한빛사 인터뷰
- 등록2023-05-09
- 조회811
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
섬모는 세포의 안테나로 비유되며, 배아 발생부터 신체의 항상성 유지 등 생명 활동 전반에 중요한 역할을 합니다. 또한 호흡기에서 외부 병원체가 들어오지 못하도록 막아내거나, 후각신경세포에서 후각신호전달 기능을 포함한 다양한 세포에서 세포 신호 전달에 관여합니다. 대표적인 섬모특이적 신호전달기전으로는 Sonic hedgehog(SHH) 신호전달이 있는데 이는 세포분열 및 분화에 관여하여 조직 재생과 발생에 중요한 역할을 합니다.
최근 연구들에 따르면 코로나바이러스는 호흡기 섬모세포를 통해 감염을 일으키고, 감염된 세포에서는 섬모 손상이 일어납니다. 그러나 감염 세포 내 섬모 손상 기작 및 섬모 신호 전달 이상에 대한 기전에 대해서는 구체적으로 알려진 바가 없습니다.
COVID19를 일으키는 SARS-CoV-2를 포함한 코로나바이러스는 사람의 섬모 세포에 침투한 후 세포내부에서 숙주세포의 자원을 이용하여 바이러스유전자와 단백질을 만듭니다. 코로나바이러스의 복제를 위해서는 코로나바이러스 단백질 절단효소 (프로테아제)가 필요합니다. 단백질 절단효소는 코로나바이러스가 생산한 긴 단백질 사슬을 절단하여 바이러스 복제에 필요한 다양한 기능의 단백질들을 만듭니다. 본 연구에서는 코로나바이러스 단백질 절단효소가 바이러스 단백질 뿐만 아니라 감염세포 내 단백질을 절단하여 바이러스 감염을 쉽게 만들거나 감염 세포의 손상을 일으킨다는 사실을 밝혔습니다.
본 연구에서 코로나바이러스 단백질 절단효소가 섬모의 구조와 기능 유지에 필수적인 역할을 하는 셉틴(Septin) 단백질을 자른다는 것을 밝혔습니다. 그 결과 섬모의 길이가 짧아지고 섬모 세포의 수가 감소하는 등 섬모 및 섬모세포 손상이 일어납니다. 또한 절단된 셉틴 조각들은 절단되지 않은 셉틴단백질들과 결합하여 복합체를 형성하고 이를 통해 정상 셉틴단백질들의 섬모 내 이동을 방해하여 섬모의 구조 유지 및 기능 손상을 야기한다는 것을 알아냈습니다. 또한 손상된 섬모구조의 영향으로 인해 Sonic Hedgehog (SHH) 신호전달기전도 손상됨을 확인하였습니다. 이러한 섬모특이적 신호전달기전 이상으로 섬모세포 분열, 분화 이상 등 조직손상의 일차적인 병인기전의 가능성을 확인하였습니다. 또한 개체를 대상으로 하는 검증연구가 요구되나, 코로나바이러스 감염에 의해 유발되는 호흡기 점막 이물질 배출 이상과 후각, 미각 상실 등의 증상이 감염 후 기능 이상을 보인 섬모세포의 영향으로 인한 것으로 생각되어집니다. 추가적으로 코로나바이러스 단백질 절단효소 억제제를 사용하여 바이러스 감염 전 처리 시 섬모 손상을 예방할 수 있었고, 감염 후 처리시에는 손상된 SHH 신호 전달 체계가 완화되었습니다. 이러한 결과는 바이러스에 의한 섬모세포손상을 예방하거나 완화하기 위한 약물 연구의 출발점으로 활용될 수 있습니다.
이번 연구를 통해 코로나바이러스와 감염세포 내 단백질의 상호작용과 섬모 구조 및 기능 손상의 기작을 밝혔습니다. 향후 코로나바이러스 감염에 대한 세포 이상에 대한 연구 다양성을 제시하고 섬모이상으로 인한 후각, 미각 상실 등과 같은 감염세포 이상기전의 이해 및 바이러스 세포대응 기전 후속연구에 도움이 될 것입니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 울산과학기술원 (UNIST) 생명과학과 칼슘다이나믹스연구실 (Calcium Dynamics Lab)에서 박찬영 교수님 지도하에 연구를 진행하고 있습니다. 암세포부터 줄기세포까지 다양한 세포 내 칼슘신호전달기작에 대해서 연구를 진행하고 있으며, 그 중에서도 비흥분 세포에서 세포 내 칼슘 농도를 증가시키는 칼슘채널인 Store-operated Ca2+ Channel (SOC) 또는 Ca2+ release activated Ca2+ channel (CRAC)에 관해 집중적으로 연구하고 있습니다. 저희 연구실에서는 칼슘신호전달의 다양성을 기반으로 하여 다양한 실험법을 시도하고 새로운 분야에 도전을 멈추지 않습니다. 최근에는 코로나바이러스 병리현상을 이해하기 위한 바이러스-세포반응에 대한 연구를 진행하고 있습니다.
(CDL, 칼슘다이나믹스연구실: https://www.chanyounglab.com)
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
코로나바이러스의 유행으로 학교 문이 닫히고 연구가 어려워졌지만, 이는 저에게 새로운 분야에 대한 관심을 불러일으키는 계기가 되었습니다. 바이러스 연구에 직접 참여한다는 것은 매우 보람찬 일입니다. 코로나바이러스 감염에 따른 세포 반응 연구를 진행하면서, 코로나바이러스의 병리현상을 이해하고 이를 극복하기 위한 방법을 찾아내었고 좋은 성과도 이를 수 있었습니다. 앞으로도 새로운 분야에 적극적으로 도전하고 열린 마음으로 다양한 가능성을 탐구하며 연구를 진행할 것입니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
연구자로서 한빛사에 소개되고 인터뷰를 할 수 있는 기회를 얻게 되어 매우 영광입니다.
우선, 연구실에서 하지 않았던 낯선 분야인 코로나바이러스에 대한 연구를 진행함에 있어서 지식 탐구에 대한 열정으로 선도해주신 박찬영 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 교수님의 연구에 대한 끊임없는 열정, 진심 어린 조언을 통해 많은 것을 배워가고 있습니다. 이번 연구 마무리에 큰 도움주신 공동저자 영천이 오빠, 이상민 박사님 감사합니다. 격려와 응원 아끼지 않는 가족 같은 우리 CDL 식구들 감사합니다.
앞으로도 계속 배우는 자세로 열심히 노력하는 연구자가 되도록 노력하겠습니다.
#Coronavirus
# Cilia
# Septin
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