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

Proteasome의 subpopulation인 immunoproteasome을 알기 위해서는 먼저 proteasome의 역사를 알아야 하는데 이스라엘의 Aaron Ciechanover, Avram Hershko과 미국의 Irwin Rose는 1970년대의 ubiquitin-mediated proteolysis 의 발견에 대한 공로로 2004 Nobel 화학상을 받게되었습니다. 1970년대 최초 발견 이후로 실제 mechanism에 대한 많은 연구가 진행되어 왔는데 대표적으로는 1988년에 거대한 단백질복합체인 proteasome이 규명이 되었고 1994년에 immunoproteasome이 발견이 되었습니다. 그후 또 하나의 proteasome subpopulation인 thymoproteasome이 2007년에 발견이 되었습니다. 이러한 발견에 일본의 Keiji Tanaka 교수가 매우 중요한 역할을 하였습니다. 새로운 형태의 immunoproteasome이 발견된 이후로 2012년 그 구조가 규명이 되었고 또한 triple KO mouse가 제작되고 inhibitor도 개발되어 이제 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 저의 논문도 그 연장성상에 있습니다.

Immunoproteasome은 cytokine, lipopolysaccharide, oxidative stress등에 의해서 과발현이 되고 기존의 proteasome을 대체합니다. 이로 인해 기존의 proteasome의 substrate에 대한 specificity와 activity가 크게 변하게됩니다. Immunoproteasome의 주요한 기능은 MHC class I에 부착하기 적합한 peptide를 생성시켜 T cell에게 peptide antigen을 효과적으로 presentation함으로서 T-cell response를 조절하며 MHC class I과 별도로 cytokine 생성과 T cell 분화를 촉진하는 등 inflammation에 중요한 역할을 하는 것이고, 최근에는 cancer발병, 퇴행성 뇌질환, 대사질환에도 관련이 있다고 보고되고 있습니다. Proteasome subpopulation의 조성에 의해서, 생성되는 peptide 종류와 양이 결정되며 이러한 특정 peptide는 autoimmune antigen, tumor antigen으로 이용됩니다. 따라서 proteasome subpopulation의 조절 기작은 면역학에서도 큰 관심 중 하나였습니다. 특히 동물실험에서 immunoproteasome을 저해했을 경우 다양한 종류의 자가면역질환의 증상이 크게 호전되는것이 알려짐으로서 많은 연구자들이 효과적인 저해제 개발에 집중하고 있습니다.

본 논문은 immunoproteasome과 thymoproteasome이 그리고 더 나아가 기존에 알려진 standard proteasome이 mTOR complex에 의해서 biogenesis가 조절된다는 사실을 규명한 논문입니다. 영양물질, 성장호르몬, 스트레스 등과 같은 외부환경에 반응하여 활성화되는mTOR complex는 세포내 단백질 생성과 대사에 중추적인 역할을 하는 kinase로서 이러한 kinase가 인체내 면역반응에 있어서 중요한 역할을 하는 immunoproteasome의 biogenesis를 조절한다는 것은 발견당시 매우 흥분된 사실이었고 계속된 연구로 mTOR가 hyper-activation된 cancer에서 immunoproteasome이 크게 증가 되는것을 발견했고, 이러한 cancer cell은 immunoproteasome의 저해에 매우 민감함을 확인하였습니다.

요약한다면 저의 논문은 새로운 형태의 proteasome인 immunoproteasome의 biogenesis가 세포 외부의 영양상태에 의해서 조절된다는 사실을 보고하고 이러한 조절기작은 암세포의 생존에 필요함을 밝혔고 autoimmune disease 와 cancer immunotherapy 면역 반응 조절의 가능성을 제시하였습니다.

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

미국 중부의 대표적인 대학교인 미네소타 주립대학교는 미국 중부지역의 아이비라는 Big 10의 주도적인 대학으로 그 규모도 미국 내에서 가장 큰 종합대학 중의 하나로 손꼽힙니다. 의학 및 생명과학 분야에서는 미네소타 대학 소속의 Stem Cell Institute는 국제적으로 선도적인 위치에 있으며 의학 분야는 1500 명 이상의 교수진을 비롯해 미국 내에서도 그 우수함이 인정되고 있습니다.

제가 소속되어 있는 Department of Biochemistry, Molecular Biology and Biophysics는 생명현상을 분자수준과 세포수준으로 통합하는 생명 시스템이라는 측면에서 연구하기 위해서 설립된 학부로서 미네소타 소속의 Stem Cell Institute와 Medical School과 연계해서 많은 공동연구가 진행되고 있습니다. 또한 학교 내의 BioMedical Genomics Center 와 Mass Spectrometry and Proteomics Initiative는 genomics 와 proteomics에 있어서 기본적인 연구 인프라를 제공하고 서로간 협업이 잘 이루어지고 있습니다.

미네소타 주립대가 있는 twin cities는 깨끗하고 대도시가 가져야할 여러가지 문화시설이 잘 구비 되어 있으며 서비스업 뿐 만아니라 탄탄한 제조업과 농축산업으로 주의 재정이 안정적이어서 공교육과 사회 기반시설이 매우 잘 되어있고 대도시 임에도 불구하고 미국내에서 family-oriented life로서 살기좋은 도시 10위에 항상 드는 곳입니다. 세계 최대의 슈페리어 호수를 비롯한 10000개의 호수와 대자연을 즐기면서 가족과의 삶에 여유를 가지고 연구를 할 수 있는 것이 장점입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구 활동이라기보다는 미국에서 살아보고 연구를 해본것이 앞으로의 인생에 있어서 여러가지로 많은 도움이 된 것 같습니다. 연구는 한국에서도 잘 할수있고 논문도 요즘은 한국에서도 더 잘낼수 있습니다. 주변에 인도, 이집트, 터키, 중국, 이란, 가나, 칠레, 동유럽 등등 다양한 국적 인종 출신을 만날 기회가 많이 있었습니다. 그들을 관찰하고 교류를 통해 사고의 폭이 넓어지고 유연해지는 것을 느낄 수 있었습니다. 편견과 차별이 아닌 현재의 상식, 관습, 사회적 현상 등이 나타나게 된 근본적인 유전적, 지리적, 시대적, 종교적 배경 등을 나름대로 분석해보면서 자신을 자아성찰 할 수 있는 계기도 마련할 수 있었습니다. 여러분에게도 인종과 문화의 용광로 미국에서 한번 연구하면서 살아보는 것을 추천합니다. 비단 미국이 아니더라도 외국에서 한번 생활해보는 것도 좋은 것 같습니다.

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

자신만의 동굴속에 갇혀서 주변을 보지않고 오로지 자신의 학문적인 성과나 이익만을 위해 사는 외골수 학자들 혹은 이 분야 뿐만 아니라 전문가 영역에서 일하는 사람들 중에 그러한 사람들이 가끔 보이는것 같습니다. 사람마다 가치관이 다를 수 있지만 저는 행복한 인생 건강한 인생은 자기가 가장 원하는 가치를 찾아서 진실되고 겸손한 자세로 꾸준히 노력하며 알아가고 또한 그러한 과정중에 만나는 인연과 (가족, 친구, 동료, 신) 상호 교류하며 함께 앞으로 나아가는 것이라고 생각됩니다.

경쟁이 심하고 시간은 한정적이고 나이는 먹고 누구나 다 여유가 없습니다. 겉보기는 만만히 보이고 상대적으로 쉽게 보여도 세상에는 쉬운일이 하나도 없습니다. 중요한 것은 지금 내가 무엇을 왜 하는냐 입니다. 오늘도 미래를 불안해하고 진로에 대한 고민을 하며 갈등하는 이 분야의 학생들에게 하고 싶은 말은 처음으로 돌아가서 자신을 되돌아보며 자기가 진정 무엇을 원하는지를 먼저 생각해보는 것을 권장합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

학위과정때의 원래의 전공이 cell biology가 아닌 protein biochemistry 였습니다. 기초과학도 중요하지만 뛰어난 발견에는 시간과 자본이 많이 소모되는 것 같습니다. 궁극적인 목적인 후속연구를 통한 응용단계까지 가는데는 많은 제약이 있고 이 또한 시간이 많이 소모되는 것이 현실입니다. 미국에서의 in vivo의 경험과 학위때의 protein전공을 살려 이제는 신약개발이나 기존에 알려진 단백질과 효소의 engineering같은 실질적인 산업에의 응용에 집중하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

"Everything about Something, Something about Everything"이라는 말이 있습니다. Thomas Henry Huxley가 한 말이며 학위과정 때의 지도교수이신 포항공대 최관용 교수님께서 교육철학으로 자주 하신 말씀으로 자신의 전문분야에는 완전히 정통해야하고 비전문분야도 학문간 소통을 위해서 조금씩은 다 알아한다는 말입니다. 전문성을 바탕으로 다양한 협업이 중시되는 현대사회 특히 생명공학에서 꼭 필요한 마인드를 강조한 말입니다. Protein biochemistry 분야의 전문성을 바탕으로 생물학을 비롯한 과학과 사회 전체를 통찰할 수 있는 마인드를 갖게 해준신 최관용교수님께 감사를 드리고 항상 곁에서 지켜주는 가족에게는 사랑을 드립니다.