한빛사 인터뷰
- 등록2022-11-07
- 조회1,752
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
저는 구조생물학을 연구하고 있습니다. 구조생물학은 NMR, X선 회절 등 여러 방법을 사용해서 단백질의 3차원 구조를 규명하는 분야 입니다. 특히 지난 몇 년간 초저온 전자 현미경 장비가 엄청나게 발전해서, 기존에 풀리지 않던 구조들이 빠르게 풀리고 있는 상황입니다. 하지만 여전히 미지에 쌓인 단백질 구조는 많이 남아 있으며, 이를 해결하기 위해 수 많은 흥미로운 시도들이 진행 되고 있습니다.
저희 그룹은 인슐린 수용체와 DNA 압타머의 복합체 보고 하였습니다. 인슐린 수용체는 상당히 크고 다양하게 움직이고 있어서 구조 연구를 진행하는데 어려움이 있습니다. 이를 DNA 압타머를 활용하여 특정 형태로 고정하고, 초저온 전자현미경을 활용하여 고해상도 구조를 규명하였습니다.
DNA 압타머의 특성을 활용해서, 각 형태 마다 인슐린 수용체의 활성이 다름을 밝히고, 인슐린 수용체의 활성화 정도가 조절되는 기작에 대한 힌트를 제공하는 연구 결과를 발표했습니다.
초저온 전자현미경 다루는 법을 처음부터 배워가면서 일을 진행해서, 여러 실수도 많았습니다. 힘들게 단백질 준비 하고, 장비를 사용하러 멀리 출장 가서 실험을 진행하였지만, 버퍼 내에 들어있는 아주 소량의 물질 때문에 몇 주 동안 준비한 샘플이 날라가 보기도 했습니다. 지금은 웃으면서 이야기 할 수 있지만, 그때 당시의 허탈감과 좌절감은 이루 말하기 힘들었습니다. 이처럼 수많은 실패를 딛고 장기간 연구 한 결과물이 결실을 맺었기에 더 의미 있게 다가오는 것 같습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 POSTECH 생명과학과 조윤제 교수님 실험실에 소속되어 있습니다. POSTECH은 200kV 현미경 2대와 300kV 현미경 1대를 보유하고있는 만큼, 초저온 전자 현미경을 활용한 단백질 구조 연구 하기에는 전세계에서도 손꼽히는 환경이라고 생각합니다. 또한 입자가속기와 X-FEL 까지 보유하고 있기에 X선 회절 실험 접근성도 최고라고 할 수 있습니다. 그만큼 단백질 구조를 연구하는 실험실도 많이 있어서, 실험실 간 정보 교류도 활발히 할 수 있습니다. 저희 실험실은 GPCR 혹은 인슐린 수용체와 같은 세포막 단백질의 3차원 구조를 규명함으로써 단백질의 특성 및 활성화 기작을 설명하는 연구를 주로 진행하고 있습니다. 또한 X-FEL 을 활용하여 femto-second level 의 단백질 반응을 결정 내에서 보는 실험 또한 진행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
초저온 전자 현미경 장비와 소프트웨어가 정말 빠르게 발전하고 있습니다. 새로운 기능을 적용하고 그 변화를 관찰하는 것 또한 이 분야의 재미 중 하나라고 생각합니다. 다행히 제가 속한 그룹은 장비 접근성이 상당히 좋고, 변화하는 소프트웨어를 다양하게 활용하기 위한 서버도 구축하고 있습니다. 이렇게 좋은 환경에서 연구를 진행하는 것이 저에게 큰 자부심이었습니다. 또한 이런 장비를 활용하여 좋은 결과를 논문으로 발표해서 매우 큰 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
기본적인 생화학 지식, 세포생물학 지식이 탄탄하다면 큰 도움이 됩니다. 단백질 구조 내 상호 작용의 종류, 2차 구조에는 어떤 것들이 있는지, 아미노산의 종류와 각각의 특성이 어떤지 등을 숙지하고 온다면 도움이 될 것 같습니다. 또한 Pymol, Coot, Chimera 와 같은 3D 구조를 볼 수 있는 프로그램을 간단하게 다룰 줄 안다면, 정말 큰 도움이 될 것 같습니다. 하지만 이런 것들 모두 실험실에서 친절하게 설명해 주시니 부담 갖지 말고 지원 하셔도 됩니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
초저온 전자 현미경을 활용한 막단백질 구조 연구를 계속 진행하려고 합니다. 본 연구를 진행하면서 다양한 노하우가 쌓였고, 아직 풀지 못한 많은 구조가 있음을 깨달았습니다. 세포막 단백질이 어떻게 외부와 상호작용 하고, 그 신호를 내부로 전달하는지 3차원 단백질 구조 정보를 활용하여 설명한다면 재미있는 연구가 될 것 같습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
우선 연구를 진행하면서 항상 조언을 아끼지 않으신 저희 지도교수님께 깊은 감사를 표합니다. 공동 저자이신 윤나오 박사님께서도 때로는 동료처럼, 때로는 선배처럼 옆에서 정말 많은 도움을 주셨습니다. 정말 감사합니다. 류성호 교수님 께서도 연구의 방향을 항상 잘 잡아주셔서 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다. 실험실 생활을 재미있게 만들어준 정은영박사님, 김유중박사님 그리고 진우도 정말 감사합니다. 모두 지금 하는 연구 성공적으로 마무리 해서 다시 한국에 모이는 날이 오길 기대하고 있습니다. 제가 대학원 생활을 지속 할 수 있게 항상 저를 응원해주는 가족들, 어머니, 아버지, 형 에게도 감사합니다. 명절 혹은 휴가 때 마다 같이 술 마셔준 일산 친구들-현우, 건모, 권혁, 양석, 효석, 세원 에게도 감사합니다. 마동 멤버들-하늘, 혜진, 권혁, 윤재, 재준 모두 바빠서 모이기 힘들지만 하는 일 다 잘되길 빕니다. 마지막으로 항상 옆에서 응원해주는 인경 누나에게도 깊은 감사를 표합니다.
#CryoEM
#Insulin receptor
#Aptamer
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