1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명 Dr. Bliss와 그 동료들에 의해 시작된 후, 지난 30여년간 뇌의 기억 및 학습 기전연구에 중심이 되고 있는 것은 바로 공간지각능력이 있는 것으로 알려진 Hippocampus (해마)의 Synaptic Plasticity (신경연접가소성)에 대한 연구입니다. LTP (long-term potentiation)와 LTD (long-term depression)로 대표되는 Plasticity 현상은 활동의존적 조건변화에 따른 presynaptic neuron과 postsynaptic neuron 사이의 synaptic strength 변화입니다. 따라서, 오랜기간동안 glutamate에 반응하는 여러 receptor들의 trafficking이 연구되어 왔으나, dendrite와 spine들의 구조들이 상세히 밝혀지기 시작하면서 부분적으로 제한된 신경세포막 (활성화된 synapse나 주변 dendrite의 세포막)의 독립적 국소흥분성이 더불어 여러 연구팀들에 의해 관찰되고 있습니다. 세포막 흥분성의 조절은 주로 Na2+, Ca2+, K+ 및 Cl-의 ion channel들이 관여를 하고 있으며, 특히 postsynaptic neuron의 dendritic signal processing은 일차적으로 voltage-dependent A-type K+ channel (transient outward K+ current inducing channels, subtype Kv4.2 in CA1, Hoffman et al., 1997)에 의해 조절이 되고 있습니다 (ex, back-propagated Action Potential, EPSP amplification and transfer). 본 연구에서는 그동안 알려진 A-type K+ channel의 dendritic membrane potential 조절기전과는 달리, 독립적으로 dendritic spine의 postsynaptic membrane potential에 관여하여 glutamate receptor의 하나인 NMDA receptor들의 자발활동성을 조절함으로써, synaptic sites의 Ca2+ influx와 secondary signaling cascade에 영향을 미칠수 있다는 것을 최초로 보여준 것입니다. 특히 NMDA receptor들의 subunit composition 변화는 K+ channel들이 synaptic plasticity (대부분이 NMDAR-dependence를 보이기 때문에)을 능동적으로 조절해줄 수 있다는 것입니다. 본 연구는 2007년에 본 연구실에서 발표한 논문 (Kim et al., 2007, Neuron)의 A-type K+ channel들의 CA1 postsynaptic expression에 기초를 하였으며, 그에 따른 postsynaptic function에 촛점을 맞추었습니다. 현재 NMDA receptor들의 subunit composition은 brain synaptic development, synaptic Ca2+ signaling, postsynaptic neuron에서의 Plasticity의 발생유무와 방향성을 결정짓는 중요한 요소로 여겨지기 때문에, NMDA receptor subunit composition이 A-type K+ channel에 영향을 받는다는 것은 NMDA receptor의 기능적 특성을 연구하는데 중요한 방향성을 제시할 것으로 생각하고 있습니다. - 연구과정에서 생긴 에피소드 대부분 channel expression을 바꾸는 protocol은 viral transfection을 사용합니다. 이것의 일차적인 문제가 바로 세포의 physiological condition을 그대로 유지시켜줄 수 있느냐 없느냐가 문제입니다. 특히 viral infection에 회의적인 연구자들이 많기 때문에 (실제 revision과정에서 문제가 제기되었고), 본연구에서 해결해야 할 일차적인 문제점은 viral infection이 세포특성에 최소한의 영향을 준다는 것을 증명해야 했으며, Electrophysiology와 Molecular biology 조건이 달라 infected neuron들의 조건을 통일시키는 것이 어려웠습니다. Viral infection을 이용한 실험들에서는 상당히 조심스러웠지만, 어느정도 compensation이 일어났을 것이라고 예상했던 Knock-out mice실험에서 뒷받침해줄 수 있는 동일한 결과를 얻었을때는 참 기분이 좋았습니다. 2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다. 미국 NIH는 너무도 잘 알려진 연구기관입니다. 제가 아는 한 단일 연구기관으로는 세계에서 가장 큰 규모를 가지고 있다고 할수 있습니다. 그속에서 제가 소속된 연구실 (PI: Dr. Hoffman)은 구성된지 이제 6년을 겨우 넘긴 NICHD 소속 조그만 연구실입니다. 그러나 그 뿌리는 Patch-clamp system을 개발한 독일 Dr. Sakmann과 Austin의 Dr. Johnston에 두고 있습니다. 주된 연구분야는 K+ channel들의 기능적 특성들을 연구하는 electrophysiology이며, 동시에 molecular biology system을 갖추고 있습니다. 실험실이 위치한 Porter Neuroscience research building은 많은 유명한 electrophysiologist들이 모여 있어 실험과 연구에 있어 trouble shooting이 원할하게 이루어지며, 정보 공유와 선의적 경쟁이 공존하고 있기도 합니다. 3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람 현재 NIH에는 약 250여명의 Korean staff (박사학위 이상의 researcher)들이 일을 하고 계십니다. 제가 일하고 있는 PNRC Building에도 많은 한국분들이 계십니다. 물론 미국에서 학위를 하시고 오신 분들도 계시지만, 한국에서 박사를 마치시고 연수를 나오신 분들도 많이 계십니다. 그리고 이러한 추세는 점점 늘어나고 있습니다. 기분좋은 점은 대부분의 한국분들이 좋은 이미지, 좋은 성과를 거두고 있다는 것입니다. 한국분들과 같이 일을 해본 PI들은 다시 한국분들을 뽑으려고 하고, 실제 그렇게 하고 있습니다. 나름 research network이 훌륭한 NIH이기는 하지만, 그속에서 Korean network는 더욱 두들어지고 있습니다. 많은 PI들이 새로운 한국분을 뽑을때, 이미 한국에 돌아가 연구활동하고 계시는 전멤버들에게 대리면접 및 평가를 부탁하는 것을 보면 그동안 선배 연구자들이 얼마나 좋은 이미지를 심어놨는지를 잘 알수 있습니다. 4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면? 미국친구들의 경우, 연구분야나 연구실의 부적응으로 짧은 시간내에 자리를 옮기는 것을 자주 접합니다. 제 생각에도 적성이나 분야가 맞지 않으면 빨리 옮겨 제자리를 찾아가야 한다고 생각을 하고 있습니다. 그러나 안타까운 것은 미국인과 달리 한국인은 이곳에서 외국인이라는 것이지요. 즉 제한된 시간내에 학위를 마치거나 연수를 마치고 다시 한국으로 돌아가야 할 분들이 대부분입니다. 따라서, 중간에 연구분야나 연구실을 다른 곳으로 옮기려고 하는 것은 좀 신중해야 하지 않을까 생각됩니다. 그만큼 시간을 낭비해야 하는 부분이 크기 때문입니다. 따라서, 지극히 개인적인 생각이지만, 좀 더 숙고하셔서 연구분야나 연수를 할 연구실을 선택하시고, 선택한 것에 대해서는 보다 적극적으로 적응하려는 마음의 자세가 필요하다고 봅니다. 미국 NIH에서 연수를 하는 경우 학위를 어디서 했는지는 묻는 사람은 거의 없습니다. 그러나 연구환경에 잘 적응하는지 못하는 지는 항상 눈여겨 지켜보는 부분입니다. 그것은 NIH뿐만 아니라 다른 곳도 마찬가지일 것이라 생각됩니다. 5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면? 신경세포에서 K+ channel들의 일차적 기능은 세포막의 흥분성에 있습니다. 세포의 기능이 활동전위의 발생과 전후연접의 정보전달이라는 점에서 K+ channel들의 기능은 좀더 확대, 해석되어져야 한다고 생각하고 있습니다. 이것을 위해 제가 계획하고 있는 것은 glutamate receptor들이 관여를 할 것으로 여겨지는 정신과적 질병과의 관련성, silent synapse와 같은 세포와 세포의 network형성 조절 특성, 그리고 나아가 뇌의 여러부분에서 보여지는 negative feedback 조절 시스템에서 Cl-와 더불어 K+ channel들의 특성을 알아보는 것입니다. Voltage-dependence를 가지고 있는 channel들과 receptor들의 특성을 밝히는 것은 단일세포의 활동전위 발생특성 (조절실패시 나타나는 질환들에 대한 연구)뿐만 아니라 세포들간의 network의 비밀을 푸는 중요한 열쇠라 생각되기 때문입니다. 6. 다른 하시고 싶은 이야기들… 사실 저는 전기생리학을 전공하고 있지만 한국에 있을때는 Patch-Clamp를 주로 다루지는 않았습니다. 나름 이곳에서 일시작이 조금은 낯설게 느껴졌지만, PI인 동갑내기 Dr. Hoffman의 도움으로 쉽게 일을 시작할 수 있었습니다. 또한, 지난 4년동안 같이 일을 했던 second author인 HHMI의 김진현 박사님 (2007년 6월 한빛사 등재)의 도움이 그때 그때 결정적인 결과들을 제공해 주었습니다. 이자리를 빌어 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 그리고 마지막으로 항상 곁에서 도와준 가족들에게도 감사의 말을 전하고 싶습니다. Received for article November 28, 2008