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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2014-02-24
- 조회5,050
J. Am. Chem. Soc., 2013, 135 (45), pp 16865–16871 | DOI: 10.1021/ja403138d
Dynamic Anchoring of the 3′-End of the Guide Strand Controls the Target Dissociation of Argonaute–Guide Complex
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
생물 물리학이라는 분야는 굉장히 광범위하며 특히 단분자 형광을 이용한 생물 물리학 분야는 지난 20년동안 지속적으로 성장해온 분야 입니다. 지금까지는 in-vitro에서 정제된 단백질을 이용하여 주로 연구되어져 왔지만 향후에는 단분자 형광 공명 에너지 전이 현상 (single-molecule fluorescence resonance energy transfer, smFRET)이나 초 고분해능 이미징 (super-resolution imaging)과 같은 방법을 이용하여 단세포 또는 조직 수준에서의 분자의 위치정보 또는 움직임 그리고 분자사이의 상호작용에 대한 연구가 더욱 많이 이루어 질 것이라 여겨집니다.
제가 연구하였던 microRNA분야의 경우 많은 연구자 들이 같은 주제로 연구를 하다보니 다른 실험 방법으로 같은 연구를 하게 되는 경우가 많이 있는것 같습니다. 나중에 알게 되었지만 같은 경험을 하게 되었는데요. 저희가 연구 하던 내용을 다른 그룹에서 다른 방법으로 규명하고 있었다는것을 논문 제출후에 알게 되었습니다. 그 만큼 저희가 연구 했던 microRNA분야는 약 20년전에 처음 발견된 이후 최근 10년동안은 더욱 크게 관심을 받아 왔으며 암과 당뇨병등의 원인 규명 및 진단과 치료에 대한 관심속에서 향후에도 지속적인 연구가 이루어 질 것으로 여겨집니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
서울대학교 물리학과 단분자 연구실의 경우는 다양한 생물학적 현상들을 물리학적인 관점과 측정 장비들을 이용하여 생명현상의 자세한 메커니즘에 대한 규명 작업에 많은 노력을 하고 있으며 우수한 학생들과 박사후 연구원들이 서로에게 협조적으로 잘 연구 할 수 있도록 되어 있는 곳입니다.
특히 저희 실험실의 경우 단분자에 붙여진 여러 가지 형광 물질들을 이용하여 다 차원 거리 정보를 분자 하나에서 얻을 수 있으며 이러한 형광 방법을 통한 거리 측정 방법과 힘을 재는 기술을 함께 결합하여 분자내부의 구조 변화와 힘 정보를 동시에 측정 할 수 있는 세계적 수준의 실험실입니다.
그리고 함께 공동연구를 진행 하였던 카이스트의 송지준교수님 실험실의 경우 단백질 구조 규명과 메커니즘에 대한 부분에서는 세계적인 실험실입니다. 또한 저희가 함께 연구를 하였던 Argonaute 단백질의 경우 송지준 교수님의 박사 학위 주제 였으며 세계 최초로 구조를 해석한 분이기도 합니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
MicroRNA경우에는 많은 질병과 단백질 발현에 직접적으로 연관된 것으로 알려져 왔으며 이 때문에 세계적으로도 관심이 높은 분야 입니다. 그리고 microRNA에 작용기작에 참여하는 단백질은 굉장히 많지만 그 중에서도 Argonaute 단백질은 실제 target mRNA을 찾고 단백질 발현을 직접적으로 조절하는 단백질이어서 핵심적인 효소중에 하나로 알려져 왔습니다. 하지만 기존의 방법으로는 자세한 작용기작에 대해 알기가 어려웠지만 저희가 개발한 smFRET 방법을 이용하게 되면 아주 작은 양의 효소를 이용하면서도 단분자 사이의 자세한 상호작용에 대해서 알 수 있습니다.
특히 이번 저희의 연구에서는 Argonaute 단백질이 microRNA가 target mRNA을 찾는 과정에서 어떤 도움을 주는지에 대해서 연구를 하였고 또한 다 차원 거리 정보를 얻기 위해서 oligonucleotide sequence뿐만 아니라 단백질에도 형광 물질을 붙여서 실제로 Argonaute-guide complex가 어떻게 target으로 부터 떨어져 나오는지 그리고 이때 Argonaute단백질의 PAZ영역이 어떤 역할을 하는지에 대해서 규명을 하였습니다. 저희 결과에 따르면 target mRNA와 결합하기전에 guide (anti-sense) sequence의 3' 끝이 PAZ영역에 붙어 있다가 target과 결합하게 되면 PAZ에서 떨어져 동적인 움직임을 보이며 다시 Argonaute-guide complex가 target에서 떨어져 나올때는 또 다시 PAZ영역에 붙어서 떨어진다는 내용입니다. 지금의 발견은 실제 Argonaute단백질의 작용기작에 대한 연구의 새로운 시작점으로 여겨 지며 다른 단백질과의 상호작용에 대해서 연구 할 수 있는 길을 열었다는 점에서는 아주 의미있는 일이 라고 할 수 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
단분자 생물 물리학 분야는 지난 10년 동안 급격한 기술적 성장과 함께 많은 생물학적 시스템에 적용되어 지금까지 알지 못했던 생물현상이나 작용기작에 대해서 연구 할 수 있는 기틀을 마련한 점에서 큰 공헌을 하고 있습니다. 향후에 이 분야로 진학할 분들에 대해서 조언을 하자면 본인이 어떤 수준의 일을 하고 싶은지에 대해서 확실한 생각을 가지고 있어야 할 것 같습니다. 예를 들면 단분자 생물 물리학 분야에서 좀더 물리학적으로 접근하는 분야로 가느냐 아니면 생물학적인 현상을 규명하는데 지금의 단분자 측정 방법을 사용하는 정도의 일을 할것이냐 라는 질문을 스스로 던지는게 중요한것 같습니다. 그리고 본인이 잘 할 수 있는지와 잠재력을 잘 고려해서 진학 준비를 해야 할 것 같습니다. 그리고 미리 경험할 수 있다면 더욱 좋을 수 있을것 같습니다. 왜냐하면 모든 실험하는 분야가 그렇긴 합니다만 특히 이 분야는 세밀한 작업을 하기 위한 직중력과 많은 인내를 필요로 하기 때문입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
지금은 미국의 워싱턴 주립대에서 G-protein coupled receptor (GPCR) 수용체들이 자극을 받은후 어떻게 신호 전달이 사라지는지에 대한 연구를 단분자 방법등의 광학적 기법을 이용하여 연구 하고 있습니다. 이런 수용체들의 발현은 세포들의 역할에 따라 달라지며 향후 저는 이런 수용체들의 발현들이 어떻게 microRNA에 의해 조절되는지에 대한 연구를 단분자 형광 측정법과 다양한 분자 유전학를 이용하여 연구 하고 싶습니다. 그러기 위해서는 세포 안에서 mRNA과 microRNA의 움직임이나 Argonaute 단백질들이 어떻게 이들과 만나며 소포체에 있는 리보좀의 역할을 어떻게 조절하는지에 대해서 연구를 해 보고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 본 연구를 위해 함께 많은 고민과 토론 그리고 아이디어를 주신 홍성철 교수님께 진심으로 감사드리며, 구조에 대해서 전혀 몰랐던 저에게 친절히 가르쳐 주셨던 송지준 교수님께도 진심으로 감사를 전하고 싶습니다. 또한 현 연구실에서 많은 지원과 관심을 아끼지 않으시는 고득수 교수님께도 정말 고맙고 감사하다는말 전하고 싶습니다. 이번 연구를 위해 단백질을 만들어 주시고 항상 격려 되는 말로 응원해 주었던 김은지 선생님에게도 감사하다는 말씀 전하고 싶습니다. 그리고 저에게는 정말 빠질수 없는 연구실 동료분들께도 정말 감사하고 그들이 있었기에 지금의 저가 있는것 같아 다시 한번 감사하다는 말 전하고 싶습니다. 지금까지 항상 저를 위해 기도해 주시고 사랑해주신 장인 장모님께 진심으로 감사하고 사랑한다고 이야기 드리고 싶습니다. 그리고 열심으로 저를 응원해주시는 아버지 어머니 그리고 저의 큰형 작은형 누나 동생 가족들에게 진심으로 사랑하고 감사합니다. 쉬지 않고 저를 위해 기도해주고 저의 삶의 안식처가 되어준 사랑하는 아내 기진영 그리고 아들 예찬이에게도 정말 감사하고 사랑한다는 말 전하고 싶습니다. 무엇보다 나의 신실하신 하나님께 이 모든 영광과 존귀를 올려드립니다.
생물 물리학이라는 분야는 굉장히 광범위하며 특히 단분자 형광을 이용한 생물 물리학 분야는 지난 20년동안 지속적으로 성장해온 분야 입니다. 지금까지는 in-vitro에서 정제된 단백질을 이용하여 주로 연구되어져 왔지만 향후에는 단분자 형광 공명 에너지 전이 현상 (single-molecule fluorescence resonance energy transfer, smFRET)이나 초 고분해능 이미징 (super-resolution imaging)과 같은 방법을 이용하여 단세포 또는 조직 수준에서의 분자의 위치정보 또는 움직임 그리고 분자사이의 상호작용에 대한 연구가 더욱 많이 이루어 질 것이라 여겨집니다.
제가 연구하였던 microRNA분야의 경우 많은 연구자 들이 같은 주제로 연구를 하다보니 다른 실험 방법으로 같은 연구를 하게 되는 경우가 많이 있는것 같습니다. 나중에 알게 되었지만 같은 경험을 하게 되었는데요. 저희가 연구 하던 내용을 다른 그룹에서 다른 방법으로 규명하고 있었다는것을 논문 제출후에 알게 되었습니다. 그 만큼 저희가 연구 했던 microRNA분야는 약 20년전에 처음 발견된 이후 최근 10년동안은 더욱 크게 관심을 받아 왔으며 암과 당뇨병등의 원인 규명 및 진단과 치료에 대한 관심속에서 향후에도 지속적인 연구가 이루어 질 것으로 여겨집니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
서울대학교 물리학과 단분자 연구실의 경우는 다양한 생물학적 현상들을 물리학적인 관점과 측정 장비들을 이용하여 생명현상의 자세한 메커니즘에 대한 규명 작업에 많은 노력을 하고 있으며 우수한 학생들과 박사후 연구원들이 서로에게 협조적으로 잘 연구 할 수 있도록 되어 있는 곳입니다.
특히 저희 실험실의 경우 단분자에 붙여진 여러 가지 형광 물질들을 이용하여 다 차원 거리 정보를 분자 하나에서 얻을 수 있으며 이러한 형광 방법을 통한 거리 측정 방법과 힘을 재는 기술을 함께 결합하여 분자내부의 구조 변화와 힘 정보를 동시에 측정 할 수 있는 세계적 수준의 실험실입니다.
그리고 함께 공동연구를 진행 하였던 카이스트의 송지준교수님 실험실의 경우 단백질 구조 규명과 메커니즘에 대한 부분에서는 세계적인 실험실입니다. 또한 저희가 함께 연구를 하였던 Argonaute 단백질의 경우 송지준 교수님의 박사 학위 주제 였으며 세계 최초로 구조를 해석한 분이기도 합니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
MicroRNA경우에는 많은 질병과 단백질 발현에 직접적으로 연관된 것으로 알려져 왔으며 이 때문에 세계적으로도 관심이 높은 분야 입니다. 그리고 microRNA에 작용기작에 참여하는 단백질은 굉장히 많지만 그 중에서도 Argonaute 단백질은 실제 target mRNA을 찾고 단백질 발현을 직접적으로 조절하는 단백질이어서 핵심적인 효소중에 하나로 알려져 왔습니다. 하지만 기존의 방법으로는 자세한 작용기작에 대해 알기가 어려웠지만 저희가 개발한 smFRET 방법을 이용하게 되면 아주 작은 양의 효소를 이용하면서도 단분자 사이의 자세한 상호작용에 대해서 알 수 있습니다.
특히 이번 저희의 연구에서는 Argonaute 단백질이 microRNA가 target mRNA을 찾는 과정에서 어떤 도움을 주는지에 대해서 연구를 하였고 또한 다 차원 거리 정보를 얻기 위해서 oligonucleotide sequence뿐만 아니라 단백질에도 형광 물질을 붙여서 실제로 Argonaute-guide complex가 어떻게 target으로 부터 떨어져 나오는지 그리고 이때 Argonaute단백질의 PAZ영역이 어떤 역할을 하는지에 대해서 규명을 하였습니다. 저희 결과에 따르면 target mRNA와 결합하기전에 guide (anti-sense) sequence의 3' 끝이 PAZ영역에 붙어 있다가 target과 결합하게 되면 PAZ에서 떨어져 동적인 움직임을 보이며 다시 Argonaute-guide complex가 target에서 떨어져 나올때는 또 다시 PAZ영역에 붙어서 떨어진다는 내용입니다. 지금의 발견은 실제 Argonaute단백질의 작용기작에 대한 연구의 새로운 시작점으로 여겨 지며 다른 단백질과의 상호작용에 대해서 연구 할 수 있는 길을 열었다는 점에서는 아주 의미있는 일이 라고 할 수 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
단분자 생물 물리학 분야는 지난 10년 동안 급격한 기술적 성장과 함께 많은 생물학적 시스템에 적용되어 지금까지 알지 못했던 생물현상이나 작용기작에 대해서 연구 할 수 있는 기틀을 마련한 점에서 큰 공헌을 하고 있습니다. 향후에 이 분야로 진학할 분들에 대해서 조언을 하자면 본인이 어떤 수준의 일을 하고 싶은지에 대해서 확실한 생각을 가지고 있어야 할 것 같습니다. 예를 들면 단분자 생물 물리학 분야에서 좀더 물리학적으로 접근하는 분야로 가느냐 아니면 생물학적인 현상을 규명하는데 지금의 단분자 측정 방법을 사용하는 정도의 일을 할것이냐 라는 질문을 스스로 던지는게 중요한것 같습니다. 그리고 본인이 잘 할 수 있는지와 잠재력을 잘 고려해서 진학 준비를 해야 할 것 같습니다. 그리고 미리 경험할 수 있다면 더욱 좋을 수 있을것 같습니다. 왜냐하면 모든 실험하는 분야가 그렇긴 합니다만 특히 이 분야는 세밀한 작업을 하기 위한 직중력과 많은 인내를 필요로 하기 때문입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
지금은 미국의 워싱턴 주립대에서 G-protein coupled receptor (GPCR) 수용체들이 자극을 받은후 어떻게 신호 전달이 사라지는지에 대한 연구를 단분자 방법등의 광학적 기법을 이용하여 연구 하고 있습니다. 이런 수용체들의 발현은 세포들의 역할에 따라 달라지며 향후 저는 이런 수용체들의 발현들이 어떻게 microRNA에 의해 조절되는지에 대한 연구를 단분자 형광 측정법과 다양한 분자 유전학를 이용하여 연구 하고 싶습니다. 그러기 위해서는 세포 안에서 mRNA과 microRNA의 움직임이나 Argonaute 단백질들이 어떻게 이들과 만나며 소포체에 있는 리보좀의 역할을 어떻게 조절하는지에 대해서 연구를 해 보고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 본 연구를 위해 함께 많은 고민과 토론 그리고 아이디어를 주신 홍성철 교수님께 진심으로 감사드리며, 구조에 대해서 전혀 몰랐던 저에게 친절히 가르쳐 주셨던 송지준 교수님께도 진심으로 감사를 전하고 싶습니다. 또한 현 연구실에서 많은 지원과 관심을 아끼지 않으시는 고득수 교수님께도 정말 고맙고 감사하다는말 전하고 싶습니다. 이번 연구를 위해 단백질을 만들어 주시고 항상 격려 되는 말로 응원해 주었던 김은지 선생님에게도 감사하다는 말씀 전하고 싶습니다. 그리고 저에게는 정말 빠질수 없는 연구실 동료분들께도 정말 감사하고 그들이 있었기에 지금의 저가 있는것 같아 다시 한번 감사하다는 말 전하고 싶습니다. 지금까지 항상 저를 위해 기도해 주시고 사랑해주신 장인 장모님께 진심으로 감사하고 사랑한다고 이야기 드리고 싶습니다. 그리고 열심으로 저를 응원해주시는 아버지 어머니 그리고 저의 큰형 작은형 누나 동생 가족들에게 진심으로 사랑하고 감사합니다. 쉬지 않고 저를 위해 기도해주고 저의 삶의 안식처가 되어준 사랑하는 아내 기진영 그리고 아들 예찬이에게도 정말 감사하고 사랑한다는 말 전하고 싶습니다. 무엇보다 나의 신실하신 하나님께 이 모든 영광과 존귀를 올려드립니다.
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