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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 이민지
논문 Yuchao Li*, Minji Lee*, Nury Kim, Guoyu Wu, Difan Deng, Jin Man Kim, Xuedong Liu, Won Do Heo#, Zhike Zi# (2018) Spatiotemporal Control of TGF-β Signaling with Light. ACS Synth Biol. 2018 Jan 12. doi: 10.1021/acssynbio.7b00225.
한줄요약 광유전학을 통한 TGF-β receptor의 활성 조절


인터뷰


1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요.

세포는 외부 환경으로부터 오는 변화를 수용체를 통해서 인식하고, 그 신호를 세포 내부로 전달하는데, 이를 통해서 세포 내에서 여러 기능들이 조절됩니다. 이러한 수용체 중 TGF-β receptor TGF-β와 결합하여 하위 신호를 조절하는데, cell proliferation, differentiation, tissue development and homeostasis 등 여러 가지 세포의 기능에 중요한 역할을 한다는 것이 알려져 있습니다. 또한, 비정상적인 TGF-β signaling은 많은 질병과도 연관이 있는 것으로 보고 되어 있습니다. 이렇게 중요한 receptorspatiotemporal하게 조절할 수 있다면, 세포 수준에서부터 동물 모델에 이르기까지 생물학의 여러 분야에서 기존의 실험적 방법이나 설계로 증명하기 어려웠던 부분들을 연구할 수 있는 중요한 수단이 될 수 있을 것이라고 생각했습니다.

   TGF-β receptor에는 type Ⅰ두 가지 종류가 있고, TGF-β가 이 두 receptor extracellular domain에 결합하여, TGF-β receptor Ⅰ를 결합시킴으로써 하위 신호전달체계를 조절하게 됩니다. 이를 착안하여 각 receptorcytosolic region에 빛을 통해서 hetero-interaction을 하는 Arabidopsis thaliana CIB1 단백질과 CRY2 단백질의 PHR domain을 결합시켜, 빛에 반응하여 활성이 조절되는 TGF-β receptoroptoTGFBRs를 개발하였습니다.


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2. 연구과정에서 있었던 에피소드를 소개해 주세요.

에피소드라기 보다는 이 기술을 개발할 수 있었던 계기를 설명 드리고 싶습니다. 제가 20129월에 지금의 지도교수님이신 허원도 교수님 실험실에서 로테이션을 돌았는데, 이 때, optogenetics를 처음 접하게 되었습니다. 당시에 연구실에서 이미 CRY2PHR domainCIB1 단백질과 hetero-interaction하는 것뿐만 아니라 homo-oligomerization되는 것을 밝혔고, 이런 성질들을 적용해서 RTKs, Ca2+ channel 등의 활성을 조절하는, , proteininhibition할 수 있는 system 등을 개발하는 일들이 활발하게 이루어 지고 있었습니다. 제가 같이 일했던 사수오빠들께서optoRTKs중 하나인 optoFGFR1을 개발하셨고, 여기에서 아이디어를 받아서 TGF- β의 활성을 조절하는 optoTGFBRs를 만들어보면 좋겠다는 생각을 하게 되었습니다. 그리고 독일에 계신 Zhike 박사님과 공동연구를 통해서 modification하는 과정을 거쳐 지금의 optoTGFBRs가 될 수 있었습니다.


3. 연구를 통해 얻은 지혜를 후배들에게 들려주세요.

지혜라기 보다는 그 동안 연구를 진행해 오면서 제가 느낀 점을 말씀 드리고 싶습니다. 다들 알고 계시겠지만 연구를 진행하다 보면 쏟아져 나오는 많은 논문들을 내 것으로 만드는 시간도 필요하고, 그와 더불어서 실험을 계획하고 진행해야 하는데, 원하는 것처럼 결과가 나오지 않을 때도 많습니다. 사실 이런 과정들이 처음 대학원을 들어오던 때의 패기나 열정만으로 견뎌내기는 쉽지 않다고 생각합니다. 학위를 계속해 나가고, 연구를 계속 진행함에 있어서 제일 필요한 것은 꾸준하게 내가 필요한 것들을 해 나갈 수 있는 지속력과 지구력이라고 생각합니다. 그리고 이 지속력과 지구력을 지켜나가기 위해서는 항상 본인의 연구에 대한 흥미를 잃지 말아야 한다는 게 저의 생각입니다. 각자 지금의 상황에서 조금의 위트를 더한다면 학위 기간이 훨씬 수월해 질 수 있을 것입니다.


4. 나는 왜 명과학자가 되었는가?

왜 학위를 시작했냐는 질문으로 바꿔 이해한다면 이렇게 답을 할 수 있을 것이라고 생각합니다. 텍스트로 안에서 갇혀있던 지식들이 실험 수업을 통해서 현실로 다가오자 매우 새롭게 느껴졌던 것 같습니다. 엄청난 실험을 했던 것은 아니었지만 세포를 직접 분리해보고, 현미경을 통해서 내 눈앞에서 관찰할 수 있다는 것이 TV에서만 보던 연예인을 만난 것처럼 너무 생생하게 다가왔습니다. 지금 내가 어쩌면 보다 손쉽게 할 수 있는 이 실험과 교과서를 통해서 배울 수 있었던 이 사실들이 누군가가 밤을 지새우며 생각에 생각을 하고, 다른 이와 머리를 맞대고 토론을 하며, 여러 실험들을 통해서 밝혀내고 만들어낸 산물이라고 생각하니 뭔가 모를 희열이 느껴졌습니다. 언젠가 나도 내가 하는 일들도 저렇게 역사(생명과학의 역사)의 한 부분이 될 수 있다면 참 좋겠다는 생각을 했었습니다.  


5. 다른 하고 싶은 이야기

   연구 이외에 말하고 싶은 것은 지금까지의 학위 기간을 함께 했고, 앞으로도 함께할 실험실 식구들에게 보내는 감사의 마음입니다. 처음에 실험실에 들어올 때, 교수님께서 우리 실험실의 장점이 실험실 사람들끼리의 관계를 매우 중요시하고, 서로 소통도 원활하게 잘 이루어지는 실험실이라고 말씀을 해주셨었는데, 지내오면서 그 말씀이 무엇인지 알 수 있게 되었습니다. 실험부터 연구활동의 전반적인 것들을 가르쳐 준 사수오빠들과 여러 선배님들, 그리고 밑에서 실험실이 잘 돌아갈 수 있도록 제 자리에서 맡은 역할을 잘 해주는 후배님들에게 너무 고맙습니다. 저 역시 좋은 후배였는지 혹은 좋은 선배였는지 되짚어 보며, 앞으로 더 발전하는 연구자가 될 수 있도록 하겠습니다.




  1. 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 신경세포...
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  2. 이용현 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    <항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노약물전달시스템의 항암효능 메커니즘> 1. 배경지식 종양미세환경은 암발생 및 발달, 약물 저항성, 면역억제 그리고 암전이에 있어서 중요한 역할을 하고 있음이 많은 연구결과를 통해...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views2924
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  3. 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 ...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views2101
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  4. 민지연 (분자세포 면역학 연구실, 강석조 교수님)

    <그림. 염증반응에 의한 두 종류의 CD64+ 염증성 수지상 세포의 분화 및 역할> 1. 배경지식 림프절(lymph node)은 항원 등의 외부 침입에 대응하는 면역 반응을 조절하는 매우 중요한 조직입니다\. 이 림프절 내에 존재하는 면역 세포들의 시...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views2692
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  5. 손유경(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    1. 배경지식 세포 내외의 신호 전달 체계를 조절하는 것은 세포 및 단백질의 기능을 이해하는 기초적인 연구 및 질병 치료제를 개발하는데 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 현재까지는 세포 내로 진입하는 방법에 어려움이 있기 때문...
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  6. 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 replica...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views3170
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  7. 김종원(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <표적 특이적 유전자 전달 복합체의 구성 및 유전자 전달> 1. 배경지식 기존의 유전자 전달체는 바이러스성과 비바이러스성 전달체로 구분할 수 있습니다. 바이러스성 전달체는 높은 형질 발현율을 보이는 반면, 면역...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views2491
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  8. 노수민(동물세포공학 실험실, 이균민 교수님)

    <GS/MSX시스템을 이용해서 바이오의약품 생산세포주를 만드는 과정> 1. 배경지식 바이오 의약품 (치료용 단백질, 재조합 단백질)을 생산하고자 할 때, 간단한 모양을 가진 단백질은 미생물이나 효모에서도 생산이 가능하지만 복잡한 형태...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views6361
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  9. 김태윤(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 사용되고 있는 대부분의 질병 치료제들은 항체에 기반하고 있습니다. 그러나 이러한 항체 기반의 치료들은 제작이 어려우며 제조비용도 매우 높습니다. 그래서 이러한 항체들을 대신할...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views3544
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  10. 김륜희(시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 뇌가 정상적으로 기능하기 위해선 다양한 molecular process를 통해 neuronal synapse가 잘 발달 되어야 합니다. 특히나, presynapse와 postsynapse 사이의 adhesive contact은 매우 중요한 단계이며 이 ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views3071
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  11. 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 ...
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  12. 문경환(신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

     <Nf2는 각 구획의 세포분열 속도를 조절하는 스위치> 1. 연구를 시작한 계기 : 신경섬유종증을 앓고 있는 환자 중 많은 수가 안과 관련 질환을 가지고 있습니다. 이번 연구는 신경섬유종증의 원인이 되는 Nf2 유전자 돌연변이가 어떤 기작으...
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  13. 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 기전...
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  14. 김태묵(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Next-Generation sequencing(NGS) 기술로 인해 최근 수년간 대규모의 Sequencing 데이터가 쌓여가고 있습니다. 많은 생물학을 연구하는 연구원들께서 이미 공개된 수많은 데이터를 ...
    Date2018.04.23 By생명과학과 Views3080
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  15. 박세근, 정용철, 김대건(행동유전학 실험실, 김대수 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 사람과 동물은 생존을 위한 먹이나 유용한 자원을 획득하기 위해 호기심을 갖고 다양한 사물을 탐색한다. 동물이 유용한 자원 혹은 먹이를 확보하려는 것은 생존을 위한 강력한 욕구이다. 인...
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  16. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요 이 논문은 제 직전 논문의 후속 연구논문입니다. 이전 논문에서 Proteasome이 fission yeast centromere에서 heterochromatin spreading을 막는 새로운 기능이 있다는 것을 밝혔고,...
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  17. 서호규(크로마틴 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Proteasome은 이름에서도 알 수 있듯이 수십 개의 단백질들로 구성되어 있는 복합체로서 세포 내 단백질들을 분해하는 기능으로 잘 알려져 있습니다. 체내 전체 단백질의 1%를 혼...
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  18. 정선혜(세포분열분화발생 실험실, 임대식 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD, 비알콜성지방간)/ Non-Alcoholic Steatohepatitis (NASH, 비알콜성지방간염)은 이름 그대로 알코올섭취와 상관없이 생기...
    Date2018.03.05 By생명과학과 Views4891
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  19. 이민지(바이오이미징/광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 세포는 외부 환경으로부터 오는 변화를 수용체를 통해서 인식하고, 그 신호를 세포 내부로 전달하는데, 이를 통해서 세포 내에서 여러 기능들이 조절됩니다. 이러한 수용체 중 TGF-...
    Date2018.02.05 By생명과학과 Views2739
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  20. 변현종(카이스트 부설 한국과학영재학교 미생물공학실, 안정훈 교수님) - 카이스트 생명과학과 학부생

     ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 타입 I 분비 시스템(T1SS) 중 “폴리펩타이드를 수송하는 ABC 수송체”들의 단백질 분비 특성에 관해 연구한 논문입니다. 우리는 Pseudomonas fluorescens 박테리아가 보유한 ABC 수...
    Date2018.02.05 By생명과학과 Views2094
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