한빛사 인터뷰
- 등록2022-11-14
- 조회1,473
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
아미노아실-tRNA 합성효소 (ARS)는 단백질 합성에 필수적인 역할 외에 세포 내 다양한 기능을 조절하는 non-translation 기능을 가질 뿐 아니라 상위 진핵 생물에서는 다중합성효소복합체 (multi-synthetase complex)를 이루는 것으로 알려져 있습니다. 그 중 이소류신-tRNA 합성효소가 중심이 되는 하위복합체에 관해서는 알려진 바가 별로 없었는데, 제 연구를 통해 글루탐산-, 이소류신-, 류신-tRNA 합성효소로 이루어지는 하위복합체 단백질들에 대해 보고를 할 수 있었습니다. 다양한 노력에도 불구하고 세 단백질로 이루어진 하위복합체의 구조를 규명하는 데는 어려움이 있었고, 그러던 중 이소류신-tRNA 합성효소의 UNE-I 도메인과 글루탐산-tRNA 합성효소 복합체의 단결정화에 성공을 할 수 있었습니다.
단결정화 조건을 개선해보려는 여러 시도에도 불구하고 크기는 작고 개수는 많은 결정들 만을 얻을 수 있었고 선형가속기로는 고해상도의 회절 데이타를 얻는데 어려움이 있었습니다. 그러던 중 4세대 가속기 빔타임이 생겼고, 샘플 홀더를 개발하신 남기현 박사님, 샘플을 마운팅할 수 있는 챔버 및 구동프로그램을 만든 정완균 교수님팀, 그리고 박재현 박사님을 비롯한 4세대 가속기 빔라인 운영팀이 힘을 합쳐 2 A 초반대의 회절 데이타를 얻을 수 있었습니다. 그 후 정확한 페이즈를 얻지 못해 어려움이 있었지만 결국에는 2.4 A의 해상도의 이소류신-tRNA 합성효소 UNE-I 도메인과 글루탐산-tRNA 복합체의 구조를 규명할 수 있었습니다.
이 당시 3차원 구조의 예측도 되지 않던 UNE-I 도메인의 구조를 규명한 결과 유비퀴틴과 유사한 유비퀴틴 조절 X (ubiquitin regulatory X) 도메인을 가지는 것을 확인하였고, 그 기능을 연구하기 위해 울산과학기술원, 유전체 항상성 연구단 및 다양한 그룹들 과의 공동연구를 진행하게 되었습니다. 그 결과 인산화에 의해 이소류신-tRNA 합성효소가 글루탐산-tRNA 합성효소로부터 분리가 되고, 그 후 UNE-I 도메인을 통해 BRCA1 단백질과 직접적인 결합을 함으로써 BRCA1 단백질의 안정성을 향상 시키고 DNA 수선 과정을 조절한다는 것을 밝힐 수 있었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 조윤제 교수님과 류성호 교수님의 공동지도를 받으면서 연구를 진행해 왔고, 최근엔 포항공대 바이오 분자집게 기술 KIURI 연구단으로 자리를 옮겨 연구를 진행을 하고 있습니다. KIURI 연구단은 박사 후 연구원의 주도적이고 독립적인 연구를 지원하고, 기업들과 산-학 협력 플랫폼을 구축하기 위해 진행 중인 시범사업으로 각종 행정 및 시설들이 훌륭하게 지원되어 이번 연구를 마무리 짓는데 큰 도움이 되었습니다. 또한 독립적인 연구가 가능하기에 다른 기관과의 공동연구를 진행하는데도 많은 도움이 되었습니다. 그리고 대부분의 세포 생물학 실험들은 명경재 단장님이 이끄는 울산과학기술원, 유전체 항상성 연구단과의 공동 연구를 통해 진행되었고 연구단 구성원들의 아낌없는 도움 덕분에 관련 연구들이 순조롭게 진행될 수 있었습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
제가 글루탐산-, 이소류신-tRNA 합성효소 복합체의 구조를 2019년에 규명을 하고 UNE-I 도메인의 기능에 대한 연구를 위해 3년 여의 시간을 보냈습니다. 구조생물학 분야에 매진하다 세포생물학의 분야에 뛰어드는 것이 쉽지는 않았지만, 주변의 여러 동료분들의 도움을 통해 성공적으로 연구를 수행할 수 있었습니다. 한 분야에만 머무르지 않고 세포생물학 분야의 경험까지 갖추게 된 점은 저의 경쟁력을 더욱 강화 시킨 것 같아 만족스럽고 제 개인적으로도 대견하다고 생각 합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
생명과학 분야의 기술이 발전함에 따라 단백질 구조가 가지던 희소성도 점점 떨어지는 것 같습니다. 그래서 단순히 새로운 단백질 구조를 밝히는 것으로 그치는 것보다 그 구조를 기반으로 연구를 더욱 확장 시켜 나가는 것이 중요할 것 같습니다. 다른 분야의 사람들과 공동 연구를 한다는 것이 결코 쉽지 않지만, 성공적으로 이루어진다면 더욱 좋은 결과로 이어질 수 있을 것입니다. 그리고 가속기 뿐 만 아니라 전자현미경 등 단백질 구조를 규명할 수 있는 다양한 방법들이 늘어나고 있는 상황이니 한 가지 실험 방법에 얽매이지 말고 가능하다면 다양한 실험 방법들을 시도해 보는 것이 원하는 결과에 다가갈 수 있는 좀 더 빠른 길이 될 수 있지 않을까 생각합니다. 그리고 원하는 결과가 나오지 않더라도 꾸준히 계속 연구를 하다 보면 어느 순간에서는 그러한 노력들에 대한 보상이 돌아오는 것 같다는 생각이 듭니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
과학자로서 학문적 즐거움도 중요하지만 신약 개발 등을 통해 우리 사회의 발전에 기여하는 것 또한 매우 중요하다고 생각합니다. 제가 주로 연구하던 ARS는 단백질 합성에 핵심적인 역할을 하기도 하지만 세포 내 여러 신호 전달을 조절하는 non-translational 기능도 가지고 있기 때문에 매력적인 신약 개발 표적이라고 생각합니다. 제가 이번 연구를 통해 밝힌 UNE-I의 기능의 경우도 특정 단백질을 분해 시키는 프로탁 (PROTAC) 기법과는 반대로 파트너 단백질을 안정화 시킴으로써 질병을 치료할 수 있는 치료제로 개발이 될 수 있을 것이라 믿습니다. 그래서 ARS 관련 연구를 더 확장 시켜 신약 개발에 기여를 해보고 싶은 목표가 있고, 또 개인적인 경쟁력의 향상을 위해 해외로 나가서 더 새로운 기술들을 습득해보고 싶다는 생각도 가지고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
먼저 오랜 시간동안 제 연구를 아낌없이 지원해주신 조윤제 교수님께 감사의 말씀을 드리고, 주기적으로 조언을 해 주신 류성호 교수님께도 감사의 말씀을 드립니다. 두 분 교수님의 열정적인 지도 및 지원 덕분에 오랜 기간의 제 연구가 좋은 성과로 이어질 수 있었습니다. 그리고 울산에서 실험하는데 아낌없는 지원 및 조언을 주신 명경재 단장님과 그 구성원분들께도 이 자리를 빌어 다시 한 번 감사의 말씀을 드립니다. 그리고 포항 4세대 가속기를 이용한 실험이 가능할 수 있게 해 주신 남기현 박사님, 박재현 박사님을 비롯한 가속기 빔라인 운영팀, 기계공학과 정완균 교수님 팀께도 감사의 말씀을 드리고, 시간이 촉박함에도 불구하고 실험을 잘 마무리 해 주신 이화여대 이윤실 교수님, 문길임 박사님께도 감사의 말씀을 드립니다.
#Aminoacyl-tRNA synthetase complex
#Nano-crystallography
#DNA repair
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