한빛사 인터뷰
- 등록2022-08-01
- 조회1,631
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
고등생물의 세포들은 고유의 기능을 하는 세포소기관(소포체, 미토콘드리아, 리소좀, 지방구, 핵 등)으로 이루어져 있고, 세포소기관 사이의 물질교환은 세포의 대사와 생존에 있어서 매우 중요한 역할을 합니다. 세포 소낭(Vesicle)을 이용한 세포소기관(Cellular organelle) 사이의 물질수송은 기존에 알려져있던 세포내 물질 교환의 주된 매개체였습니다. 그러나 최근 연구에서 소낭을 이용한 물질교환 뿐 아니라, 세포소기관 사이에 세포막 접촉점 (Membrane contact site)을 형성하고, 막 접촉점에서의 물질교환의 방법이 새로 밝혀졌습니다. 막 접촉점에서는 이온, 지질, ROS(Reactive oxygen species)등의 교환이 이루어집니다.
특히 지질대사에 있어 소포체와 미토콘드리아 사이에서의 물질 수송은 매우 중요한데, 소포체에서 합성된 PS(Phosphatidylserine)이 미토콘드리아로 이동해 PE(Phosphatidylethanolamine)가 되고 다시 PE가 소포체로 이동해 PC(Phosphatidyl choline)이 되기 때문입니다. 이렇게 합성된 여러종류의 인지질들은 세포막 형성, 세포 신호전달등에 중요한 역할을 수행합니다.
현재까지 소포체-미토콘드리아 사이에서의 막 접촉점을 통한 인지질 수송은 효모 단백질인 ERMES(ER-Mitochondrial Encounter Structur) 복합체(Mmm1, Mdm12, Mdm34, Mdm10으로 구성)이 잘 알려져 있었고, 구조 연구를 통한 지질 수송의 원리가 규명되었습니다. 하지만, 인간과 같은 고등생명체의 세포속에서 해당 역할을 하는 단백질의 존재는 미지의 영역으로 남겨져 있었습니다.
본 연구진은 미토콘드리아-소포체-지방구 사이의 접촉점을 만든다고 알려진 미토콘드리아 외막 단백질인 mitoguardin-2(MIGA2)가 고등생명체의 세포내 소포체-미토콘드리아 사시의 인지질 수송의 역할을 수행 할 수 있다는 가설을 세우고 연구를 시작했습니다. 단백질 결정을 이용한 X-ray 회절 실험을 통해 MIGA2 LD targeting domain(LTD)와 MIGA2 phospho-FFAT-VAPB 복합체의 고해상도 구조를 얻을 수 있었습니다. 흥미로운 사실은 MIGA2 LTD 구조에서 단백질 뿐 아니라, 단백질 안에 거대한 소수성 공간을 통해 결합한 인지질의 전자밀도(electron density) 지도를 확인 할 수 있었습니다. 또한 여러 실험을 통해 MIGA2 FFAT의 인산화 여부에따라 소포체 막단백질인 VAPB와 복합체를 형성 할 수 있다는 것을 확인했습니다.
본 연구를 통해 미토콘드리아 외막 단백질인 mitoguardin-2(MIGA2)가 FFAT-모티프의 인산화(phosphorylation)을 통해 소포체 막단백질인 VAPB와 복합체를 형성하고, MIGA2의 LD targeting domain(LTD)을 이용해 인지질을 소포체와 미토콘드리아 사이에서 운반한다는 사실을 확인했습니다.
이번 연구 결과는 앞으로 고등 생명체의 세포내 지질 대사 연구와 지질 대사 이상으로 일어나는 여러 대사성 질환(비 알코올성 지방간, 비만 등)의 치료제 개발에 중요한 초석이 될것이라 생각합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 현재 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과의 이창욱 교수님 지도하에 연구를 수행하고 있습니다. 저희 실험실은 단백질의 구조를 기반으로 단백질의 작동 원리등 분자 생물학적 특징을 연구하고있습니다. 현재는 주로 막접촉점 단백질 복합체 연구를 진행하고있으며, 미토콘드리아 단백질의 작동원리 규명, 표적 항암제 개발 등 다양한 주제의 연구 활동을 하고있습니다. 더 나아가, 여러 연구소와의 협업 또한 활발하게 이루어지고 있습니다.
더 자세한 내용이 궁금하시면, 우리 실험실의 홈페이지를 방문해 주시기 바랍니다. (https://sites.google.com/site/changwooklab/research)
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
구조생물학 분야를 공부하면서 분자단위의 구조를 밝히고, 눈으로 확인한다는 것에 흥미를 느꼈습니다. 또한 눈으로 확인한 단백질 구조를 바탕으로 여러 생화학 실험을 통해 단백질의 작동원리를 규명하는 과정은 정말 즐거웠습니다. 물론 여러 실험과정에 수많은 실패를 겪었고, 계속되는 실패에 좌절감도 느꼈습니다. 하지만 꾸준히 연구하여 결국엔 결과를 손으로 얻었을때, 앞의 과정들은 저에게 큰 의미가 되었습니다. 앞으로도 연구자로서 혹은 인생에서 많은 난관을 겪어나가겠지만, 이 과정을 되새기며 버텨낼 것이고 성장할 것입니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
어느 분야든 마찬가지겠지만, 꾸준히 하는것이 가장 중요한 것 같습니다. 계속 반복되는 과정에 많이 힘들고 지치겠지만, 꾸준하게 앞으로 나아가셨으면 좋겠습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재는 X-ray crystallography로 단백질 구조를 밝히고 이를 기반으로 실험을 진행했습니다. 앞으로는 Cryo-EM을 공부하여 더 폭넓게 연구를 진행해 보고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
실험을 함에 있어서 항상 아낌없이 지원해주시고, 연구가 막힐때마다 열정적으로 아이디어를 제시해 주시는 이창욱 교수님께 감사드립니다. 교수님의 가르침 덕분에 조금씩 성장하고 있는 것 같습니다. 한번도 말씀은 안드렸지만, 항상 부족한 저를 가르쳐 주셨던 정한빈 박사님께도 감사합니다. 또한 긴 학위기간을 함께하고 있는 서황이 동영이를 비롯한 SBCB 구성원에게 감사드립니다.
마지막으로 언제나 저를 응원해주고 저보다 더 제 생각을 많이 해주시는 우리가족 항상 감사하고 사랑합니다.
#Structural biology
#ERMCS
#Lipidtransport
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