aminoacylation activity를 저해하는 halofuginone의 억제 기작을 기질인 ATP와 proline의 결합 자리와의 비교를 통해 규명하였습니다.
- 동향
ARS는 단순히 단백질 번역에 필요한 aminoacyl-tRNA를 만들어 주는 한정적인 기능을 하는 것으로 보이지만 여러 질병들에 대한 관련성들이 밝혀짐에 따라 매우 활발한 연구가 이루어 지고 있습니다. 예를 들어, EPRS의 번역 단계에서의 유전자 발현 저해(GAIT complex), leucine의 농도에 따른 LRS의 세포 내 단백질 합성 조절, UV 스트레스에 대한 MRS와 AIMP의 항암 활동과 번역 조절 기능 등에 대한 논문들이 국내외에서 우수한 저널에 소개되었습니다.
- 전망
이처럼 ARS들의 질병에 대한 연관성은 신약 개발의 가능성을 제시하고 있으며 이번 논문에 실린 내용도 halofuginone에 대한 억제 기작을 규명함에 따라 더욱더 효율적이고 선택적인 약물 개발의 전환점이 될 것으로 생각됩니다.
- 에피소드
활발한 연구가 진행되고 있는 만큼 국내외 여러 실험실에서 동시다발적으로 결과가 나오고 있습니다. 이번 논문의 경우에도 우여곡절이 있었는데요. 최종 데이터를 얻고 논문을 작성하려고 준비하고 있는 순간에 해외 다른 랩에서 PRS domain과 ATP analogue, halofuginone과의 결합 구조가 PDB에 올라왔습니다 (Nature 2013). 다행히 발표된 구조가 저희가 연구하고 있는 구조와 상보적으로 도움을 주는 구조였고, 지금 돌이켜서 생각해봐도 정말 기억하고 싶지 않은 순간이지만 그 때 포기하지 않고 열심히 마무리해서 좋은 결과가 있지 않나 생각합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이번 연구는 고려대학교 대학원 바이오시스템공학과 (학부: 생명공학부) 황광연 교수님과 '서울대 글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단'의 김성훈 교수님의 지도 하에 공동으로 진행되었습니다. 고려대학교 구조단백질체학 실험실에서는 X선 결정학을 통해 단백질 3차 구조를 분석하였고 서울대에서는 핵심 아미노산 잔기의 기능을 밝혀 내기 위한 mutational analysis를 수행하였습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
'Seeing is believing.' 이라는 말이 있습니다. 분자생물학은 눈에 보이지 않는 작은 세계에 대한 가설과 증명이 간접적으로 보여질 수 밖에 없다고 생각합니다. 그러나 X선 결정학을 통한 단백질의 3차 구조 분석은 보다 더 직접적이고 묘사 가능한 강력한 증거가 될 수 있으며 약물이 타겟으로 하는 단백질을 분자 수준에서 볼 수 있기 때문에 신약 개발의 근거가 될 수 있습니다. 단백질을 결정화시키기까지 많은 노력과 운도 따르지만 그 결과인 단백질의 구조와 생김새를 눈으로 볼 수 있다는 것이 가장 큰 기쁨이라고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
아직 배울 것이 배운 것보다 훨씬 더 많은 박사과정 학생 신분이지만 후배를 위해서 한마디 하자면, 과학이라는 것이 흥미롭고 미지의 세계에 대한 개척 정신이 있다면 누구든지 도전할 수 있는 분야라고 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
MSC에 대해서 여러 가지 ARS들과 부속 단백질들이 어떠한 형태로 군집체를 형성하고 있고 어떠한 질병에 관여하는지 EPRS 단백질을 중심으로 연구하고 싶습니다. 또, EPRS가 번역 단계에서 단백질 발현을 조절하는 GAIT complex의 한 부분인데 이 부분도 도전해 보고 싶구요.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 연구의 목표와 방향을 설정하고 지도하여 주신 황광연 교수님께 감사드립니다. 또, 실험적으로 세세하게 가르쳐 준 준수형, 논문을 작성해 주신 이은혜 박사님을 비롯한 실험실 선후배님들께 감사드리고 이번 논문이 나가는데 많은 도움을 주신 모든 저자분들께 감사의 말을 전하고 싶습니다.
- 논문관련 분야의 소개
ARS는 aminoacyl-tRNA synthetase의 줄임말로 세포 내 20가지 아미노산을 유전자 암호에 따라 해당 tRNA에 결합시키는 효소들입니다. 사람의 ARS들은 본연의 기능인 aminoacylation 말고도 세포 내에서 여러 가지 역할을 하고 있습니다. 이 20가지의 ARS들 중에 9가지 ARS(RRS, QRS, MRS, KRS, DRS, IRS, EPRS, LRS)들은 3가지의 다른 단백질과 결합하여 Multisynthetase complex(이하 MSC)를 형성합니다. 이 ARS 군집체가 angiogenesis, inflammation, cancer 등 다양한 분야에서 그 연관성이 있음이 밝혀지고 있는 중입니다. 그 중 ERS와 PRS는 하나의 폴리펩타이드 상에 존재하고 있는데 이번 논문에서 PRS 도메인의 aminoacylation activity를 저해하는 halofuginone의 억제 기작을 기질인 ATP와 proline의 결합 자리와의 비교를 통해 규명하였습니다.
- 동향
ARS는 단순히 단백질 번역에 필요한 aminoacyl-tRNA를 만들어 주는 한정적인 기능을 하는 것으로 보이지만 여러 질병들에 대한 관련성들이 밝혀짐에 따라 매우 활발한 연구가 이루어 지고 있습니다. 예를 들어, EPRS의 번역 단계에서의 유전자 발현 저해(GAIT complex), leucine의 농도에 따른 LRS의 세포 내 단백질 합성 조절, UV 스트레스에 대한 MRS와 AIMP의 항암 활동과 번역 조절 기능 등에 대한 논문들이 국내외에서 우수한 저널에 소개되었습니다.
- 전망
이처럼 ARS들의 질병에 대한 연관성은 신약 개발의 가능성을 제시하고 있으며 이번 논문에 실린 내용도 halofuginone에 대한 억제 기작을 규명함에 따라 더욱더 효율적이고 선택적인 약물 개발의 전환점이 될 것으로 생각됩니다.
- 에피소드
활발한 연구가 진행되고 있는 만큼 국내외 여러 실험실에서 동시다발적으로 결과가 나오고 있습니다. 이번 논문의 경우에도 우여곡절이 있었는데요. 최종 데이터를 얻고 논문을 작성하려고 준비하고 있는 순간에 해외 다른 랩에서 PRS domain과 ATP analogue, halofuginone과의 결합 구조가 PDB에 올라왔습니다 (Nature 2013). 다행히 발표된 구조가 저희가 연구하고 있는 구조와 상보적으로 도움을 주는 구조였고, 지금 돌이켜서 생각해봐도 정말 기억하고 싶지 않은 순간이지만 그 때 포기하지 않고 열심히 마무리해서 좋은 결과가 있지 않나 생각합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이번 연구는 고려대학교 대학원 바이오시스템공학과 (학부: 생명공학부) 황광연 교수님과 '서울대 글로벌프론티어 의약바이오컨버젼스연구단'의 김성훈 교수님의 지도 하에 공동으로 진행되었습니다. 고려대학교 구조단백질체학 실험실에서는 X선 결정학을 통해 단백질 3차 구조를 분석하였고 서울대에서는 핵심 아미노산 잔기의 기능을 밝혀 내기 위한 mutational analysis를 수행하였습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
'Seeing is believing.' 이라는 말이 있습니다. 분자생물학은 눈에 보이지 않는 작은 세계에 대한 가설과 증명이 간접적으로 보여질 수 밖에 없다고 생각합니다. 그러나 X선 결정학을 통한 단백질의 3차 구조 분석은 보다 더 직접적이고 묘사 가능한 강력한 증거가 될 수 있으며 약물이 타겟으로 하는 단백질을 분자 수준에서 볼 수 있기 때문에 신약 개발의 근거가 될 수 있습니다. 단백질을 결정화시키기까지 많은 노력과 운도 따르지만 그 결과인 단백질의 구조와 생김새를 눈으로 볼 수 있다는 것이 가장 큰 기쁨이라고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
아직 배울 것이 배운 것보다 훨씬 더 많은 박사과정 학생 신분이지만 후배를 위해서 한마디 하자면, 과학이라는 것이 흥미롭고 미지의 세계에 대한 개척 정신이 있다면 누구든지 도전할 수 있는 분야라고 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
MSC에 대해서 여러 가지 ARS들과 부속 단백질들이 어떠한 형태로 군집체를 형성하고 있고 어떠한 질병에 관여하는지 EPRS 단백질을 중심으로 연구하고 싶습니다. 또, EPRS가 번역 단계에서 단백질 발현을 조절하는 GAIT complex의 한 부분인데 이 부분도 도전해 보고 싶구요.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 연구의 목표와 방향을 설정하고 지도하여 주신 황광연 교수님께 감사드립니다. 또, 실험적으로 세세하게 가르쳐 준 준수형, 논문을 작성해 주신 이은혜 박사님을 비롯한 실험실 선후배님들께 감사드리고 이번 논문이 나가는데 많은 도움을 주신 모든 저자분들께 감사의 말을 전하고 싶습니다.
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