한빛사 인터뷰
- 등록2021-12-14
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
수십년간 사용되어온 항암제인 cisplatin의 기본적인 성질에 대해서는 연구가 많이 진행되어 있습니다. 기본적으로 중성을 띄는 cisplatin은 세포벽을 지나 세포로 침투가 가능하고, 세포내 낮은 염화 이온의 농도에 의해 수화반응을 하게 됩니다. 이렇게 활성화된 cisplatin은 DNA를 만나면 화학적으로 단단히 결합되며, 부분적으로 DNA를 꺾은 상태로 고정시키기에, cisplatin 처리가 된 세포는 DNA 복제나 RNA 전사를 방해 받음으로써 세포사멸 단계로 나아가게 됩니다. 하지만 DNA와 cisplatin의 화학적 결합은 세포내 존재하는 다양한 이온들에 의하여 영향을 많이 받는데 이를 극복하여 세포에 영향을 미치는 작용기전에 대해서는 밝혀진 바가 없습니다. 이에 우리는 이번 연구에서 단분자 수준에서 DNA의 구조적 변화를 관측할 수 있는 magnetic tweezers를 통하여 cisplatin의 표적으로 단순히 DNA가 아니라 세포 내부에서 존재하는 형태인 크로마틴 구조로 한다면 세포내 결합을 방해하는 염화 이온의 환경에서도 cisplatin이 작용할 수 있음을 밝혀냈습니다.
이와 같이 단분자 생물리 연구를 통하여 DNA와 같은 단일 생물 분자에 작용하는 약물이나 다른 단백질 분자에 의하여 생기는 구조적 변화에 대하여 직접적으로 관찰함으로써, 앙상블 수준에서는 볼 수 없는 세세한 작용기전에 대하여 검증할 수 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제가 소속되어 연구를 진행했던 곳은 고려대학교 물리학과 홍석철 교수님의 분자생물리 연구실입니다. 본 연구실은 2004년부터 시작하여 국내에서는 처음으로 magnetic tweezers를 통한 단분자 생물리 연구를 진행하는 곳입니다. 주로 수행되는 연구는 외부 요건에 의한 DNA와 같은 생체분자의 구조적 변화에 대하여 단분자 수준에서 관측하여 그 동역학적 특성을 이해하는 것으로, 이를 위해 단분자 프랫 현미경, 자성트위저 현미경, 간섭산란현미경을 직접 개발하여 사용하고 있습니다. 또한 2016년부터 고려대학교 IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단에 참여하여, 현재 홍석철 교수님의 지도하에 박진성 박사님과 연구실 출신 선배인 이일범 박사님과 같이 연구를 수행하고 있으며, 이외 박사과정 대학원생 5명이 다양한 단분자 생물리 연구를 진행하고 있습니다. 보다 자세한 내용은 연구실 홈페이지 ‘http://biophys.korea.ac.kr/’에서 확인하실 수 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
일반적인 광학 현미경은 회절한계에 의하여 수백 나노미터 크기 이하의 매우 작은 입자인 DNA나 단백질 등을 직접적으로 관찰할 수 가 없습니다. 하지만 본 연구실이 지니고 있는 다양한 단분자 생물리 연구 기법을 통하여 DNA와 같은 단일 생물 분자의 수십 나노의 길이변화를 직접 보고, 외력을 가하며 그 역학적 특성을 확인할 수 있는 것과 수십 나노의 크기의 입자를 별다른 표지 없이 검출하고 그 움직임을 추적함으로써 일반적인 방법으로 볼 수 없는 것을 관측하며, 그 자연 현상을 이해하고 설명할 수 있다는 것에 보람을 느끼며 이를 행할 수 있게 지도해주신 홍석철 교수님과 같이 고민하고 연구를 진행해 주신 선배 박사님들께 감사하고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
아직 배우고 연구를 수행하고 있는 과학도로써, 누군가에게 조언을 드리기보단 연구를 행함에 있어 필요한 마음가짐에 대해 말씀드리고 싶습니다. 연구란 세상에 밝혀지지 않은 것들 중 궁금한 것에 대해 생각하고 가설을 세운 뒤, 실험을 통하여 검증하고 그 결과를 토대로 궁금증을 해결하는 과정입니다. 대개의 경우 잘 짜여진 계획하에 실험을 진행한다 하더라도 원했던 결과와 다른 결과를 얻게 될 것입니다. 이에 좌절하지 말고 연구에 대한 열정으로 가설과 실험과정을 하나 하나 수정해 나가는 과정을 꾸준히 시도하면, 연구를 시작할 때 궁금해하던 것에 대한 답을 결국에는 얻게 될 것입니다. 이러한 항상심을 유지하는 것이 연구를 수행하는데 필요하다고 생각됩니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 저희 연구실에서는 magnetic tweezers를 통하여 DNA에 작용하는 또다른 항암제의 특성에 대한 연구를 박사과정생 후배가 이어서 진행하고 있으며, 저 같은 경우 이일범 박사님과 같이 간섭산란 현미경을 개발하였고, 이 장비를 사용하여 비표지 방식으로 세포내 나노 입자의 추적을 통하여 다양한 생명현상을 이해하고자 하는 연구를 수행하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
저의 연구의 방향성 및 진행 상황에 대해 지도해주신 홍석철 교수님과 같이 고민하며 연구를 수행하고 있는 박진성 박사님 및 이일범 박사님께 다시한번 감사를 드립니다.
#magnetic tweezers
#cisplatin
#single molecule biophysics
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