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

저는 지질세포생물학 (cell biology in lipid)을 연구합니다. 자세하게는 세포 내 소기관들의 membrane을 구성하는 phospholipid의 metabolism과 transport를 연구하고 있습니다. membrane phospholipid는 structural component일 뿐 아니라 protein binding site를 제공하여 세포신호전달을 돕고, 외부의 자극에 의해 PLC가 activation되면 calcium signaling activation을 매개하기도합니다. 또한 exocytosis, endocytosis, cell migration, apoptosis 등의 biological event가 모두 membrane phospholipid를 이용하여 일어나는 현상이라고 할 수 있습니다.

최근 몇년간은 "membrane contact site"와 "lipid transfer protein", "membrane identity" 개념이 구체적으로 정립되면서 더 미시적인 관점의 연구가 진행되고 있습니다. 우리가 교과서에서 본 세포 그림은 각 소기관들이 엄격히 분리되어 서로 외딴 섬처럼 존재하지만 실제로 세포안에서는 매우 역동적으로 소기관들이 상호작용하고 있습니다. 각 소기관들이 protein 한개의 크기만큼의 가까운 물리적인 거리를 두고 contact site를 형성하고, 이 지역에서 물질의 이동도 활발히 일어납니다. 특히 ER에서 생성된 lipid가 vesicular transport 뿐 아니라 transfer protein을 통한 non-vesicular transport를 통해 다른 소기관으로 이동하는 공간이 바로 contact site입니다. lipid의 trafficking의 결과 세포 소기관마다 특징적인 lipid composition을 형성하게 되고, 이것이 organelle identity를 결정합니다.

lipid의 구조는 알려진지 오래되었지만 metabolism과 transfer에 관한 부분은 알려진것이 많지 않습니다. 가장 큰 어려움은 lipid를 연구할 수 있는 tool과 참고문헌의 부족이었습니다. 이번 논문을 진행하는 과정에서도 참고할만한 논문이 충분하지 않아서 보스와 거의 매일 노트에 그림을 그려가면서 디스커션하고 가설을 세우고 또 수정해야했습니다. 그래서 lipid 연구는 진입장벽이 높은듯한 느낌도 받지만 그만큼 생물학에서 블루오션이라고 생각합니다. Mouse model의 경우 lipid metabolism과 transfer에 관여하는 단백질들이 embryonic lethal인 경우가 많아 conditional knockdout을 만들지 않으면 연구하기가 어렵습니다. 그만큼 세포 막 지질의 합성과 조절은 중요하고, 우리가 생각하는 모든 질병에 다 연관될 수 있다는 점에서 아직 쌓인 결과보다 쌓아나가야할 결과가 많은 매력있는 분야라고 평가하고 싶습니다.

에피소드는.. 제가 2014년 1월에 이 랩에 처음 왔는데 3월에 실험대에 물건을 꺼내러 올라갔다가 떨어져서 팔에 금이 가는 바람에 두달간 깁스를 하고 실험을 시작했습니다. 다행히 랩식구들이 다들 따뜻하게 도와주고 배려해주려고 해서 참 고마웠던 기억이 납니다. 지금은 추억이 되었지만 첫 미국 생활 신고식을 호되게 치뤘습니다. 논문 발표 직전에는 작년 12월 San Diego에서 열린 Annual Cell Biology meeting에서 Oral presentation 으로 제 연구를 소개할 기회도 가질 수 있었습니다. 여러모로 산전수전을 겪게 해준 소중한 논문입니다.

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

저는 미국의 National Institutes of Health (NIH) 의 National Institute of Child Health and Human Development (NICHD)에 속해 있는 Dr. Tamas Balla lab에서 연구하고 있습니다. 저희 그룹은 plasma membrane-ER contact site에서 일어나는 phosphoinositides의 metabolic cycle과 transfer가 전체 organelle membrane lipid biology에 어떤 의미를 갖는지에 촛점을 두고 있습니다.

Dr. Balla는 lipid연구의 한계를 극복하기 위해 랩을 이끌기 시작할 무렵부터 tool 개발에 열정을 쏟았고, 덕분에 lipid binding domain을 이용하여 lipid를 live cell에서 detection하는 다양한 biosensor를 개발하고 논문으로 보고하였습다. 또한 radioisotope 을 이용하여 lipid를 metabolic labeling함으로써 정량적 분석을 병행하고 있는데, 이것은 turn over가 빠르고 homeostasis가 타이트하게 유지되어 정량화하기 까다로운 lipid연구의 한계를 극복하는데 크게 기여하고 있습니다. 저는 이미 세팅되어있던 tool로 비교적 수월하게 연구를 진행할 수 있었을 뿐만 아니라 최근에는 새로운 tool도 개발하면서 많이 배우고 있습니다. Dr. Balla는 60대의 Senior investigator임에도 갓 Ph.D.를 받은 청년 과학자같은 자세와 열정으로 새로운 아이디어를 내고 늘 도전한다는 면에서 존경하지 않을 수 없습니다.

우리랩은 Staff Scientist인 김윤주 박사님과 다섯명의 포스닥, 두명의 special volunteer가 참여하고 있습니다. neuroscience group에 포함되어 한달에 한번 affinity group meeting을 가지고 있습니다. 랩내에서는 1인 1프로젝트가 지켜지기는 하지만 서로의 연구를 위해서 유기적으로 협력하고 디스커션하고 있습니다.

NIH는 US federal government (미연방정부) 의 Department of Health and Human Service 에 속해있습니다. 연구기관으로서는 예외적일 정도로 연구비가 풍족한게 장점이면서, 다양한 연구를 하는 연구소와 그룹들이 물리적으로 가까운 거리에 모여있다보니 서로 공동연구를 하기에 용이하고 매일 다 알지 못할정도로 세미나가 많습니다. 그리고 미국 연방정부기관이다보니 tax와 보험 등에서 government employee로서의 복지 혜택을 많이 받습니다.




3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구는 다이어트 같습니다. 다이어트 할때에는 살이 매일매일 조금씩 빠지는 느낌이 들지는 않습니다. 그냥 식이조절하고 운동을 꾸준히 하다보면 어느날 갑자기 타이트한 옷이 조금 헐렁해집니다. 하지만 중요한건 하루하루는 아무 변화가 느껴지지 않는다는겁니다. 그럼에불구하고 자만하거나 방심하지 말고 운동을 꾸준히 해줘야 어느날 갑자기 또 옷이 헐렁해지는 경험을 할 수 있습니다. 그렇게 3개월을, 1년을 하루같이 하면 눈에 보이는 수치로 몇킬로그램이 빠지고 몸매가 다듬어집니다. 연구도 매일매일 조금씩 풀리는게 아니라 수없이 많은 정체된 날들 속에서 포기하지 않고 꾸준히 정진해야 그게 쌓여서 키 데이터가 나오고 포스터가 나오고, 논문 한편이 나오는 것 같습니다. 그 날을 위해서 오늘도 정체된 실험을 새롭게 디자인하고 참고할만한 논문들을 읽습니다.

보람이라면 기초과학을 연구하는 사람으로서 느끼는 보람이 큽니다. 교과서는 선배 기초과학자들의 땀과 노력으로 연구한 내용을 바탕으로 쓰여졌습니다. 저는 후배 과학자로서 선배들이 알아내지 못한, 혹은 현상만 보고 원리를 깨닫지 못한 부분의 틈을 찾아서 채우고 있습니다. 언젠가 제가 연구한 내용이 동료/후배 과학자들의 공부와 연구에 기초가 된다면 더 바랄게 없겠습니다.

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

저는 국내에서 학부와 박사를 마치고 미국으로 포스닥을 왔습니다. 해외 어학연수 경험도 없던 저였기에 미국에서의 생활과 새로운 랩에서의 적응에 있어서 많이 두려웠던게 사실입니다. 그런데 직접 부딪혀보니, 외국 생활은 원래 불편하고 내가 감수해야할것이 많다는 점만 받아들인다면 자유롭고 수평적이며 새로운 경험으로 가득한 세계인 것 같습니다. 외국에서 공부하거나 일하는것에 호기심이 있는분들은 도전을 해보셨으면 좋겠습니다.

그리고 저는 학위과정때 Cancer를 연구하다가 포스닥때 lipid cell biology로 분야를 완전히 바꾸었습니다. 위험부담이 큰일이었음에도 불구하고 새로운 분야는 제게 연구의 즐거움을 안겨주었습니다. 운이 좋았다고 생각합니다. 새로운 분야가 더 맞지 않을 경우 연구가 고통일수도 있으니까요. 하지만 저는 transition을 통하여 재미있는 분야를 찾았기때문에 고민하는 분들께 과감히 다른 분야로 가는 것을 도전해보시라고 추천하고 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

Phosphatidylserine 연구에서 확장하여 다른 phospholipid가 phosphoinositides 에 의해 어떻게 조절되고 세포내에서 이동되는지 큰 그림을 그리는 연구를 하고자 노력중입니다. 그리고 기술적으로는 국소적으로 특정 lipid를 depletion/overproduction 시키는 tool과 새로운 lipid biosensor 개발을 꾸준히 진행중입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

감사드릴분들이 참 많습니다. 우선 부모님이하 가족들의 지원이 아니었다면 박사학위와 외국생활을 결정하지 못하였을 것 같습니다. 원하는 공부 마음껏 할 수 있도록 든든하게 지원해주셔서 감사드리고, 부모님께서 늘 건강하셨으면 좋겠습니다. 그리고 박사학위과정 지도해주신 이화여대 배윤수 선생님, 서울대 성제경 선생님 고맙습니다. 가르침 끝까지 잊지 않겠습니다. 이화여대 우리 랩과 서울대 성제경 선생님 랩 모든 구성원들께도 고맙습니다. 있을때 더 잘해드리지 못한게 아쉽습니다. 미국 오기전까지 학위과정 내내 큰 버팀목이 된 미선, 지현언니, 수희 늘 지켜줘서 고마웠습니다.

이 랩에 오기까지, 그리고 포스닥으로서의 모든 시간동안 이끌어주신 Dr. Balla와 김윤주박사님께 감사드립니다. 보스는 저를 친딸처럼, 김윤주박사님은 저를 친동생처럼 아껴주셨습니다. 30대에 이 두분을 만난건 연구뿐 아니라 제 전체 인생에서 큰 이정표가 될 것 같습니다. 이화여대-NIH 선배님들 (이인혜, 박혜선, 윤서연, 이민경 박사님) 감사드립니다. 선배님들께서 저를 이끌어주신 것만큼 후배들을 이끌어줘야하는데 아직도 제가 많이 부족함을 느낍니다. NIH에서 아플때 외로울때 언니로서 돌봐주신 김기순, 송선미 박사님 고맙고 또 고맙습니다.

마지막으로 제가 5월 7일에 결혼을 합니다. 연구의 막바지에 큰 용기와 지지를 보내준 제 약혼자 Paul에게 감사와 사랑의 말을 전합니다. 디씨에 있는 저희를 배려하여 굵직한 결혼준비를 도맡아 주시는 필라델피아 예비시댁어르신들께도 이 자리를 빌어 감사의 말씀 올립니다. 공부를 하고, 학위를 마치고, 미국에 와서 연구결과까지 내고 배우자를 만나게 허락하신 하나님 감사합니다.