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

혈청 단백질 leucine-rich α-2-glycoprotein 1 (LRG1)은 주로 간세포와 중성구에 의해 생성되는 다기능 단백질로서, 주로 TGFβ 매개 신호전달을 조절하여 혈관 내피세포의 증식 및 이동을 통한 혈관생성 기전에 관여합니다. 혈장 LRG1과 중성구에서 유래된 LRG1은 당화 작용의 차이로 인해 분자량이 다른 특성을 보이는데, LRG1의 단백질 구성에 대한 다양한 당화 차이가 세포 기능에 미치는 영향은 대부분 알려지지 않았습니다. 당화된 당단백질은 동일 종류의 당단백질과의 상호작용, 또는 질병 원인 물질 인식, 세포 이동 등에 관여합니다. 따라서, 다양한 질병 진단 마커 및 질병 치료에 활용할 가능성이 제시됩니다. 본 연구는 LRG1 단백질 결정구조와 당이 붙는 당화 네 부위(4N-glycosylation sites)를 최초로 규명하였습니다. 또한, 탈당화된 LRG1 및 LRG1의 특정 변이체 (N325D)가 기존의 LRG1 단백질과 비교하여 현저히 우수한 혈관 신생, 신경 성장 및 신경재생 효과를 보이며, 당뇨 마우스 모델에서 LRG1의 특정 변이체를 음경해면체내 주입하면 혈관 및 신경 이상을 개선함을 확인하였습니다. 본 연구의 결과는 혈관성 발기부전, 당뇨성 혈관 합병증, 수술/외상 후 말초신경 손상을 포함하는 허혈성 질환, 말초신경질환 등의 예방 및 치료에 실질적인 효과가 있을 것이라고 기대됩니다.

그림 1. 당화된 LRG1에 의해 조절되는 LPHN2 신호전달과 이에 의해 유도되는 다양한 세포 (신경세포, 혈관내피세포)에서의 생리활성 기전 규명

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

제가 연구를 수행한 기초과학연구원 (IBS) 바이오분자 및 세포구조연구단은 초저온 전자현미경 (Cryo-EM) 과 단백질결정학 (X-ray crystallography) 이라는 두 가지 구조생물학 기법을 활용하여, 생리활성 조절에 중요하게 작용하는 다양한 단백질복합체들의 3차원 분자구조를 규명하고, 이들의 분자기전에 기반한 생리적ㆍ병리적 기능을 통합적으로 연구하고 있습니다. 또한, 단백질복합체 구조들을 바탕으로, 최근 주목받기 시작한 인공지능 기반 단백질디자인 기술도 도입하여, 인류에 필요한 기능을 보유한 단백질을 인공적으로 설계하여 항암치료제, 범용성 백신 등 신개념 질병 치료제 개발 연구에 매진하고 있습니다.
(기초과학연구원 생명과학클러스터 바이오 분자 및 세포구조연구단 홈페이지 주소: https://www.ibs.re.kr/protein/)

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구는 지식의 발견과 이해에 기여하는 과정입니다. 우리는 새로운 아이디어를 찾고 실험을 통해 현상을 관찰하고 분석하여 주변 세계를 더 깊이 이해할 수 있습니다. 이 도전적이고 열정적인 과정에서 새로운 지식의 조각을 발견할 때마다 큰 성취감과 보람을 느낍니다.

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

노력과 인내를 갖고 연구에 임하는 태도가 중요하다고 생각합니다. 연구는 시간과 노력이 많이 필요한 작업입니다. 실험의 성공과 발견은 항상 보장되지 않을 수 있으며, 어려움과 실패도 있을 수 있습니다. 하지만 끈기 있게 문제에 접근하고 지속적인 노력과 인내를 갖고 연구에 임한다면, 성취와 성장을 경험할 수 있을 것입니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재에 만족하지 않고 연구 방법론을 지속적으로 습득하고자 합니다. 특히 유전체 분석 관련해서 새로운 질병, 특히 다양한 암종들의 종양미세환경 연구와 결합하여 분석해 볼 생각입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

제가 하고 싶은 모든 연구에 대해 전폭적인 지원과 기술적, 전문적 조언을 해 주신 김호민 교수님께 감사의 인사를 드립니다. 또한 논문이 완성되기까지 큰 도움을 주셨던 공저자 분들과 저희 IBS 연구단 분들께도 감사드립니다.