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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2018-03-07
- 조회4,077
Angew. Chem.-Int. Edit., Version of Record online: 25 JAN 2018 | DOI: 10.1002/anie.201711629
Autophagy Caught in the Act: A Supramolecular FRET Pair Based on an Ultrastable Synthetic Host–Guest Complex Visualizes Autophagosome–Lysosome Fusion
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
Autophagy는 세포 내 항상성 유지를 위해 가수분해 효소를 지닌 lysosome을 이용하여 손상되거나 불필요한 세포 소기관을 분해 및 재활용하는 과정으로, 퇴행성 뇌질환을 비롯한 다양한 질병과 밀접한 관계가 있다고 알려져 주목을 받고있는 연구 분야입니다. 기존 연구에서는 autophagy의 관찰을 위해 GFP와 같은 형광단백질을 주로 이용해 왔지만, 이 경우 autophagy 과정 중 분해 효소의 작용으로 형광단백질이 소기관과 함께 분해되기 때문에 autophagy의 전 과정을 안정적으로 관찰하는 데 어려움이 있었습니다.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해, 두개의 강력한 형광 초분자 결합쌍을 이용하여 autophagy에 관여하는 세포 소기관의 움직임을 시간에 따라 관찰하는 바이오 이미징 연구법을 제안하였습니다. 두 개의 소기관을 동시에 관찰하기 위해 강한 손님-주인 상호작용을 보이는 cucurbit[7]uril (CB[7])과 adamantane에 각각 Cy3와 Cy5 형광쌍을 도입하여 분자의 세포 내 거동을 탐지할 수 있을 뿐만 아니라, 두 분자가 인접하게 존재하면 FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)에 의한 에너지 전이가 일어나도록 하여 분자의 상호작용을 세포 내에서도 인지할 수 있도록 하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
우리 연구실은 기초과학연구원(IBS)의 POSTECH 캠퍼스 연구단인 복잡계 자기조립 연구단 소속으로 초분자 화학분야의 권위자이신 김기문 교수님의 지도하에 연구를 수행하고 있습니다. 초분자 화학은 수소결합, 정전기적 상호작용, 소수성 결합 등 분자사이에 작용하는 약한 힘을 이용해 나노 구조체 형성에 대해 연구하는 화학의 한 분야로써, 우리는 인공수용체인 쿠커비투릴의 분자인지 능력을 이용해 polymer nano-capsule의 합성, 단백질 분리, 세포 이미징 등 나노기술과 바이오 기술로의 여러 응용 연구를 수행하고 있습니다.
우리 연구단의 가장 큰 장점은 다양성이라고 할 수 있습니다. 최고 수준의 분석 장비 및 시설을 이용해 하고자 하는 연구를 큰 제한 없이 다양하게 수행 할 수 있으며, 유기합성, 생물학, 무기화학, 약학 등의 다양한 학문적 배경을 가지고 중국, 영국, 인도 등의 여러 나라에서 온 외국인 박사들과 함께 연구실 생활을 하기 때문에 활발한 토의가 가능하고, 외국어로 의사소통을 하는 데 자신감을 가질 수 있는 좋은 점이 있습니다. 또한 교수님께서 화학과 뿐만 아니라 첨단재료과학부와 융합생명공학부에 소속이 되어 있기 때문에 다양한 과 소속의 학생들이 함께 연구하며 분야를 뛰어넘는 학제간 연구가 이루어지고 있습니다. 논문 및 연구분야에 대한 자세한 정보를 위해 연구단 홈페이지를 방문 해 보실 것을 추천합니다. (http://kk.postech.ac.kr/kk/)
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이 연구를 수행하면서 바이오 관련 지식이 적어 여러 사람의 도움을 받고, 고생을 많이 했던 기억이 납니다. 처음 세포에서 FRET을 관찰하고 Meng Li 박사님과 함께 좋아했지만, 그 이후의 실험에서 어려움이 많아 함께 고민했던 시간들이 떠오릅니다. 하지만 저희 연구단의 모토인 'To push the limit of self-assembly'라는 말처럼 어떤 분야의 한계를 극복하기 위해 노력을 하다 보니 하나의 결과에 일희일비 하지않고 최종적으로 좋은 논문을 쓸 수 있게 되어 기뻤고, 힘든 과정을 겪으며 모르는 분야를 개척해 나가는 일이 보람차다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저도 학위를 시작해서 배우고 있는 과정이기 때문에 아직 더 많은 시행착오를 겪어야 하므로 도움이 되는 말을 할 위치는 아니지만, 대학원에 진학하고 싶은 학생들에게 이야기를 하자면 목표의식을 뚜렷이 가지고 진학을 고려했으면 좋겠습니다. 실제 대학원 생활이 생각했던 것과 많이 다르고 훨씬 힘들 수 있지만 내가 성취하고자 하는 목표를 가지고 생활한다면 힘든 과정을 이겨내고 목표를 이루는 것뿐만 아니라 그 과정에서 겪은 일을 통해 더 크게 성장하고 발전 할 수 있을 것이라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 연구를 진행하면서, adamantane에 도입된 형광 분자에 따라 adamantane 분자의 세포 내 위치가 결정되는 것을 확인하였습니다. 이를 기반으로 adamatane에 다른 소기관을 타겟팅하는 형광분자를 도입하여, mitochondria 뿐만 아니라 여러 selective한 autophagy를 관찰할 수 있는 chemical package를 만드는 것이 최종 목표이며, 더 나아가서는 c. elegans와 같은 작은 동물 수준에서 우리 시스템을 활용할 수 있는 방향에 대한 연구를 진행 할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 실험이 잘 진행되지 않는 기간에도 저희를 믿고 아낌없는 지원과 지도를 해 주신 김기문 교수님께 감사드리며, 실험을 이끌어 주시고 많은 가르침을 주신 박경민 박사님께도 감사의 말씀을 드립니다. 함께 연구를 진행했던 Meng Li 박사님을 통해 많은 실험적 스킬 및 사고 방법을 배울 수 있었으며, 부족한 저를 잘 이해해 줘서 고맙다고 말하고 싶습니다. 글로벌박사펠로우십을 통해 연구를 잘 할 수 있게 지원해 주신 한국연구재단에도 감사하다는 말씀 전하며, 마지막으로 든든한 지원군이자 버팀목인 사랑하는 가족에게도 감사의 말을 전하고 싶습니다.
Autophagy는 세포 내 항상성 유지를 위해 가수분해 효소를 지닌 lysosome을 이용하여 손상되거나 불필요한 세포 소기관을 분해 및 재활용하는 과정으로, 퇴행성 뇌질환을 비롯한 다양한 질병과 밀접한 관계가 있다고 알려져 주목을 받고있는 연구 분야입니다. 기존 연구에서는 autophagy의 관찰을 위해 GFP와 같은 형광단백질을 주로 이용해 왔지만, 이 경우 autophagy 과정 중 분해 효소의 작용으로 형광단백질이 소기관과 함께 분해되기 때문에 autophagy의 전 과정을 안정적으로 관찰하는 데 어려움이 있었습니다.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해, 두개의 강력한 형광 초분자 결합쌍을 이용하여 autophagy에 관여하는 세포 소기관의 움직임을 시간에 따라 관찰하는 바이오 이미징 연구법을 제안하였습니다. 두 개의 소기관을 동시에 관찰하기 위해 강한 손님-주인 상호작용을 보이는 cucurbit[7]uril (CB[7])과 adamantane에 각각 Cy3와 Cy5 형광쌍을 도입하여 분자의 세포 내 거동을 탐지할 수 있을 뿐만 아니라, 두 분자가 인접하게 존재하면 FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer)에 의한 에너지 전이가 일어나도록 하여 분자의 상호작용을 세포 내에서도 인지할 수 있도록 하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
우리 연구실은 기초과학연구원(IBS)의 POSTECH 캠퍼스 연구단인 복잡계 자기조립 연구단 소속으로 초분자 화학분야의 권위자이신 김기문 교수님의 지도하에 연구를 수행하고 있습니다. 초분자 화학은 수소결합, 정전기적 상호작용, 소수성 결합 등 분자사이에 작용하는 약한 힘을 이용해 나노 구조체 형성에 대해 연구하는 화학의 한 분야로써, 우리는 인공수용체인 쿠커비투릴의 분자인지 능력을 이용해 polymer nano-capsule의 합성, 단백질 분리, 세포 이미징 등 나노기술과 바이오 기술로의 여러 응용 연구를 수행하고 있습니다.
우리 연구단의 가장 큰 장점은 다양성이라고 할 수 있습니다. 최고 수준의 분석 장비 및 시설을 이용해 하고자 하는 연구를 큰 제한 없이 다양하게 수행 할 수 있으며, 유기합성, 생물학, 무기화학, 약학 등의 다양한 학문적 배경을 가지고 중국, 영국, 인도 등의 여러 나라에서 온 외국인 박사들과 함께 연구실 생활을 하기 때문에 활발한 토의가 가능하고, 외국어로 의사소통을 하는 데 자신감을 가질 수 있는 좋은 점이 있습니다. 또한 교수님께서 화학과 뿐만 아니라 첨단재료과학부와 융합생명공학부에 소속이 되어 있기 때문에 다양한 과 소속의 학생들이 함께 연구하며 분야를 뛰어넘는 학제간 연구가 이루어지고 있습니다. 논문 및 연구분야에 대한 자세한 정보를 위해 연구단 홈페이지를 방문 해 보실 것을 추천합니다. (http://kk.postech.ac.kr/kk/)
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이 연구를 수행하면서 바이오 관련 지식이 적어 여러 사람의 도움을 받고, 고생을 많이 했던 기억이 납니다. 처음 세포에서 FRET을 관찰하고 Meng Li 박사님과 함께 좋아했지만, 그 이후의 실험에서 어려움이 많아 함께 고민했던 시간들이 떠오릅니다. 하지만 저희 연구단의 모토인 'To push the limit of self-assembly'라는 말처럼 어떤 분야의 한계를 극복하기 위해 노력을 하다 보니 하나의 결과에 일희일비 하지않고 최종적으로 좋은 논문을 쓸 수 있게 되어 기뻤고, 힘든 과정을 겪으며 모르는 분야를 개척해 나가는 일이 보람차다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저도 학위를 시작해서 배우고 있는 과정이기 때문에 아직 더 많은 시행착오를 겪어야 하므로 도움이 되는 말을 할 위치는 아니지만, 대학원에 진학하고 싶은 학생들에게 이야기를 하자면 목표의식을 뚜렷이 가지고 진학을 고려했으면 좋겠습니다. 실제 대학원 생활이 생각했던 것과 많이 다르고 훨씬 힘들 수 있지만 내가 성취하고자 하는 목표를 가지고 생활한다면 힘든 과정을 이겨내고 목표를 이루는 것뿐만 아니라 그 과정에서 겪은 일을 통해 더 크게 성장하고 발전 할 수 있을 것이라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 연구를 진행하면서, adamantane에 도입된 형광 분자에 따라 adamantane 분자의 세포 내 위치가 결정되는 것을 확인하였습니다. 이를 기반으로 adamatane에 다른 소기관을 타겟팅하는 형광분자를 도입하여, mitochondria 뿐만 아니라 여러 selective한 autophagy를 관찰할 수 있는 chemical package를 만드는 것이 최종 목표이며, 더 나아가서는 c. elegans와 같은 작은 동물 수준에서 우리 시스템을 활용할 수 있는 방향에 대한 연구를 진행 할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 실험이 잘 진행되지 않는 기간에도 저희를 믿고 아낌없는 지원과 지도를 해 주신 김기문 교수님께 감사드리며, 실험을 이끌어 주시고 많은 가르침을 주신 박경민 박사님께도 감사의 말씀을 드립니다. 함께 연구를 진행했던 Meng Li 박사님을 통해 많은 실험적 스킬 및 사고 방법을 배울 수 있었으며, 부족한 저를 잘 이해해 줘서 고맙다고 말하고 싶습니다. 글로벌박사펠로우십을 통해 연구를 잘 할 수 있게 지원해 주신 한국연구재단에도 감사하다는 말씀 전하며, 마지막으로 든든한 지원군이자 버팀목인 사랑하는 가족에게도 감사의 말을 전하고 싶습니다.
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