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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) Carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone (CCCP) suppresses STING-mediated DNA sensing pathway through inducing mitochondria fission. Biochem Biophys Res Commun.
한줄요약 미토콘드리아의 역동성(dynamics)이 STING pathway를 조절한다, episode 2
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인터뷰


 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요.

미토콘드리아는 에너지 생산뿐만 아니라, 칼슘의 저장소, Apoptosis, lipid 합성등 다양한 기능을 수행하는 세포소기관으로, 에너지 상태 외에도 다양한 ion의 흐름, 외부 신호, 미토콘드리아의 역동성(dynamics, 미토콘드리아의 결합과 분열)등에 의해서 기능이 조절됩니다. 면역반응에서도 미토콘드리아는 중요한 기능을 한다고 알려졌습니다. 예를 들어, 세포에 침입한 바이러스의 RNA를 인식하여 Type I IFN 생성을 유도하는 RIG-I-like receptors (RLRs) signaling pathway에서는 MAVS라는 미토콘드리아 Transmembrane protein을 중심으로 미토콘드리아에서 Signalosome을 형성하여 신호를 전달합니다. 또한, 미토콘드리아에서 생성되는 ROSRLRs pathway에 중요하다고 보고되었으며, ROS를 생성하는 손상된 미토콘드리아를 제거하는 MitophagyRLRs pathway를 조절하는 기전으로 보고되기도 했습니다. RLRs pathway처럼 IL-1b를 생성하는 NLRP3 inflammasome pathway에서도 미토콘드리아의 중요성이 알려졌습니다.

우리 연구실에서 연구하는 ‘STING’Cytosol내의 DNA를 인식하여 Type I IFN를 생성하는 면역반응에 중요한 단백질로서, ERMitochondria-associated ER membrane (MAM)에 위치한다고 알려졌습니다. 다른 면역반응 pathway에서는 미토콘드리아의 역할이 잘 연구되었지만, MAMSTING이 존재함에도 불구하고 STING pathway에서 미토콘도리아의 역할은 잘 알려지지 않았었습니다. 본 논문에서는, 미토콘도리아의 IonophoreCCCPSTING의 활성화, 특히 STING과 다음 단계 단백질인 TBK1interaction을 억제하는 것을 확인하였습니다. CCCP는 미토콘드리아의 막전위 (Membrane potential)를 탈분극(depolarization)시킴으로써 미토콘드리아의 기능 저해, ROS 생성, 미토콘드리아 분열 (Fission) 유도 등 여러 부분에 걸쳐서 영향을 끼치기 때문에 미토콘드리아의 어떤 부분이 STING pathway에 중요한것인지 알기가 어려웠습니다. CCCP가 끼치는 영향들을 하나씩 rescue하고자 했으며, 미토콘드리아의 분열에 중요한 단백질인 DRP1KOcell line을 이용하여 CCCP에 의한 미토콘드리아 분열을 막았을 때 STING pathway를 통한 Type I IFN 생성과 STING 다음 단계 단백질들의 활성화가 정상적으로 회복된 것을 확인할 수 있었습니다. 이를 통해서, 미토콘드리아의 역동성이 STING pathway를 조절할 수 있다는 것을 확인했으며, 미토콘드리아가 STING pathway에서도 중요한 플랫폼으로 작용할 가능성이 있다는 것을 알 수 있었습니다.


2. 연구과정에서 있었던 에피소드를 소개해 주세요.

미토콘드리아와 면역반응을 연구할 때 접근했던 방법 중 하나가 다양한 Inhibitor들을 사용하는 것이었는데, 재미난 결과들은 얻었지만 기전을 설명하는데 어려운 점이 많았습니다. 그러던 중 다른 그룹이 CCCP를 사용한 STING pathway 억제에 관한 논문을 냈었고, 제가 진행하던 다른 과제가 저의 메인 주제로 결정 되었습니다. 그러다보니 자연스럽게 서브 주제의 결과들을 모아서 하나의 논문으로 마무리를 하고자 하였습니다. 하지만 CCCP에 의한 억제를 마지막까지 rescue 하지 못해서, CCCP결과를 제외하고 FASEB J에 투고하게 되었습니다. 그런데 거짓말처럼, 논문 투고 후 다시 디자인한 실험에서 RESCUE 결과가 나왔습니다. 그 후 FASEB J 에 투고한 것도 minor revision을 거쳐서 publish 되었고, 이번 논문도 publish 될 수 있었습니다.


3. 연구를 통해 얻은 지혜를 후배들에게 들려주세요

실험 결과가 반복되지 않는 경우만큼 힘든 일은 없는 것 같습니다. 그런데 실험 결과가 일정하지 않을 때, 손이 안좋다고 탓하기보다는 꼼꼼하게 실험 과정을 기록하시고 다시 체크해 보십시오. 실험과정 중 특정 부분에서 기술적인 어려움 때문에 결과가 흔들리는 것인지 아니면 조금씩 조건이 달랐던 것인지, 분명히 이유를 발견하게 될 것입니다.

실험이 안된 것에는 안된 이유가 분명히 있고, 동일하게 했다면 동일한 결과가 나와야 하고, 가설은 틀릴 수 있습니다.


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 대학원에 진학을 해서 연구를 하고 있습니다.


5. 다른 하고 싶은 이야기

공동연구를 하면서 만나는 사람들이나 다른 학교에 있는 선후배들과 얘기를 하다보면, 카이스트가 국내의 다른 곳보다 연구하기 굉장히 좋은 곳이란 걸 알 수 있습니다. 훌륭하신 교수님들도 많으시고, 열정적인 동료들도 많고, 시설도 좋습니다. 여기 있는 것만으로도 큰 자부심을 가지고, 함께 나아갔으면 합니다.

  1. 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 증가하고 있습니다. 그러나 현재까지...
    Date2019.04.03 By생명과학과 Views3256
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  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) > 1. 배경지식 Histon...
    Date2019.04.19 By생명과학과 Views3947
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  3. 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 이온통로, 수용체, 접착 단백...
    Date2019.06.11 By생명과학과 Views3840
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  4. 김기정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

    <알데히드-알코올 탈수소효소의 구조 및 기능적 연구 > 1. 배경지식 박테리아에 널리 보존되어 있는 알데히드-알코올 탈수소효소(AdhE)는 발효과정에 관련된 효소이다. 알데히드-알코올 탈수소효소는 두 개의 도메인, 알데히드 탈수소효소와 알코올 탈수소효...
    Date2019.10.21 By생명과학과 Views3657
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  5. 유다슬이 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <그림 1> 항체조각과 Optobody 모식도 <그림 2> 광활성화된 항체에 의한 항원의 비활성 및 기능 억제 1. 배경지식 항체는 면역반응의 핵심 물질이며 질병 치료제로도 사용 중에 있습니다. 항체를 직접적인 질병 치료제로 사용하는 경우 항체 단백질을 정제하...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views2497
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  6. 서예지 (바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <그림. 1> Graphical Abstract: 광유도 TrkB 수용체의 국소활성화를 통한 신경세포의 극성화 <그림. 2> 광유도 TrkB 수용체의 국소활성화에 의한 액틴파 형성 및 축삭 단백질의 축적 1. 배경지식 신경세포는 발달과정동안 여러 개의 미성숙 신경 돌기를 가지...
    Date2019.12.26 By생명과학과 Views2430
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  7. 김성수(바이오이미징&광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    그림1. monSTIM1의 활성화 개념 그림설명(좌), 빛 세기에 대한 세포 내 칼슘 활성도(우) 그림2. 비침습적 광조사를 받고 있는 쥐 (좌), 빛 자극에 따른 칼슘 신호 마커, c-Fos발현 (우) <빛의 민감도를 증가시킨 monSTIM1의 활성화를 통한 비침습적 뇌세포 칼...
    Date2020.02.03 By생명과학과 Views2728
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  8. 김경덕 (시냅스 뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

     <전시냅스 단백질PTPσ에 의한 NMDA 수용체 안정성 조절 > 1. 배경지식 시냅스는 3,000 개 이상 종류의 단백질이 적절한 위치에 적절한 양 만큼 위치해야 제대로 기능할 수 있는 대단히 복잡한 구조체입니다. 시냅스가 형성되기 위해서는 두 뉴런의 신경 ...
    Date2020.03.18 By생명과학과 Views2496
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  9. 송유향, 황양선 (감각처리연구실, 이승희 교수님)

     <소마토스타틴 (SST)의 작용 메커니즘을 나타낸 모식도 (좌)와 소마토스타틴 처리에 의한 시각 인지 능력 향상 효과(우)> 1. 배경지식 소마토스타틴은 시상 하부에서 뇌하수체 성장 호르몬의 분비를 억제하는 신경펩타이드로 처음 알려졌습니다. 이후 소마...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views2115
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  10. 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 배경지식 시냅스는 다양한 단백질의 집합체입니다. 시냅스의 정상발달을 위해서는 단백질들이 적재적소에 발현하여 단백질간의 적절한 상호작용이 있어야합니다. 시냅스 형성 초기에 이와 같은 중요한 역할을 하는 단백질에는 시냅스 접착 단백질이 존재합...
    Date2020.04.30 By생명과학과 Views3328
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  11. 신왕용 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Grin2b 점돌연변이 생쥐의 비정상적 전기생리학적 특징과 특정시기의 NMDAR 활성을 통한 이상 회복> 1. 배경지식 소단위 단백질 GluN2B를 포함하고 있는 NMDA 수용체는 시냅스 장기 약화 (Long-term depression) 등 시냅스 가소성에 중요한 역할을 한다고 알...
    Date2020.05.29 By생명과학과 Views2499
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  12. 이진형, 김보람, 김병수, 황가영, 이유진 (신경내부인지 연구실, 서성배 교수님)

    1. 배경지식 초파리에서 GAL4-UAS system은 특정 부위에 특정 유전자를 발현시킬 수 있게 해 줍니다. GAL4는 yeast transcription activator protein이고 UAS는 GAL4가 특정적으로 붙는 enhancer인데 GAL4가 있으면 UAS를 enhancer로 가지는 유전자의 전사가 ...
    Date2020.12.29 By생명과학과 Views1348
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  13. 오양균 (NYU) (신경내부인지 연구실, 서성배 교수님)

    배경지식 동물들은 미각 이외에도 체내에 영양분을 인지할 수 있는 신경세포들을 가지고 있습니다. 이러한 영양분 인지 신경세포들은 대략 60 년 전에 전기생리학자들에 의해서 처음으로 발견되었습니다. 꽤 오래전에 발견 되었음에도 이들 신경세포들의 생물...
    Date2021.01.06 By생명과학과 Views1573
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  14. 김진은 (신경내부인지 연구실, 서성배 교수님)

    Date2021.01.07 By생명과학과 Views1978
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  15. 이준혁(신경교세포 연구실, 정원석 교수님)

    배경지식과 질문 성인 뇌는 기억형성이나 무언가를 인지할 때 시냅스를 만들고 없애는 과정을 끊임없이 반복합니다. 하지만 여전히 어떠한 기전에 의해서 시냅스가 없어지는지, 그리고 굳이 시냅스를 왜 제거하고 있는지는 잘 알려진 바가 없었습니다. 뇌의 ...
    Date2021.08.17 By생명과학과 Views2387
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  16. 김재현(감각처리 연구실, 이승희 교수님)

    배경 지식 인간을 포함한 모든 동물은 외부 환경에서 유입되는 다양한 감각 정보를 지각하여 상황에 맞는 행동을 수행합니다. 한 예로, 교통 신호등 앞에서 운전자가 붉은색 신호를 볼 경우 출발하지 않고 기다려야 하며, 푸른색 신호로 바뀔 경우 출발할 수 ...
    Date2021.08.24 By생명과학과 Views1677
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  17. 이승준_(분자신경생물학 연구소, 김은준 교수님 )

    1. 배경지식 자폐증(자폐 스펙트럼 장애, Autism spectrum disorders)은 뇌 발달장애의 한 종류로서, 세계 인구의 약 2%가 앓고 있습니다. 사회성 및 인지능력 저하가 주요 증상으로 꼽히지만 정확한 메커니즘은 알려지지 않았습니다. 이전에 저희 연구실에서...
    Date2021.09.01 By생명과학과 Views94540
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  18. 조혜림 (크로마틴 생물학 연구실, 이대엽 교수님)

    배경 지식 유전체는 단계적인 과정을 거쳐 특이적인 3차원 구조로 응축되어 있습니다. 최근 유전체가 지닌 3차원 구조의 기능적인 특징에 관한 연구 내용이 밝혀짐에 따라, 유전체의 3차원 구조가 어떻게 조절되고 조직화 되는지에 관한 연구가 활발히 이루어...
    Date2021.12.29 By생명과학과 Views3068
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  19. 박기현 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    배경 지식 RNA 전사에 관련된 연구는 그동안 RNA polymerase가 주로 이동하는 방향이자 protein-coding 유전자 발현에 해당하는 sense 전사에 집중되어 있었습니다. 하지만 시퀀싱 기술의 발달로, 게놈의 상당 부분에서 반대 방향의 전사, 즉 antisense 전사...
    Date2022.05.02 By생명과학과 Views2031
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  20. 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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