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백인엽
백인엽(Inyup Paik) 저자 이메일 보기
University of Texas at Austin
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A phyB-PIF1-SPA1 kinase regulatory complex promotes photomorphogenesis in Arabidopsis

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

식물의 광수용체인 Phytochrome은 빛에 의해 활성화 된 이후 매우 빠른 속도로 일련의 타겟 단백질들의 Post-translational modification을 유도하여 그 활성을 제거하게 됩니다. 가장 잘 알려진 Phytochrome의 타겟 단백질로 PHYTOCHROME INTERACTING FACTORs (PIFs) 라 불리는 bHLH transcription factor family가 있습니다. 이들 PIFs 는 Phytochrome에 의해 시작된 알 수 없는 분자적 기작을 통해 phosphorylation, poly-ubiquitination 되어 26S proteasome이라는 세포내 단백질 청소 도구를 통하여 분해되게 됩니다. 이 반응은 매우 빠르게 일어나는데 100µmol 정도의 약한 적색광이 쪼여졌을 때 PIF1 단백질의 분해속도는 Half-life 약 2.5분의 속도로 일어나게 됩니다. 이는 알려진 많은 진핵생물의 단백질 중에서 가장 빠르게 분해되는 속도라고 말할 수 있습니다. 이 광신호전달 초기에 일어나는  phosphorylation을 유도하는 kinase에 대한 많은 연구가 이루어 졌지만 지금까지, phytochrome 을 제외하고, 빛에의한 PIF degradation을 촉진하는 강한 유전학적, 생화학적 증거를 보여주는 kinase는 없었습니다.

저희는 CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOENIC 1 (COP1)/ SUPPRESSOR OF PHYA-105 (SPA1) 이라는 Ubiquitin E3 ligase complex가 광 수용체인 phytochrome 그리고 PIF1 단백질과 같이 complex를 이루고 있는 것을 확인하였고, 특히 SPA1 단백질이 in vivo, in vitro에서 지금까지 알려지지 않았던 kinase의 기능이 있음을 증명하였습니다. 유전학적으로도 네 개의 SPA (SPA1-4) 유전자가 모두 망가졌을 때 빛에 의해 유도되는 PIF1 단백을의 phosphorylation이 완전히 사라지는 것을 확인 할 수 있었습니다.

연구과정에서 처음 저희가 가지고 있었던 재미있는 가설이 완전히 틀렸다는 것을 연구 시작 후 약 2년 반이 지나서야 확인 할 수 있었습니다. 이후 연구의 방향을 완전히 전환해 현재의 결론을 내리기까지 긴 시간이 필요했습니다.  다행히도 다른 연구를 함께 진행하고 있었기 때문에 중간중간 많은 논문을 낼 수 있었지만 정신적으로 육체적으로 많이 힘든 시간이었던 것 같습니다.  또한 SPA 단백질을 생화학적으로 분석하기 위한 방법론에서도 많은 어려움이 있었는데 마침 단백질 생화학을 전공하시는 전남대학교 김정일 교수님께서 연구년으로 저희 기관을 방문하시는 인연이 있어, 진핵생물 시스템 (Pichia pastoris) 에서의 단백질 발현과 분석에 큰 도움을 얻을 수 있었습니다. 

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

저는 University of Texas at Austin 에 위치한 Department of Molecular Biosciences 에 소속되어 있습니다. 광신호전달을 연구하는 Dr. Enamul Huq의 지도아래 포닥생활을 해왔고, 현재는 Synthetic Biology를 연구하는 Dr. Alan Lloyd와 Dr. Andrew Ellington 방에 절반이 소속되어 일하고 있습니다.  UT Austin은 땅을 팔때마다 펑펑 터지는 기름으로 돈이 넘처나는 텍사스 주정부의 전폭적인 지원으로 그 규모가 날로 성장하고 있는 좋은 학교입니다. 외국인이 살기좋고 물가가 싼 오스틴에 위치한 것도 큰 장점입니다. 오스틴은 지난 몇 년간 미국내에서 인구증가가 가장빠른 도시로 계속 선정되어 폭발적인 인기를 끌고 있습니다. 삼성반도체와 같은 한국 대기업이 입주해있어 한인 커뮤니티도 상당히 큰 편입니다. Computer Sciences 관련 과의 명성으로 Biosciences 의 규모가 좀 가려져 있지만 좋은 시설과 잘 갖춰진 연구지원 시스템, 좋은 아이디어로 연구를 진행하는 많은 Faculty들이 있는 곳입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구활동을 지속할 수 있었던 가장 큰 이유는 연구 자체가 주는 즐거움이였던 것 같습니다. 새로운 것을 발견하는 것은 인간에게 주어진 가장 독특한 즐거움인 것 같습니다. 제 박사과정 지도교수님이셨던 KAIST 최길주 교수님께서 즐겨쓰시던 Quote을 빌리겠습니다. "Happy is the person who is able to discern the causes of things" -Virgil

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

바이오 연구자로 산다는 것이 쉬운 일은 아닌 것 같습니다. 하지만 학문을 추구하는 것을 통해 주어지는 큰 기쁨이 있는 것 또한 사실입니다. 추구하는 인생의 가치와 목표, 현실등을 잘 고려하셔서 진로를 결정하시기를 부탁드리겠습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 PI position에 지원하고 있는 상황입니다. 저는 특별히 proteome level에서의 단백질의 생화학적 변화, Proteomics based reverse genetic screening 을 통한 광신호, 온도신호에 관여하는 유전자의 발굴, 26S proteasome 의 기능연구, Synthetic biology tool을 사용한 식물체내의 gene control/detection system 개발을 주제로 연구를 진행하고 준비하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

연구에 도움을 주신 공저자들에게 감사의 말씀을 전합니다. 특별히 단백질 분리 정제와 여러가지 생화학적인 에세이들에 많은 조언과 도움을 주신 전남대학교 김정일 교수님과 한윤정 박사님께 큰 감사의 말씀을 드립니다. 실험에 많은 도움을 주신 중앙대학교 김동환 교수님, 고려대학교 오은규 교수님, UT Austin 성시범 교수님께 감사의 말씀을 전합니다. 실험 외적으로 많은 도움을 주신 UT Austin에 계신 많은 박사님들과 (이름을 다 적지 못해 죄송합니다) 선.후배님들과 교수님들께도 감사의 말씀을 전합니다. 특별히 KAIST 최길주 교수님, UT Austin Dr. Enamul Huq 두분께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 바이오하는 남편 때문에 고생하시는 아내분과 늘 기도해주시는 양가 부모님들께 깊은 감사의 말씀을 전합니다. 마지막으로 전세계 흩어져 계신 바이오 연구자분들 존경하고 응원합니다.  

 

 등록일 2019-09-30
Category: Plant Science, Biochemistry, Molecular_Biology
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