1. 왜 생명과학에 관심을 가지게 되었나요?

지금까지 공부해 온 과정을 돌이켜 보면 처음으로 “생물”이라는 과목을 접한 것은 중학교 3학년때가 아니었나 생각됩니다. 리보솜, 핵, 소포체 같은 세포 소기관들에 대해 배우면서, 어린 마음에 생명에 대해서 새로운 것을 밝혀내는 사람이 되고 싶다는 생각을 했던 기억이 납니다. 지금 생각해보면 정말 얼굴이 달아오르는 민망한 기억들이지만, 그런 경험들이 모여 결국 카이스트 생명과학과에 진학하는 밑거름이 되었습니다. 시간이 흐르면서 ‘생명과학’ 이라는 학문을 정립해 온 수많은 과학자들의 이야기를 접하게 되었습니다. 다행스럽게도 좋은 환경을 만나 저 역시 그런 사람들 중 한 명이 되기 위해 계속 노력할 수 있는 기회를 얻었다고 생각합니다.

2. 기억에 남는 생명현상을 한가지만 소개해주세요

개인적으로 생물학을 공부할 때 좋아하는 접근 방식이 있습니다. 오랜 옛날부터 거시적으로 관찰되어 온 현상들에 대해 현대적 기술들을 적용하여 그 미시적 메커니즘을 밝혀내는 과정이 바로 그것입니다. 예를 들어 수면, 공포심, 소화작용 등은 인간의 생활과 밀접한 관련이 있어, 기술이 빈약하던 시대에도 꾸준한 관찰을 통해 여러 현상이 밝혀져 있었습니다. 그러나 그 신경생물학적, 생리학적 메커니즘은 현미경, MRI, 각종 분자생물학적 실험 기법의 발전에 힘입어 최근까지도 활발히 연구되고 있습니다.
예전에 접했던 생명현상 중 ‘프루스트 효과’라는 것이 있습니다. 간단히 설명하자면 어릴 적 맡았던 냄새를 다시 제공함으로써 그 당시의 기억을 보다 세밀하게 복원해 낼 수 있다는 것입니다. 당연하게도 이 현상 자체는 특별한 과학적 기술 없이도 충분히 밝혀낼 수 있었습니다. 그러나, 이 과정이 어떤 메커니즘을 통해 나타나는지 밝혀내기는 쉽지 않다고 생각됩니다.

 

3. 언급한 생명현상에 대해 가지고 계신 가설을 말해 주세요

흔히 신경과학에서 기억을 담당하는 지역을 해마라고 배웁니다. 해마는 특히 서술기억을 담당하는 지역으로 밝혀져 있기 때문에 프루스트 현상은 분명 해마 지역과 관련이 있을 것이라고 생각할 수 있습니다. 기억이라는 현상에 대해 생각해보면, 가장 일반적으로 알려진 메커니즘이 해마 CA1 region에서 NMDAR dependent하게 진행되는 Long-term Potentiation입니다. 시냅스 사이에 신호가 전달되는 빈도가 증가함에 따라 시냅스 후 뉴런에 신호를 수용할 수 있는 수용체의 수가 증가한다는 것인데, 프루스트 현상을 여기에 적용해 볼 수 있을 것입니다. 즉, 과거의 경험에 의해 형성된 해마의 시냅스가, 냄새 자극이 주어짐에 따라 마치 당시의 경험을 반복하는 것과 같이 LTP를 만들어 냄으로써, 과거의 기억을 생생하게 불러내는 것이라 생각할 수 있습니다.

 

4. 가지고 계신 가설을 어떤 실험적인 방법들로 증명할 수 있을까요?

생각해 볼 수 있는 실험 기법 자체는 많지만, 지금까지 짧게나마 배워왔던 실험의 원리와 과정들을 생각해보면, 제 수준에서 명확하게 “이 실험을 통해 밝힐 수 있다”는 주장은 거의 불가능하다고 생각됩니다. fMRI를 이용하면 단순하게 프루스트 현상를 확인할 수는 있겠지만, 그 세부적인 메커니즘을 밝히기 위해서는 전기생리적 기법이 꼭 적용되어야 한다고 생각합니다. 이 현상은 후각과 기억이 연관되어있기 때문에, 단순히 해마 지역에 electorphysiology를 적용한다고 해서 메커니즘을 밝혀낼 수도 없겠지요. 이 부분은 어디까지나 저의 추측이지만, LTP가 일어나는 과정에서 calcium이 중요하게 작용하기 때문에 calcium imaging을 통해 간접적으로나마, 이 현상을 확인할 수 있을 것 같습니다. 후각을 직접 자극하거나, Primary Olfactory cortex를 전기적, 혹은 화학적으로 자극하면서 CA1 region에서는 calcium변화를 측정하는 것입니다.

5. 개별/졸업연구에서 진행한 실험의 내용과 의미를 설명해 주세요. 또는 배웠던 내용 중 가장 기억에 남는 흥미 있는 내용을 말해 주세요

지난 여름방학 때 손종우 교수님 연구실에서 개별연구를 수행한 적이 있습니다. 불과 한 학기였지만, 다양한 실험들을 배울 수 있었습니다. 제가 수행했던 프로젝트는 Hypothalamus region의 Arcuate Nucleus에 대한 연구였습니다. 이 region에는 Orexigenic 즉, 식욕을 유발하는 역할을 하는 AgRP neuron과 그 반대 역할을 수행하는 POMC neuron이 분포하고 있다고 알려져 있습니다. 이 neuron들의 activity를 결정하는 Resting membrane potential은 여기에 분포하는 Potassium channel인 GIRK의 영향을 받는데, 이 channel을 구성하는 subunit을 밝히는 것이 이 실험의 목적이었습니다. 식욕을 조절하는 neuron의 작용 메커니즘에 대한 전반적인 이해에 매우 중요한 과정이라고 할 수 있습니다. 실험 기법적인 측면에서도, 단백질을 구성하고 있는 subtype을 밝혀내는데 Western blot을 사용할 수 있다는 것은 이전까지는 생각해 보지 못했던 것이었습니다. 그래서인지 더 재미있게 개별연구를 수행한 것 같습니다.

6. 학과/실험실 생활 또는 연구/공부 과정에서 있었던 에피소드를 소개해주세요

카이스트 생명과학과 학부생들에게 학과 생활에서 가장 기억에 남는 순간을 말하라면, 아마 대부분의 학생들이 생화학 시험 전날 밤을 떠올리지 않을까 생각됩니다. 학과에 진입하자 마자, 이 길이 맞는 길인지 회의감을 느끼게 되는 순간이기도 했지요. 하지만, 4학년이 되어서 돌아보면, 분명 그럴만한 가치가 있는 시간이었다고 생각합니다. 그때 고생한 덕분에 다음에 배운 과정들을 훨씬 수월하게 들을 수 있었을 뿐만 아니라, 제가 하고 있는 공부에 대해 조금 더 확신을 가지게 되었습니다.