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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) Stimulator of IFN genes-mediated DNA-sensing pathway is suppressed by NLRP3 agonists and regulated by mitofusin 1 and TBC1D15, mitochondria dynamics mediators. The FASEB journal, FJ.201700328R
한줄요약 미토콘드리아의 역동성(dynamics)이 STING pathway를 조절한다, episode 1

인터뷰


 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요.


일반적으로 세포의 DNA는 핵내에만 존재합니다. 만약 사이토졸 내에서 DNA센서가 DNA를 인식한다면, 세포는 외부 병원균의 DNA로 인식하여 제1형 인터페론을 생성하는 면역반응을 유도합니다. 우리 세포는 사이토졸 내의 DNA를 인식하는 다양한 DNA 센서들이 있지만, 대부분 STING이라는 단백질을 통하여 제1형 인터페론생성을 유도하여 병원균에 대한 방어를 시작합니다. 바이러스 침입에 대한 면역반응 뿐만 아니라 자신의 DNA에 의한 자가면역질환에서도 STING이 중요하다고 알려졌으며, 최근에는 암분야에서도 중요하게 연구되고 있습니다.


본 논문에서는 STING pathwayIL-1b 생성을 유도하는 NLRP3 inflammasome 작용물질(agonist)에 의해 억제 된다는 것을 보고 하였습니다. 면역반응은 다양한 pathway를 통해서 생성되는 사이토카인들과 세포가 관여하는데, 구조적으로 분리되어 있는 다른 면역 pathway에 의해 STING pathway가 조절될 수 있다는 것을 보여준 최초의 논문입니다. 그리고 NLRP3 inflammasome 작용물질은 미토콘드리아의 분열(Fission)을 통해서 STING pathway를 억제하는 것을 확인하였습니다. 미토콘드리아는 일반적으로 에너지 생성, Ca2+ 항상성유지, apoptosis조절에 중요한 기관으로 알려져있지만, ROS 생성, 면역신호전달체계의 플랫폼역할등 면역반응에서도 중요한 세포소기관입니다. 특히 환경에 따라 결합(Fusion)과 분열(Fission)을 반복하는 역동성 있는 기관으로서 (Mitochondria dynamics), mitochondria dynamics에 의해서 에너지 생성, mitophagy등 다양한 기능이 조절된다고 알려져있습니다. RNA virusInflammasome 면역반응에서는 미토콘드리아의 중요성이 알려졌지만, STING pathway에서는 그 역할이 알려져 있지 않았습니다. 본 논문에서는 STING pathway에서도 미토콘드리아가 중요하다는 것을 확인했을 뿐만 아니라 미토콘드리아의 다양한 특징중에서 mitochondrial dynamics가 중요하다는 것을 보여준 논문입니다.



2. 연구과정에서 있었던 에피소드를 소개해 주세요.


미토콘드리아는 에너지를 생성할 뿐만 아니라, ROS 생성, Ca2+ 항상성, apoptosis 조절등 다양한 면에서 세포에 중요한 소기관입니다. 그래서 미토콘드리아의 어떤 특성이 STING pathway를 조절하는지 확인하기 위해서 TCA cycle enzyme들의 활성도 측정부터, Fractionation, ROS, Mitochondrial membrane potential, 전자 현미경 촬영등 다양한 실험들을 진행하였고 진행하고 있습니다. 그러다보니, 출장을 가서 최신의 고가실험장비들을 사용하는 경우도 있었지만 1970년대나 그 이전 논문들을 참고해서 실험을 셋업한 경우도 있었습니다. 기억나는 실험은 주사기와 바늘로 Homogenization을 하여 미토콘드리아를 분리 한 후, enzymesubstrate를 하나씩 넣어주면서 TCA cycle activity를 시간대별로 측정했었습니다. 처음에는 이것이 과연 될까 걱정했었는데, 시간이 지남에 따라서 흡광도가 일정하게 변화하는 것을 보면서 실험을 직접하면서도 굉장히 신기해했던 기억이 있습니다.



3. 연구를 통해 얻은 지혜를 후배들에게 들려주세요.


사소한 실험이라도, 논문에 넣을 최종 실험이라고 생각을 하고 진행하는 것이 굉장히 중요한 것 같습니다. 연차가 올라갈수록 시간은 빠르게 흐를 것이고, 경쟁 그룹은 기다려주지 않을꺼에요. 그런데 사소한 것 하나하나가 어떤 태클을 걸지 모릅니다.

일을 미루지 마세요. 오늘의 일을 대신해줄 내일의 가 있어서 너무 고맙지만, 어제의 할일을 오늘로 미룬 어제의 때문에 힘들어집니다.



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 대학원 진학을 해서 연구를 하고 있습니다.



5. 다른 하고 싶은 이야기


  문제를 해결하는데 있어서 실험적인 방법에 제한을 받지않고 깊이있는 Molecular work부터 동물 모델까지 다양한 실험방법을 배우고 접할 수 있는 기회는 많지 않을텐데, 분자세포면역학 연구실에서 교수님의 지도를 받아 그런 경험을 할 수 있어서 교수님께 정말 감사드리며, 실험방법이나 대학원생활과 관련해서 많은 조언을 해준 여러 동료들에게도 감사드립니다.


  1. 황현정, 박태림, 김형인(김윤기, 조원기 교수님 연구실 공동연구)

    질문 - YTHDF2가 비정상 단백질 처리 경로에 어떤 영향을 미칠까? - YTHDF2와 상호작용하는 단백질은 무엇일까? 발견 정상적인 생명 활동 유지에 중요한 단백질 형성과정은 정상적인 단백질 뿐만 아니라 비정상적인 단백질이 그 과정 중 형성되기도 한다. 비...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views32
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  2. 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 와 TCA cycle 의 중간 단계 물질로, 다양한 세포 내 대...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views5648
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  3. 홍지소 (행동유전학 연구실, 김대수 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 두뇌의 내측전전두엽 (medial prefrontal cortex)은 작업기억, 주의집중, 사회성 등 다양한 고등인지기능에 관여하고 있는 부분으로 스트레스 반응 및 공포 반응과 같은 감정의 조절에 있어서도 mPFC는 핵심적...
    Date2017.08.29 By생명과학과 Views4765
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  4. 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 replication forks를 reactivation하는 ...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views5220
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  5. 허우성 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수)

    1. 배경지식 빛을 이용한 세포의 다양한 신호전달 조절은 물리, 화학적 방법보다 비 침습적이고 빠르기 때문에 세포 기능 연구에 매우 효과적으로 활용될 수 있습니다. 그러나, 지금까지는 주로 자연에 존재하는 광 스위치 단백질에 의존하였기 때문에 많은 ...
    Date2018.07.30 By생명과학과 Views3781
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  6. 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 신경세포와 교세포로 분화(differe...
    Date2018.07.10 By생명과학과 Views3469
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  7. 최정윤 (발생분화연구실, 한용만 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. CFC 증후군은 ERK 신호전달체계의 돌연변이에 의해 발생하는 희귀 유전 질환입니다. 비정상적인 뼈 발달은 대부분의 CFC 증후군 환자에서 나타나지만 ERK 신호전달체계의 이상과 골격계 관련 세포 분화의 연관...
    Date2017.12.11 By생명과학과 Views4209
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  8. 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 기전을 통해 암이 발...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views3443
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  9. 천영서(크로마틴 생물학 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Centromere의 특징 중 하나는 전형적인 histone H3 nucleosome 대신 centromere-specific histone H3 variant인 CENP-A nucleosome이 존재한다는 점입니다. 이러한 CENP-A nucleosome은 세포의 유사 분열 시기...
    Date2017.10.24 By생명과학과 Views6201
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  10. 주재건 (후성유전체 및 계산생물학 연구실, 정인경 교수님)

    질문 핵체 주위 게놈 상호작용을 설명할 수 있을까? 핵체 주위 게놈 상호작용 매개인자는 무엇일까? 발견 행렬 분해기법을 기반으로 게놈 3차 구조 데이터로부터 핵체 주위 염색체 간 상호작용 정보를 추출할 수 있는 신규 기계학습 알고리즘 개발 스토카스틱...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views10
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  11. 조혜연 (기억생물학 연구실, 한진희 교수님)

    살아있는 생쥐 뇌에서 기억저장 뉴런(신경 세포)을 표지하고 추적, 관찰할 수 있는 기술을 이용해 같은 경험을 다시 할 때, 원래 존재하던 오래된 기억 뉴런이 새로운 뉴런으로 교체됨을 규명.
    Date2024.02.23 By생명과학과 Views21
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  12. 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 단백질을 신...
    Date2018.07.17 By생명과학과 Views3040
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  13. 조혜림 (크로마틴 생물학 연구실, 이대엽 교수님)

    배경 지식 유전체는 단계적인 과정을 거쳐 특이적인 3차원 구조로 응축되어 있습니다. 최근 유전체가 지닌 3차원 구조의 기능적인 특징에 관한 연구 내용이 밝혀짐에 따라, 유전체의 3차원 구조가 어떻게 조절되고 조직화 되는지에 관한 연구가 활발히 이루어...
    Date2021.12.29 By생명과학과 Views3068
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  14. 조유리(분자세포면역학 연구실, 강석조 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해주세요. 2011년 Ralph Steinman이 Dendritic cell의 발견을 한 공로로 노벨 생리의학상을 수상하였습니다. 그 만큼 Dendritic cell은 우리 면역 시스템에 굉장히 중요한 면역 세포입니다. Innate 와 adaptive immune sys...
    Date2018.01.03 By생명과학과 Views7241
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  15. 정화진, 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수)

    <Sexually dimorphic gene expression in Chd8-mutant mice> 1. 배경지식 자폐증은 1% 가량의 인류가 영향을 받는, 굉장히 큰 사회적 비용이 들어가는 정신질환입니다. 사회성 문제와 제한되고 반복적인 행동을 보이는 환자를 자폐증으로 진단합니다. 세계적...
    Date2018.08.21 By생명과학과 Views5556
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  16. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    <광활성 Flp을 개발, 마우스 머리에 LED를 비추어 유전자 발현을 조절함> 1. 배경지식 유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니다. 연구를 수행하는데 있어 필요한...
    Date2019.01.24 By생명과학과 Views3585
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  17. 정창욱, 하승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <생후 7~21일 동안 memantine을 투여한 경우 Shank2 결손 생쥐의 사회성이 개선된다.> 1. 배경지식 자폐증은 어린 나이에 발병되는 신경발달장애 중 하나로 전 세계적으로 약 1%의 유병률을 보이며 최근 점점 환자 수가 증가하고 있습니다. 그러나 현재까지...
    Date2019.04.03 By생명과학과 Views3256
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  18. 정지혜(시스템 및 합성생물학 연구실, 조병관 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 단감의 경우 실제로 수확 후, 2주 후부터 연화가(물러짐) 진행되어 1달이 지나면 대부분의 단감이 연화되어 먹을 수 없습니다. 이렇듯 단감이 상품성을 가질 수 있는 기간은 한정적 임에도 불구하고, 단감을 재...
    Date2018.01.08 By생명과학과 Views2945
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  19. 정이레 (기억생물학 연구실, 한진희 교수)

    시냅스 강도 조절 메커니즘에 의한 기억 저장 뉴런 선택. 시냅스 발생 뉴런이 더 높은 확률로 기억 엔그램에 참여하며, 학습 직후 일부 뉴런의 시냅스 강도를 조작하면 기억은 그대로지만, 그 기억을 인코딩하는 뉴런이 변경됨.
    Date2024.02.23 By생명과학과 Views23
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  20. 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 해마가 정상인에 비...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views3209
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