KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • 생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

Extra Form
인터뷰 현광범
논문 Soochul Shin*, Kwangbeom Hyun*, Jaehoon Kim #, and Sungchul Hohng # (2018) ATP Binding to Rad5 Initiates Replication Fork Reversal by Inducing the Unwinding of the Leading Arm and the Formation of the Holliday Junction. Cell Reports 23, 1831–1839
한줄요약 SWI/SNF Motor 단백질인 Rad5의 Replication Fork Reversal 과 Holliday Junction Formation 역할 규명
figure.jpg


<Rad5DNA replication fork reversal 모델>

 


1. 배경지식

   다양한 DNA lesionreplication forkstall할 수 있습니다. 이러한 stalling genome instability cell death를 일으킬 수 있기 때문에, stalled replication forksreactivation하는 기작을 세포는 가지게 됩니다. Replication fork reversal은 이러한 pathway들 중 핵심 초기 단계로 알려져 있습니다. Remodeling 과정 중 replication fork, three-way junction에서 four-way junction으로 변하게 되고, 이후 DNA repair substrate로 사용됩니다. 그리고 DNA replication 재 시작을 위해, Revered replication fork는 다시 tree-way junction으로 restored 됩니다.

   박테리아 그리고 인간에 걸쳐 몇 효소들은 replication fork reversal activity를 가지고 있습니다. 이러한 motor protein들은 RecQ helicases, FANCM, 그리고 SWI/SNF helicases를 포함합니다 (Helicase superfamily 2). Replication forkfour-way junction으로 remodeling하기 위해서는 leading lagging arm들을 unwinding 하고, parentaldaughter strandannealing하는 2가지 다른 과정이 필요합니다.

 


2. 질문

   Replication fork reversal activity를 갖는 효소들은 DNA double-helix unwinding activity를 당연히 갖고 있다 생각하지만, SWI/SNF motor 단백질인 Rad5가 별도의 DNA-unwinding activity를 갖고 있는지는 아직 밝혀지지 않았습니다. 따라서, SWI/SNF motor 단백질인 Rad5가 어떻게 remodeling processinitiate할 수 있으며, DNA-unwinding activity를 갖고 있는가 알고 싶었습니다.

 


3. 발견

   본 논문에서는Saccharomyces cerevisiae에서 유래한 Rad5 replication fork reversal initiation 기작을 이해하기 위해, single-molecule FRET (fluorescence resonance energy transfer) 기술을 사용하였습니다. 순수 정제한 재조합 단백질과 model DNA replication forks를 사용하여 실험을 진행 하였습니다. 저희는 Rad5ATPbinding 함에 따라 leading armunwinding 하고 leading arm lagging armproximally positioning하는 것을 관찰하였습니다. Rad5four-way junction이 형성되면, ATP hydrolysis 에너지를 사용하여, 7.1 ± 0.14 nt/s 속도로 migration하는 것을 관찰 하였습니다. Rad5HIRAN domain leading arm3’ end anchoring 되면, branch migrationthree-way junction recovery에 중요하지만, four-way junction에 구조적인 변화에는 영향이 없다는 것을 알 수 있었습니다.

 


4. 후속

   다른 SWI/SNF helicases 단백질들이 Rad5와 같이 replication fork reversal mechanismconserve 되어 있는지 알아보면 좋을 것 같습니다.

 


5. 소감

   생물 실험에 사용되는 대부분의 재료들은 단백질, DNA등 맨 눈으로 쉽게 볼 수 없는 작은 물질들 입니다. 따라서 실험을 함에 있어 각 물질들의 특성을 찾아 이해하고 실험의 과정들을 머릿속에서 상상으로 그려보며 실험을 하게 됩니다. 하지만, 이 논문에서는Single-molecule FRET 기술을 사용하여 실험에 사용되는 효소 및 substrate의 활성을 시간에 따라 볼 수 있다는 사실이 정말 좋았던 것 같습니다. 특히나, 문헌으로 찾은 ATPase 혹은 HIRAN domain mutant Rad5의 활성이, 논문에서 주장하고 싶은 방향으로 결과가 나온 것이 정말 기분이 좋았습니다.

 


6. 기타

   새로운 분야를 공부 할 수 있게 기회를 주신 김재훈 교수님, 좋은 연구에 참여시켜주신 홍성철 교수님, 신수철 형에게 감사합니다.

  1. 김지훈 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <형광단백질을 이용한 실시간 small GTPase 단백질 센서의 개발과 생명연구의 적용 > (a) Schematic of ddFP-based small GTPase sensor. (b) (top) Schematic depiction of KRas (G-KRas) sensor construct. (bottom) Fluorescence images s...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views214
    Read More
  2. 인선아 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

     <RNF20/40에 의한 열충격유전자 발현 조절 메커니즘> 1. 배경지식 진핵생물에서 DNA는 히스톤 단백질과 함께 ‘뉴클레오좀’이라는 단위로 존재합니다. 히스톤에는 Methylation, Acetylation, Phosphorylation, Ubiquityla...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views225
    Read More
  3. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    <광활성 Flp을 개발, 마우스 머리에 LED를 비추어 유전자 발현을 조절함> 1. 배경지식 유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니...
    Date2019.01.24 By생명과학과 Views379
    Read More
  4. 유병준 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    < 펩타이드-항체 복합체 구성 및 항암 작용기작 > 1. 배경지식 펩타이드의약품이란, 약 40여개 이하의 아미노산으로 이루어진 물질로 주로 화학적인 합성을 통해서 생산하는 의약품을 말합니다. 펩타이드의약품은 질병 관련 표적에 ...
    Date2019.01.09 By생명과학과 Views494
    Read More
  5. 신안나 (행동유전학 연구실, 김대수 교수님)

    <졸음 행동 모델 제작과정과 T타입 칼슘채널 결핍 마우스 모델의 졸음행동 차이분석> 1. 배경지식 일반적 수면 행동에 비해 졸음행동은 관련 연구가 면밀히 진행되지 않았다. 높은 칼로리의 식품 섭취는 수면을 유도하고, 마우스 ...
    Date2018.12.19 By생명과학과 Views750
    Read More
  6. 유이슬 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <합리적 설계가 가능한 핵단백질 나노 입자와 암세포로의 표적화 및 치료 단백질 전달> 1. 배경지식 지난 수 십년 간 다양한 질병의 진행과 관련한 분자적 기작에 대한 연구 결과가 나오면서 세포 외부에 존재하는 생체 분자뿐만 아...
    Date2018.11.12 By생명과학과 Views767
    Read More
  7. 전종철 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <효모 Set1 complex 의 H2B ubiquitylation 의존적 H3K4 methylation 기작> 1. 배경지식 핵산인 DNA와 단백질인 히스톤은 염색체의 기본 구성인자인 nucleosome을 이룹니다. DNA를 기반으로 하는 다양한 생명현상들 예컨데 DNA replication, DN...
    Date2018.10.24 By생명과학과 Views890
    Read More
  8. 정화진, 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수)

    <Sexually dimorphic gene expression in Chd8-mutant mice> 1. 배경지식 자폐증은 1% 가량의 인류가 영향을 받는, 굉장히 큰 사회적 비용이 들어가는 정신질환입니다. 사회성 문제와 제한되고 반복적인 행동을 보이는 환자를...
    Date2018.08.21 By생명과학과 Views2315
    Read More
  9. 손준영 (생체리듬 연구실, 최준호 교수)

    <배고플 때 잠을 못 자는 이유: 아미노산 세린이 아세틸콜린 신호를 증진시켜 잠을 억제한다> 1. 배경지식 동물들은 성장과 신체의 다양한 대사 작용을 유지하기 위한 에너지와 영양소를 먹이로부터 얻으며, 굶게 되면 수면을 억제 ...
    Date2018.08.16 By생명과학과 Views1872
    Read More
  10. 허우성 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수)

    1. 배경지식 빛을 이용한 세포의 다양한 신호전달 조절은 물리, 화학적 방법보다 비 침습적이고 빠르기 때문에 세포 기능 연구에 매우 효과적으로 활용될 수 있습니다. 그러나, 지금까지는 주로 자연에 존재하는 광 스위치 단백질에 의존하였기 때...
    Date2018.07.30 By생명과학과 Views1801
    Read More
  11. 박은애 (식물학 연구실, 최길주 교수)

    <그림. 파이토크롬의 힘: 숲 속, 키 큰 나무 아래 그늘에 비추는 잠깐의 빛으로도 키 작은 식물은 푸르러진다> 1. 배경지식 파이토크롬B는 빛을 인지하여 식물의 발아, 새싹 발달, 개화 등을 조절하는 광수용체이다. 파이토크롬B가 식물의...
    Date2018.07.26 By생명과학과 Views1775
    Read More
  12. 장진호 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

     <그림> 전두엽-편도체 뇌신경회로는 포식자 냄새에 대한 생쥐의 본능적 공포 반응을 조절한다. 1. 배경지식 “공포 반응”은 사람과 동물이 위험한 상황에서 다치는 것을 막아주고 생존할 확률을 높여주는 유익한 생물학적 ...
    Date2018.07.26 By생명과학과 Views1664
    Read More
  13. 조혜연 & 김무준 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

    <공포 기억 회상 시에 기억과 관련 없는 세포가 단 1%라도 활성화 되면 기억 회상 능력이 떨어진다.> 1. 배경지식 해마의 치사회는 공간에 대한 기억을 저장하는 뇌 영역이다. 치매 환자들이 치상회에 비정상적으로 높은 활동을 보인다. 옵신 ...
    Date2018.07.17 By생명과학과 Views1346
    Read More
  14. 엄승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Three chamber test for social interaction> 1. 배경지식 뇌의 신경 세포망에서 시냅스는 없어서는 안 될 핵심 요소이자 신경 세포들 사이에서의 중요한 소통을 담당하고 있습니다. 이러한 시냅스는 수많은 유전자들로 구성 되...
    Date2018.07.17 By생명과학과 Views1371
    Read More
  15. 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...
    Date2018.07.10 By생명과학과 Views1438
    Read More
  16. 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 Views1757
    Read More
  17. 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 Views1419
    Read More
  18. 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 Views1772
    Read More
  19. 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...
    Date2018.05.21 By생명과학과 Views2022
    Read More
  20. 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 Views2449
    Read More
Board Pagination Prev 1 2 3 Next
/ 3