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

생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

Extra Form
인터뷰 인선아
논문 Suna In, Yong-In Kim, J. Eugene Lee and Jaehoon Kim, (2019) RNF20/40-mediated eEF1BL monoubiquitylation stimulates transcription of heat shock-responsive genes. Nucleic Acids Research, https://doi.org/10.1093/nar/gkz006
한줄요약 RNF20/40의 eEF1BL 유비퀴틴화를 통한 열충격유전자 발현 조절 기작을 제시하다
figure.jpg

<RNF20/40에 의한 열충격유전자 발현 조절 메커니즘>



1. 배경지식

   진핵생물에서 DNA는 히스톤 단백질과 함께 뉴클레오좀이라는 단위로 존재합니다. 히스톤에는 Methylation, Acetylation, Phosphorylation, Ubiquitylation 등의 다양한 번역 후 수정(Post-translational modification)이 존재하여 전사인자를 비롯한 세포 내 여러 단백질들과의 상호작용 및 크로마틴 구조 등에 영향을 줍니다. 히스톤 H2B120번째 lysine에 존재하는 monoubiquitylation은 전사가 활발하게 일어나는 유전자 영역에 많이 분포하며, 전사 활성의 또 다른 대표적인 표지인 H3K4 methylation, H3K79 methylation의 선행조건으로도 잘 알려져 있습니다. 그래서 수많은 연구자들이 H2B ubiquitylation이 없을 때 어떠한 현상이 일어나는지 알아보기 위해, H2B K120E3 ligaseRNF20/40 complexknockdown시켰을 때 나타나는 변화들에 대해 연구했습니다. 이러한 연구들은 RNF20/40H2B ubiquitylation 말고 다른 기작을 통해서도 유전자 발현 조절에 중요한 역할을 하며, 세포의 생존이나 암 억제 등에서도 중요한 역할을 하고 있음을 보여주었습니다.


2. 질문

   앞서 배경지식에서 언급했듯이, RNF20/40H2B ubiquitylation 이외의 다른 기작을 통해서도 전사를 비롯한 세포 내 여러 기전에서 중요한 역할을 합니다. 또한, 효모에서는 RNF20/40homologBre1deletion한 균주가 H2B ubiquitylation sitelysine에서 arginine으로 변형시킨 균주보다 더 DNA damage에 취약하다는 보고가 있었습니다.  따라서 RNF20/40가 히스톤 H2B가 아닌 알려지지 않은 타겟의 ubiquitylation을 통해 이러한 역할을 할 것이라고 생각하였습니다.


3. 발견

   먼저 RNF20/40의 타겟 단백질 스크리닝을 위해 Immunoprecipitation-Mass spectrometry를 통해 RNF20/40와 상호작용을 하는 단백질들을 동정하였습니다. RNF20/40가 세포 내에서 핵 안에 존재하고, 전사에서 중요한 역할을 한다는 점에 착안하여 eEF1BdL이라는 열충격유전자 전사인자를 후보로 선정하였습니다. 생화학적 분석 기법을 통해 eEF1BdLRNF20/40의 상호작용을 확인하였고, eEF1BdL381번째 lysinemonoubiquitylation시키는 것을 확인하였습니다. 이러한 RNF20/40에 의한 ubiquitylationeEF1BdL에 의해 매개되는 열충격유전자 전사를 증가시켰는데, 첫 번째 기전은 (모델 그림의 빨간색 화살표 (i)) eEF1BdL이 타겟 유전자의 프로모터 영역에 recruitment가 증가하는 것입니다. 두 번째 기전은 (모델 그림의 빨간색 화살표 (ii)) 전사의 개시(initiation)에서 신장(elongation)단계로 넘어가는데 중요한 역할을 하는 p-TEFb (Positive Transcription Elongation Factor)와의 결합이 ubiquitylation에 의해 증가하는 것입니다. 또한, RNF20/40ubiquitylationindependent하게도 열충격유전자 전사를 증가시키는 기작을 밝혀내었습니다. (모델 그림의 빨간색 양방향 화살표 3) HSF1 (Heat Shock Factor 1)이라고 하는 열충격유전자 전사에서 중요한 역할을 하는 전사인자와 eEF1BdL, RNF20/40가 함께 상호작용하며 열충격유전자 전사에서 시너지효과를 내는 것을 확인할 수 있었습니다.


4. 후속

   연구는 분자적 수준에서의 열충격유전자 전사조절 메커니즘에 초점을 맞추어 진행하였는데, RNF20/40에 의한 ubiquitylation-dependent/independent 메커니즘이 열충격유전자의 전체적인 발현 양상에 어떠한 영향을 주는지 genome-wide study를 통한 규명 또 한 좋은 후속 연구가 될 것입니다. 또 질량분석 결과로 나온 interactome들 중, RNF20/40의 또 다른 ubiquitylation 타겟을 찾거나 ubiquitylation이 되지 않더라도 RNF20/40와의 상호작용을 통한 세포 현상을 조절하는 단백질을 찾는다면 상당히 흥미로운 연구가 될 것입니다.


5. 소감

   실험이 잘 되지 않을 때도 있었고 제가 생각한 가설이 틀릴 때도 있었지만, 그렇게 조금씩 앞으로 나아가며 논문의 줄거리가 완성되어가는 과정은 정말 즐겁고 뿌듯했습니다. 학부 시절 반복하던 교과서와 렉쳐노트를 암기하는 공부가 아니라 질문에 대한 대답을 스스로 찾아가는 과정이었기에 더 흥미를 느끼고 몰두할 수 있었던 것 같습니다.


6. 기타

   학위 기간 동안 많은 것을 가르쳐주시고 열정적으로 연구지도를 해주신 김재훈교수님께 감사의 말씀을 드립니다. 타겟을 선정하거나 실험을 하는 데에 있어서 제가 하고 싶은 방향으로 자유롭게 할 수 있도록 존중해주시며, 전체적인 큰 그림을 잘 잡아주신 덕분에 좋은 논문이 완성될 수 있었다고 생각합니다. 질량분석 실험을 도와주시고 여러 학회에서 발표할 기회를 주신 표준과학연구원 이진환박사님, 김용인박사님께도 감사를 드립니다. 덕분에 질량분석을 비롯하여, 다양한 분야에서 과학적 견문을 넓힐 수 있었습니다. 지치고 힘들 때마다 항상 저를 응원해준 고마운 친구들과 무한한 사랑으로 저를 믿고 지지해준 우리 가족에게도 감사를 드립니다. 주변 사람들이 큰 힘이 되어준 덕분에 학위 과정을 무사히 마칠 수 있었습니다.


  1. 신왕용 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     < NMDAR 활성을 통한 NGL-3 돌연변이 생쥐의 비정상적 행동과 전기생리학적 특징 회복 > 1. 배경지식 시냅스는 신경계의 가장 작으면서도 핵심적이고 기능적인 요소로 신경세포 간의 정보전달에 필수적인 구조입니다. 시냅스는 이온통...
    Date2019.06.11 By생명과학과 Views1108
    Read More
  2. 장성민 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

    < Cryo Electrom Microscopy (Cryo-EM) 으로 규명한 DOT1L – 유비퀴틴 뉴클레오좀 복합체 구조 > < 정상적인 뉴클레오좀 (파란색, 녹색)과 비교했을 때, DNA가 풀려 사라지고 히스톤 2차 구조가 손실되는 불안정화 현상이 관찰됨 (빨강) > ...
    Date2019.04.19 By생명과학과 Views1487
    Read More
  3. 정창욱, 하승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <생후 7~21일 동안 memantine을 투여한 경우 Shank2 결손 생쥐의 사회성이 개선된다.> 1. 배경지식 자폐증은 어린 나이에 발병되는 신경발달장애 중 하나로 전 세계적으로 약 1%의 유병률을 보이며 최근 점점 환자 수가 증가...
    Date2019.04.03 By생명과학과 Views1452
    Read More
  4. 박진아 (대사신호전달 연구실, 김세윤 교수님)

    <흥분성 신경세포 특이적 IPMK 녹아웃에 의한 공포기억 소거증진 효과> 1. 배경지식 포유류에게 있어 다가오는 위협에 대응하여, 관련된 사건을 기억하고 적절한 반응을 하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 또한 필요 이상으로 과도한 공포를...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views1462
    Read More
  5. 이윤정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

     <그림. MRG15 binding to ASH1L releases the autoinhibitory loop, and activates ASH1L histone methyltransferase activity> 1. 배경지식 DNA는 히스톤 H2A, H2B, H3, H4가 각각 한 쌍씩 8개로 결합해 이루어진 octamer에 감겨, 크로...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views1349
    Read More
  6. 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 Views1983
    Read More
  7. 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 Views1056
    Read More
  8. 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 Views1363
    Read More
  9. 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 Views1660
    Read More
  10. 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 Views1651
    Read More
  11. 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 Views1487
    Read More
  12. 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 Views1502
    Read More
  13. 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 Views3089
    Read More
  14. 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 Views2493
    Read More
  15. 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 Views2374
    Read More
  16. 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 Views2492
    Read More
  17. 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 Views2287
    Read More
  18. 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 Views1895
    Read More
  19. 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 Views2077
    Read More
  20. 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 Views2080
    Read More
Board Pagination Prev 1 2 3 4 Next
/ 4