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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 황순규
논문 Soonkyu Hwang*, Donghui Choe, Minseob Yoo, Sanghyuk Cho, Sun Chang Kim, Suhyung Cho and Byung-Kwan Cho (2018) Peptide Transporter CstA Imports Pyruvate in Escherichia coli K-12. J. Bacteriol, 200(7). pii: e00771-17
한줄요약 E.coli 의 constitutive pyruvate transporter system 규명
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그림. 트랜스포존 시퀀싱 기법을 이용한 pyruvate transporter 유전자 기능 규명

 


1. 배경지식

    Pyruvate 생명체에서 탄소원으로부터 에너지를 얻는 과정인 Central carbon metabolism 에서 glycolysis TCA cycle 중간 단계 물질로, 다양한 세포 대사 반응과 연결 되어있다. 따라서 pyruvate E.coli 생장 과정 동안 세포 농도가 유동적으로 변화하고 조절된다. 그러나 E.coli pyruvate 세포막 안팎으로 운반하는 pyruvate transporter system 대해서는 알려진 바가 많지 않다. 특히, pyruvate 농도에 따라 발현이 증가하는 inducible pyruvate transporter 유전자는 작년에 밝혀졌지만, 기존 연구에 따르면 2 이상의 system 존재할 것으로 알려졌기 때문에 추가적인 연구가 요구되었다.

 


2. 질문

  E.coli genome 에서 Pyruvate transporter encoding 하는 유전자를 찾아내고자 했다.

 


3. 발견

   해당 유전자를 찾아내기 위해, 유전체 상에 랜덤하게 삽입 되는 DNA 조각인 트랜스포존을 이용한 E.coli transposon library 이용했다. 해당 library 유전체 상에 존재하는 유전자가 랜덤하게 기능을 못하게 것들의 모임이다. 이들을 3FP(3-fluoropyruvate) 라는 물질이 있는 배지에서 키웠는데, 3FP toxic pyruvate analog pyruvate transporter 의해 uptake 되어 세포를 죽이기 때문에 해당 물질이 포함된 배지에서 자라는 clone 중에는 transporter 유전자에 트랜스포존이 삽입되었을 가능성이 크다는 논리를 이용했다. Enrich transposon library NGS (next-generation-sequencing) 통해 분석했고, 추가 biochemical assay 거쳐 2개의 유전자 (cstA, ybdD) pyruvate transporter 유전자라는 것을 규명했다. 특히 이들은 세포 pyruvate 농도와 상관없이 발현되는 constitutive pyruvate transporter 보여졌다. 원래는 이들이 peptide transporter 기능을 한다고 알려져 있었는데, 이번 연구를 통해 pyruvate transport 있다는 것을 밝혔다.

 

 

4. 후속

   왜 하필 peptide transporter 알려져 있던 것이 pyruvate transport 하도록 되어있는지, 세포 생장 과정에서 여러 system 어떻게 맞물려 pyruvate 농도가 조절되는지 전체적인 이해가 부족하므로, 구체적인 cell physiology 관한 functional study 필요하다.

 


5. 소감

   비교적 간단하고 다루기 쉬운 대장균임에도 불구하고, massive library data 다루기 때문에 실험 분석 과정이 순탄치 않았다. 특히, 실험 과정에서 계속 coccus 균으로 contamination 나서 때려치우고 싶었던 순간이 많았다. 그런 순간들을 계속 겪다 보니 조급한 마음을 먹을수록 실패할 확률이 높다는 사실을 몸소 깨달았다. 그래서 냉정하게 문제점을 해결할 있는 방법을 충분한 시간을 두고 찬찬히 생각하고, 머릿속에서 실험과 분석을 처음부터 끝까지 시뮬레이션을 돌려 진행하여 결국은 논문 제출까지 성공한 같다. 처음 SCI 저널에 논문을 submission 보니, 정말 연구가 쉽지 않다는 생각과 함께 어느 정도 성장한 느낌을 받아서 보람 있었다.

 


6. 기타

  지도해주신 교수님과 discussion 해준 동료들에게 감사합니다.



  1. 조혜연 & 김무준 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

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  18. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

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