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김현우
김현우(Hyeonwoo Kim) 저자 이메일 보기
Dana-Farber Cancer Institute/Harvard Medical School
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Irisin Mediates Effects on Bone and Fat via αV Integrin Receptors

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

운동은 열량 소모와 근육 강화의 효과뿐만 아니라 근육에서 분비되는 Myokine을 이용한 다른 신체 기관과의 소통을 통해서 여러 효과를 주는 것으로 알려져 있습니다. 제가 속한 연구실에서 2012년도에 운동에 의해 발현되는 Irisin이라는 Myokine을 발견하여 발표하였습니다. 해당 논문에서 운동에 의해 근육에서 발현량이 증가하는 여러 인자들 중 PGC-1α라는 Transcriptional coactivator를 이용하여 irisin이라는 myokine이 근육에서 생성되어 분비된다는 사실과 혈관을 통해 피하지방에서의 Thermogenesis program을 담당하는 유전자의 발현을 증가시킨다는 것을 보여주었습니다. 이후에 여러 그룹에서 지방세포 이외에 뇌, 간, 뼈 등의 기관에도 영향을 준다는 보고들이 있었으나 Irisin이 어떻게 작용하는지 설명해 줄 Irisin Receptor나 관련된 메카니즘이 구체적으로 알려져 있지 않았습니다.

이 논문에서 Integrin αV 그룹이 Irisin의 Receptor로 작용하다는 것을 처음으로 밝혔으며 Irisin이 뼈의 주요 구성 세포인 Osteocyte에 직접 작용하여 운동에 의해 진행되는 Bone remodeling의 한부분을 담당하고 있음을 밝혔습니다. Osteocyte 세포는 외부 자극을 물리적, 화학적으로 감지하여 Bone formation과 Bone resorption을 조절하는 세포입니다. 지구력 운동을 하면 Bone resorption과 Bone formation이 순차적으로 진행되면서 뼈를 강화시키는데 Irisin의 경우 Bone resorption을 담당하고 있다는 사실을 밝혔습니다. 병리학적으로는 쥐에게 Ovariectomy를 수행하여 여성호르몬의 부족으로 인해 생기는 골다공증과 Irisin과의 연관성에 대해서 밝혔습니다. 특히 Wild-type에 비교해서 유전적으로 Irisin이 제거된 쥐에서 Ovariectomy 이후에 뼈 손실이 거의 없다는 것을 보여줌으로써 갱년기 이후에 발생하는 골다공증에 대한 치료의 한 방법을 제시하였습니다.

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

저는 미국 보스턴에 위치한 Dana-Farber Cancer Institute와 Harvard Medical School에 소속되어 있습니다. 이곳은 Harvard Medical School과 여러 연구 기관들이 함께 하면서 여러 Collaboration이 매우 활발하게 이루어지고 있는 곳 중 하나로서 다양한 연구들을 효과적으로 수행할 수 있는 곳입니다. 제 멘토인 Bruce M. Spiegelman 교수님은 지방세포의 분화, Thermogenesis, Muscle dystrophy 그리고 암에 대한 연구를 지난 35년간 해오시면서 지속적으로 중요한 연구결과들을 발표해오고 계십니다. 제가 속한 랩은 서로 다른 연구 주제를 서로의 특색에 맞게 연구할 수 있으면서 교수님과 랩 맴버들과 활발한 논의와 토론을 할 수 있는 곳 입니다. 서로의 연구를 진행하며 때로는 서로의 연구에 기여하거나 실험방법을 공유하며 함께 성장할 수 있는 분위기의 연구실입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

새로운 것을 찾을 때 많은 시간과 노력이 필요한 것처럼 이번 연구도 Receptor를 찾기위한 많은 시도와 노력이 필요했습니다. Irisin에 분명히 반응하는 Cell line의 결정, 처리할 Irisin의 농도와 시간의 결정, Endocytosis없이 Receptor와 ligand만의 binding을 볼 수 있는 물리적 조건과 이를 도와줄 올바른 Crosslinker의 선택, Quantitative Proteomics를 하기 위한 충분한 양의 단백질이 나올 수 있는 Cell의 양 등등 많은 논의와 테스트 그리고 실패를 통해 비로서 Receptor를 찾을 수 있었습니다.

Irisin의 Receptor를 Quantitative Proteomics를 통해 찾고 이후에 Protein-protein interaction assay를 통해 확인하였으나 또 다른 확실하고 독립적인 근거를 찾고자 여러 실험들을 통해 확인을 하고자 하였고 교수님 또한 적극적으로 지원해주심으로 여러 방면의 근거들을 찾을 수 있었습니다. 물론 그 과정이 쉽지는 않았고 많은 시간과 노력이 필요하였으나 이를 통해 실험결과에 대한 합당한 결론을 내릴 수 있었습니다. 이러한 연구 방법이 조금은 느릴 수 있으나 결과에 대한 확신, 그리고 이후 연구의 훌륭한 기반이 되었습니다.
이번 연구를 하면서 새로운 영역에 도전하는 것에 대한 자신감을 얻을 수 있었습니다. 저도 제 지도 교수님도 뼈에 대한 연구를 해온것이 아니기에 많은 어려움들이 예상되었지만 다행히도 뼈 연구 분야의 훌륭한 교수님들과 연구를 함께 진행하게 되면서 새로운 영역에 대해서 배울 수 있는 좋은 기회가 되었습니다. 뼈 연구를 위해 필요한 실험들을 배울 수가 있었고 필요할 경우에는 함께 실험을 수행함으로써 연구를 진행시킬 수 있었습니다. 이러한 기회를 통해서 융합연구의 중요성을 깨달을 수 있었습니다.

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

소통의 중요성을 말씀드리고 싶습니다. 단순히 언어적인 면 뿐만 아니라 여러 연구자들과 쌍방의 소통을 통해서 함께 문제를 해결하고 프로젝트를 진행할 수 있는 능력이 매우 중요합니다. 혼자만의 시간을 갖고 사색과 연구를 하는 것도 중요하지만 함께 연구하는 사람들과 지속적으로 대화하고 토론을 하면 좀더 좋은 방향으로 연구를 이끌어 갈수 있습니다. 연구실에서의 미팅 뿐 아니라 외부 미팅이나 학회 등을 통해 많은 연구자들과 대화하고 논의를 하는 것도 권해드리고 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번에 발표한 논문은 앞으로 진행될 연구의 시작점이라고 생각합니다. 이번 논문을 통해서 Irisin receptor를 찾아냈고 해당되는 Signaling pathway의 일부분도 찾아냈습니다. 이후의 연구는 해당 메카니즘을 좀더 구체적으로 밝히는 과정이 될 것 같습니다. 또한 해당 논문에서 Irisin이 Bone resorption을 유발한다고 보여드렸고 골다공증과의 연관성도 있을 가능성도 보여주었기에 해당 연구가 골다공증의 질병치료에 적용될 수 있는지에 대해서도 좀더 연구 중에 있습니다. 그리고 뼈 이외의 다른 신체 기관들 중 Irisin과 반응하는 기관이 있는지, 만약에 있다면 어떠한 기능과 영향을 갖고 있는지와 해당 기관과 연관된 질병 중 적용이 가능한 영역이 있는지에 대해서 연구 중에 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

지금까지 인도해주신 하나님께 감사드립니다. 그리고 연구를 할 수 있도록 도와주신 많은 분들께 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 제 지도 교수님이시자 멘토로서 큰 가르침과 도움을 주시는 Bruce Spiegelman 교수님께도 진심으로 감사드립니다. 적극적으로 제 연구를 지원해주실 뿐 아니라 멘토로서 멘티인 저의 필요에 대해 항상 생각해주시고 함께 고민해주시며 방향을 제시해주시는 것에, 그리고 과학자로서 뿐 아니라 인생의 선배로서 많은 조언과 가르침을 주심에도 정말 감사드립니다. 뼈 분야 연구의 초심자인 저에게 많은 시간을 할애하시어 논의해주시고 본인의 랩에서 실험을 배울 수 있게 도와주신 Cliff Rosen 교수님께도 감사드립니다. 희노애락을 함께 하며 서로 응원하고 도와주는 연구실 멤버들에게도 감사의 마음을 전하고 싶습니다.

박사과정 지도교수님으로서 전심을 다해 연구에 대해 논의해주시고 지도해주신 Jin Ye 교수님께도 감사를 드립니다. 저에게 연구와 진로에 대한 조언을 주신 Joseph Goldstein교수님과 Michael Brown 교수님, 그리고 David Russell 교수님께도 감사드립니다. UT Southwestern Medical Center에 함께 있으면서 많은 도움을 주신 정양식 박사님, 이준노 박사님, 한성원 박사님, 김기우 박사님, 양태홍 박사님께도 진심으로 감사드립니다. 같은 학과에서 삶과 실험에 대한 고민 뿐 아니라 앞날에 대한 희망을 함께 나눴던 문영아 박사님, 전동재 박사님, 조영아 박사님, 김재완 박사님, 황성환 박사님, 최홍엽 박사님께도 감사드립니다.

학부 1학년부터 인연이 되어 많은 도움을 주신 홍종인 교수님께 감사드립니다. 학부 3학년부터 석사 과정까지 저를 지도해주시고 이후에도 응원해주신 서세원 교수님께 감사드립니다. 학부 연구생인 저를 가르쳐주셨던 곽재은 박사님, 하국선 박사님 그리고 한병우 박사님께도 감사를 드립니다. 함께 프로젝트를 하면서 제가 연구를 이해할 수 있도록 많은 노력을 기울여 주시며 도와주신 양진국 박사님과 안형준 박사님, 그리고 여러가지로 많은 도움을 주셨던 이형호 박사님과 석사과정 때 함께한 랩 멤버들에게도 감사를 드립니다.

저를 믿고 응원해주시며 기도해주시는 양가 부모님과 가족들에게 감사를 전하고 무엇보다도 10년간 저와 함께 하며 저를 믿어주고 응원해주고 지지해준 제 아내에게 가장 큰 감사를 전하고 싶습니다. 

 등록일 2019-01-02
Category: Cell_Biology, Biochemistry, Molecular_Biology
  댓글 1
회원작성글 shh  (2019-03-03 02:19)
박사님 축하드려요! 인터뷰에서 언급해 주셔서 감사합니다:)
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