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윤준선
윤준선(June-Sun Yoon) 저자 이메일 보기
University of Kentucky
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Double-stranded RNA binding protein, Staufen, is required for the initiation of RNAi in coleopteran insects
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

본 논문은 RNA 간섭 (RNA interference 또는 RNAi)이 딱정벌레목 (Coleoptera)에서 효과적으로 잘 일어나는 이유에 관하여 연구한 내용입니다. 일반적으로RNAi 는 세포 내에서 유전자의 발현을 조절하는 기능을 하는 동시에, 바이러스와 전위인자(transposon)와 같은 기생 유전자로부터 세포를 보호하는 기능을 합니다. 1998년, Craig C. Mello 와 Andrew Fire에 의해 유전자의 상보적 서열을 갖는 이중 가닥의 RNA (double-stranded RNA, dsRNA)가 이 현상을 일으킨다는 것을 규명되었고, 이를 기점으로 특정 유전자의 발현을 선택적으로 억제하여 그 유전자의 기능을 알아내는데 RNAi 가 널리 사용되고 있습니다.

RNAi를 이용한 다양한 유전자의 기능 연구가 진행되고 있는데, 예를 들면, 1) 곤충이 탈피하는데 필요한 유전자, 2) 모기의 숙주 감지활동에 영향을 주는 유전자 3) 소화에 관여하는 유전자 등의 연구에 RNAi가 사용되었습니다. 이러한 연구결과를 바탕으로 하여 유충과 약충의 탈피억제, 소화방해, 또는 모기가 특정 기주를 찾는 것을 방해하는 연구들이 진행되었고, 최근에는 곤충의 생명과 직결되는 유전자의 RNA를 간섭하는 방식의 해충방제 방법이 연구되고 있습니다.

하지만, 모든 곤충에 RNAi가 잘 일어나는 것이 아니라는 한계점이 있습니다. 딱정벌레 목(Coleoptera)에는 RNAi가 잘 일어나는 반면, 다른 곤충들은 species variance 가 심하거나, 혹은 전반적으로 나비/나방목은 RNAi가 잘 일어나지 않는다고 알려져 있습니다. 그리하여, 딱정벌레목에서 RNAi가 잘 일어나는 요인과, 나비/나방목에서는 잘 일어나지 않게 만드는 요인이 무엇인지를 찾는 것이 박사과정 주제였습니다.

본 연구에서는 딱정벌레목에만 존재하는 Staufen 유전자를 발견하였으며, (본 연구에서는 이를 StaufenC라 명명하였다), 이 유전자의 발현양이 줄어들면 콜로라도 감자 잎벌레(Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata)와 거짓쌀도둑거저리(Red flour beetle, Tribolium castaneum)에서 RNAi가 잘 일어나지 않는 것을 발견하였고, 추가적인 실험으로 이 유전자가 Dicer2/R2D2 (RNAi machinery genes)와 interaction 한다는 것을 규명하였습니다.

또한, 추가적으로 RNAi에 저항성 (resistance)을 가진 콜로라도 감자 잎벌레cell line을 만들어서, 어떤 방법으로 세포가 RNAi 에 저항성을 갖게 되는지를 실험하였습니다. qRT-PCR과 RNA-Seq를 통한 일반세포와 저항성 세포사이의 유전자 발현정도를 비교해본 결과, 흥미롭게도 저항성 세포에서StaufenC 유전자의 발현양이 감소한 것을 발견하였습니다. 이는, RNAi 의 저항성이 감소된 StaufenC의 발현양에 의해 일어나는 현상임을 규명하였습니다. 전혀 다른 시각/계획에서 진행된 연구가 동일한 결과로 나타나는 것이 의미 있고, 흥미로운 경험이었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

본 연구는 미국 켄터키(Kentucky)주에 위치한 켄터키 대학 (University of Kentucky) 의 곤충학과 (Department of Entomology) 에 Palli Lab에서 진행되었습니다. Dr. Subba Reddy Palli 교수님 지도 하에, 박사 후 과정 6 명, 박사 과정 4 명, 연구원 1명이 함께 연구 하고 있습니다. 본 실험실은 탈피와 성장에 관여하는 호르몬의 조절 기작, RNAi의 메커니즘 연구 및 저항성에 관한 연구, 그리고 insecticide resistance(살충제 저항성) 기작 등을 연구 하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구를 하다 보면, '선택'과 '집중'을 해야 하는 순간이 자주 찾아오며, 그 순간의 결정과 과정들이 얽히고 쌓여 논문이 되고, 저 자신이 된다는 것을 배웠습니다. 박사과정 초반 2년 간 "점박이응애 (Spider mite)"라는 거미에 가깝지만, 곤충은 아닌 모호한 대상을 연구하다 보니, 연구에 진전이 없었습니다. 여기에, 연구 방법의 부재도 영향이 컸습니다. 이후에, 주제를 다시 정하고, 새로운 연구를 시작하게 되었습니다. 연구주제를 변경하는 것 자체가 저에게는 커다란 선택이었습니다. 하지만 그 순간 과감하게 포기를 하고, 새로운 시작에 대한 올바른 '선택'이 지금의 저를 만들었다고 생각합니다. 선택에 따르는 책임은 연구 분야에 대한 집중으로 이어졌습니다. 따라서 늦은 변경에도 불구하고, 제가 잘 할 수 있는 분야를 찾게 되어, 그것이 좋은 성과로 이어질 수 있었던 것 같습니다. 또한, 연구 주제를 논의하고, 끊임없이 피드백을 해줄 수 있는 포스닥 뿐 아니라, 연구와 생활을 공유하며 의지할 수 있는 동료들이 있었다는 것이 저에게는 크나큰 행운이었습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

곤충학 분야는 여러분들이 생각하는 것보다 훨씬 넓습니다. 곤충 외관만 보는 것이 아닌, 곤충의 생리와 생태, 곤충이 다른 생물체에게 미치는 영향 등등 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있고, 그 영향은 미래의 식량난 해결 혹은 인간의 생명과도 직결되는 연구가 많이 있습니다. 좋은 랩을 선택하고 교수님을 만나서 훌륭한 과학자로 거듭나시기를 바랍니다.

어느 분야를 연구하던 간에, 연구를 하는 사람은 끊임없이 질문하고, 생각하며, 답을 하는 습관을 들여야 한다고 생각합니다. 그 대상이 지도 교수이든, 선배이든 혹은 동료이든 간에 다양한 사람들과 대화하고 토론하는 과정을 통해, 나 자신의 한계를 발견할 수도 있으며, 또한 조언을 통해 그 한계를 벗어 날 수도 있습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

학위 과정 동안에는 곤충에서 RNAi가 어떻게 일어나고, 왜 곤충마다 차이가 있는지를 보았다면, 이제는 이 지식을 응용하여 RNAi를 이용한 해충 방제 또는 산업기술로 실용화 할 수 있는 방법을 찾고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

부족한 저를 끝까지 믿고 지도해주신 저희 박사지도교수님 Dr. Reddy Palli 교수님께 감사의 말씀을 드리고, Palli 랩 실험실 동료, 후배들에게 좋은 연구를 할 수 있게 도움을 준 것에 대해 고마움을 전하고 싶습니다. 또한, 과학적 영감과 조언을 아끼지 않았던 김경보 박사에게 감사의 인사를 이자리를 통해 전합니다. 우리 렉싱턴 가족과 동료분들께도 감사의 인사를 전하며, 마지막으로 한국에서 저를 항상 응원해주고 사랑해주신 부모님께 무한한 감사의 마음을 전합니다.
 등록일 2018-08-13
Category: Agriculture
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