한빛사
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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2018-04-06
- 조회5,564
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, published ahead of print March 5, 2018 | https://doi.org/10.1073/pnas.1719110115
N-terminal arginylation generates a bimodal degron that modulates autophagic proteolysis
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
대부분의 세포 내 단백질들은 UPS (ubiquitin proteasome system)에 의해 분해됩니다. UPS에 의해 분해되지 못한 단백질이나 비교적 크기가 큰 세포 소기관 등은 autophagy에 의해 분해됩니다. 단백질이 적절한 분해작용을 거치지 못하고 쌓이는 경우 세포에 유해하기 때문에, 단백질의 항상성을 유지하기 위해서는 특히 UPS와 autophagy사이의 상호작용이 중요합니다.
저희 실험실에서는 N-end rule pathway 에 대한 연구를 진행하고 있습니다. N-end rule pathway는 단백질의 N-terminal의 아미노산의 종류에 따라 단백질의 half-life가 결정되는 것으로, E3 ligase가 N-terminal 특정 아미노산을 인식하여 ubiquitination시킨 후 proteasome에 의해 분해된다는 것이 기존에 밝혀져 있던 N-end rule pathway 였습니다.
그 중에서도 N-terminal에 arginine이 붙고 이를 인식하여 분해하는 N-terminal arginylation에 의한 N-end rule pathway에 대한 연구를 하고 있습니다. 이전까지는 몇 가지 밝혀진 N-end rule substrate들이 N-terminal arginylation을 통하여 UPS에 의해 분해된다는 것 외에 다른 생물학적인 역할에 대해서는 아직까지 알려진 것이 없었습니다. 최근 저희 실험실에서 Nt-arginine이 autophagic adaptor protein인 p62에 특이적으로 결합함으로써 autophagy에도 중요한 역할을 하는 것을 밝혔습니다.
이번 논문을 통하여, 단백질 대사에 중요한 UPS와 autophagy사이의 crosstalk에 있어 N-terminal arginylation이 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔습니다. N-terminal arginylation이 평소에는 UPS에 의한 분해 신호로서 작용하지만, 세포 내 스트레스 상황에서 autophagy의 활성화를 통하여 세포 내 misfolded protein을 제거하는 데 작용하는 bimodal degron으로써의 역할을 규명하였습니다. 이러한 결과를 통하여 N-terminal arginylation이 세포 내 항상성 유지뿐만 아니라 다른 단백질 대사와 관련된 질병 등에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 서울대 의과학과에 있는 단백질 대사 연구실에서 권용태 교수님의 지도하에 연구를 하고 있습니다. 권용태 교수님은 저희가 주로 연구하고 있는 Arg/N-end rule pathway를 발견하셨고, 이 분야의 기초를 마련하셨습니다. 또한 UPS를 발견하여 2004년 노벨 화학상을 수상하신 Aaron Ciechanover 교수님도 석좌교수님으로 계십니다. 현재 저희는 권용태 교수님과 Ciechanover 교수님, 두 분의 지도 하에 활발하게 N-end rule pathway와 연관된 단백질 대사에 대하여 연구를 진행하고 있습니다. 또한 권용태 교수님께서는 단백질대사 의학연구센터를 설립하셨고, Ciechanover 교수님과 공동 센터장으로 단백질 대사가 한국에서 하나의 큰 분야로서 자리잡는 데 기여하고 계십니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구를 하면서 끊임없이 이게 맞을까 의심하고 또 생각한 것 같습니다. 내가 한 실험 결과가 맞을까? 내가 실험을 제대로 하고 있는 게 맞을까? 하는 질문부터 연구관련 그리고 여전히 부족하다는 생각을 많이 하게 되는 것 같습니다. 하지만 한가지 확실한 건 이를 통하여 조금은 성장하고 있고 앞으로 나아가고 있다는 것입니다. 제자리에 머물러 있는 것 같은 생각이 들다가도 어느새 조금은 나아져있는 저를 발견하고 또 연구 결과를 통하여 연구의 형체가 잡힐 때 보람을 느끼는 것 같습니다. 묵묵히 본인의 일을 하고 있으면 주변에서도 이를 알아봐주고 더 많은 기회와 좋은 결과가 생기는 것 같습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
대학원에 진학을 하려는 생각이 있으시다면 꼭 인턴쉽 프로그램을 해보라고 권해주고 싶습니다. 주변에 막연히 연구를 더 하고 싶다며 바로 대학원에 진학하는 친구들이 있는데, 이 들 중에는 생각과는 너무 다르거나 적성에 맞지 않아서 그만두는 경우도 많이 있었습니다. 저 같은 경우에도 학부 때 선배의 추천으로 인턴쉽 프로그램이 있다는 얘기를 들었고, 2번의 인턴 경험을 통해 대학원에 진학하게 되었습니다. 물론 인턴일 때와 대학원생 사이의 차이는 있지만, 간접적으로나마 경험을 해본 것과 해보지 않는 것은 차이가 크다고 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 논문에서 N-terminal arginylation의 UPS뿐만 아니라 autophagy에서의 bimodal degron으로서의 역할을 확인하였기 때문에, autophagy에서의 역할을 조금 더 자세히 연구하고 싶습니다. 또한 평소 neurodegerative disease에도 관심이 있었기 때문에, N-end rule pathway와의 연관성을 연구하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
과학자로서 그리고 교육자로서 지도해 주시는 권용태 교수님께 진심으로 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다. 교수님 모습을 볼 때마다 진정한 과학자란 이런 모습이구나 하며 많이 배우고 있습니다. 그리고 실험실에서 함께 생활하면서 힘들 때 옆에서 힘이 되어주고, 또 즐겁게 생활하기도 하는 실험실 박사님들과 동료 학생들 에게도 감사하다는 말씀 드립니다. 무엇보다도 저의 생각을 믿어주시고 네가 하고 싶은 것을 하라며 지지하고 응원해주시는 부모님께 감사드리고 사랑한다는 말 전하고 싶습니다. 오랫동안 공부하는 누나에게 가끔씩 용돈도 주고 때론 오빠처럼 챙겨주는 동생에게도 항상 고맙고, 저에게 관심을 갖고 응원해 주시는 다른 가족 분들과 힘이 되어주는 주변 모든 분들께도 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다.
대부분의 세포 내 단백질들은 UPS (ubiquitin proteasome system)에 의해 분해됩니다. UPS에 의해 분해되지 못한 단백질이나 비교적 크기가 큰 세포 소기관 등은 autophagy에 의해 분해됩니다. 단백질이 적절한 분해작용을 거치지 못하고 쌓이는 경우 세포에 유해하기 때문에, 단백질의 항상성을 유지하기 위해서는 특히 UPS와 autophagy사이의 상호작용이 중요합니다.
저희 실험실에서는 N-end rule pathway 에 대한 연구를 진행하고 있습니다. N-end rule pathway는 단백질의 N-terminal의 아미노산의 종류에 따라 단백질의 half-life가 결정되는 것으로, E3 ligase가 N-terminal 특정 아미노산을 인식하여 ubiquitination시킨 후 proteasome에 의해 분해된다는 것이 기존에 밝혀져 있던 N-end rule pathway 였습니다.
그 중에서도 N-terminal에 arginine이 붙고 이를 인식하여 분해하는 N-terminal arginylation에 의한 N-end rule pathway에 대한 연구를 하고 있습니다. 이전까지는 몇 가지 밝혀진 N-end rule substrate들이 N-terminal arginylation을 통하여 UPS에 의해 분해된다는 것 외에 다른 생물학적인 역할에 대해서는 아직까지 알려진 것이 없었습니다. 최근 저희 실험실에서 Nt-arginine이 autophagic adaptor protein인 p62에 특이적으로 결합함으로써 autophagy에도 중요한 역할을 하는 것을 밝혔습니다.
이번 논문을 통하여, 단백질 대사에 중요한 UPS와 autophagy사이의 crosstalk에 있어 N-terminal arginylation이 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔습니다. N-terminal arginylation이 평소에는 UPS에 의한 분해 신호로서 작용하지만, 세포 내 스트레스 상황에서 autophagy의 활성화를 통하여 세포 내 misfolded protein을 제거하는 데 작용하는 bimodal degron으로써의 역할을 규명하였습니다. 이러한 결과를 통하여 N-terminal arginylation이 세포 내 항상성 유지뿐만 아니라 다른 단백질 대사와 관련된 질병 등에 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 서울대 의과학과에 있는 단백질 대사 연구실에서 권용태 교수님의 지도하에 연구를 하고 있습니다. 권용태 교수님은 저희가 주로 연구하고 있는 Arg/N-end rule pathway를 발견하셨고, 이 분야의 기초를 마련하셨습니다. 또한 UPS를 발견하여 2004년 노벨 화학상을 수상하신 Aaron Ciechanover 교수님도 석좌교수님으로 계십니다. 현재 저희는 권용태 교수님과 Ciechanover 교수님, 두 분의 지도 하에 활발하게 N-end rule pathway와 연관된 단백질 대사에 대하여 연구를 진행하고 있습니다. 또한 권용태 교수님께서는 단백질대사 의학연구센터를 설립하셨고, Ciechanover 교수님과 공동 센터장으로 단백질 대사가 한국에서 하나의 큰 분야로서 자리잡는 데 기여하고 계십니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구를 하면서 끊임없이 이게 맞을까 의심하고 또 생각한 것 같습니다. 내가 한 실험 결과가 맞을까? 내가 실험을 제대로 하고 있는 게 맞을까? 하는 질문부터 연구관련 그리고 여전히 부족하다는 생각을 많이 하게 되는 것 같습니다. 하지만 한가지 확실한 건 이를 통하여 조금은 성장하고 있고 앞으로 나아가고 있다는 것입니다. 제자리에 머물러 있는 것 같은 생각이 들다가도 어느새 조금은 나아져있는 저를 발견하고 또 연구 결과를 통하여 연구의 형체가 잡힐 때 보람을 느끼는 것 같습니다. 묵묵히 본인의 일을 하고 있으면 주변에서도 이를 알아봐주고 더 많은 기회와 좋은 결과가 생기는 것 같습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
대학원에 진학을 하려는 생각이 있으시다면 꼭 인턴쉽 프로그램을 해보라고 권해주고 싶습니다. 주변에 막연히 연구를 더 하고 싶다며 바로 대학원에 진학하는 친구들이 있는데, 이 들 중에는 생각과는 너무 다르거나 적성에 맞지 않아서 그만두는 경우도 많이 있었습니다. 저 같은 경우에도 학부 때 선배의 추천으로 인턴쉽 프로그램이 있다는 얘기를 들었고, 2번의 인턴 경험을 통해 대학원에 진학하게 되었습니다. 물론 인턴일 때와 대학원생 사이의 차이는 있지만, 간접적으로나마 경험을 해본 것과 해보지 않는 것은 차이가 크다고 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 논문에서 N-terminal arginylation의 UPS뿐만 아니라 autophagy에서의 bimodal degron으로서의 역할을 확인하였기 때문에, autophagy에서의 역할을 조금 더 자세히 연구하고 싶습니다. 또한 평소 neurodegerative disease에도 관심이 있었기 때문에, N-end rule pathway와의 연관성을 연구하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
과학자로서 그리고 교육자로서 지도해 주시는 권용태 교수님께 진심으로 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다. 교수님 모습을 볼 때마다 진정한 과학자란 이런 모습이구나 하며 많이 배우고 있습니다. 그리고 실험실에서 함께 생활하면서 힘들 때 옆에서 힘이 되어주고, 또 즐겁게 생활하기도 하는 실험실 박사님들과 동료 학생들 에게도 감사하다는 말씀 드립니다. 무엇보다도 저의 생각을 믿어주시고 네가 하고 싶은 것을 하라며 지지하고 응원해주시는 부모님께 감사드리고 사랑한다는 말 전하고 싶습니다. 오랫동안 공부하는 누나에게 가끔씩 용돈도 주고 때론 오빠처럼 챙겨주는 동생에게도 항상 고맙고, 저에게 관심을 갖고 응원해 주시는 다른 가족 분들과 힘이 되어주는 주변 모든 분들께도 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다.
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