1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드 Phenylalanine은 단백질의 구성 요소의 하나로 동물은 스스로 합성할 수 없어서 섭취를 통해서 흡수해야 하는 필수 아미노산입니다. 또한, phenylalanine은 anthocyanin, lignin, phenylpropanoid/benzenoid volatile compounds의 전구체입니다. Phenylalanine에서 파생되는 다양한 plant natural products를 조절하기 위해 phenylalanine의 합성 경로에 대한 관심이 커지고 있는데, 아직 밝혀지지 않은 효소들 때문에 전체적인 pathway에 대한 이해가 부족합니다. Phenylalanine은 prephenate으로부터 두 가지 경로로 합성될 수 있습니다. Prephenate이 arogenate를 거쳐서 phenylalanine으로 만들어지는 경로(arogenate route)와 prephenate이 phenylpyruvate을 거쳐서 phenylalanine으로 만들어지는 경로(phenylpyruvate route)가 있습니다. Microorganism은 주로 phenylpyruvate route로 phenylalanine을 합성합니다.
반대로 식물은 주로 arogenate route를 이용해 phenylalanine을 만들어낸다고 알려져있습니다. 한 예로, petunia flower에서 arogenate route에 있는 효소인 arogenate dehydratase를 down-regulation했을 때 phenylalanine의 양이 wild type petunia flower에 비해 80% 낮아집니다 (Maeda et al., 2010). 반면에, 최근까지 식물이 alternative phenylpyruvate route를 이용해서 phenylalanine을 만들어낼 수 있는지에 대한 명확한 증거가 밝혀지지 않았습니다.
저희 연구는 petunia flower에서 arogenate pathway에 있는 두 가지 효소인 prephenate aminotransferase와 arogenate dehydratase를 동시에 down-regulation했을 때 phenylalanine이 줄지 않고 wild type petunia flower에 있는 양만큼 합성되는 것을 보여줌으로서 식물에도 alternative phenylpyruvate pathway가 존재한다는 physiological evidence를 보여줍니다. 또한, phenylpyruvate pathway에 존재하지만 이전까지 식물에서는 밝혀지지 않았던 phenylpyruvate aminotransferase (PPY-AT)를 petunia에서 처음으로 찾아냈습니다. 이 PPY-AT 효소의 생화학적, 생물학적 기능 분석을 통해서 식물도 alternative pathway를 통해 phenylalanine을 합성할 수 있다는 genetic evidence를 밝혔습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.저는 Purdue University의 PULSe (Purdue University Interdisciplinary Life Science Program:
http://www.gradschool.purdue.edu/pulse/)라는 프로그램으로 들어왔습니다. 이 프로그램에는 Molecular Signaling and Cancer Biology, Molecular Virology, Biotechnology, Chemical Biology등 총 10개의 training group이 있습니다. 입학 후 2주간 프로그램에 소속되어 있는 다양한 학과의 교수님들과 인터뷰를 통해 총 4개의 랩에서 rotation을 하게되고, 1년 후 그 중에서 최종랩을 결정합니다. Rotation 기간이 조금 길지만 선택의 폭이 넓고, 경험해보고 신중하게 랩을 고를 수 있는점이 큰 장점이라고 생각됩니다. 박사과정 1년차 때는 일주일에 한번씩 프로그램 세미나 수업을 통해 각자 rotation하고 있는 랩에 대한 정보를 교환하며 다양한 분야를 접할 수 있습니다.
저희랩은 Integrative plant sciences라는 training group에 속해 있고, 올해 Horticulture department에서 Biochemistry department로 소속이 바뀌었습니다. 현재 5명의 포닥과 6명의 대학원생, 그리고 3-4명의 학부연구원이 있습니다. 저희 랩에서는 molecular mechanisms of floral scent formation in plants에 대한 폭넓은 연구가 이루어지고 있습니다. Floral scent를 대표하는 terpenoid pathway에 대한 연구가 snapdragon과 tomato를 이용해 진행되고 있고, phenylpropanoid/benzenoid pathway와 전구체가 되는 phenylalanine 의 biosynthesis, 그리고 compartmentation되어있는 두 pathway를 연결해주는 phenylalanine transporter에 대한 연구가 petunia flower를 이용해 진행되고 있습니다. 이 외에도 다른 랩과의 collaboration을 통해서 secondary metabolism에 대한 연구가 다각도로 진행되고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람저희 랩에서는 phenylalanine biosynthesis와 거기서 파생되는 secondary metabolism에 대한 다양한 연구가 동시에 진행되고 있기때문에, 랩 멤버들간의 활발한 discussion을 통해 더 좋은 아이디어를 얻고, 서로 도우며 함께 발전할 수 있는 시스템을 가지고 있습니다. 때로는 많이 지치고 힘들지만, 연구분야 자체가 흥미롭고, missing point를 풀어나가는 과정이 재미있고 보람됩니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?저희 분야로 진학하려는 후배님들께 가장 먼저 드리고 싶은 말은, 랩을 정할때 단순히 유명한 랩, 논문 잘나오는 랩을 우선순위로 두지 않았으면 좋겠다는 것입니다. 유명한 랩이라고 랩에 속한 모든 사람이 좋은 논문을 내는 것도 아니고, 본인에게 맞지않으면 즐겁게 연구하기어렵기 때문입니다. 스스로 흥미를 느낄 수 있는 분야인지 신중히 생각하고 랩을 정하는 것이 제일 중요하다고 봅니다.
또한, 주어진 것만 하기보다는 연구주제를 다각도로 생각해보고 스스로 발전시키는 능력을 키우는 것이 보다 즐기면서 연구할 수 있는 자세라고 생각됩니다. 미국으로 유학을 오시는 분들은 유학생활을 한다고 영어가 저절로 늘지는 않기때문에 외국친구들과 대화를 많이 하는 등 적극적으로 노력하는 자세를 가지시는게 좋을 것 같습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?이번 논문이 phenylalanine biosynthesis에 초점이 맞추어져 있었다면, 저의 다음 프로젝트는 regulatory mechanism에 중점을 두고 있습니다. Phenylalanine이 합성되는 과정에서 어떤 조절 매커니즘이 어떻게 작동하는지를 규명하기 위해 현재 genetic engineering을 이용하여 다양한 실험을 시도하고 있습니다. 장기적으로는 phenylalanine의 합성과 조절 매커니즘을 규명함으로써 phenylalanine에서 파생되는 다양한 2차대사산물의 합성을 engineering 하는 기작을 만들어내는 것이 저희 랩의 목표입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들….먼저 열정적으로 저를 지도해주시고, 이끌어주신 지도교수님 Dr. Natalia Dudareva께 감사드리고, 활발한 discussion을 통해 이 프로젝트를 발전시키는데 많은 도움을 준 저희 랩 멤버들에게도 감사드립니다. 그리고 제가 미국으로 유학을 나오기까지 많은 가르침과 조언을 아낌없이 주신 서울대학교 원예학과 김병동교수님, 강병철교수님, 최도일 교수님, 김기선교수님, 전창후교수님, 이희재교수님, 그리고 생명과학부 조형택교수님께도 감사드립니다. 또한 멀리서 항상 저를 응원해주시는 사랑하는 엄마, 아빠, 세진언니, 형부께도 감사드리고, 이모 힘내라고 열심히 응원해준 사랑하는 우리 조카들 아은이, 가은이한테도 고마움을 전하고싶습니다. 결혼하면서 생긴 또 하나의 소중한 가족, 시어머님, 시아버님, 큰형님, 작은형님, 동욱이 모두모두 감사드리고 사랑합니다. 그리고 퍼듀에서 만난 소중한 인연, 우리, 아름이, 지은이, 종운언니, 보미언니에게도 고마움을 전하고싶습니다. 마지막으로 같은분야에서 조언과 격려를 아끼지 않으며 언제나 든든하게 저를 이끌어주는, 성실하고 자상한 남편 찬열오빠한테 너무너무 고맙고 사랑한다고 전하고싶습니다.
(사진) 2011년 8월, Israel Eilat 해변에서 사랑하는 남편과 함께 찍은 사진입니다 :
