한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
사람의 장내균총에는 다양한 미생물이 존재하며, 사람이 섭취하는 식이에 따라 장내균총이 변하게됩니다. Bifidobacterium은 영유아기에 우선적으로 장에 정착하는 균주로서, 대장으로 넘어오는 다양한 영양물질을 이용하여 살아가며, 숙주에게는 면역증진과 건강한 장내환경 조성 등의 유익한 영향을 주기에 많은 연구가 진행되었습니다. 이중 B. longum 균주는 탄수화물중합체를 활용할 수 있는 많은 탄수화물 대사효소를 갖고 있어 성인의 장내에서도 살아갈 수 있습니다. 하지만 장내에는 수많은 균주가 존재하기 때문에, 급변하는 장내 환경에 대하여 영양분을 확보하고 대처할 수 있어야 오랫동안 살아남을 수 있습니다. 따라서 본 논문에서는 B. longum 균주가 아미노산, 특히 황을 함유하고 있는 아미노산 합성을 위해 이용되는 대사회로를 규명하였고, 변하는 cysteine의 농도에 따른 선택적 대사회로에 대한 연구를 진행하였습니다.
최근 마이크로바이옴 연구가 확대되어 단순한 장내 균총의 변화를 넘어 장내 서식하는 균들의 상호작용과 이들의 정착 및 서식 메커니즘에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 장내에는 수많은 균주가 존재하지만 여전히 다양한 균주의 역할과 대사관련 연구가 많이 필요하기 때문에, 본 논문과 같은 정보를 토대로 개인맞춤형식이 연구에 중요한 자료가 될 것입니다. 향후 식품과 마이크로바이옴 연구 분야에 있어 정밀 식품 및 개인화된 영양과 건강 등이 주목받고 있기에 다양한 식이에 따른 마이크로바이옴의 대사와 이로 인한 숙주의 건강과의 상관관계에 대한 연구가 진행될 것으로 전망됩니다.
본 연구는 역사가 깊습니다. 본 논문의 corresponding author이신 이주훈 교수님께서 University of Minnesota의 Daniel J. O’Sullivan 교수님 연구실에서 연구하시던 시절 B. longum DJO10A의 전반적인 유전체 정보에 대한 연구를 수행하시고, 이중 풀리지 않았던 메커니즘에 대하여 소중히(?) 간직하고 계시다가 경희대학교에 재직하실 때 박사과정이었던 저에게 숙제로 주시게 되었고, 이는 본 연구의 시작이 되었습니다. 연구의 시작은 경희대학교에서 진행되었지만 이후 마무리와 논문작업은 서울대학교에서 이루어졌고, 서브미션 및 리비전 당시 저는 University of California, Davis에서 Postdoc으로 연구하고있었기에 현 소속은 UC Davis로 표기되었습니다. 하지만 publish될 때는 다시 서울대학교로 돌아온 상태라 소속에 있어 매우 복잡한 비하인드 스토리가 있었음을 한빛사를 통해 공개합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
서울대학교 농생명공학부 식품생명공학전공 식품마이크로바이옴학 연구실에서는 이주훈 교수님의 지도하에 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 특히, 식품의 소화 대사 및 인체와의 상관관계를 이해하기 위해 최신 오믹스 기술을 활용하여 소화기관 내 미생물군의 변화를 규명하는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 여러 기업과의 공동연구를 통해 프로바이오틱스, 프리바이오틱스, 포스트바이오틱스를 유전체학 및 생물정보학적 접근으로 연구하여 식품 발효 및 유가공 산업에 기여하고 있습니다. 이러한 연구를 위해 저희 연구실은 NGS 기반 마이크로바이옴 분석 및 생물정보학 기술을 활용하며, 이를 통해 식품의 건강 기능성을 보다 체계적이고 과학적으로 연구할 수 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
시뮬레이션이나 예측 분석 등을 통해 알게된 정보를 토대로 실험적으로 검증하고 몰랐던 것을 하나하나 알아가는 것에서 연구에 대한 재미를 느낄 수 있었습니다. 아직도 기억이 나는 것이 학부연구생 시절 제한효소를 활용한 클로닝을 프로그램으로 예측해 보고 전기영동기에서 확인함과 동시에 연구자의 길을 선택했던 순간을 잊지 못합니다. 눈에 보이지 않는 것을 눈으로 확인할 수 있도록 실험적으로 확인하고 검증하는 단계와 이를 나타내기위해 세우는 전략들 모두 연구활동에 있어 흥미를 놓지 않게 해 주었습니다. 또한 다른 연구원들과 협력하여 서로 모르는 것을 알려주고 도움이 될 때 자부심도 느끼고, 새로운 것을 알아간 다는 것에 대해 흥미와 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
아직 누군가에게 깊이 있는 조언을 할 위치에 있다고는 생각하지 않지만, 10여 년간 실험실 생활을 하며 깨달은 점은 "관계"의 중요성이었습니다. 다양한 실험 결과와 데이터의 "관계"도 중요하지만, 사람들과의 관계, 특히 연구자들 간의 관계 역시 큰 의미가 있음을 느꼈습니다. 오늘날 많은 연구가 다양한 분야를 융합하여 진행되기 때문에 다른 분야의 연구자들과의 관계가 더욱 필요하고 중요하다고 생각합니다. 이를 위해, 작게는 실험실 내 관계부터 시작해, 함께 연구하는 공동 연구자들, 심지어 reviewer가 되었을 때 revision을 받는 연구자에게 도움이 될 수 있도록 노력하는 것이 바람직하다고 배웠습니다. 저 역시 이러한 관계를 잘 형성하기 위해 더 노력할 계획이며, 연구자들 간에 겸손한 마음으로 배우고자 하는 자세를 갖춘다면 모두가 행복한 연구 환경이 조성될 것이라고 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 연구와 같이 장내에 존재하는 균주들의 역할과 식이에 따른 대사 방법에 대한 연구를 지속적으로 확장해 나갈 계획입니다. 현재 주목받고 있는 인공지능(AI) 및 머신 러닝 등의 여러 연구 분야를 활용하여 보다 실질적이고 과학적인 방법으로 장내 균총과 사람의 건강에 대한 연구를 이어 나가고자 합니다. 또한 UC Davis의 David A. Mills 교수님 연구실에서 익히고 배운 내용을 토대로 한국 영유아기의 아이들의 모유 혹은 우유에 의한 마이크로바이옴 다이나믹스와 이들에 의한 건강한 장내 균주의 정착에 관한 연구를 통해 한국인에게 최적화된 유산균 개발에 기여하여 산업계와 학계에 많은 도움이 될 수 있기를 기대합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
이 연구는 제가 학부연구생 때부터 석사 및 박사과정동안 배우고 익혔던 연구방법과 기술들을 종합적으로 활용하여 수행하였습니다. 식품미생물 분야에서 학위과정동안 꾸준히 노력하고, 많은 연구 경험과 시간 투자를 통해 얻어낸 결과이기에 다른 논문에 비해 더욱 애정이 가고 큰 보람을 느낄 수 있었습니다.
이러한 연구를 수행할 수 있는 기회를 주신 이주훈 교수님께 감사드리며, 특별히 이만큼의 효소 연구와 생명공학 연구를 가능하게 능력 배양해주신 경희대학교 박천석 교수님께도 감사드립니다. 현재까지 연구활동을 하면서도 늘 두분께 감사하는 마음을 잊지 않고 간직하고 있습니다. 그리고 이 논문을 함께 마무리해 준 권준기 학생에게도 감사와 졸업을 위해 응원의 마음을 전합니다. 마지막으로 항상 저를 위해 기도해주시고 응원해 주시는 가족들에게 이자리를 비롯하여 감사의 마음을 드리고 싶습니다.
#Gut bacteria
#Bifidobacterium longum
#Cysteine metabolism
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