한빛사 인터뷰
- 등록2025-03-03
- 조회416
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
최근 기술의 발전으로 다양한 막단백질의 구조 연구에서 지질이 생각보다 다양한 방식으로 막단백질의 조절에 참여하고 있다는 사실들이 밝혀지고 있습니다. 저도 우연치 않게 애기장대의 액포 음이온 채널인 ALMT9 (aluminum-activated malate transporter 9)의 구조를 연구하던 도중 지질에 의한 조절 가능성을 발견하게 되었습니다. 식물 세포 내에 존재하는 액포(vacuole)는 다양한 물질의 보관 및 분배를 담당하는 세포소기관으로 이 과정에서 지질막의 리모델링을 통해 능동적으로 모양 및 부피가 달라집니다. 다양한 이온 채널과 수송체가 물질 교환 과정에 관여하지만, 연구 방법의 한계 등으로 아직 밝혀지지 않은 부분이 많습니다.
ALMT9은 액포에 존재하는 음이온 채널로 식물의 광합성 및 호흡 과정에 중요한 말산(malate)에 의해 활성화되어 말산과 염화 이온의 액포로의 수송을 매개합니다. 그런데 흥미롭게도 세포막에 위치하는 ALMT clade 1과 3와 달리 ALMT9을 비롯한 액포막-특이적 ALMT clade 2는 전압에 의해 느리게 활성화되는 특징을 보입니다. 다양한 선행 연구에서 ALMT9을 비롯한 clade 1, 2, 3의 구조가 규명된 바 있지만 제한적인 3-4 Å의 해상도로는 이러한 전기생리학적 차이에 대한 충분한 설명을 제공하지 못했다고 생각됩니다.
저는 이번 연구 과정에서 운이 좋게도 2.5 Å 가량의 고해상도의 데이터를 수집하게 되어 대략 반년 간의 데이터 프로세싱 과정을 통해 ALMT9에 결합된 지질을 발견하고, 다양한 지질 결합 형태를 분류할 수 있었습니다. 그리고 프랑스 Institute for Plant Sciences of Montpellier (IPSiM)의 Alexis De Angeli 교수님 연구팀과 성균관대학교 물리학과 유제중 교수님 연구팀, 한국기초과학지원연구원의 황금숙 교수님 연구팀 등 다양한 분들의 도움으로 여러 분야에 걸친 기법들을 종합하여 지질 결합이 어떻게 이온 채널의 느린 활성화로 이어지는지를 제시할 수 있었습니다. 특이하게도 ALMT9에서 관찰된 지질은 이온 채널 통로를 직접적으로 막고 있는 형태를 띠고 있습니다. 이러한 지질에 의한 직접적인 전도성 조절은 mechano-sensitive 채널이나 large-pore 채널이 아닌 일반적인 이온 채널에서는 처음 발견된 사례입니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 성균관대학교 생명과학과 이상호 교수님의 Lab. of Biomolecular Architecture에서 진행하였습니다. 저희 연구실은 현재 여러 구조생물학적 기법(X-ray crystallography, cryo-EM, SAXS)을 활용하여 단백질을 비롯한 생체분자(biomolecule)들이 어떤 방식으로 상호작용하여 생명체라는 거대한 설계(architecture)를 이루는지 다양한 주제로 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
식물은 인간과 진화적으로 거리가 먼 생물이고, 상대적으로 많은 관심을 받지 못하고 있습니다. 그에 반해 유전자 중복 등으로 굉장히 다양한 종류의 단백질을 가지고 있어 단백질 구조를 연구하는 연구자 입장에서 굉장히 흥미로운 생물입니다. 특히 막단백질은 여전히 구조 예측이 어려운 단백질이며, 제가 구조를 규명한 막단백질들을 Alphafold3 등으로 예측해보면 기능적으로 중요한 부분들이 제대로 예측되지 않는 모습을 보입니다. 때로는 비슷한 연구를 하는 사람이 적어 의기소침할 때도 있지만 남들이 잘 연구하지 않는 분야를 연구하고 있다는 자부심을 가지고 연구를 진행하고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
학위 과정을 돌이켜 보면 연구가 계획대로 진행되지 않는 경우가 많았습니다. 그런데 많은 경우에 있어 실패하거나 우연히 발견한 것들이 오히려 더 중요한 의미를 담고 있었습니다. 실험이 실패했다고 해서 좌절하지 않고, 지난 과정과 결과들을 되돌아 보면 좋은 결실을 맺으실 수 있을 것이라고 믿습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 달에 박사 학위를 받게 되었습니다. 연구실에 잠시 남아 남은 연구를 마무리하며 박사후연구원 자리를 찾아볼 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
이번 연구는 다양한 공동 연구자 분들의 도움 덕분에 잘 마무리될 수 있었습니다. 이 자리를 빌어 연구에 도움을 주신 모든 분께 감사드립니다. 또한 연구 과정을 잘 지도해주신 교수님과 실험을 돕고 많은 격려와 응원을 보내준 우리 연구실 식구들에게도 감사의 마음을 전하고 싶습니다.
#Cryo-EM
# Ion channel
# Lipid
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