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

O-GlcNAcylation은 post-translational modification(PTM) 중의 하나로 serine, threonine자리에 O-GlcNAc(O-linked β-N-acetylglucosamine)을 붙이는 작용입니다. 이것이 serine, threonine이라는 phosphorylation과 같은 자리에 작용하기 때문에 phosphorylation이 관여하는 다양한 cellular signaling에도 관여할 수 있다고 알려져 있었습니다. 이 O-GlcNAcylation이 특히 뇌에서 많이 일어나고 있을 뿐만 아니라 다양한 neuron-specific한 protein에서 O-GlcNAcylation이 일어난다는 이전 연구들이 있어 뇌에서 이 modification의 중요성이 강조되고 있습니다. 하지만 정확히 O-GlcNAcylation이 뇌에서 어떤 역할을 하는지는 알려져 있지 않았습니다. 저는 이 modification을 뇌에서 운동 조절 등의 중요한 기능을 하는 dopamine system에서 어떤 역할을 하는지 연구하였습니다.

이번 논문에서 저는 O-GlcNAcylation이라는 post-translational modification이 dopaminergic neuron의 생사와 기능의 조절에 관여할 수 있고, O-GlcNAcylation의 증가를 통해 dopamine system의 문제로 발생하는 Parkinson’s disease(PD)의 pathology를 완화시킬 수 있다는 것을 규명하였습니다. PD는 퇴행성 뇌질환 중의 한가지로 dopamine system의 문제로 생겨난다고 알려져 있지만 정확한 병의 기전이 알려져 있지 않기 때문에 병의 근원부터 치료할 수 있는 치료법은 현재까지도 알려져 있지 않습니다. PD를 설명하는 여러 pathology 중 한가지로 뇌에서 많이 발현되고 있는 α-synuclein 단백질이 있는데, 이 단백질이 과도한 phosphorylation으로 인해 비정상적인 aggregation을 형성하여 neuronal toxicity를 일으킨다는 것이 알려져 있습니다. 이번 연구에서 이러한 과도한 phosphorylation을 O-GlcNAcylation을 통해 저해시켜 dopaminergic neuron 사멸의 완화와 dopamine release 회복, 그 결과로 motor function까지 회복시켜 성공적으로 PD pathology를 완화시킬 수 있다는 것을 발견하였습니다. 이러한 결과를 통해 PD therapy의 한가지 target으로 O-GlcNAcylation을 제시할 수 있을 것이라 생각합니다. PD와 비슷한 과도한 phosphorylation으로 인한 protein aggregation pathology의 특징을 가지는 Alzheimer’s disease(AD)의 경우, 이 O-GlcNAcylation을 사용하여 실제 치료에 이용하려는 시도들이 생겨나고 있다고 합니다. PD의 경우에도 이 O-GlcNAcylation을 치료법으로 적용해보는 시도들이 생겨났으면 좋겠습니다.

이번 논문에 많은 피땀눈물로 만들어진 데이터들이 실려 있는데 가장 애를 썼던 데이터가 PD model을 사용했던 데이터였습니다. PD model을 유도하기 위해서 마우스의 뇌에 바이러스를 injection해서 5주를 기다려야 하는 실험이었기에 한 번에 정확해야 한다는 부담감이 컸습니다. 게다가 한번의 실험을 위해서 하루에 여섯 시간씩, 연달아서 며칠을 투자를 해야 해서 밥도 제때 못 먹고 마우스 수술을 해야 했습니다. 실험이 끝나고 나서 영양제를 맞을 만큼 많이 고생했던 기억이 있는데 너무나 다행스러운 결과가 나왔고 이것이 좋은 결과로 이어지게 되었습니다. 그래서 논문이 accept되었다고 들은 순간에 이때의 기억들이 스쳐가며 그동안의 고생을 보상받은 느낌이 들었던 것 같습니다.

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

저는 지금 석∙박사 통합과정을 하고 있으며 울산과학기술원, UNIST 생명과학부에서 공부를 하고 있습니다. 김재익 교수님이 이끌고 계신 저희 랩실은 neuronal circuit과 퇴행성 뇌질환에 대해 주로 연구를 하고 있습니다. 특히 electrophysiology라는 neuron의 전기적 특성을 이용하여 neuron의 activity, synaptic transmission등을 측정할 수 있는 실험기법을 중심으로 brain의 여러 system에 대해 연구를 하고 있습니다. 열정 넘치시고 따뜻하신 교수님과 유쾌하고 든든한 친구들이 있어 즐거운 대학원 생활을 하고 있습니다. 좋은 인연들을 만나 좋은 연구를 할 수 있어 참 행복한 대학원생이라고 늘 생각하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

자신이 노력하여 만들어낸 실험이 재미있는 결과가 나왔을 때 항상 보람을 느낍니다. 특히 저는 결과 하나하나에 큰 보람이 느껴지는 것이 이러한 노력이 이어져 파킨슨병을 앓고 계신 저의 아버지에게 도움이 될 수도 있다고 생각하기 때문입니다. 아버지는 제가 대학교 2학년때 파킨슨병을 진단받으셨습니다. 그래서 저는 이 분야를 공부 해야겠구나 하고 결심하게 되었습니다. 그 뒤로 연구를 진행하면서 아버지의 증상도 날이 가면 갈수록 진행되는 것을 함께 보게 되었습니다. 손이 떨리는 증상이 심하셔서 약을 드시면서도 공부를 하고 있는 저를 위해 아직까지도 직접 운전을 하시며 일을 하고 계신 것이 마음이 많이 아팠습니다. 그래서 이번 연구가 고생하고 계신 아버지를 위해 파킨슨병의 치료에 가능성을 제시할 수 있었다는 것에 자부심을 느끼고 있습니다. 앞으로도 이러한 연구를 계속 해서 미래에는 아버지를 깨끗하게 낫게 해드릴 수 있는 자랑스러운 딸이 되기 위해 노력하려 합니다.

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

저는 대학원을 생각하고 있는 후배들이 있다면 많은 경험들을 해보라고 하고 싶습니다. 직접 랩실을 경험해봐야만 이런 생활들이 자신에게 맞는지, 앞으로의 몇 년의 시간들을 즐겁게 투자할 수 있는지를 알 수 있다고 생각합니다. 지도해 주시는 교수님 뿐만 아니라 랩실에 함께 있는 사람들도 자신과 맞는지도 중요할 것 같습니다. 실험이 잘 되지 않으면 우울해지기도 하는데 그럴 때 같은 랩실 사람들 과의 소소한 대화만으로도 힘이 났던 기억이 있습니다. 몇 년간 긴 생활을 함께 지내야 하는 사람들인데 좋은 사람들을 만나 힘든 생활을 함께 이겨낼 수 있는 것이 대학원생활을 즐겁게 할 수 있는 힘이 될 것이라 생각합니다. 그리고 실험이 항상 잘 된다는 것은 너무나 기적 같은 일입니다... 그러니까 그것을 염두하고 혹시나 실패하더라도 굴하지 않고 다시 도전할 수 있는 마음을 가졌으면 좋겠습니다! 모든 대학원생들 그리고 예비대학원생들 파이팅!

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

학위과정동안, 그리고 그 뒤로도 PD pathology와 그의 치료법에 관련한 연구를 계속 하고싶다고 생각하고 있습니다. 일단은 첫 논문에서 미처 밝히지 못했던 더 자세한 dopaminergic neuron에서의 O-GlcNAc의 기능을 공부해보려 합니다. 그리고 더 나아가서 이번 연구에서 O-GlcNAc을 통해 PD의 대표적인 증상인 motor deficit을 완화시킬 수 있다는 것을 찾은 것처럼 운동증상이 아닌 수면장애, 후각장애 등의 PD의 다양한 증상들을 완화시킬 수 있는 치료법도 찾아보고 싶다고 생각하게 되었습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

우선 이 연구가 좋은 결실을 맺기까지 가장 많은 도움을 주신 김재익 교수님, 항상 존경하고 감사합니다. 앞으로도 교수님을 따라 좋은 과학자가 될 수 있도록 많이 배우고 노력하겠습니다. 그리고 실험도 도와주며 응원해준 우리 랩실 식구들 모두 너무너무 고맙습니다. 우리 모두 좋은 결실 맺을 수 있었으면 좋겠습니다! 마지막으로 항상 믿어주고 기다려주는 우리 가족들 너무 사랑합니다. 앞으로도 모두에게 자랑스러운 사람이 될 수 있도록 노력하겠습니다!