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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 권도형
논문 Dohyeong Kwon, Eunbyeol Park, and Suk-Jo Kang (2017) Carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone (CCCP) suppresses STING-mediated DNA sensing pathway through inducing mitochondria fission. Biochem Biophys Res Commun.
한줄요약 미토콘드리아의 역동성(dynamics)이 STING pathway를 조절한다, episode 2
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인터뷰


 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요.

미토콘드리아는 에너지 생산뿐만 아니라, 칼슘의 저장소, Apoptosis, lipid 합성등 다양한 기능을 수행하는 세포소기관으로, 에너지 상태 외에도 다양한 ion의 흐름, 외부 신호, 미토콘드리아의 역동성(dynamics, 미토콘드리아의 결합과 분열)등에 의해서 기능이 조절됩니다. 면역반응에서도 미토콘드리아는 중요한 기능을 한다고 알려졌습니다. 예를 들어, 세포에 침입한 바이러스의 RNA를 인식하여 Type I IFN 생성을 유도하는 RIG-I-like receptors (RLRs) signaling pathway에서는 MAVS라는 미토콘드리아 Transmembrane protein을 중심으로 미토콘드리아에서 Signalosome을 형성하여 신호를 전달합니다. 또한, 미토콘드리아에서 생성되는 ROSRLRs pathway에 중요하다고 보고되었으며, ROS를 생성하는 손상된 미토콘드리아를 제거하는 MitophagyRLRs pathway를 조절하는 기전으로 보고되기도 했습니다. RLRs pathway처럼 IL-1b를 생성하는 NLRP3 inflammasome pathway에서도 미토콘드리아의 중요성이 알려졌습니다.

우리 연구실에서 연구하는 ‘STING’Cytosol내의 DNA를 인식하여 Type I IFN를 생성하는 면역반응에 중요한 단백질로서, ERMitochondria-associated ER membrane (MAM)에 위치한다고 알려졌습니다. 다른 면역반응 pathway에서는 미토콘드리아의 역할이 잘 연구되었지만, MAMSTING이 존재함에도 불구하고 STING pathway에서 미토콘도리아의 역할은 잘 알려지지 않았었습니다. 본 논문에서는, 미토콘도리아의 IonophoreCCCPSTING의 활성화, 특히 STING과 다음 단계 단백질인 TBK1interaction을 억제하는 것을 확인하였습니다. CCCP는 미토콘드리아의 막전위 (Membrane potential)를 탈분극(depolarization)시킴으로써 미토콘드리아의 기능 저해, ROS 생성, 미토콘드리아 분열 (Fission) 유도 등 여러 부분에 걸쳐서 영향을 끼치기 때문에 미토콘드리아의 어떤 부분이 STING pathway에 중요한것인지 알기가 어려웠습니다. CCCP가 끼치는 영향들을 하나씩 rescue하고자 했으며, 미토콘드리아의 분열에 중요한 단백질인 DRP1KOcell line을 이용하여 CCCP에 의한 미토콘드리아 분열을 막았을 때 STING pathway를 통한 Type I IFN 생성과 STING 다음 단계 단백질들의 활성화가 정상적으로 회복된 것을 확인할 수 있었습니다. 이를 통해서, 미토콘드리아의 역동성이 STING pathway를 조절할 수 있다는 것을 확인했으며, 미토콘드리아가 STING pathway에서도 중요한 플랫폼으로 작용할 가능성이 있다는 것을 알 수 있었습니다.


2. 연구과정에서 있었던 에피소드를 소개해 주세요.

미토콘드리아와 면역반응을 연구할 때 접근했던 방법 중 하나가 다양한 Inhibitor들을 사용하는 것이었는데, 재미난 결과들은 얻었지만 기전을 설명하는데 어려운 점이 많았습니다. 그러던 중 다른 그룹이 CCCP를 사용한 STING pathway 억제에 관한 논문을 냈었고, 제가 진행하던 다른 과제가 저의 메인 주제로 결정 되었습니다. 그러다보니 자연스럽게 서브 주제의 결과들을 모아서 하나의 논문으로 마무리를 하고자 하였습니다. 하지만 CCCP에 의한 억제를 마지막까지 rescue 하지 못해서, CCCP결과를 제외하고 FASEB J에 투고하게 되었습니다. 그런데 거짓말처럼, 논문 투고 후 다시 디자인한 실험에서 RESCUE 결과가 나왔습니다. 그 후 FASEB J 에 투고한 것도 minor revision을 거쳐서 publish 되었고, 이번 논문도 publish 될 수 있었습니다.


3. 연구를 통해 얻은 지혜를 후배들에게 들려주세요

실험 결과가 반복되지 않는 경우만큼 힘든 일은 없는 것 같습니다. 그런데 실험 결과가 일정하지 않을 때, 손이 안좋다고 탓하기보다는 꼼꼼하게 실험 과정을 기록하시고 다시 체크해 보십시오. 실험과정 중 특정 부분에서 기술적인 어려움 때문에 결과가 흔들리는 것인지 아니면 조금씩 조건이 달랐던 것인지, 분명히 이유를 발견하게 될 것입니다.

실험이 안된 것에는 안된 이유가 분명히 있고, 동일하게 했다면 동일한 결과가 나와야 하고, 가설은 틀릴 수 있습니다.


4. 나는 왜 명과학자가 되었는가?

고등학교 3학년때, 과학동아에 실린 ‘Genome Project’‘Proteomics’ 관련된 글을 보고 생명과학과로 진학을 했고, 전공수업을 들으면서 조금 더 생명에 대해 자세히 알고 싶었습니다. 그래서 대학원에 진학을 해서 연구를 하고 있습니다.


5. 다른 하고 싶은 이야기

공동연구를 하면서 만나는 사람들이나 다른 학교에 있는 선후배들과 얘기를 하다보면, 카이스트가 국내의 다른 곳보다 연구하기 굉장히 좋은 곳이란 걸 알 수 있습니다. 훌륭하신 교수님들도 많으시고, 열정적인 동료들도 많고, 시설도 좋습니다. 여기 있는 것만으로도 큰 자부심을 가지고, 함께 나아갔으면 합니다.

  1. 조혜연 & 김무준 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

    <공포 기억 회상 시에 기억과 관련 없는 세포가 단 1%라도 활성화 되면 기억 회상 능력이 떨어진다.> 1. 배경지식 해마의 치사회는 공간에 대한 기억을 저장하는 뇌 영역이다. 치매 환자들이 치상회에 비정상적으로 높은 활동을 보인다. 옵신 ...
    Date2018.07.17 By생명과학과 Views123
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  2. 엄승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Three chamber test for social interaction> 1. 배경지식 뇌의 신경 세포망에서 시냅스는 없어서는 안 될 핵심 요소이자 신경 세포들 사이에서의 중요한 소통을 담당하고 있습니다. 이러한 시냅스는 수많은 유전자들로 구성 되...
    Date2018.07.16 By생명과학과 Views107
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  3. 최지헌 (신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

    <그림. 망막 전구세포에서의 mTORC1 과활성이 세포주기 진행 및 신경세포 발생을 촉진하다.> 1. 배경지식 척추동물의 신경계는 발생과정에서 신경전구세포 (neural progenitor cell)가 분열(proliferation)을 반복하며 점차 신경세포...
    Date2018.07.10 By생명과학과 Views188
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  4. 이용현 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    <항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노약물전달시스템의 항암효능 메커니즘> 1. 배경지식 종양미세환경은 암발생 및 발달, 약물 저항성, 면역억제 그리고 암전이에 있어서 중요한 역할을 하고 있음이 많은 연구결과를 통해...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views248
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  5. 정영석 (시스템신경과학 연구실, 정민환 교수님)

    1. 배경지식 해마는 우리 뇌의 대뇌 피질 안쪽, 내측 측두엽에 위치하는 뇌 구조로 새로운 사실을 학습하고 기억하는 데에 중요한 뇌로 알려져 있습니다. 해마가 손상이 되면 새로운 정보를 기억하지 못하게 되는 데, 실제로 치매환자들의 ...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views233
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  6. 민지연 (분자세포 면역학 연구실, 강석조 교수님)

    <그림. 염증반응에 의한 두 종류의 CD64+ 염증성 수지상 세포의 분화 및 역할> 1. 배경지식 림프절(lymph node)은 항원 등의 외부 침입에 대응하는 면역 반응을 조절하는 매우 중요한 조직입니다\. 이 림프절 내에 존재하는 면역 세포들의 시...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views212
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  7. 손유경(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    1. 배경지식 세포 내외의 신호 전달 체계를 조절하는 것은 세포 및 단백질의 기능을 이해하는 기초적인 연구 및 질병 치료제를 개발하는데 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 현재까지는 세포 내로 진입하는 방법에 어려움이 있기 때문...
    Date2018.05.21 By생명과학과 Views574
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  8. 현광범(진핵세포 전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <Rad5의 DNA replication fork reversal 모델> 1. 배경지식 다양한 DNA lesion은 replication fork를 stall할 수 있습니다. 이러한 stalling은 genome의 instability 와 cell death를 일으킬 수 있기 때문에, stalled replica...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views657
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  9. 김종원(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <표적 특이적 유전자 전달 복합체의 구성 및 유전자 전달> 1. 배경지식 기존의 유전자 전달체는 바이러스성과 비바이러스성 전달체로 구분할 수 있습니다. 바이러스성 전달체는 높은 형질 발현율을 보이는 반면, 면역...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views494
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  10. 노수민(동물세포공학 실험실, 이균민 교수님)

    <GS/MSX시스템을 이용해서 바이오의약품 생산세포주를 만드는 과정> 1. 배경지식 바이오 의약품 (치료용 단백질, 재조합 단백질)을 생산하고자 할 때, 간단한 모양을 가진 단백질은 미생물이나 효모에서도 생산이 가능하지만 복잡한 형태...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views796
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  11. 김태윤(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 사용되고 있는 대부분의 질병 치료제들은 항체에 기반하고 있습니다. 그러나 이러한 항체 기반의 치료들은 제작이 어려우며 제조비용도 매우 높습니다. 그래서 이러한 항체들을 대신할...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views635
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  12. 김륜희(시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 뇌가 정상적으로 기능하기 위해선 다양한 molecular process를 통해 neuronal synapse가 잘 발달 되어야 합니다. 특히나, presynapse와 postsynapse 사이의 adhesive contact은 매우 중요한 단계이며 이 ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views651
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  13. 황순규(시스템 및 합성생물학 연구실, 조병관 교수님)

    그림. 트랜스포존 시퀀싱 기법을 이용한 pyruvate transporter 유전자 기능 규명 1. 배경지식 Pyruvate 은 생명체에서 탄소원으로부터 에너지를 얻는 과정인 Central carbon metabolism 에서 glycolysis ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views564
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  14. 문경환(신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

     <Nf2는 각 구획의 세포분열 속도를 조절하는 스위치> 1. 연구를 시작한 계기 : 신경섬유종증을 앓고 있는 환자 중 많은 수가 안과 관련 질환을 가지고 있습니다. 이번 연구는 신경섬유종증의 원인이 되는 Nf2 유전자 돌연변이가 어떤 기작으...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views453
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  15. 최원영(분자종양유전학 연구실, 임대식 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Hippo pathway의 effector protein인 YAP과 TAZ의 활성이 직접적으로 위암을 일으킬 수 있다는 것을 동물(마우스)모델로 증명하고, 분자적으로는 YAP activation이 MYC을 upregulation 하는 기전...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views410
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  16. 김태묵(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Next-Generation sequencing(NGS) 기술로 인해 최근 수년간 대규모의 Sequencing 데이터가 쌓여가고 있습니다. 많은 생물학을 연구하는 연구원들께서 이미 공개된 수많은 데이터를 ...
    Date2018.04.23 By생명과학과 Views455
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  17. 박세근, 정용철, 김대건(행동유전학 실험실, 김대수 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 사람과 동물은 생존을 위한 먹이나 유용한 자원을 획득하기 위해 호기심을 갖고 다양한 사물을 탐색한다. 동물이 유용한 자원 혹은 먹이를 확보하려는 것은 생존을 위한 강력한 욕구이다. 인...
    Date2018.03.19 By생명과학과 Views776
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  18. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요 이 논문은 제 직전 논문의 후속 연구논문입니다. 이전 논문에서 Proteasome이 fission yeast centromere에서 heterochromatin spreading을 막는 새로운 기능이 있다는 것을 밝혔고,...
    Date2018.03.13 By생명과학과 Views777
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  19. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Proteasome은 이름에서도 알 수 있듯이 수십 개의 단백질들로 구성되어 있는 복합체로서 세포 내 단백질들을 분해하는 기능으로 잘 알려져 있습니다. 체내 전체 단백질의 1%를 혼...
    Date2018.03.13 By생명과학과 Views774
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  20. 정선혜(세포분열분화발생 실험실, 임대식 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD, 비알콜성지방간)/ Non-Alcoholic Steatohepatitis (NASH, 비알콜성지방간염)은 이름 그대로 알코올섭취와 상관없이 생기...
    Date2018.03.05 By생명과학과 Views921
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