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서울대학교 생명과학부 이준호 교수 (1)
"누구도 풀지 못한 질문의 답을 찾아가는 예쁜꼬마선충 연구"

인터뷰 내용

 - 이달의 과학기술자상 수상 소감
 - 연구 성과 소개
 - 누구도 하지 못했던 연구, 어떻게 할 수 있게 되었는지…
 - 종의 확산이라는 측면에서 보는 Nictation 행동
 - 진행하고 있는 다른 연구주제들
 - 그 외 관심을 두고 계신 연구

일시: 2013년 3월 27일, 오후 4:30

장소: 서울대학교 유전공학연구소

이준호 교수 약력

이달의 과학기술자상 수상 소감

"작년 8월 연구년으로 스웨덴에 있는 케롤린스카 의과대학에 있었을 때였다. 시상식에 참석하지 못해서 섭섭하고 아쉬운 점도 있었지만, 영광스러운 상이었다. 그리고 약 7년 동안 우리 학생들이 많은 고생을 해서 낸 첫 번째 논문이었다. 학생들에게 고마운 점이 많다."

연구 성과 소개

"실험실에서 쓰고 있는 재료가 예쁜꼬마선충(C. elegans)이다. 보통 선충은 바닥을 기어다니는 행동을 한다. 그런데 먹이가 없어지면 특정한 행동을 한다. 고개를 들고 머리를 흔들거나 기다리는 행동을 한다. 이 행동을 우리가 닉테이션(Nictation)이라고 부르는데 이에 관한 연구가 전혀 없었다. 그래서 우리 실험실에서 어떻게 분석할 것인가부터 시작해서 특정한 신경세포 한 세트가 중요한 역할을 한다는 것을 단일 세포 수준에서 규명하였다. 단일 신경 세포가 행동을 전적으로 조절한다는 점 때문에 학술지에서 인정해 준 것으로 생각한다.

논문의 디스커션에 이런 내용을 썼다. 찰스 다윈의 『종의 기원』을 보면 종의 확산 과정에 대해서 여러 사례들을 기술해 놓고 있다. 그 중 한가지로, 바다에 있는 조그마한 조개가 어떻게 해서 다른 섬이나 다른 대륙까지 갈 수 있을까 하는 물음에 관해서 날아가는 새의 다리에 붙어서 이동했을 것이라는 추측이 있다. 증명된 것은 아니지만, 관찰의 결과를 통해서 종의 기원을 이야기한 것이다. 우리가 실험한 것은 선충이 실제로 초파리에 붙어서 새로운 서식지로 가는 행동을 관찰한 것이다. 그래서 논문에서는 찰스 다윈의 종의 확산을 기술한 것에 대해서 처음으로 단일 세포 수준에서 메커니즘을 밝힌 것이라고 다소 공격적인 디스커선을 했다. 그런데 다행히 저널 측에서 받아들여 주었다. 이 논문은 찰스 다윈의 『종의 기원』을 참고문헌으로 넣은 몇 안 되는 논문 중의 하나라고 생각한다. 논문의 초반부에는 이 행동이 어떻게 조절되는지에 대한 첫 단추를 찾은 것이고, 후반부에는 이 행동이 왜 진화적으로 보전되어 있는가 하는 질문에 종의 확산이라는 측면에서 의미를 부여한 내용이다."

누구도 하지 못했던 연구, 어떻게 할 수 있게 되었는지…

"분석법을 찾기까지 처음에는 많은 고생을 했지만 결국 아주 단순한 해법을 찾았다. 선충은 먹이가 없는 상태에서는 곰팡이를 타고 올라서는 행동을 하는데, 실험실에서는 곰팡이를 키울수 없다. 근데 상처가 생기면 붙이는 거즈를 현미경으로 들여다 보면 곰팡이 균사와 아주 비슷하게 생겼다. 선충이 거즈를 곰팡이처럼 느끼고 선충들이 올라온다. 그것을 우리가 첫 번째로 찾았고 실험실에서 재현 가능하게 만들었다. 그리고, 이화여대 박성수 교수님 연구실에서 micro-dirt chip을 만들어 주셨다. 그것은 나노기술을 응용해서 25μm 크기의 기둥들을 한천 배지에 만든 것인데, 선충들이 지나가다가 부딪히면 고개를 들고 올라가는 행동을 하게 된다. 이 두 가지 분석법을 확보함으로써 단일 개체 수준에서 선충의 행동을 관찰해서 연구를 할 수 있었다. 하지만 이 방법을 찾는데에 3~4년이 걸렸다. 많은 시행착오를 거듭해서 분석법을 발견하게 된 것은 1~2년 사이에 대부분 이루어졌다. 논문을 제출할 때에도 이 현상에 대해서 처음으로 보고를 하는 경우이다 보니 많은 보충자료들을 요구받았고 거의 20개 이상의 그림이 보충자료로 제출되었다. 논문 한 편을 내면서 많은 노력이 들어갔지만 독창성을 인정받았다는 생각에 보람은 있었다."

종의 확산이라는 측면에서 보는 Nictation 행동

"지구상에서 많은 종들이 생겨나고 폭발적으로 늘어나면서 전 지구를 뒤덮게 되는 상황에서 이 선충들이 생존할 수 있었던 이유와 연결되어 있지 않을까 생각한다. 요즘 우리 학생들이 사과 농장을 다니면서 한국산 선충을 찾는 작업들을 한다. 땅에 떨어져 있는 썩은 사과에 보면 선충들이 아주 많다. 그 선충들은 썩은 사과를 다 먹고 나면 어디론가 가야 한다. 이 때 선충들이 기어서 가는 것 보다는 초파리나 딱정벌레에 붙어서 새로운 서식지로 가는 것이 훨씬 생존에 유리할 수 있다. 또 한편으로는 sensory neuron이 관여되어 있다. 어떤 접촉을 느끼는 신경세포에 의해서 일어나는 현상이고, 아세틸콜린이라는 신경 전달 물질이 관여를 하고 있다. 다른 논문들을 보면 파리도 위협을 받을 때 날개가 없더라도 점프를 해서 피하는 행동을 한다. 이와 비슷한 신경세포가 관여되어 있는 것 같다."

진행하고 있는 다른 연구주제들

"염색체 말단인 telomere가 수명에 미치는 영향에 대해서 우리가 논문을 낸 적이 있었다. Telomere가 유지되는 기전은 telomerase라는 효소에 의한 기전이 있고 telomerase가 없이 alternative하게 유지되는 기전도 있다. 이에 대한 연구가 비교적 적게 되어 있어서 우리가 예쁜꼬마선충 모델을 이용해서 telomere 유지 기전의 새로운 인자들을 찾는 작업을 하고 있다. 대부분 유전학적인 접근을 하기 때문에 단일 세포 수준에서 보는 세포학적인 실험이나 돌연변이를 가지고 실험을 한다. 수명이 길어진 돌연변이를 가지고 작업할 때에는 telomere가 점차 짧아져서 죽을 때까지 기다려야 상황이 벌어지다 보니 시간이 많이 걸린다. 지금까지 6~7년 정도 했으니 조만간 결과가 나올 것으로 생각한다. 그 외에도 공동연구를 많이 하고 있다. 꼬마선충이 좋은 모델 동물이다 보니 꼬마선충의 비슷한 유전자을 연구해야 하는 많은 연구자들이 같이 연구하자는 연락을 해 주신다. 대표적으로 발암억제 유전자, 신호전달관련 인자 등에 관해서 꼬마선충을 모델로 연구할 수 있는 경우에 같이 일을 하고 있다."

그 외 관심을 두고 계신 연구

"Nictation 행동을 일으키는 특별한 발생 단계에 있는 선충의 유충이 있다. 그 유충의 신경계를 통째로 분석해 보고 싶다. 그렇게 하려면 전자 현미경 사진을 만 장 정도 찍어야 한다. 신경세포들을 하나씩 색깔을 입혀서 연결을 하면 신경세포들을 3차원으로 구성할 수 있다. 그러면 신경 회로가 완성되는 것이다. 꼬마선충의 성체에 대한 신경 회로와 비교할 수 있기 때문에 아주 좋은 리소스가 된다. 이 일은 많은 시간이 필요해서 학생들이 할 수 있는 프로젝트는 아닌 것 같다. 그래서 요즘 전자현미경 공부를 직접 하고 있다. 누가 전자현미경을 한 대 주면 좋겠는데(웃음), 그러면 당장 시작할 수 있을 것 같다."



관련 사이트 : 서울대학교 유전과 발생 연구실, 연구실 소개자료 (과학자로 산다는 것 1편, 2편, 3편)


2편에서 계속....

  
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