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

Chromatin의 histone acetylation은 유전 정보의 transcription을 조절하는 중요한 역할을 합니다. Molecular dynamics 시뮬레이션과 일부 실험을 통해 acetylation이 histone tail의 dynamics을 증가시킨다는 것이 입증되었습니다. 하지만, 이 epigenetic modification이 하나의 histone에 초점을 맞춰 nucleosome의 structural dynamics에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 이것이 단백질 인자들 (i.e. ligase, nuclease)의 접근성에 어떻게 영향을 주는지에 대한 체계적이고 atomic-resolution 수준의 실험적 조사는 아직 수행되지 않았습니다. 이번 연구에서는 NMR spectroscopy를 사용하여 각 histone의 acetylation이 nucleosome의 동적 특성에 어떤 영향을 미치는지 연구했습니다. 결과적으로, histone H2B, H3, H4에 대해서는 nucleosome core의 dynamics는 거의 변하지 않았으나, H2A의 acetylation에 따라 dynamics가 크게 증가하였습니다. 특히 K73와 K74의 acetylation이 H2A의 micro  millisecond timescale dynamics를 증가시키며 이에 따른 dynamics의 변화는 nucleosomal DNA의 nuclease와 ligase에 대한 접근성을 크게 증가시켰습니다. 이번 연구는 다양한 acetylation 패턴이 nucleosome의 dynamics와 protein interaction에 미묘하고 중요한 변화를 가져와 DNA의 유전자 expression과 damage repair 반응에 대한 생물학적 효과를 조절한다는 점을 보여줍니다.

연구를 마치고 돌아보면서 느낀 점은 지금까지는 다양한 biophysical and structural biology tools을 이용해서 G protein-coupled receptor, enzymology, liquid-liquid phase separation을 연구해왔다면, 이번에는 nucleosome 프로젝트를 통해서 nucleosome/chromatin/epigenetics 분야에 대해 많이 배울 수 있어서 좋았으며, 더 다양한 연구들에 대해 식견이 넓혀지는 계기가 되었습니다. 무엇보다도 조교수 Case Western Reserve University로 이동하기전에 이 프로젝트를 무사히 끝낼수있어서 다행이었습니다. 향후연구로는 다른 histone modification들이 어떻게 영향을 미치는지 연구하고 있습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

저는 Hospital for Sick Children과 University of Toronto에서 포닥연구 활동을 했습니다. 이 두 기관 모두 토론토 다운타운에 위치해 있어 다양한 연구 병원들과 광범위한 연구 네트워크를 구축하고 다양한 기관들과 협력할 수 있는 기회를 제공하는 매우 이상적인 위치에 있습니다. Hospital for Sick Children는 아동 건강에 초점을 맞춘 세계적으로 인정받는 연구 기관으로, 병원에서는 다양한 질병에 대한 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다. University of Toronto는 탁월한 학문적 업적과 다양한 연구 분야에서 우수한 연구를 수행하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 이 두 기관에서의 경험은 저에게 협업, 네트워킹, 그리고 혁신적인 연구 방법론에 대한 깊은 이해를 제공하였습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구 활동을 진행하면서 가장 많은 즐거움과 보람을 느꼈던 부분 중 하나는 바로 Literature search를 통해 나만의 독창적인 가설을 세우고, 그 가설을 검증하는 과정이었습니다. Literature search를 통해 다양한 연구결과와 이론을 탐색하며 그들 사이에서 미처 발견되지 못한 패턴이나 연결고리를 찾아내는 것은 제게 큰 즐거움을 주었습니다. 가설을 세운 후에는 그것을 실험적으로 검증하는 과정이 이어집니다. 이는 마치 수수께끼를 푸는 것과 같아서 예상치 못한 결과가 나오거나 실험이 계획대로 진행되지 않을 때도 있지만, 그런 어려움들을 극복하고 결국은 가설이 옳았음을 입증할 때 느껴지는 성취감은 말로 표현할 수 없을 정도로 큽니다. 이 모든 과정은 제게 깊은 만족감과 보람을 주며, 저를 더욱 열정적인 연구자로 만들어주는데 거름이 되었습니다.

또한, 연구를 진행하면서 다양한 배경과 전문 분야를 가진 사람들과 협업하는 것은 매우 흥미롭고 보람찬 일이었습니다. Collaboration은 저의 시각을 넓히고, 다양한 각도에서 문제를 바라보는 능력을 키웠습니다. 이런 경험은 저에게 유연성과 개방성이 중요하다는 것을 가르쳐주었습니다.

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

이 분야에 관심이 있는 후배들과 유학 준비생들에게 드리고 싶은 말은 "열정과 호기심이 가장 중요하다"는 것입니다. 연구는 종종 복잡하고 어렵습니다. 실험은 계획대로 진행되지 않는 일이 많고, 원하는 결과를 얻기까지 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 그러나, 그런 어려움들을 극복하고 지속적으로 노력하게 만드는 것들이 바로 열정과 호기심입니다. 그러므로, 이 분야로 진로를 선택하려는 분들은 먼저 자신이 정말로 이 분야에 대한 열정을 가지고 있는지, 그리고 그 분야에서 새로운 것을 배우고 이해하는데 관심과 호기심을 가지고 있는지 반드시 확인하셔야 합니다. 또한, 지속적인 자기 교육과 학문적 호기심을 유지하는 것이 중요합니다. 과학은 끊임없이 발전하고 변화하는 분야이므로, 최신 연구 동향을 따라가고 새로운 기술들을 배우는 데 끊임없이 노력하는 것이 필수적입니다.

마지막으로, 동료들과 잘 협업하는 능력은 매우 중요합니다. 연구는 팀워크가 중요한 작업이며, 다른 전문 분야의 사람들과의 협업을 통해 여러 가지 시각에서 문제를 바라볼 수 있게 됩니다. 저의 논문들도 마찬가지로 저 혼자 만의 노력이 아닌 다른 분야의 전문과들의 협업으로 더 좋은 결과를 가져온 논문들을 낼 수 있었습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 저는 Case Western Reserve University에서 Assistant Professor로 임용된 후 에 자체 연구실을 운영하고 있습니다. 향후에는 Gene regulation and epigenetic modifications과 DNA damage repair 라는 맥락에서 nucleosome/chromatin 구조와 dynamics에 대한 연구를 계획하고 있습니다. 이 연구는 gene regulation과 DNA damage repair에서의 nucleosome의 역할을 더 깊게 이해함으로써, 이러한 과정이 인간 질병, 특히 암과 신경 질환에 어떻게 영향을 미치는지를 밝히는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

얼마전에 좋은 기회로 노벨상 수상자 한 분과 대화의 시간을 가졌습니다. 노벨상 수상자이심에도 불구하고 대화 속에서 그분의 소탈함 뿐만 아니라 끊임없는 실험들로 인해 인고의 시간을 겪으신 모습을 보면서 저에게 깊은 인상을 남기셨습니다. 이 글을 보시는 모든 과학자분들, 연구원분들께서도 겪고 계시겠지만, 저도 그렇듯 뜻대로 실험이 흘러가지 않는 때가 종종 있을 거라 생각합니다. 그럴때마다 한빛사나 다른 과학연구들을 보시면서 연구에 대한 열정과 끈질김이 어느 날에는 우리에게 좋은 결과들을 가져올거라 생각하며 함께 이겨내었으면 좋겠습니다.

그리고 저희 연구실은 현재 박사 후 연구원을 모집 중입니다. 우리 팀에 합류하게 될 연구원은 Nucleosome/chromatin에 관한 연구에 참여하게 될 것이며, gene regulation by epigenetic modifications과 DNA Damage repair에 대한 이해를 넓히는 데 기여하게 될 것입니다.
자세한 설명은 제 실험실 웹사이트 https://www.thkimlab.com/, https://case.edu/medicine/biochemistry/faculty/tae-hun-kim에 더 있으니 참고 부탁 드립니다.

후속 연구가 지금 high-profile magazine에서 peer-review중이고 향후 논문도 다양한 structural biology (NMR, cryo-EM), genetics, biochemistry methods들을 이용해서 재미있는 연구를 하고있습니다. 관심 있는 분들은 제 이메일로 연락바랍니다 (txk560@case.edu).