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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.