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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. 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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  2. No Image

    민광욱 박사 (신경발달 및 재생 연구실. 김진우 교수님)

    질문 눈에서 나온 시신경 다발이 양쪽 뇌로 연결되는 이유는 무엇일까? 발견 인간을 비롯한 대부분 동물은 두개의 눈을 가지고 인식한 외부 물체의 시각 신호를 뇌로 신호를 보내고, 뇌에서는 이 신호를 통합해 물체의 모양, 거리, 이동 방향을 파악함. 이때 ...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views13
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  3. No Image

    이정운 (후성유전체 및 계산생물학 연구실, 정인경 교수님)

    <질문> 파킨슨 병에 기여하는 후성유전학적 특징들은 무엇일까? <발견> 단일세포 유전체 기술과 3차원 후성유전체 기술을 접목하여 뇌 환경 유지에 주요한 역할을 하는 희소돌기아교세포(oligodendrocyte)와 미세아교세포(microglia)의 후성 유전적 인자들이 ...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views14
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  4. 임소연 (신경발달 및 재생 연구실, 김진우 교수님)

    질문 신경 조직의 유한한 세포 수는 전구세포의 분열한계 때문일까? 발견 피부나 간 등과 달리 대부분 신경조직을 구성하는 세포는 발달 과정에서만 생성되고 성체에서는 만들어지지 않음. 이는 신경조직 내 줄기세포가 분열한계에 이르러 더 이상 신규세포를...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views16
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  5. 박준우 박사(신경발달 및 재생 연구실, 김진우 교수님)

    질문 한정된 공간인 세포핵 안에서 분해되지 않는 단백질을 세포는 어떻게 처리할까? 발견 세포핵에서 잘 분해되지 않는 전사인자 단백질인 OTX2가 세포핵 돌출 소막에 쌓여 세포질의 리소좀(lysosome)으로 이동하는 새로운 세포 내 단백질 이동 경로를 규명...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views19
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  6. 이한솔 박사 (치료 단백질 디자인 & 구조생물학 실험실, 오병하 교수님)

    질문 여러 종류의 단백질 센서를 만들 수 있는 플랫폼을 개발할 수 있을까 발견 개발된 단백질 시스템은 마치 레고 블록처럼 사용돼 여러 다양한 단백질 센서를 용이하게 제작하는데 쓸 수 있는 플랫폼을 제공한다. 이번 연구에서는 B형 간염 바이러스 단백질...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views21
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  7. 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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  8. 이한솔 (기억생물학 연구실, 한진희 교수님)

    기억 리콜 때 CA1 뉴런의 활성을 측정한 결과, 학습에 의해 활성이 증가하는 세포 앙상블이 있음을 확인함. 또한 이 활성 증가가 기억 리콜 때 측정한 freezing (공포 기억 리콜 인덱스) 수준과 유의미한 상관관계가 있음을 규명.
    Date2024.02.23 By생명과학과 Views21
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  9. 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 Views22
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  10. 김규광 (기능유전체 및 계산생물학 연구실, 정인경 교수님)

    <질문> 기존의 점돌연변이나 유전체 변이만으로는 설명이 어려운 암 유전체를 3차원 게놈 구조 관점에서 재 해독할 수 있을까? <발견> 암에서는 다양한 종류의 변이가 발생하며 암 특이적 3차원 게놈 구조 변화 또한 발생한다. 이로 인해 유전자가 잘못된 전...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views22
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  11. 손승규 (광유전학 및 RNA 치료 연구실, 허원도 교수님)

    질문 시냅스의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있을까? 발견 살아있는 세포와 생쥐의 뇌에서 시냅스의 변화를 실시간으로 이미징 할 수 있는 SynapShot이라고 명명한 기술 기술을 개발하였습니다. 기존에 다른 시냅스 관찰 기술들이 있었지만 한번 시냅스에서 ...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views24
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  12. 김효상 (시냅스 뇌질환 연구단, 김은준 교수님)

    질문 염색질 재조합 단백질의 결손에 따른 자폐 스펙트럼 유사 행동은 어떻게 치료될 수 있을까 발견 본 연구에서는 ARID1B 유전자의 돌연변이가, 생쥐 모델에서 어떻게 사회성 저하와 반복 행동을 유발하는지, 시냅스와 RNA의 분석을 통해서 밝혀내었고, 유...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views24
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  13. 김재호 박사 (생체방어 연구실, 이흥규 교수님)

    질문 고 포도당 음료 보충을 통해 뇌종양의 성장이 억제되는가? 억제 되면 기전은 무엇인가? 발견 • 교모세포종 실험 쥐 모델에서 고 포도당 음료 보충을 통해 뇌종양의 성장이 억제되는 현상을 관측했고 이에 더해 이러한 억제 효과가 장내 미생물의 특...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views29
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  14. 문진우 (암 에피제네틱 연구실, 김미영 교수님)

    질문 악성 췌장암의 진행 및 전이를 유발하는 유전자와 그 기작은 무엇인가? 발견 기저형 (basal-like)의 아형을 보이는 췌장선암 (pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC)은 보다 공격적인 특성을 보이며, 빠른 진행과 전이 양상을 보입니다. 본 연구에서...
    Date2024.02.23 By생명과학과 Views29
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  15. 김찬희, 권용민 (식물학 연구실, 최길주 교수님)

    질문 식물 광수용체인 파이토크롬은 포토바디라고 불리는 액체-액체 상 분리 응집체를 형성한다. 파이토크롬 포토바디는 어떤 단백질들로 구성되어 있을까? 발견 식물 광수용체인 파이토크롬은 포토바디라는 빛에 조절되는 액체-액체 상 분리 응집체를 형성한...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views30
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  16. 유도현 (바이오나노의약 실험실, 전상용 교수님)

    질문 염증성 장 질환을 효과적으로 표적할 수 있는 약물 전달 플랫폼 개발 필요 염증 조직 특이적인 당 결합 단백질 발현 양상을 활용한 표적 치료 전략 개발 가능성 발견 장내 균의 당질층은 장 표면의 당질층 혹은 당 결합 단백질과 결합함. 염증성 장 질환...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views30
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  17. 신호철, 김유진 (바이오나노의약 실험실, 전상용 교수님)

    질문 여러 종의 암의 공통적 특징을 표적하는 범용 치료용 항암 백신 개발 필요 암 연관 섬유아세포를 표적 제거하는 백신 전략의 암 치료 효용성 발견 종양미세환경에서 가장 많은 부분을 차지하는 암 연관 섬유아세포는 암 성장 촉진 인자 및 세포외기질을 ...
    Date2024.02.26 By생명과학과 Views31
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  18. 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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  19. 장지윤, 신민경, 박주리 (RNA 유전체학 연구실, 김윤기 교수님)

    질문 -원형 RNA에서 일어나는 새로운 단백질 합성기전은 무엇일까? - RNA 백신 개발에 응용 될 수 있을까? 발견 생물학적 기능을 나타내는 중요 원리인 central dogma는 DNA로부터 시작해 RNA, 단백질로 이어진다. 이때 최종 생산 물질인 단백질은 번역 과정...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views33
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  20. 김은아, 함석진 (RNAging Lab, 이승재 교수님 연구실)

    질문 미토콘드리아 Krebs cycle 부산물이 개체 수준의 면역에 어떤 영향을 미칠까? 발견 미토콘드리아의 Krebs cycle 효소 중 하나인 ACO-2의 knockdown이 예쁜꼬마선충에서 UPRmt을 활성화 하여 개체수준에서 선천적 면역을 강화 시킴을 발견함. ACO-2의 억...
    Date2024.02.22 By생명과학과 Views38
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