목 차 

I. Introduction
II. 학회 주요 내용
1. Plenary Lectures
1.1. Opening Plenary Lecture – FEBS Sir Hans Krebs Lecture
1.2. Mapping the human body: one cell at a time
1.3. Targeting KRAS: light at the end of the tunnel
1.4. How do enhancers function to regulate embryonic development?
1.5. Plant lipid engineering to cut agricultural greenhouse gas emissions
1.6. Systematic cell biology – using high-throughput screens to reveal the unknown unknowns
1.7. Molecular mechanisms underlying neurotransmitter release and its regulation
2. Symposia
2.1. Understanding the role of aging in cancer
2.2. Mitochondrial DNA mutations in aging and cancer – what’s the connection?
2.3. Early life influences on aging trajectories of stem cells and metabolism
2.4. Protein N-terminal acetylation: machinery and impact
2.5. Harnessing nature’s solutions for more efficient CO2 fixation
2.6. The pleiotropic actions of arrestin proteins
2.7. Chemogenetic tools for imaging, sensing and controlling cell biology
2.8. A field of dreams: synthetic biology towards engineering microbial transformation of lignin
3. Speed Talks
3.1. Influence of the tumor microenvironment on the formation of brain metastases by breast cancer cells
3.2. The role of Rab27 in melanoma cell invasion and exosomal secretion
III. 총평
IV. 참고문헌


I. Introduction

올해로 47번째 개최된 FEBS는 The Federation of European Biochemical Societies(생화학회 유럽연맹)에서 개최하는 학술대회로, 유럽에서 1964년 설립되어 온 이래, 생화학 및 분자세포생물학의 연구와 교육을 고취시키는 역할을 해 왔다. 또한 FEBS는 35개국 이상의 43개가 넘는 생화학 및 분자세포생물학 협회들을 아우르며 최신 연구 동향과 학문적 협력 관계를 위한 교류 플랫폼으로 역할을 해오고 있다. ‘Together in bioscience for a better future’라는 슬로건으로 진행된 이번 FEBS는, 11개의 Plenary lectures와 21개 분야의 Symposia, 24개 분야의 Speed talks를 비롯해 570여 개의 포스터가 전시되었다. 기초 과학에서부터 건강과 연관된 환경 문제까지 아우르는 분야들을 공유하는 장이 되었다.

2023년 프랑스 파리 남서쪽에 위치한 작고 평화로운 도시인 투르(Tours)에서 진행된 FEBS는 코로나 팬데믹으로 인해 단독 오프라인 학회로 개최된 것은 19년 이후로 처음이다. 또한, 올해 우크라이나에서 진행될 예정이었으나 전쟁으로 인해 다른 후보지역을 선정하던 중 프랑스에서 손들어 나서게 되었다고 한다(주최; The French Society for Biochemistry and Molecular Biology Society, SFBBM).

유럽은 전 세계적으로 기후 위기에 대한 대책을 가장 선도적으로 이끌어가고 있으며, 그에 대한 사명감을 이번 학회에서도 엿볼 수 있었다. 우선, 일반적인 학회에서 제공하는 종이로 된 학회 책자나 두꺼운 브로슈어를 과감히 생략하고 간소한 안내문을 제공했으며, 온라인 또는 FEBS 앱을 통해서만 상세한 내용을 확인할 수 있도록 하였다. 또한, Opening address에서는 연구에 집중하는 과학자들은 기후 위기에 대한 인식이 다소 둔감할 수 있다는 점을 강조하며 학회 참석자들에게 앞장선 행동을 독려하기도 했고, 실제 기후 변화에 관한 심포지아를 통해 과학자들의 관심을 촉구하기도 했다.

II. 학회 주요 내용

1. Plenary Lectures

1.1. Opening Plenary Lecture – FEBS Sir Hans Krebs Lecture

- TCA cycle을 발견한 생화학자 Hans Krebs 경을 추념하며, 2023년 FEBS Sir Hans Krebs Medal을 수여 받은 Francis Crick institute의 Karen Vousden 교수가 강연하였다. Reactive oxygen species (ROS)는 cancer의 발생과 metastasis를 저해하는 기능도 하지만 세포 내외 다른 기작을 통해 이를 촉진하는 역할을 하기도 한다. 그리고 Serine과 같은 non-essential amino acid를 제한한 diet를 통해 cancer의 성장을 억제할 수 있다는 점을 발견하였고, 이러한 발견은 diet modulation을 통해 cancer progression을 치료할 가능성을 시사한다. [1]

1.2. Mapping the human body: one cell at a time

- Wellcome Sanger Institute의 Sarah Teichmann 교수가 FEBS/EMBO Women in Science Award Lecture로 강연했다. 인체가 기능하기 위해서는 약 37조 개의 특화된 세포들이 시공간적으로 협력해야 한다. 단일 세포 전사체 분석을 통해 maternal-fetal 간의 communication에 중요한 세포 타입 특이적인 ligand와 receptor complex들을 규명하여 새로운 데이터 베이스를 제공하였다. 또한 Human Lung Cell Atlas (HLCA), human cardiac conduction system profiling 등을 통해 조직과 장기를 구성하는 cellular niche와 관련된 질병에 대한 cell atlas 제공함으로써 다양한 연구에 활용될 수 있는 빅데이터를 제공한다. [2] http://data.teichlab.org

1.3. Targeting KRAS: light at the end of the tunnel

- Spanish National Cancer Research Center (CNIO)의 Mariano Barbacid 교수가 Molecular Oncology Lecture로 강연을 하였다. KRAS는 oncogene으로써 인간에게 발생하는 cancer의 4분의 1에 중요한 인자로 작용하는 것으로 알려져 있다. 그러나 2021년까지 KRAS에 대한 승인된 selective inhibitor는 개발되지 않은 실정이었고, 관련한 연구를 위해 mouse 모델에서 KRAS 단백질을 제거했을 때의 양상을 확인했다. 또한 RAF1을 knock-out 하게 되면 KRAS/p53에 의한 lung adenocarcinomas가 줄어드는 것을 보였고, RAF1과 EGFR을 동시에 knock-out 하게 되면 pancreatic ductal adenocarcinomas의 regression에 상당한 효과를 보인다는 것을 밝혔다. [3-5]

1.4. How do enhancers function to regulate embryonic development?

- EMBO Lecture의 일환으로 EMBL의 Eileen Furlong 교수가 강연을 하였다. 유전자의 발현은 다양한 enhancer와 promoter의 dynamic 한 작용으로 조절된다. 이때, 한 유전자를 조절하기 위해서는 이웃한 다른 유전자 enhancer의 영향으로부터 벗어나야 한다. 즉 enhancer-promoter 상호작용의 특이성과 시기, 조절을 제어하는 요소를 밝히는 것은 유전자 발현의 근본적인 이해를 위해 필요하다. CTCF, BEAF-32 및 CP190 단백질은 DNA에 직접적으로 결합하여 전사를 조절하는 insulator로 알려져 있는데, 연구진은 초파리에서 이 단백질들을 depletion 한 연구를 통해 각각의 insulation 보다는 오히려 insulator들과 활성화된 promoter 또는 전사 과정의 crosstalk이 TAD establishment에 중요하다는 것을 밝혔다. [6]

1.5. Plant lipid engineering to cut agricultural greenhouse gas emissions

- 세계에서 가장 오래된 농업 연구기관인 Rothamsted Research의 Peter Eastmond가 FEBS Letters Award Lecture로 강연하였다. 농업은 글로벌 온실가스의 13~21%를 배출하는 것으로 추정되는데, 이 중 대부분은 소와 같은 반추 동물에 의한 메탄가스가 차지한다. 본 연구진은 가축 사료의 지방 함량을 조절함으로써 메탄가스 배출을 줄일 수 있음을 강조하였다. Arabidopsis thaliana 잎에서, DGAT2의 upstream에 있는 강력한 DUG1 promoter를 DGAT2에 fusion 함으로써 lipid 축적을 극대화 시켰다. 이를 고지방 사료를 생산하는 데 활용한다면 반추 동물에 의한 환경문제를 해결하는 데 도움이 될 것으로 보인다. [7]

1.6. Systematic cell biology – using high-throughput screens to reveal the unknown unknowns

- Weizmann Institute of Science의 Maya Schuldiner가 FEBS Theodor Bücher Lecture로 강연하였다. Yeast에 관한 수십 년간의 연구에도 여전히 25%가 넘는 yeast protein의 기능과 proteome에 대해 과학자들은 알지 못하고 있다. 기존 PPI 연구에 강력한 tool로 쓰여왔던 BioID 기술은 다른 model들에 비해 배양 조건이 다른 yeast model에서는 다소 불충분한 프로토콜로 작용해 왔다. 따라서 연구진은 ABOLISH (Auxin-induced BiOtin LIgase diminiSHing)이라는 기술을 개발하였는데, endogenous biotinylation을 downregulation 함으로써 기존 BioID 기술에서 발생한 noise를 감소시키고 특이적 신호를 증폭시켰다. 이러한 혁신적인 high-throughput 접근법을 통해 yeast 내의 transient PPI를 정확히 발견할 수 있고 functional proteome 탐색의 강력한 플랫폼을 제공한다. [8]

1.7. Molecular mechanisms underlying neurotransmitter release and its regulation

- UT Southwestern Medical Center의 Jose Rizo-Rey 교수가 FEBS Open Bio Lecture로 강연했다. Synapse에서 exocytosis를 통해 분비되는 vesicle은 neuron 간의 상호작용에 필수적인 기본 요소이다. 연구진은 C. elegans 모델을 이용한 연구를 통해 calcium sensor로 기능하는 synaptotagmin-1과 SNAP-25 및 synaptobrevin은 복합체를 형성하여 synaptic vesicle과 plasma membrane을 가깝게 이어준다는 것을 밝혔다. 이 복합체는 NSF와 SNAP에 의해 분해되어 SNARE (soluble NSF-attachment receptor)를 recycling 하게 된다. 이때 Munc18-1과 Munc13이 SNARE 복합체 assembly를 조절한다. [9]

2. Symposia

Symposia는 21개의 주제별로 발표가 진행되었다. 아래는 기억에 남는 발표들을 정리하였고 각각 어떤 카테고리에 속한 발표인지는 따로 명시하지 않았다.

2.1. Understanding the role of aging in cancer

- Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute의 Peter D. Adams가 강연하였다. 노화 자체는 인간의 암 발생에 있어서 가장 큰 단일 위험 요소로 여겨지지만 근본적인 원인에 대해서는 아직 많은 연구가 필요한 실정이다. 노화에 대한 hallmarks로는 돌연변이의 축적, epigenetic change, metabolic change, telomere shortening, protein misfolding, 노화 세포의 축적, stem cell exhaustion, cell-cell communication의 변화, immune system의 변화 등이 있다. 여기에 속하는 모든 요소들이 암의 잠재적인 driver로서 작용한다. 연구진은 liver cancer와 breast cancer에서 노화가 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 예를 들어, Old mouse의 liver는 young mouse liver와 DNA methylation pattern이 차이가 나고 enhancer hypomethylation에도 차이가 나며, transcriptome 자체도 구분이 된다. Old hepatocytes에서는 oncogenic, tumor suppressive pathway와 inflammatory pathways가 dysregulation 되어 있다는 것 또한 RNA sequencing을 통해 밝혔다. Old mouse에서는 breast cancer의 size가 더 빠르게 성장하고 young tumor에서는 immune surveillance가 더 활발하다는 것을 보였다. 이러한 연구들을 통해 노화와 암 발생에 관련된 인자들을 규명하고 새로운 cancer 진단 타깃과 예방 등에 도움이 되는 결과들을 제시한다.

2.2. Mitochondrial DNA mutations in aging and cancer – what’s the connection?

- Newcastle University의 Laura Greaves가 Cancer Research UK Beatson Institute와의 공동연구 내용을 발표하였다. 노화된 세포 뿐만 아니라 cancer에서는 mitochondrial metabolism의 변화가 관찰된다. 따라서 노화와 관련된 mitochondrial dysfunction이나 cancer의 생존에 유리하게 변화된 mitochondrial metabolism을 이해하는 것은 중요하다고 할 수 있다. 노화 세포와 cancer 세포에서는 mitochondrial genome에 somatic mutation들이 관찰되는데 이러한 mutation들을 실험적으로 유도하게 되면 tumor가 빠르게 증식하고 수명이 줄어든다는 것을 보고하였다. [10]

2.3. Early life influences on aging trajectories of stem cells and metabolism

- Leibniz Institute on Aging - Fritz-Lipmann Institute (FLI)의 Lenhard K. Rudolph 교수가 강연하였다. 노화 과정에서 hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs)의 기능은 metabolism, protein synthesis, growth signaling 등에 영향을 받아 손상된다. Igf2bp2 유전자를 knockout 한 young mouse는 hematopoietic stem cell (HSC)의 노화와 연관된 변화가 관찰되었다. Igf2bp2는 노화가 진행됨에 따라 점차 기능을 잃는 것으로 보인다. Igf2bp2는 노화하는 HSC의 성장과 repopulation capacity를 손상시키고, young age의 Igf2bp2는 aging-associated HSC expansion과 myeloid skewing 하는 역할을 한다. [11]

2.4. Protein N-terminal acetylation: machinery and impact

- University of Bergen의 Thomas Arnesen 교수가 강연하였다. 단백질의 N-terminal acetylation과 N-terminal acetyltransferases (NATs)에 관해 연구하고 있으며, NAT-defects 및 NAT-overexpression이 cancer나 희귀 질환에 어떠한 연관이 있는지 규명하는 것을 목표로 하고 있다. 현재까지 인간에서는 일곱 개의 NATs가 알려져 있으며 이들은 ribosome-associated co-translational modifiers로 작용하거나 post-translational modifiers로 작용하는 것으로 보고되었다. 특히 Golgi-associated NAA60은 특정 membrane protein에 작용하는 반면, cytosolic NAA80은 actin의 N-terminal을 acetylation한다. NAA80은 β-actin의 N-terminal maturation을 termination하는데, 이때 노출된 N-terminal Asp residues를 acetylation하게 된다. [12, 13]

2.5. Harnessing nature’s solutions for more efficient CO2 fixation

- The Australian National University 및 Uppsala University와 공동 연구를 하고 있는 Cornell University의 Laura Gunn 교수가 강연을 했다. 식물에서 CO2 fixation을 담당하는 Ribulose-1,5-carboxylase/oxygenase (Rubisco)가 가지는 activity는 식물의 photosynthesis와 growth를 제한하는 요소가 되기도 한다. Form I Rubisco는 여덟 개의 catalytic large subunits와 여덟 개의 auxiliary small subunits으로 이루어져 있고, red type 및 green type으로 lineage가 구분된다. Red type은 rhodophytes와 symbionts 및 특정 proteobacteria에서 발견되고 green type은 육상 식물과 chlorophytes, cyanobacteria 및 다른 probacteria에서 발견된다. Green type 대비 red type Rubisco의 CO2 fixing catalytic activity가 더욱 높지만 이를 녹색 식물이나 대장균에서 발현하게 하는 것은 protein folding이나 assembly 등의 문제로 성공적이지 못했다. 연구진은 Rhodobacter sphaeroides의 cognate Rubisco activase를 함께 발현시킴으로써 Rubisco의 활성을 증가시키는 것을 보였고, 이를 통해 대장균이나 식물에서 red type Rubisco를 활용할 수 있는 protein engineering의 기초를 제시하며 농작물에 대한 적용 가능성을 시사한다. [14, 15]

2.6. The pleiotropic actions of arrestin proteins

- 헝가리 Research Centre for Natural Sciences의 László Hunyady가 강연을 했다. 오랫동안 β-arrestin의 기능에 대해 연구해 오고 있는데, β-arrestin은 G protein-coupled receptors (GPCRs)의 주요 조절인자이다. 이번 강연에서는 β-arrestin이 receptor의 inactive state일 때에도 결합할 수 있다는 것을 보고했고, 이때 inactive state receptor는 ‘stability lock’이라는 형태를 보인다고 하였다. Stability lock은 β-arrestin의 positively charged residues와 receptor C terminus의 Ser/Thr amino acids에 붙어있는 phosphate groups가 강하게 interaction한다는 것을 의미한다. Receptor의 phos-phorylation은 GPCR kinase에 의해서 이뤄질 수도 있고 PKC와 같은 second messenger-activated kinase에 의해서도 이뤄질 수 있기 때문에 β-arrestin이 heterologous regulatory mechanism에 참여할 수 있게 된다. Stability lock은 inactive receptor에 대해 β-arrestin-mediated regulation을 유도하는 것은 물론 agonist들의 signaling efficacy에 대해 spatiotemporal modulation 또한 가능하도록 한다. [16, 17]

2.7. Chemogenetic tools for imaging, sensing and controlling cell biology

- Sorbonne University의 Arnaud Gautier 교수의 연구진이 최근 개발한 live cell과 tissue에서 biomolecule과 dynamic biochemical events를 관측하고 조절할 수 있는 chemogenetic tools에 관한 강연을 했다. Fluorogen-activating proteins (FAPs)는 fluorogene과 noncovalent 결합을 하여 형광을 나타낸다. 그러나 FAPs는 특이성이 다소 떨어지고 여러 color의 imaging을 구현하는 데 한계가 있는 것으로 알려져 있다. FAST (Fluorescence-activating and absorption shifting tag) protein은 14kDa의 monomeric protein으로 photoactive yellow protein (PYP)로부터 engineering 되었다. 이는 4-hydroxybenzylidene rhodamine (HBR) derivatives와 빠르면서 가역적으로 interaction 할 수 있다. 이를 이용하여 splitFAST system이 개발되었는데 이는 split fluorescent reporter로 molecular interaction을 관측할 수 있는 방법이다. 하지만 더 나아가 greenFAST와 redFAST를 개발해 orthog-onal tags으로 활용을 함으로써 two-color cell cycle sensor로도 사용하여 multiple PPI를 관측할 수 있게 되었다. [18]

2.8. A field of dreams: synthetic biology towards engineering microbial transformation of lignin

- 이탈리아 Università degli Studi dell’Insurbria의 Loredano Pollegioni 교수가 강연을 했다. Lignin과 wheat bran은 가공하게 되면 vanillin과 같은 많이 쓰이는 착향료의 재료가 되거나 plastic 재료로 쓰이는 cis,cis-muconic acid (ccMA)로 재사용될 수 있다. 즉, 자연 유래 low-value 물질을 high-value 생산품으로 제작함으로써 ecological footprint를 저감 하는 방법으로 여길 수 있다. 특히 lignin은 자연에서 두 번째로 풍부한 polymer이며 lignocellulose biorefineries에서 다량 생산되고 있다. 현재로서는 분해하기 힘든 lignin을 대부분 소각해 버린다고 하지만 미생물을 이용하여 enzymatic treatment를 통해 lignin이나 wheat bran 등을 degradation 하고 metabolize 하는 기술을 개발하였다. 연구진은 E.coli에서 decarboxylase Fdc와 dioxygenase Ado를 이용하여 wheat bran에서 유래된 ferulic acid를 vanillin으로 전환시켰다. 또한 dehydrogenase LigV와 demethylase VanAB, decarboxylase AroY, deoxygenase C12O를 이용해 lignin에서 유래된 vanillin을 ccMA로 전환시켰다. 이는 글로벌 폐기물을 사용 가능한 물질로 합성할 수 있도록 하는 기술이기 때문에 지속 가능한 미래 산업의 중요한 컨셉으로 인식된다. [19]

3. Speed Talks

3.1. Influence of the tumor microenvironment on the formation of brain metastases by breast cancer cells

- Tumor microenvironment (TME)는 어떠한 cancer가 brain으로 metastasis 되는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. Brain metastasis는 임상적으로도 가장 심각한 증세인데, 유방암은 이 brain metastasis에 주요 원인 중 하나이다. 연구진은 cancer cell이 어떤 변화를 거치며 brain metastasis 과정으로 이어지는지 분자적 기전을 이해하기 위해 brain extracellular fluid를 포함한 brain microenvironment mimicking model을 이용했고, brain metastasis가 가능한 brain cancer cell과 BBB derived endothelial cell을 활용했다. Cancer cell은 BBB를 넘어가기 위해 metabolism을 rewiring 하고 brain microenvironment에서 분비되는 다양한 metabolites와 cytokine과 상호작용 하게 된다. 연구진은 BBB의 brain 측에서 중요한 metabolite인 glutamate가 metastatic breast cancer cell의 migratory ability를 향상시키는 역할을 한다는 결과를 보였다. 특히 metastatic breast cancer cell은 mGLUR1 receptor로 glutamate을 감지하고 EAAT1 transporter를 glutamate을 import 한다는 것을 관찰하였다.

3.2. The role of Rab27 in melanoma cell invasion and exosomal secretion

- Small GTPase인 Rab27A와 Rab27B는 약 71% identical 한 isoform이다. Rab27A와 Rab27B melanoma cell proliferation과 invasion, metastasis를 촉진하는 기능을 하는 것으로 보고되어 오고 있다. Rab27A/B이 overexpression 되어 있는 것은 melanoma cancer 환자들의 악화된 예후와 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 연구진은 melanoma cell에 CRISPR/Cas9을 이용하여 Rab27A와 Rab27B knockout 하였고, Rab27이 cell growth와 invasion에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다. Proteome profiler를 이용하여 분석한 결과, Rab27A/B knockout은 apoptosis, cell signaling, EMT에 영향을 미치는 유전자들과 연관이 있었다. 이 mutant cell은 특히 migration 기능이 악화되었지만 exosome secretion 기능은 멀쩡했다. 즉 Rab27A/B는 melanoma cell의 pro-invasive activity를 조절하는 것으로 보인다.

III. 총평

프랑스에서는 다소 생소한 도시인 투르에서 열린 이번 학회는 평화로운 도시 분위기와 비슷하게 organizing staff들 뿐만 아니라 참석자들 모두 편안하면서도 활기찬 분위기로 학회를 즐겼다. Symposia와 Speed Talks에서는 다양한 분야의 발표들이 매일 동시에 진행되어 관심 가는 세션을 모두 듣지 못해 지면에 옮기지 못한 점이 아쉬움으로 남는다. 수많은 세션과 포스터 중 어떤 내용을 들을지 고민하고 스케줄을 짜는 일 또한 국제적인 큰 학회를 참석하는 것에 중요한 요소로 작용하는 듯하다.

유럽 국가들이 주축이 되어 개최되는 학회이긴 하지만 당연히 전 세계 어디서든 참석하고 서로의 훌륭한 연구 결과들을 공유하는 학회이다. 한국에서도 한국기초과학지원연구원, 한국생명공학연구원, 연세대학교, 한국식품연구원, 한국공학대학교, 충남대학교, 단국대학교, 경희대학교, 영남대학교 의과대학, 숙명여자대학교, 동국여자대학교, 경북대학교 등의 여러 연구팀이 참석하였다. 학회가 진행된 건물은 학회장 내 여러 장소를 옮겨 다니기에 용이할 정도로 편리한 규모였다. 많지 않았던 Exhibition 부스도 오밀조밀하게 배치돼 있었고, Coffee break을 즐기는 공간도 서로의 네임택에 있는 이름을 확인하기 좋을 정도의 거리가 유지되는 수준이어서 다양한 연구자들과 교류하며 유럽이나 다른 해외에서의 Post-Doc 생활에 대한 정보를 얻을 수 있었다.

본인의 전공 외 다채로운 분야의 전문가들과 해당 필드의 리더들이 이끌어 가고 있는 생물학적 현안들을 살펴보며 학문적 시야를 넓히는 기회가 되었고, 새롭게 개발되고 있는 기술은 물론 첨단 기술을 가진 전문가들의 상호협력으로 진일보하고 있는 학문의 동태를 파악하기에 모자람이 없는 학회였다.

IV. 참고문헌

==>첨부파일(PDF) 참조