한빛사 인터뷰
- 등록2025-03-31
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
본 논문은 식물 면역 반응에서의 전사 후 조절 메커니즘, 특히 Alternative Splicing (AS)의 역할에 초점을 맞추고 있습니다. 최근 연구에 따르면 AS는 식물이 병원체를 인식하고 면역 반응을 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 하나의 유전자로부터 다양한 단백질 동형을 생성함으로써 환경 변화에 유연하게 적응할 수 있도록 합니다.
이 연구에서는 특히 RNA 폴리머라아제 II의 C-말단 도메인(CTD) 탈인산화를 조절하는 인산가수분해효소 CPL3가, AS를 매개로 면역 유전자의 발현을 정밀하게 조절함을 밝혔습니다. 고해상도 전사체 분석을 통해 면역 유도 신호인 flg22 처리 후, 다양한 유전자에서 AS 패턴이 급격하게 변화하는 현상을 관찰했고, 이는 기존의 유전자 발현 변화와는 독립적인 조절 메커니즘임이 드러났습니다.
최근 이 분야에서는 long-read sequencing 기술과 정밀한 transcriptome template의 개발로, 저발현 AS 동형 및 복잡한 스플라이싱 이벤트의 탐지가 가능해졌습니다. 병원균 감염, 염분, 저온과 같은 스트레스 조건에서의 AS 반응 연구도 활발히 진행되고 있으며, CPL3와 같은 전사 조절인자들이 새로운 면역 조절자로 주목받고 있습니다.
앞으로는 AS 조절을 통해 작물의 병 저항성을 향상시키는 것이 주요 응용 방향이 될 것으로 기대됩니다. CPL3 또는 DGK5와 같은 핵심 유전자에 대한 유전공학적 조작을 통해, 다양한 스트레스에 강한 작물 개발에 실질적인 기여를 할 수 있을 것입니다. 또한, 전사체 수준에서의 정밀한 면역 조절 네트워크 해석을 통해 식물 면역 시스템에 대한 통합적인 이해도 더욱 심화될 것으로 전망됩니다.
이 논문은 실험실에서 약 10년에 걸쳐 진행된 프로젝트로, 초기에는 AS 동정의 정확도를 높이기 위해 sequencing depth를 늘리는 방식으로 접근했지만, 저발현 유전자의 경우 여전히 한계가 있었습니다. 다행히 공동 연구를 진행한 영국 James Hutton Institute의 Runxuan Zhang 교수님 연구실에서 long-read 기반의 새로운 Arabidopsis transcriptome reference를 제작해주신 덕분에, 보다 정확하고 다양한 AS 이벤트를 분석할 수 있었습니다. 이 과정은 연구의 전환점이 되었고, 저희 논문의 핵심 결과 도출에 결정적인 역할을 했습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 미국 University of Michigan의 Dr. Ping He 교수님이 운영하는 Molecular Plant-Microbe Interaction 연구실에서 수행되었습니다. 해당 연구실은 원래 Texas A&M University에서 시작되었으며, 2023년 University of Michigan으로 이전하면서 본 논문의 후속 실험과 마무리 작업이 이루어졌습니다.
본 연구실은 식물과 미생물 간 상호작용을 조절하는 생화학적·분자적 메커니즘을 규명하는 데 주력하고 있으며, 식물이 외부 및 내부 신호에 반응하여 면역 반응을 유도하는 복잡한 신호 네트워크의 상호작용을 이해하고자 합니다. 궁극적으로는 모델 식물에서 얻은 지식을 경제적 가치가 높은 작물에 적용하여, 농업 현장에서 스트레스 저항성이 강화된 작물 개발에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.
University of Michigan은 1817년에 설립된 미국 미시간주 앤아버(Ann Arbor)에 위치한 세계적인 공립 연구 중심 대학으로, 탁월한 교육과 혁신적인 연구, 그리고 글로벌 리더 양성을 통해 전 세계적으로 높은 평가를 받고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구를 하면서 항상 serendipity의 힘을 실감합니다. 단순한 우연이나 뜻밖의 행운처럼 보일 수 있지만, 예상치 못한 순간에 얻는 정보나 조언, 인연들이 연구의 방향을 바꾸고 문제 해결의 실마리가 되는 경우가 많습니다.
이번 연구에서도 Runxuan Zhang 교수님의 long-read transcriptome 발표, DGK5의 식물 면역 조절 역할, 그리고 alternative splicing variant의 기능 발견 등 여러 serendipity가 맞물리면서 연구가 큰 진전을 이룰 수 있었습니다. 그 결과, 본 논문이 Genome Biology에 좋은 평가를 받으며 출판될 수 있었다고 생각합니다.
저 또한 다양한 사람들과의 교류를 통해 이러한 serendipity를 나누고 확산시키고 있다고 믿습니다. 그 과정이 연구자에게 있어 가장 큰 보람 중 하나인 것 같습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
요즘은 한국을 비롯한 아시아권 대학의 연구 환경이 상당히 좋아져, 어떤 면에서는 미국보다 더 나은 조건에서 연구할 수 있다는 생각이 들기도 합니다. 예를 들어, 물품 주문과 배송이 훨씬 빠르고, 분석 서비스도 저렴하고 효율적이며, 정보 접근성도 크게 다르지 않습니다.
하지만 여전히 연구는 사람과 사람 간의 네트워크에서 많은 것이 결정되며, 그 네트워크를 넓히는 가장 좋은 방법은 해외로 나가 도전해보는 것이라고 생각합니다. 더 넓은 세계에서 다양한 연구자들과 교류하고 협력하며 배우는 경험은, 이후 연구자로서의 삶 전체에 긍정적인 영향을 줄 것입니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
우연하게도 식물 면역에서 RNA가 어떤 방식으로 작용하는지에 대한 연구를 집중해 진행하게 되었고, 올해 두 편의 논문을 출판하였으며 현재 세 번째 논문을 준비 중에 있습니다. 앞으로 기회가 된다면, 식물과 병원균이 RNA를 매개로 어떻게 상호작용하고 면역을 조절하는지에 대해 더 깊이 연구해보고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
이런 좋은 연구를 할 수 있기까지 정말 많은 분들의 도움이 있었습니다. 서울대학교 이석하 교수님, Texas State University의 강홍구 교수님, 그리고 현재 소속되어 있는 University of Michigan의 Ping He 교수님께 깊은 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
그리고 제가 늘 의지하고, 연구자로서 그리고 한 사람으로서 많은 가르침과 격려를 아낌없이 주시는 서울대학교 서학수 교수님께도 이 자리를 빌려 진심으로 감사드립니다.
#Alternative splicing
#DGK5
#CPL3
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