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송우석
송우석(Wooseok Song) 저자 이메일 보기
중앙대학교
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Divergent rRNAs as regulators of gene expression at the ribosome level

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

리보솜(ribosome)은 모든 생명체에서 단백질 합성 공장역할을 하는 세포 내 소기관으로, ribosomal RNA(rRNA)와 수십 개의 리보솜 단백질이 결합되어 있는 거대 리보핵산-단백질 복합체입니다. rRNA의 구조와 기능은 진화적으로 모든 생명체에서 잘 보존되어 있습니다. 특히, 세균의 16S rRNA 염기서열은 유사도 97%가 종 분류의 기준이 될 정도로 잘 보존되어 있습니다. 일반적으로, 단일 세포인 세균은 염기서열이 동일한 multi-copy의 rRNA 유전자를 가지고 있는데, 이는 생명현상에서 가장 보편적이며 중요한 단백질 합성에 중추적인 역할을 하는 rRNA가 생리적으로 가장 유리하게 진화된 형태라고 생각되고 있습니다. 그리나 최근 염기서열 분석 기술의 발달로 수백 종의 미생물 유전체가 해독되면서, 말라리아 원충, 방선균, 패혈증 비브리오균, 호염성 세균, 고온성 혐기 세균등 일부 미생물은 multi-copy rRNA 유전자들의 염기서열이 서로 다른 변이 rRNA를 가지고 있는 것이 밝혀졌으며, 아직 변이 rRNA의 기능은 밝혀지지 않았습니다..

본 논문은 패혈증 비브리오균을 대상으로 변이 rRNA의 기능을 세계 최초로 밝힌 연구내용을 담고 있습니다. 세균에서 단백질 합성은 mRNA 5' 말단에 존재하는 Shine-Dalgarno (SD) 서열과 16S rRNA 3' 말단에 존재한는 anti-Shine-Dalgarno (aSD) 서열이 필수적으로 결합해야 된다는 것이 정설입니다. 본 논문은 이러한 정설과 다르게, 5' 말단이 없거나 이차구조를 형성하여 SD 서열이 숨겨져 있는 mRNA를 변이 rRNA가, SD-aSD 결합과는 다른 메커니즘으로, 특이적으로 선별하여 번역하는 것을 증명하였습니다. 또한 변이 rRNA의 주 타겟 유전자가 heat shock protein과 같은 스트레스 관련 단백질을 암호화하는 유전자임을 고려했을 때, 변이 rRNA에 의한 유전자의 선별적 번역은 미생물의 환경 변화에 대한 대응 기작으로 예상됩니다. 본 논문의 결과는 번역 메커니즘에서 리보솜 역할에 관한 기존의 패러다임을 변화시킬 수 있는 내용으로 기본적인 생명현상 이해 증진이라는 학술적인 측면 외에도 병원성 미생물 제어기술에 이용되어 산업, 의료적인 측면으로 이용될 수 있을 것이라고 생각합니다.

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

이 연구는 중앙대학교 생명과학과 분자미생물학연구실에서 이강석 교수님 지도를 받아 중앙대학교 약학대학 분자예방약학 배지현 교수님 연구실과 공동연구로 진행되었습니다. 본 연구실은 대학원생과 박사 후 연구원을 포함하여 10명 내외의 연구자들이 미생물뿐만 아니라 동물세포를 대상으로 세포 내 존재하는 다양한 RNA를 통한 세포 생리활성 조절 기작 이해를 목표로 mRNA 가공과 분해 조절 및 rRNA, tRNA, miRNA등 non-coding RNA를 통한 유전자 발현 조절 및 관련 인자에 대한 총체적인 연구를 열정적으로 수행하고 있습니다. RNA 연구 외에 nano particle을 이용한 drug delivery system 개발, SNP에 의한 질병 발병 메커니즘과 같은 최신 경향의 연구도 진행되고 있습니다. 지도 교수님과 학생들이 함께 열정적인 연구뿐만 아니라 여러 인생사를 공유 할 수 있는 인간미, 낭만 있는 연구실입니다. 

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

뛰어난 동료들과 함께 연구활동을 했다는 것이 참 자랑스럽습니다. 그런 동료들에게 저의 부족한 능력이 누가 되지 않도록 많은 노력을 하였고, 스스로 발전했다고 느꼈을 때, 동료들에게 인정 받을 때 가장 보람찼고, 세상에 밝혀지지 않은 진실을 처음 밝혀냈을 때 하는 일에 대한 자부심을 느낍니다.

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

연구실에서 직접 실험하는 것도 중요하지만, 그에 대한 문헌들을 찾아 공부하고, 고민하는 것이 더 중요하다고 생각합니다. 여러 논문들 많이 읽고, 기회가 되는대로 학회에 참석하셔서 훌륭한 연구자 분들의 강연을 많이 듣기를 바랍니다. 그리고 본인이 대학원에 진학하여 연구생활을 시작하겠다고 결정했다면 중간에 포기하지 말고 항상 자신이 하는 일에 대해 믿음을 가지고 끈기 있게 진행하시라고 말씀 드리고 싶습니다. 좋은 연구 결과를 얻는 것은 길고 고난한 여정입니다. 그러나 힘든 여정 끝의 열매는 세상 무엇보다도 달콤합니다. 많은 분들이 함께 열매의 달콤함을 느끼시길 바랍니다. 소소하지만 작은 행복을 찾으셔서 견뎌내십시오.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

리보솜은 자연계에 존재하는 많은 항생제의 타겟이며 블랙판 다이아몬드 증후군, 5q 증후군, 선천성이상각화증과 같은 질병과도 연관되어 있어 산업/의학적으로 매우 매력적인 연구소재 입니다. 다만, 수십 개의 단백질과 여러 개의 rRNA로 이루어진 복합체로, 구조가 복잡할 뿐만 아니라 다이나믹한 역동성을 가지고 있어 리보솜의 체계적이고 심도 있는 연구는 아직 미흡한 상황입니다. 리보솜 분야에서 꾸준히 연구하여 학술적인 측면뿐만 아니라 산업, 의료적인 측면으로 실생활에 이용할 수 있는 연구성과를 내는 연구자가 되겠습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

본 논문이 나가기 까지 아낌없이 지원해주시고 훌륭하게 지도해주신 이강석 교수님과 동물실험, 프로테옴 분석, 리뷰에 많은 도움을 주신 배지현 교수님께 진심으로 감사 드립니다. 그리고 함께 연구를 진행한 주민주 박사, 염지현 박사, 신은경 박사, 이민호 박사에게 수고했고 감사하다는 말을 전하고 싶습니다. RNA-seq 분석에 도움을 주신 한윤수 교수님, 윤성일 교수님, 단백질 분석에 도움을 주신 김용학 교수님, 이진환 박사님, 김용인 연구원, 서라민 연구원, methylglyoxal 분석에 도움을 주신 최형균 교수님, 리뷰에 도움을 주신 황지환 교수님, Stanford에서 많은 것을 알려준 Christopher J. Moore 박사님께 감사 드립니다. 세상 어떤 일도 혼자 힘으로 이루기 힘듭니다. 본 논문이 나가기까지 함께 고민하고 노력해주신 모든 분들께 감사 드립니다.

 등록일 2019-02-25
Category: Microbiology, Physiology
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