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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2013-12-09
- 조회6,798
Hum. Mol. Genet., November 3, 2013 | doi: 10.1093/hmg/ddt549
Methionine sulfoxide reductase B3 deficiency causes hearing loss due to stereocilia degeneration and apoptotic cell death in cochlear hair cells
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
평생 동안 우리 몸 안에서는 활성산소라는 독성물질이 생성되며 이것이 산화스트레스를 유발하게 됩니다. 이러한 독성물질들이 축적되면 세포생존에 필수적인 단백질들이 산화 되고 세포사멸이 유도되어 노화가 빠르게 진행됩니다. 체내에는 이러한 독성물질을 제거하거나 산화된 단백질을 환원시켜 정상적으로 만들어 주는 다양한 효소들이 존재합니다. Methionine sulfoxide reductase (Msr)는 이러한 효소들 중 하나로 산화된 메티오닌을 환원시켜주는 기능을 하며 현재까지 네 가지가 종류(MsrA, B1, B2, B3)가 알려져 있고 각각 다양한 조직에서 환원제로서 기능을 하고 있습니다. 이 중 MsrB3의 돌연변이는 사람에게 난청을 유발한다고 2011년에 보고된 바 있으나 난청발병 원인에 대한 연구는 수행되지 않았습니다.
저희 연구는 MsrB3가 결핍된 마우스 모델을 이용한 난청원인의 규명으로 MsrB3가 결핍된 마우스가 사람과 동일하게 열성유전으로 난청을 유발하는 것을 확인 한 후 더욱 심도있는 연구를 수행하였습니다. MsrB3는 달팽이관의 코르티기관에 존재하는 유모세포에서 매우 특이적으로 발현하는데, 소리전달과정 중 외부 소리파동에 의한 기계적 자극을 전기적 자극으로 바꿔주는데 가장 중요한 역할을 하는 것이 바로 유모세포입니다. MsrB3가 결핍되었을 때 청력이 완성되기 이전부터 유모세포 상단부에 존재하는 미세융모의 형태이상을 보이며, 청력이 완성되는 3주령 마우스의 유모세포에서 자가세포사멸이 발생하여 고도 난청을 보이게 됩니다.
지금까지 다양한 산화스트레스 관련 유전자 결핍 마우스로 연구가 이루어졌었고 이는 대부분이 인위적인 자극을 주면 정상 마우스에 비해 난청이 쉽게 발병하는 것이었지만, MsrB3 결핍마우스는 외부로부터 아무런 자극없이 선천적으로 난청을 유발한다는 것에 큰 의미가 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제가 연구를 진행한 연구실은 경북대학교 생명과학부 생물학전공 김언경 교수님과 경북대학교 의과대학 이비인후과 이규엽 교수님께서 함께 이끌어주고 계시는 유전체학 연구실입니다. 2005년 이후 박사 2명과 석사 9명을 배출하였고 현재는 5명의 박사과정, 6명의 석사과정 학생들이 활발히 연구를 진행해 나가고 있는 젊고 패기 넘치는 연구실로 유전성 질환의 원인 유전자 규명 및 발병 기전에 대한 기초연구와 이를 바탕으로 한 분자진단과 유전자치료 등 임상에 적용할 수 있는 중개연구를 진행 중에 있습니다. 특히, 국내 여러 대학병원과의 공동연구를 통하여 난청을 비롯한 감각기 유전질환에 대한 분자유전학적 원인을 규명하고 있는데, 최근에는 차세대 염기서열 분석기법을 이용해 한국인 유전성 난청의 원인유전자를 성공적으로 찾아낸 연구성과를 거둔 바 있습니다. 또한 발굴된 원인유전자의 돌연변이에 대한 병인학적 메커니즘을 이해하고자 cell culture, organ explant등 다양한 실험기법을 이용한 in vitro 및 zebrafish, mouse의 동물모델을 이용한 in vivo 연구를 수행하고 있습니다. 저희 연구실은 유전질환의 원인 및 기전 규명, 그리고 질환 치료를 위한 다각적인 연구를 진행하고 있는 바, "유전질환의 극복"의 궁극적 목표를 이루기 위한 도전을 멈추지 않고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
현재까지 유전성 난청을 유발하는 유전자는 80 여 개가 밝혀져 있습니다. 하지만 난청을 유발하는 정확한 원인이나 기작에 대해서는 연구된 바가 매우 적으며, 거의 대부분이 미국 등 서양에서 연구가 이루어지고 있는 상황입니다. 이러한 실정 가운데 본 연구는 순수 국내 연구진만으로 마우스 모델을 이용하여 세계 최초로 MsrB3가 결핍된 마우스의 난청원인을 규명해냈습니다. 이는 이과학 분야의 국내의 연구수준이 국외 연구그룹과도 충분히 경쟁할 수 있는 세계적인 수준에 있음을 의미한다고 생각됩니다. 연구가 진행되는 동안 다소 어려움이 있었으나, 두 분의 지도교수님의 지도와 다양한 전문가그룹과의 활발한 토론을 통하여 명확한 결과를 제시할 수 있었고, 새로운 실험기법을 많이 배울 수 있는 기회였다고 생각됩니다.
4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
MsrB3가 결핍된 마우스에서 유발되는 난청원인에 대해서 알게 되었으니, 앞으로는 명확한 기작에 대해서 확인해 보는 것이 필요합니다. MsrB3 단백질은 효소로 작용하기 때문에 세포내에서 수많은 target 단백질들과 상호작용 할 것으로 예상되므로, 먼저 MsrB3의 target 단백질을 찾는 실험을 하고자 합니다. 그리고 상호작용 할 것으로 예상되는 단백질들과 MsrB3 그리고 난청과의 관련성을 보고 난청의 명확한 발병기작을 밝히고자 합니다.
5. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 부족한 저에게 모든 열정을 쏟으시며 지도해주신 김언경 교수님과 이규엽 교수님께 감사의 말씀을 전하고싶습니다. 앞으로 좋은 연구결과로 보답하도록 하겠습니다. 그리고 공동연구를 통하여 저희에게 좋은 조언을 해주신 영남대학교 김화영 교수님께도 감사드립니다. 마우스를 사육하는데 많은 도움을 주신 경북대학교 류재웅 교수님, 저희 연구의 전반적인 내용과 결과에 대해서 좋은 조언을 해주신 연세대학교 복진웅 교수님께 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 항상 저희의 연구를 아낌없이 지원해주시는 대구보훈병원장에 재직중이신 이상흔 원장님께 큰 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 그리고 이번 논문의 저와 같이 제1저자이며 밤낮으로 고생하고 제게 큰 의지가 되었던 조현주 선배님에게도 이 자리를 빌어 고맙다는 말을 꼭 전하고싶고, 언제나 아낌없는 격려와 조언을 해주는 우리 유전체학 연구실 식구들에게 큰 감사의 말씀을 올립니다.
마지막으로 지금까지 저를 뒷바라지하시며 고생만 하신 부모님께 조그마한 선물을 안겨드릴 수 있어서 큰 행복을 느끼며, 정말 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다.
평생 동안 우리 몸 안에서는 활성산소라는 독성물질이 생성되며 이것이 산화스트레스를 유발하게 됩니다. 이러한 독성물질들이 축적되면 세포생존에 필수적인 단백질들이 산화 되고 세포사멸이 유도되어 노화가 빠르게 진행됩니다. 체내에는 이러한 독성물질을 제거하거나 산화된 단백질을 환원시켜 정상적으로 만들어 주는 다양한 효소들이 존재합니다. Methionine sulfoxide reductase (Msr)는 이러한 효소들 중 하나로 산화된 메티오닌을 환원시켜주는 기능을 하며 현재까지 네 가지가 종류(MsrA, B1, B2, B3)가 알려져 있고 각각 다양한 조직에서 환원제로서 기능을 하고 있습니다. 이 중 MsrB3의 돌연변이는 사람에게 난청을 유발한다고 2011년에 보고된 바 있으나 난청발병 원인에 대한 연구는 수행되지 않았습니다.
저희 연구는 MsrB3가 결핍된 마우스 모델을 이용한 난청원인의 규명으로 MsrB3가 결핍된 마우스가 사람과 동일하게 열성유전으로 난청을 유발하는 것을 확인 한 후 더욱 심도있는 연구를 수행하였습니다. MsrB3는 달팽이관의 코르티기관에 존재하는 유모세포에서 매우 특이적으로 발현하는데, 소리전달과정 중 외부 소리파동에 의한 기계적 자극을 전기적 자극으로 바꿔주는데 가장 중요한 역할을 하는 것이 바로 유모세포입니다. MsrB3가 결핍되었을 때 청력이 완성되기 이전부터 유모세포 상단부에 존재하는 미세융모의 형태이상을 보이며, 청력이 완성되는 3주령 마우스의 유모세포에서 자가세포사멸이 발생하여 고도 난청을 보이게 됩니다.
지금까지 다양한 산화스트레스 관련 유전자 결핍 마우스로 연구가 이루어졌었고 이는 대부분이 인위적인 자극을 주면 정상 마우스에 비해 난청이 쉽게 발병하는 것이었지만, MsrB3 결핍마우스는 외부로부터 아무런 자극없이 선천적으로 난청을 유발한다는 것에 큰 의미가 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제가 연구를 진행한 연구실은 경북대학교 생명과학부 생물학전공 김언경 교수님과 경북대학교 의과대학 이비인후과 이규엽 교수님께서 함께 이끌어주고 계시는 유전체학 연구실입니다. 2005년 이후 박사 2명과 석사 9명을 배출하였고 현재는 5명의 박사과정, 6명의 석사과정 학생들이 활발히 연구를 진행해 나가고 있는 젊고 패기 넘치는 연구실로 유전성 질환의 원인 유전자 규명 및 발병 기전에 대한 기초연구와 이를 바탕으로 한 분자진단과 유전자치료 등 임상에 적용할 수 있는 중개연구를 진행 중에 있습니다. 특히, 국내 여러 대학병원과의 공동연구를 통하여 난청을 비롯한 감각기 유전질환에 대한 분자유전학적 원인을 규명하고 있는데, 최근에는 차세대 염기서열 분석기법을 이용해 한국인 유전성 난청의 원인유전자를 성공적으로 찾아낸 연구성과를 거둔 바 있습니다. 또한 발굴된 원인유전자의 돌연변이에 대한 병인학적 메커니즘을 이해하고자 cell culture, organ explant등 다양한 실험기법을 이용한 in vitro 및 zebrafish, mouse의 동물모델을 이용한 in vivo 연구를 수행하고 있습니다. 저희 연구실은 유전질환의 원인 및 기전 규명, 그리고 질환 치료를 위한 다각적인 연구를 진행하고 있는 바, "유전질환의 극복"의 궁극적 목표를 이루기 위한 도전을 멈추지 않고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
현재까지 유전성 난청을 유발하는 유전자는 80 여 개가 밝혀져 있습니다. 하지만 난청을 유발하는 정확한 원인이나 기작에 대해서는 연구된 바가 매우 적으며, 거의 대부분이 미국 등 서양에서 연구가 이루어지고 있는 상황입니다. 이러한 실정 가운데 본 연구는 순수 국내 연구진만으로 마우스 모델을 이용하여 세계 최초로 MsrB3가 결핍된 마우스의 난청원인을 규명해냈습니다. 이는 이과학 분야의 국내의 연구수준이 국외 연구그룹과도 충분히 경쟁할 수 있는 세계적인 수준에 있음을 의미한다고 생각됩니다. 연구가 진행되는 동안 다소 어려움이 있었으나, 두 분의 지도교수님의 지도와 다양한 전문가그룹과의 활발한 토론을 통하여 명확한 결과를 제시할 수 있었고, 새로운 실험기법을 많이 배울 수 있는 기회였다고 생각됩니다.
4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
MsrB3가 결핍된 마우스에서 유발되는 난청원인에 대해서 알게 되었으니, 앞으로는 명확한 기작에 대해서 확인해 보는 것이 필요합니다. MsrB3 단백질은 효소로 작용하기 때문에 세포내에서 수많은 target 단백질들과 상호작용 할 것으로 예상되므로, 먼저 MsrB3의 target 단백질을 찾는 실험을 하고자 합니다. 그리고 상호작용 할 것으로 예상되는 단백질들과 MsrB3 그리고 난청과의 관련성을 보고 난청의 명확한 발병기작을 밝히고자 합니다.
5. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 부족한 저에게 모든 열정을 쏟으시며 지도해주신 김언경 교수님과 이규엽 교수님께 감사의 말씀을 전하고싶습니다. 앞으로 좋은 연구결과로 보답하도록 하겠습니다. 그리고 공동연구를 통하여 저희에게 좋은 조언을 해주신 영남대학교 김화영 교수님께도 감사드립니다. 마우스를 사육하는데 많은 도움을 주신 경북대학교 류재웅 교수님, 저희 연구의 전반적인 내용과 결과에 대해서 좋은 조언을 해주신 연세대학교 복진웅 교수님께 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 항상 저희의 연구를 아낌없이 지원해주시는 대구보훈병원장에 재직중이신 이상흔 원장님께 큰 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 그리고 이번 논문의 저와 같이 제1저자이며 밤낮으로 고생하고 제게 큰 의지가 되었던 조현주 선배님에게도 이 자리를 빌어 고맙다는 말을 꼭 전하고싶고, 언제나 아낌없는 격려와 조언을 해주는 우리 유전체학 연구실 식구들에게 큰 감사의 말씀을 올립니다.
마지막으로 지금까지 저를 뒷바라지하시며 고생만 하신 부모님께 조그마한 선물을 안겨드릴 수 있어서 큰 행복을 느끼며, 정말 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다.
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