칼슘은 신경전달물질이 분비되는 경우에서와 같이 microsecond 단위로 일어나는 반응을 조절하는 것에서부터, 수시간 내지 수일에 걸쳐서 일어나는 유전자의 발현을 조절하는 과정에 이르기까지, 신호전달과정에서 매우 다양하고 중요한 역할을 수행하고 있다. 또한, 세포의 운명을 결정하는 측면에서 보면, 칼슘은 세포가 분열하고 분화하는 것을 조절하는 결정적 요소임과 동시에, 그와 상반되는 세포의 사멸을 유도하는 신호로써 작용하기도 한다.

그러므로, 어떻게 칼슘이라는 하나의 이온이 이러한 일련의 반응들을 매개할 것인가, 즉 칼슘 신호의 선택성과 특이성은 어떻게 조절되는 것인가를 이해하는 것은 세포생물학을 연구하는 과학자들의 궁극적인 관심사가 되어왔다.

본 연구는 이러한 궁극적인 물음에 대한 하나의 해답을 제시한 것이라고 할 수 있다. 신경내분비 세포인 adrenal chromaffin cell 과 PC12 cell 에서 epidermal growth factor (EGF) 는 두 가지 종류의 세포에 EGF receptor (EGFR) 가 상당량 발현되고 있음에도 불구하고 칼슘신호를 생성시키지 못한다는 것이 보고 되었었다. 그러나 G protein-coupled receptor 의 ligand 인 bradykinin 을 처리한 다음에는 EGF 에 의한 칼슘의 생성과 그에 따른 신경전달물질의 분비를 관찰할 수 있게 된다.

본 연구는 이러한 EGF 신호의 sensitization 과정이 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R), EGFR, protein kinase A (PKA), 그리고 A-kinase anchoring protein (AKAP) 인 yotiao 가 이루는 signaling complex 에 의해 조절된다는 것을 보여준다. IP3R complex 는 두 가지 관점에서 EGF 에 의한 칼슘신호를 생성시키는 focal point 로써의 역할을 담당한다.

첫째로는, bradykinin 에 의해서 활성화된 PKA 가 선택적으로 IP3R type 1 을 phosphorylation 시키는 것을 도와준다는 점에서 그렇고, 둘째로는 세포막에 위치한 EGFR 와 세포막과 juxtaposed 되어있는 intracellular calcium store 에 위치한 IP3R1 를 연결시켜주는 역할을 한다는 점에서 그렇다.

본 연구의 중요성은 외부의 신호를 최초로 인식하는 세포막과 실제로 세포 안에서 칼슘신호를 조절하는 세포내 소기관과의 직접적인 의사소통을 생화학적, 생포생물학적인 방법으로 보여줌으로써, 외부의 신호가 세포 안에서 일어나는 반응을 선택적으로 조절하는데 있어서 매우 요긴한 기능적, 구조적 complex 를 형성하고 있음을 밝혔다는 점에 있다.

- 논문을 내기까지의 과정과 어려움, 극복해낸 이야기, 관련된 재미난 에피소드

이번 연구에 있어서 한 가지 중요한 issue 는 plasma membrane 에 위치한 EGF receptor 와 intracellular calcium store 에 위치한 IP3 receptor 간의 interaction 을 biochemical 하게 뿐만 아니라, 실제 image 로 보여주는데 있었다. 이는 세포분비과립 창의연구단의 단장님이신 유승현 박사님과 유승현 박사님 연구실에 계시는 허양훈 박사님과의 collaboration 을 통해 electron microscopic (EM) image 를 얻음으로써 보여줄 수 있었다. EM 결과를 통해 보다 확실한 증거를 제시할 수 있었고, 이 기회를 통해 두 분께 다시 한번 감사드리고자 한다.

2. 현재 소속 기관이나 연구실 소개 포항공과대학교 신경생리학 실험실은 전통적으로는 receptor 와 second messenger signaling, 특히 G protein-coupled receptor 에 의한 signaling specificity 에 관한 연구를 해왔지만, 현재는 새로운 kinase 에 의한 cell cycle 과 cell fate 의 조절에 관한 연구, circadian rhythm 에 관한 연구도 중점적으로 수행하고 있다. 3. 개인적인 바람과 앞으로 계획

사진 출처: 분자신경생리학(MNP Lab.)

현재는 박사학위과정 중에 있기 때문에 우선은 학위를 받는 것이 목표이다. 학위를 받은 후에는 생명과학을 공부하고 있는 많은 사람들이 그렇듯이 병마와 싸우고 있는 사람들에게 조금이나마 도움이 될 수 있는 연구를 하고 싶다.

4. 다른 하고 싶은 이야기

하나의 현상을 설명하고 증명하게 위해서는 다양한 측면에서 접근할 필요가 있는데, 이번 연구를 통해 전문 분야가 다른 여러 사람들의 도움이 매우 중요하다는 것을 느낄 수 있었다. 직접, 간접적으로 도움을 주신 분들께 감사드린다.

5. 동영상 : http://www.postech.ac.kr/life/mnp/movie/hur.htm
    분자신경생리학 홈페이지 : http://www.postech.ac.kr/life/mnp/

Received for article May 25, 2005