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

mRNA가 되는 과정에서 intron이 제거되고 protein을 coding하는 exon이 연결되는 과정을 splicing이라고 하고, pre-mRNA 내의 splice site를 다른 조합으로 선택하여 exon들이 선택적으로 재조합되는 과정을 alternative splicing이라고 합니다. 복잡한 유기체일수록 alternative splicing 비율은 높아져 multi-exon을 가지는 human gene의 95%는 alternative splicing을 거칩니다. Human gene은 평균 8개의 exon을 포함하고 약 7개의 transcript variant을 가진다고 알려져 있습니다. 이처럼 alternative splicing은 단일 유전자가 여러 단백질을 생성하여 세포 내 proteome 다양성을 부여하는 핵심 조절 메커니즘이라고 할 수 있습니다. 하지만 alternative splicing에 의해 생성되는 isoform이 cell signaling pathway에 미치는 영향은 여전히 불분명합니다.

이에 본 연구에서는 alternative splicing이 Hippo signaling pathway에 미치는 영향을 확인하였습니다. Hippo 신호 전달 경로는 세포 증식, 이동, 분화, 재생 등에 영향을 미쳐 암 발병을 포함한 다양한 생물학적 과정에서 중요한 역할을 한다고 알려진 신호 전달 경로입니다. 저희는 Hippo signaling pathway의 transcription factor인 TEAD family에 집중하였고, TCGA data를 통해서 TEAD family의 다양한 alternative splicing 중에서 TEAD1 exon 6가 Hippo target gene의 발현량과 상관 관계가 있음을 확인하였습니다. TEAD1 splicing isoform에 따라 transcription partner인 YAP과의 상호작용이 달라지며, TEAD1의 발현량보다 splicing factor인 RBFOX2에 의해 조절되는 TEAD1 exon 6 alternative splicing이 target gene의 발현량에 더 영향을 미치는 것을 실험적으로 규명하였습니다.

Hippo signaling pathway의 전사 활성이 세포 증식을 유도하는 것으로 보고되고 있지만, Hippo signaling pathway에서 여러 isoform의 전사 활성 차이를 보여주는 보고는 소수에 불과합니다. 본 연구에서 human tissue database를 분석하여 특정 상황이 아니라 대부분의 암 종에서 TEAD1 exon 6 splicing이 중요하다는 사실을 밝혀 Hippo target gene의 발현 수준과 Hippo pathway component의 isoform 특이적 발현 사이의 상관 관계를 최초로 보고하였습니다. 또한 signaling pathway와 splicing과의 관계 연구에서 그동안 어떤 splicing factor가 pre-mRNA의 어디에 결합하여 splicing을 조절하고, target gene에도 영향을 미치는지 보고된 바가 거의 없었으나 이번 연구에서는 RBFOX2가 TEAD1 intron 6 내의 GCAUG 서열에 결합하여 splicing을 조절하고, RBFOX2의 발현량과 Hippo target gene 사이의 상관 관계를 확인하였습니다. 뿐만 아니라 TEAD1 exon 6는 N-terminal의 DNA binding domain에 위치해 있어 C-terminal에 위치한 YAP binding domain과 멀리 떨어져 있지만 exon 6에 의해 YAP과 interaction에 영향을 미치는 것을 확인하여 DNA binding domain도 YAP과의 결합에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었습니다.

Phosphorylation과 같은 post-translational modification이 Hippo signaling pathway에 매우 중요하다는 것은 널리 알려진 사실이나 이번 연구를 통해서 alternative splicing도 signaling pathway에 매우 중요한 메커니즘이며, 생명체 내의 다양한 신호 전달을 안정적이고 정교하게 조절할 수 있는 새로운 패러다임을 제안하였다는 점에서 의미가 깊다고 말씀드릴 수 있을 것 같습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

본 연구는 충남대학교 생화학과 기능유전체학 실험실에서 수행하였습니다. 저희 실험실은 김기광 교수님을 중심으로 2015년부터 RNA biology 분야 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 다양한 분자세포생물학적 유전자 발현에 관한 연구 외에 alternative splicing의 기본적인 메커니즘과 splicing isoform의 기능 연구, 세포가 다양한 스트레스에 노출되었을 때 세포질에 나타나는 단백질과 RNA로 구성된 응집체인 stress granule 연구가 강점인 실험실입니다. 특히 splicing과 관련된 실험적 연구를 하는 국내 연구팀이 거의 없기 때문에 다양한 분야의 연구팀들과의 공동 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 이번 연구도 같은 학과 김완태 교수님과의 공동 연구로 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다. 또한 저희 실험실은 대학원생뿐만 아니라 지역 중고등학생들이나 학부생들도 하고 싶은 실험이 있다고 하면 적극적으로 지원해주며, 실험의 자율성을 보장해 줍니다. 무조건적으로 좋은 결과만을 원하지 않고, 실패할 확률이 높아 보여도 그 실패를 통해 무언가를 배울 수 있다면 그 연구를 지지해줍니다. 이처럼 미래에 독립된 연구자로 바로 설 수 있도록 교육적인 측면을 강조하는 것이 장점인 실험실입니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

저는 지도 교수님이신 김기광 교수님의 첫 번째 학생이었습니다. 석사 1년차 때는 교수님과 같이 도면을 보며 빈 공간에 실험 테이블부터 놓기 시작하면서 실험실을 세팅하였습니다. 석사 2년 차 때 작은 논문을 게재한 것을 시작으로 매년 조금씩 더 나은 저널에 논문을 게재하였고, 이번에 Nucleic acids research에 논문을 게재할 수 있었습니다. 실험실에서 제가 가장 고참이었기에 느끼는 부담감이 있었지만, 제가 성장한 만큼 제가 속한 실험실이 성장했다는 자부심이 있었고, 또한 성장한 실험실 덕분에 제가 더 많이 성장할 수 있었다고 생각합니다. 연구를 하면서 아무리 노력해도 결과가 풀리지 않아 좌절을 할 때도 많았고, 노력보다 운이 더 좋아야 하는 것이 아닌가 생각이 들기도 했었습니다. 하지만 지금은 노력을 해야 운이 찾아오고, 찾아온 운을 잡아서 좋은 연구 결과로 잘 풀 수 있다고 생각이 바뀌었습니다. 혹시 실험 결과가 잘 나오지 않는 분들도 지금의 경험을 바탕으로 머지 않아 분명히 좋은 결과를 얻을 수 있으실 거라고 생각합니다.

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

splicing machinery는 매우 큰 complex이고 dynamic한 과정이기 때문에 연구할 때 고려해야 할 사항이 많습니다. 그래서 현재까지 splicing은 밝혀지지 않은 것이 굉장히 많은 분야입니다. 요즘 RNA 분야, 그중에서도 특히 non-coding RNA를 연구하시는 분들이 많은데 이 non-coding RNA도 상당수는 splicing 과정 중에 생성됩니다. multi-exon을 가지는 human gene의 95%는 alternative splicing을 거치기 때문에 splicing은 연구해야 할 것들이 굉장히 많고, 다행스럽게도 실제로 저희가 연구할 수 있는 것들도 많습니다. 다만 splicing isoform이라고 해서 모두 기능적 차이를 보이는 것은 아니기 때문에 그중에서도 중요하고 임팩트 있는 것을 고르는 능력이 필요합니다. 또한 splicing은 복잡한 과정이라 때로는 어떠한 요인에 의해서 조절되는지 규명하기 어려울 때도 있습니다. 그렇기 때문에 splicing을 연구하기 위해서는 RNA 뿐만 아니라 DNA, protein 모두를 포함하여 전반적인 생화학적 과정을 이해하는 전문가가 되어야 하기에 편견을 가지지 않고 넓은 눈을 가지고 연구를 하는 자세를 키우는 것이 많은 도움이 될 수 있을 것이라고 생각합니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

다양한 질병 극복을 위해 현재까지 막대한 유전학적 투자를 하였으나 아직까지 밝혀지지 않은 부분이 많습니다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 세포 생물학적 스트레스에 의한 후천적 원인이 다양한 질병의 발병 및 진행에 중요한 요인이 될 것이라고 생각합니다. 그래서 저는 지금 하고 있는 연구에서 더 나아가 다양한 외부 환경에 의한 acute와 chronic stress 상황에서 stress granule과 splicing이 어떻게 변화하고, 세포와 우리 인체에 어떠한 영향을 미치는지 규명하고 싶습니다. RNA와 RNA binding protein은 연구를 하면 할수록 여전히 잘 모르겠고, 공부를 해야 할 것이 많아지지만 그렇기에 매우 흥미로운 분야인 것 같습니다. 앞으로도 꾸준히 연구에 매진해서 이 분야의 선구자가 되고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

저는 실험은 힘들어도 실험실 때문에 힘들어서는 안된다고 생각합니다. 실험 결과가 나오지 않아 힘들 때도 실험실에 오면 실험실 식구들 덕분에 웃을 수 있었기에 힘든 줄도 모르고 잘 이겨낼 수 있었습니다. 먼저 지도 교수님이신 김기광 교수님께 감사드리고 싶습니다. 정말 아무 것도 모르던 석사 과정 때부터 연구하는 눈을 키워 주셨고, 지금까지 많은 지원과 기회를 아낌없이 주셨습니다. 교수님을 만난 것은 제 인생에서 가장 큰 행운이었다고 생각합니다. 절대로 잊지 않겠습니다. 또 이번 연구를 이끌어 주시고 많은 조언을 해주신 김완태 교수님과 저희의 연구에 전폭적인 지원을 해주시는 김은미 박사님께도 감사드립니다. 이번 연구를 같이 한 남준, 효성 말고도 다른 모든 실험실 친구들 덕분에 언제나 실험실 오는 것이 즐거웠습니다. 남은 시간 동안에도 함께 좋은 추억 만들면서 즐겁게 실험했으면 좋겠습니다.

마지막으로 사랑하는 엄마, 아빠와 오빠, 언니, 조카들에게도 이 자리를 빌려 감사드리고 싶습니다.