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과학기술부가 해마다 100억원씩 연구비를 지원하는 '뇌기능 활용 및 뇌질환 치료기술 개발 프런티어사업단'이라는 연구단이 있다. 이 곳 김경진 단장(서울대 생명공학부)에게 뇌과학 분야에서 뛰어난 연구업적을 보이는 30대 젊은 연구자로 누가 있느냐고 물었더니 대뜸 "한국과학기술원(KAIST) 김은준 교수"라는 대답이 돌아왔다.

김단장에게 "김교수 말고 다른 분은 없느냐"고 물었더니 "그 외에는 별로 떠오르는 사람이 없다"고 했다. 이처럼 김은준 KAIST 교수(생물과학과)가 뇌과학 분야에서 두드러진 업적을 쌓은 젊은 연구자라는 것은 잘 알려진 사실이다.

김교수의 주된 관심 대상은 신경세포간에 신경전달이 일어나는 곳인 시냅스(synapse)다. 특히 김교수는 시냅스를 구성하는 단백질을 찾는 작업을 하고 있다.

아침에 조깅을 하다 넘어져 발목 관절을 다쳤다고 가정하자. 우리 뇌는 자연스럽게 통증을 느끼게 되고 기분도 나빠진다. 이같은 자연스러운 현상은 신경세포간에 신경전달이 일어나기 때문에 가능하다.

신경세포는 동글동글한 일반세포와 달리 수상돌기를 가지고 있다. 수상돌기는 다른 신경세포에서 신호를 받는 안테나 구실을 한다. 수상돌기를 현미경으로 확대해 보면, 수많은 점을 볼 수 있다. 이점들이 바로 신경전달이 일어나는 장소인 시냅스다. 신경세포 한개에는 시냅스가 1000개 정도 있다.

문제는 우리가 시냅스에 대해 알고 있는 지식이 너무나도 빈약하다는 것이다.

아직까지도 신경전달물질이 세포 밖으로 나와서 다른 신경세포 수용체에 부착하는 방식으로 신경전달이 이뤄진다는 수준에서 크게 벗어나지 못했다. 90년대 초반까지만 해도 수용체와 신경전달물질에만 연구가 집중된 것도 그 때문이다.

김교수가 이같은 빈곤한 지식을 해결할 수 있는 한가지 돌파구를 마련했다는 점에서 중요하다. 95년 김교수가 하버드 의대에서 박사후 연구과정을 밟으면서 제1저자로 세계적인 학술지인 '네이처'에 기고한 논문(PSD-95에 의한 K이온채널의 집적)은 시냅스를 구성하는 다양한 단백질에 대한 연구를 촉발한 것으로 평가받는다. 시냅스 안에는 수용체 말고도 수용체 기능을 보조하는 숱한 단백질이 있다. 수용체가 분자수 기준으로 100개가 있다고 하면 보조 단백질은 9900개에 이를 정도로 숫자가 절대적으로 많다.

김교수는 단백질 한개에 다양한 단백질이 붙어있는 핵심 단백질을 찾아냈다는 점에서 다른 단백질들을 추가적으로 찾아내는 데 중요한 기여를 했다.

예를 들어 많은 단백질 가운데 A단백질은 기껏해야 다른 단백질 1개와만 붙어있다고 해보자. 그렇다면 A단백질을 찾아내봐야 다른 단백질을 더 찾는데 별 도움이 되지 않는다. 하지만 B단백질에는 수많은 다른 단백질이 붙어있다고 생각해보자. B단백질을 찾는 순간 다른 단백질도 줄줄이 발견할 수 있게 되는 것은 당연한 과정이다.

네이처에 실린 김교수 논문은 지금까지 약 550차례 인용됐으니까 1년에 약 60 ~70회 인용된 셈이다. 통상 네이처에 실린 논문이 1년에 30차례 정도 인용된다는 점을 생각하면 약 두 배에 이르는 놀라운 인용 횟수다. 네이처에 논문이 실리는 것만도 큰 영광인데 평균보다 훨씬 많은 인용 횟수를 기록했다는 것은 그만큼 연구자에게도 큰 영광이다.

김교수는 또 자신이 발견한 핵심단백질이 수용체를 시냅스에 붙들어주는 기능을 한다는 것도 발견했다. 막단백질인 수용체는 둥둥 떠다니는 성질이 있기 때문에 신경전달 기능을 제대로 수행하기 위해서는 시냅스에 자리잡도록 붙들어 줘야만 한다.

김교수는 수용체와 이를 잡아주는 단백질 사이에 접점(도메인)을 찾아냈는데 이 도메인은 사람 유전자 100개 가운데 한 개꼴로 자주 발견되는 것으로 나타났다. 김 교수는 "매우 자주 발견되는 도메인이다 보니 후속 연구자들이 이 도메인과 관련된 논문을 쓸 때 자연스럽게 내 논문을 인용하게 되는 것"이라고 설명했다 . 앞으로 연구방향에 대해 김 교수는 "계속 시냅스 형성 원리를 찾는 데 집중해 우리 연구실이 이 분야에서 세계에서 손꼽히는 연구실이 되는 것이 목표"라고 설명했다.

김교수는 "시냅스라는 건물을 짓는데 사용되는 블록이 무엇인지 아직 모른다"며 "건물을 만드는 블록을 찾아서 레고놀이를 하는 기분이 들 때가 많다"고 말했다.

김은준 교수는... EF ▲64년 1월생 ▲부산대 약학과 학사(86년 2월) ▲KAIST 생물공학과 석사(88 년 2월) ▲미국 미시간주립대 약학과 박사(94년 12월) ▲미국 하버드 의과대학 박사후 과정(95년 1월~97년 2월) ▲부산대 약학과 교수(97년 3월~2000년 2월) ▲KAIST 생물과학과 교수(2000년 3월~현재)

<김인수 기자 : 2003년 9월 17일 매일경제 >



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