1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

Centrosome은 증식하는 세포에서 microtubule organizing center (MTOC)의 기능을 가지고 있고 mitotic spindle을 형성해서 세포가 정상적으로 분리하는데 중심역활을 하고 있습니다. centrosome의 기능은 여러가지 사람의 질병과도 관련되어 있는데 microcephaly와 dwarfism같은 유전질환에서centrosomal protein들의 돌연변이가 발견되어 그 관련성이 연구되고 있고 또 centrosome의 구조나 기능적인 변형으로 초래된 ciliopathy분야도 활발한 연구가 이루어지고 있습니다. 뿐만 아니라 20세기 초부터 제기되었던 centrosome의 수와 cancer의 관련성에 대한 구체적인 연구성과도 근래 들어 많이 보고되고 있습니다. 이렇게 세포가 분열함에 있어서 DNA만큼이나 정확한 복제와 분리가 이루어 져야 하는 centrosome에 대한 이해는 앞서 말씀드린 여러 질병들에 대한 연구의 초석이 될 것으로 사료됩니다.

이번 논문에서는 centrosome duplication에 핵심적인 역할을 하고 있는 Plk4가 어떠한 기작으로 시간적 그리고 공간적으로 조절되는지를 알아보기 위해서 Plk4 및 이와 complex를 이루는 단백질인Cep192 그리고 Cep152에 대해서 cell biology, biochemistry 그리고 X-ray crystallography를 통해 연구하였습니다. Plk4는 early interphase의 centriole에서 ring 형태를 하고 있는데 super resolution microscopy로 관찰한 결과 daughter centriole의 주위로 형성된 inner Cep192 ring과 결합하고 있던 Plk4가 새로 이곳으로 recruit되는 Cep152에 의해서 커진 ring 형태를 만드는 현상을 발견하였습니다. 이에 우리 연구실에서는 이러한 현상이 어떻게 일어나는지 그리고 그 생물학적 중요성은 무엇인지를 알아보기 위해 여러가지 실험들을 수행했습니다. 첫번째로 구조분석을 통해 Cep192와 Cep152의 binding peptide가 각각Plk4의 cryptic polo box (CPB)에 서로 반대 방향으로 결합하는 것을 확인하였습니다. 그리고 fluorescence polarization 분석법을 통해서 Plk4에 대한 Cep152의 결합력이 Cep192에 비해 5배이상 강하다는 사실을 밝혔습니다. 이러한 결과를 통해early G1의 centriole에서 Cep192와 결합하여 inner ring을 형성하고 있던 Plk4가 상대적으로 강한 결합력을 가진, 새로 recruit된 Cep152와의 결합에 의해서 snatch되면서 안쪽에서 바깥쪽으로 공간적인 이동을 통해 outer ring을 형성하는 현상을 설명할 수 있었습니다. 이러한 현상의 중요성을 뒷받침하는 결과로 human cancer에서 발견된 돌연변이 Cep152는 Plk4와의 결합력이 약화되어서 procentriole assembly와 정상적인 chromosome segregation에 결함이 생기는 문제점을 보여 주었습니다. 우리는 이 연구를 통해 Plk4가 centriole에서 Cep192, Cep152와 함께 잘 짜여진 결합모드에 의해 정확한 시간 그리고 공간적으로 조절되는 기작을 증명하였고 또한 cancer와의 관련성을 제시하였습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

National Institutes of Health (NIH)는 미국 연방 정부 산하의 연구 기관으로 BRIC 및 여러 다큐프로그램을 통해서 여러 연구자들께서 소개 하셨듯이 생의학 분야의 연구로는 세계적으로도 손에 꼽히는 큰 연구기관입니다. 무엇보다도 지금처럼 급속도로 발전하는 의과학분야에 관련된 high-tech resources를 바로바로 지원할 수 있는 큰 기관인 것이 장점이고 그래서 빠르게 진화되고 있는 기술들을 이용해 융합연구를 하기에 아주 훌륭한 연구기관이라고 생각합니다.

그리고 우리 연구실(National Cancer Institute, 이경상 박사님 연구실)에서는 Polo-like kinases에 대한 연구를 중점으로 수행하고 있는데 지금까지 암세포의 생장에 직접적으로 관련된 Plk1에 대한 연구와 더불어 centrosome과 관련해 중요한 역할을 수행하고 암과의 관련성도 새롭게 제시되고 있는 Plk4까지 그 연구방향을 넓히고 있습니다. 현재는 분자세포생물학 분야 뿐만 아니라 생화학 그리고 구조분석까지 접목할 수 있도록 여러 분야에 expertise가 있는 post-doctor들로 구성되어 있어 Polo-like kinases에 대해 이해하는데 다양한 접근을 시도 하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

돌아보니까 이번 논문처럼 시간에 쫒기는 기분으로 실험한 논문이 없었던 것 같습니다. 다른 분야들도 그렇겠지만 Plk4와 관련해서 centrosome에 대한 연구를 하는 분야가 정말 경쟁이 심한 것 같습니다. 사실 조금만 컨셉하나만 뺏겨도 논문의 질이 많이 떨어지니까 일단 "누가 뭐하고 있다 카더라" 라는 말만 들려도 심장이 30%는 쪼그라들고 맘이 급해지는 겁니다. 이런 기분 다들 아실꺼예요. 거기다가 맘은 급해 죽겠는데 한 reviewer께서는 왜그리도 시간을 끄시는지… 내색하기도 그렇고 속 꽤나 탔습니다. 마지막에 거의 동시에human은 아니었지만 C.elegans에 있는 Plk4의 CPB 구조에 대한 논문이 나와서 다시 한번 심장을 쓸어 내렸답니다.

그리고 이번 project은 한국의 많은 연구실과 같이 협력해서 이뤄낸 성과라서 그 의미가 더 크다고 생각이 됩니다. 여기 NIH에서는 우리 연구실과 Wei Yang 연구실 그리고 한국에 KAIST 오병하 교수님 연구실과 KRIBB에 김성준 박사님 연구실까지 많이 노력해 주셨고 서울대 이기원 교수님과 KBSI에 방정규 박사님도 많은 도움주시고… 이렇게 함께 연구해 주셔서 시간안에 연구를 마무리한 것 같습니다. 흔히 몸 멀어지면 마음도 멀어진다고들 하는데 요즘과 같은 글로벌한 시대, 그리고 특히 우리 science 분야에는 어울리지 않는 말인것 같아요. 거리가 멀긴 하지만 같이 연구하고 토론하는데 아무런 문제가 없었습니다. 앞으로도 한국과의 활발한 공동연구을 기대해 봅니다. 제가 연구하기 참 좋은 시대를 살아가는 것 같습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

계속해서 연구하는 일을 하고 또 연구를 잘 하고 계신 분들과 만나면서 느끼는 점은 다른 미사어구가 필요없이 열심히 열정적으로 하는 것이 늘 마지막 답인것 같습니다. 열심히 다른 논문들 보고, 열심히 생각하고, 열심히 실험하고, 성공도 하고 실패도 하면서 결과들 얻고 또 생각하고, 분야의 분들과 discussion도 열심히 하고… 이렇게 하시면 뭔들 못하시겠습니까? 자신을, 그리고 자신의 시간을 포기하지 마십시요. 잘 먹고 건강 챙기시면서 화이팅 하시기 바랍니다.

5. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이번 논문을 쓰는데 같이 힘써 주신 박사님들, 특히 구조 푸느라 엉덩이 땀띠 꽤나 생겼을 박석열 박사님, 단백질간 binding 보느라 cold room에서 일하는데도 불구하고 진땀 뺐을 김태성 박사님 정말 무지 고생 많으셨고, 뵙진 못했지만 목소리는 친근한 구본수 박사님, 그리고 김주희 연구원, 곽미정 학생께도 감사의 말 전해드립니다.

오랫동안 뵙지 못해 죄송한 엄마, 아빠께도 인사 전하고, 여러모로 활력이 되어주는 첫조카 태은이 사진과 동영상을 보내주느라 바쁜 동생 선경이랑 부일한테도 고마움을 표합니다. 다른 가족들도 너무 보고 싶고, 그리고 늘 응원해주고 있는 친구들과 후배 땡이 한테도 감사한 마음 전합니다.