목 차

1. 학술행사
1.1. 2월 17일(등록일)
1.2. 2월 18일(토요일, 1일 차)
1.2.1. 주요 발표 내용
1.2.2. Travel Awardee Reception
1.3. 2월 19일(일요일, 2일 차)
1.4. 2월 20일(월요일, 3일 차)
1.5. 2월 21~22일(화~수요일, 4~5일 차)
3. 총평
4. 참고문헌


1. 학술행사

1.1. 2월 17일(등록일)

본격적인 학회가 시작되는 18일 전날에 미국 샌디에이고에 입성하였다. 2월 말 한국의 전반적으로 추운 날씨와 달리, 샌디에이고는 춥지도 덥지도 않은 날씨였다. 그리고 학회 기간 전반적으로 맑은 날씨를 보였다. 올해 학회가 개최되었던 샌디에이고는 버스나 전차(trolley)와 같은 대중교통이 잘 발달되어 있어서, 앱 하나만 설치하면 비교적 저렴한 가격으로 이동할 수 있다.

컨벤션 센터에 도착하면 저녁 5시까지 등록 절차를 미리 마무리 지을 수 있다. 시작하기 전날이라 그런지 비교적 한적한 상황에서 빠르게 등록할 수 있었다. 등록하게 되면 학회 상징색인 파란색 가방에 연례회의 관련 안내 책자와 학회에서 Cell Press를 통해서 발간하는 Biophysical Journal의 인쇄판을 받을 수 있다. 또, 연례회의 기간에 Biophysical Journal의 editor와 만날 수 있는 기회가 있는데, 해당 저널에 출판을 고려하고 있는 사람에게는 좋은 기회로 보인다.

안내 책자의 경우에는 전반적인 내용만 나올 뿐, 자세한 내용은 살펴보기 어렵다. 학회에서는 두꺼운 대회 안내 책자를 제공하는 대신에, 학회 홈페이지에서 상세 책자와 휴대폰 애플리케이션을 제공한다. 동시에 여러 세션이 진행이 되는 연례회의 특성상 학회에서 제공하는 애플리케이션은 매우 유용한 도구이다. 전날에 그다음 날 진행되는 프로그램을 검토하고, 즐겨찾기로 등록해두면, ‘나의 일정표(My schedule)’을 통해서 시시각각 진행되는 프로그램을 일목요연하게 정리해서 보여준다. 또, 찾고자 하는 키워드나 저자를 통해서 대회의 발표 내용을 쉽게 찾을 수 있다.

참고로, 연례회의에서 발표하면 모든 proceeding이 참가 시 제공되는 Biophysical Journal의 온라인 판에 게재 된다. 만약 현재 진행 중에 있거나 이미 출판된 연구들 중에 연구자들에게 알리고 싶은 내용이 있다면 이런 proceeding 게재가 도움이 된다. 특히, 이 proceeding은 학회 홈페이지뿐만 아니라 google scholar를 통해서 검색에 잡히기 때문에 많은 연구자들에게 전달될 가능성이 크다.

1.2. 2월 18일(토요일, 1일 차)

1.2.1. 주요 발표 내용

학회 첫날의 일정은 크게 오전(08:30~12:30)과 오후(13:30~17:30)의 두 파트로 구성된 분야별 심포지엄으로 진행되었다. 이 중에서 오후에 진행된 ‘Macromolecular Mechanisms and As-semblies’ 심포지엄의 내용이 인상적이었다.

해당 심포지엄에서는 전사(transcription)과 관련된 흥미로운 발표가 소개되었다. 먼저, 첫 발표 순서였던, The Rockefeller University의 Liu Shixin 연구팀의 ‘Mechanism on genes: a single-molecule perspective’라는 주제의 발표였다. 해당 발표는 박테리아에서 전사 과정이 양방향에서 일어날 때, intrinsic terminator 주변에서 어떤 양상을 띠는지 보여주었다. 단일분자 형광 기술을 이용해서 전사 과정이 한쪽 방향에서 일어날 때와 양쪽 방향에서 일어날 때를 비교해서 보여주는 것을 통해서, 양쪽 방향에서 일어날 때 어떤 장점이 있는지 보여주었다.(해당 내용은 발표 당시에는 bioRxiv에 공개되어 있었으며, 학회가 지난 지 얼마 안 된 시점에 Molecular Cell에 ‘Head-on and co-directional RNA polymerase collisions orchestrate bidirectional transcription termination’ [1]라는 제목으로 발표되었다.)

Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics의 Ciess Ibrahim 연구팀은 ‘Super-resolution imaging of transcription in live mammalian cells’라는 발표에서 mammalian cells에서 일어나는 전사 과정을 super-resolution으로 보여주었다. 세포에서 전사 과정이 어디에서 일어나는지, 또 여러 전사 인자(transcription factor)가 서로 어떤 상대적 위치에 있는지를 이해하는 것은 전사 과정을 이해하는 데에 있어서 대단히 중요하다. 가령, 전사 과정이 세포 곳곳에 고르게 분포하면서 일어나는지, 아니면 특정 위치에서 집중적으로 일어나는지에 따라 그 작동 방식을 이해하는 데에 중요하기 때문이다. 이번 발표에서는 super-resolution을 이용해서 영상화한 전사 과정의 여러 모습을 보여주었다. 특히, 일반적인 imaging으로는 보기 어려운 분자들의 상호작용을 super-resolution의 높은 해상력으로 구분해낸 것이 인상적이었다.

University of Strasbourg의 Albert Weixlbaumer 연구팀이 ‘Supramolecular complexes involved in the coordination of transcription and translation’라는 발표에서는 Cryo-EM(저온 전자 현미경)을 이용해서 전사/번역 연관성과 관련된 흥미로운 구조를 밝혔다. 박테리아와 같은 원핵생물의 경우에는 생성 중인 RNA에 리보솜(ribosome)이 붙어서 단백질이 바로 생성되는 것이 관찰된다. 즉, RNA가 생성되는 전사 과정과 단백질이 생성되는 번역 과정이 동시에 일어나서, 두 과정은 밀접하게 연관되어 있는 것으로 알려져 있다. 이 과정에서 리보솜이 RNA 중합효소와 붙어서, 이른바 ‘발현체(expressome)’라 불리는 복합체를 형성하게 되는데, 이런 복합체가 유전자 발현에서의 기능을 규명하는 것이 원핵생물의 전사과정을 이해하는 데에 대단히 중요하다. 특히, 최근 연구 결과에 따르면 이런 발현체를 생성하는 과정에서 전사인자 NusG가 중요한 역할을 하는 것 [2]이나, NusG는 리보솜의 30S 등이 붙는 것을 향상시키는 것 [3]이 보고된 바가 있다. 이런 점에서 발현체의 생성 과정에서 NusG가 중요한 역할을 할 것으로 보이는데, 이번 발표에서는 NusG가 매개된 복합체의 구조 등에 대해서 밝혔다.

평소 전사 과정에 관심이 많은 입장에서, 전사 과정과 관련된 여러 선도 연구 결과를 접할 수 있었다는 점에서 좋은 기회였다. 전사 이외에도 다양한 생명현상에 나타나는 macromolecule에 나타나는 연구 결과를 살펴볼 수 있다는 점에서 의미가 있었다.

1.2.2. Travel Awardee Reception

연례회의에서는 우수 참가자를 대상으로 travel award를 시상한다. Travel award의 경우에는 연례회의가 있는 2월보다 한참 전인 그 이전 해의 10월 초에 접수가 마감되는 만큼, travel award에 관심이 있다면 미리 초록을 제출하고, travel award를 지원하는 것이 좋다. Travel award는 학부생, 대학원생과 연구자(최종 학위 취득 후 10년 이내와 이후로 구분됨)의 네 부문으로 구성되어 있다. 각 부문마다 필요로 하는 서류가 대동소이하며, 대개 학회 발표 초록, 두 페이지 이내의 CV (curriculum vitae)와 추천서를 필요로 한다. 또, 여러 질문에 대해서 정해진 분량의 답변을 통해서 자신의 연구 이력 등을 잘 소개하면 된다.

이날 오후 6시부터 travel award 수상자를 대상으로 한 연회(reception)가 개최되었다. 해당 행사에서는 수상자를 대상으로 향후 진로와 관련된 강연이 진행이 되었고, 이후에는 각 부문의 수상자를 한 명씩 호명해서 상장과 수표를 증정하는 행사가 진행된다. Travel award를 수상하면 이름표 하단에 붙일 수 있는 리본이 증정 되고, 안내 책자에서의 본인 발표 부분에서 수상자라는 것이 명시된다. 본인의 연구 성과의 우수성을 인정받고, 학회 경비의 일부를 지원받을 수 있는 좋은 기회이다.

1.3. 2월 19일(일요일, 2일 차)

이날부터 본격적으로 platform presentation이 연달아 진행되었다. 아침(08:30~10:15), 오전(10:45~12:45), 오후(16:00~18:00)의 세 개 시간대의 platform session과 poster session(13:45~15:45)으로 구성 되었다.

Platform session에서는 NIH NIDDK의 Sohail, Sara가 발표한 ‘Single-molecule FRET imaging and deep learning reveal concentration dependence of aggregation pathways during Aβ aggregation’라는 발표가 흥미로웠다. 이 연구는 여러 신경 퇴행성(neurodegenerative) 질환의 원인이 되는 amyloid fibril의 단백질 응집(protein aggregation)에 대한 결과를 보여주고 있다. 그동안 amyloid fibril의 형성 과정에 대한 연구가 많이 이루어졌지만, 형성 과정에서 나타나는 다양한 경로를 이해하는 데에는 어려움이 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해서 단일분자형광기술과 기계 학습을 이용해서 단백질의 응집 과정을 효과적으로 영상화 하고 분석하는 내용을 제시하였다.

Poster session에서는 ‘Optical Microscopy and Super-resolution imaging’ 부분에서 UC University of California San Diego의 장홍제 박사님의 “Super-resolution non-linear multimodal imaging platform for studying spatially correlated metabolic reactions”라는 발표가 인상적이었다. 해당 발표는 그동안 쉽지 않은 일로 여겨졌던 stimulated Raman Scattering (SRS), multiphoton fluorescence (MPF)와 second harmonic generation (SHG)를 이용해서 세포나 조직에서의 물질대사 과정을 영상화한 점이 인상적이었다. 이 기술을 초파리, 유방암 등 다양한 상황에 적용하였고, 그것을 통해서 그동안 확인하지 못했던 서로 다른(heterogeneous) 양상을 관찰할 수 있었다. 이 발표에서 해상력을 높이기 위해서 직접 고안한 다양한 알고리즘을 사용한 점이 흥미로웠다. 이를 통해서, 기존에 잘 보이지 않았던 이미지를 효과적으로 영상화하였다. 자세한 내용에 대해서는 장홍제 박사님이 최근에 Nature Method에 출판한 ‘Super-resolution SRS microscopy with A-PoD’라는 논문 [4]을 살펴보면 좋다.

1.4. 2월 20일(월요일, 3일 차)

이날 역시 아침(08:15~10:15), 오전(10:45~12:45), 오후(16:00~18:00)의 세 개의 시간대의 platform session과 poster session(13:45~15:45)으로 구성이 되었다. 이번 학회에서는 매일 아침마다, 학부생, 원생이나 박사 후 연구원 등을 대상으로 조식을 제공하는 세션이 진행되었다. 이 세션에서는 간단한 아침을 제공하면서 참여자에게 유용한 정보를 제공하는 형식으로 운영되었다. 참가자들에게 호응이 아주 높기 때문에 관심이 있다면 일찍 참여하는 것이 좋다.

오전에는 ‘Platform: Replication, Recombination, Repair, and Transcription’ 세션에서 재미있는 연구 결과를 많이 볼 수 있었다. Christine N. Stephen은 ‘Exploring the mechanisms behind the E.coli pH-responsive riboswitch’라는 주제로 발표를 하였는데, 주변의 pH에 따라서 생성되는 구조가 달라지는 것을 통해 pH를 감지하는 흥미로운 riboswitch 내용을 관찰할 수 있었다. Jin Qian은 ‘Force and DNA-bound proteins bias transcription output from converging of diverging genes’이라는 주제로 발표를 했는데, 힘이 주어진 상황에서 나타나는 전사의 양상에 대해 설명하였다. 일반적으로 실제 세포 내에서는 DNA 등에 힘이 주어진 상황에서 전사 과정이 일어나기 때문에, magnetic tweezer를 이용해서 힘이 가해진 상황에서 일어나는 전사 과정을 관찰하는 것은 흥미로운 일이다.

저자는 이 세션에서 ‘Three kinetically distinct but compatible routes of Rho-dependent termination uncovered by single-molecule transcription imaging’라는 주제로 구두 발표를 진행하였다. 해당 발표는 최근에 Nature Communications와 Nucleic Acid Research에 발표한 두 논문 [5, 6]의 내용으로, 전사종결인자 Rho의 작동원리를 single-molecule assay로 관찰한 것이다. 구두 발표의 경우 발표자의 컴퓨터를 직접 연결해서 진행하는 방식이며, 시간이 지남에 따라 발표자 자리에 설치된 불빛의 색깔이 바뀜으로써 잔여 시간을 알려준다. 또, 학회장에는 발표자를 위해 사전 확인할 수 있는 공간이 마련되어 있는 만큼, 구두 발표를 할 예정인 경우에는 사전 확인 하는 것을 통해 발표 환경을 미리 확인하는 것이 좋을 것 같다.

Poster session이 진행되는 공간의 중앙에는 다양한 참여 업체에서 설치한 부스가 존재한다. 생물물리학과 연관된 학회이다 보니, 광학 부품이나 카메라, 레이저 등을 취급하는 장비회사부터 실험에 사용하는 시약 등을 판매하는 회사까지 다양한 업체들이 즐비해 있다. 뿐만 아니라, 학회에서 출판하는 Biophysical journal의 editor를 포함해서 유수의 출판사의 editor와 출판과 관련된 이야기를 나눌 수 있는 장이 마련되어 있었다. 평소 카탈로그에서만 보았던 장비의 데모 장비를 접해볼 수도 있고, 일부 장비에 대해서는 별도 세미나 등이 진행되는 등, 평소 장비에 관심이 있는 사람에게는 큰 도움이 되는 장이었다.

1.5. 2월 21~22일(화~수요일, 4~5일 차)

화요일에는 아침(08:15~10:15), 오전(10:45~12:45), 오후(16:00~18:00), 그리고 저녁(19:30~21:30)의 네 개의 시간대의 platform session과 poster session(13:45~15:45)이, 수요일에는 아침(08:15~10:15), 오후(13:00~15:00)의 두 개 시간대의 platform session과 poster session(10:30~12:30)으로 구성이 되었다.

동 시간대에 다양한 주제가 진행이 되었지만, 이 중에서 single-molecule을 접목해서, 번역 과정을 연구한 결과에 대한 연구 동향을 중심으로 정리해 보고자 한다. 이 분야의 대표적인 연구자는 스탠퍼드 대학의 Joseph Puglisi이고, 화요일 저녁에 진행된 ‘High Throughput Single Molecule Spectroscopy’ 워크숍의 좌장을 맡았다.

화요일의 poster session에서는 Hea Jin Hong의 ‘Dynamic of ribosome scanning during translation initiation’에서는 yeast의 번역 개시 과정에 관한 내용이, 수요일 poster session에서는 Jacob H. Steele의 ‘Mutagenesis of Escherichia coli for SM-FRET & FIRMS study of domain IV EF-G studies’와 Xiyu Dong의 ‘Near-physiological in vitro reconstitution of 50S subunit reveals assembly pathway’에서는 E.coli의 번역 개시 과정에 관련 내용이 발표 되었다. 세부적인 주제는 다르지만, 각각의 발표는 크게 비슷한데, 크게 실험에 필요한 recombination protein을 어떻게 준비하였는지, 그렇게 준비한 단백질이 번역 과정에서의 binding 양상을 어떻게 관찰하였는지를 보여주었다. 번역 과정이 시작되기 위해서는 다양한 factor가 필요한데, 최근 연구 동향은 그런 factor를 하나하나 발현해서 집어넣고, 다양한 factor에 형광 분자를 labeling 해서 관찰하는 실험을 진행하고 있다. 그래서 그 이전에는 잘 이해하지 못하였던 번역 과정에 대한 자세한 분자적 작동원리에 대한 이해가 넓어지고, 가까운 미래에 더 많이 이해할 수 있게 될 것으로 보인다.

오후에는 번역 과정과 관련해서 독립된 세션인 ‘Ribosomes and Translation’이 준비 되었다. Meera Joshi의 ‘A novel mechanism of 5’ UTR structure in promoting prokaryotic translational initiation’라는 발표에서는 전사 과정에서 생겨난 G-quadruplex가 번역 과정을 향상시킨다는 내용을 제시하였다. 이 과정에서 생겨난 특이한 구조가 ribosome이 promoter가 upstream region으로 가는 것을 막아주는 것으로 설명하였는데, 이러한 내용은 전사 과정에 생겨난 특이한 구조가 번역 과정에서 중요한 역할을 한다는 점을 제시하였다는 점에서 흥미로운 사실이다. 이 외에도 번역 과정과 관련된 다양한 최신 연구동향을 알 수 있었다. 저녁에 진행된 워크숍에서는 좌장을 맡은 Joseph Puglisi가 ‘Animating biological mechanism’이라는 주제로 발표를 하였는데, 이 발표에서는 생물학적 작동원리에 대해서 개괄적인 설명이 있었다.

같은 시간대에 여러 세션이 진행되기 때문에, 모든 흥미로운 발표 내용을 지면에 옮기지 못한 점이 아쉽다. 다양한 기술을 다양한 주제에 접목한 내용이 발표되기 때문에, 청자 입장에서는 아무래도 익숙하지 않은 분야도 있고, 잘 아는 분야가 있을 수밖에 없다. 다양한 결과를 접하면서 의외의 지점에서 통찰을 얻을 수 있는 한편, 익숙한 분야의 우수한 연구 성과를 보면서 강한 동기를 얻을 수 있는 기회가 되었다.

3. 총평

직물을 짤 때, 세로 방향으로 있는 실을 날실, 가로 방향으로 있는 씨실이라고 하는데, 문득 생물물리학 연구도 이런 직물과 같은 것이 아닌가 하는 생각이 든다. 만약 연구 기술을 날실, 연구 대상을 씨실이라고 한다면, 생물물리학 연구는 그런 날실과 씨실이 교차하는 어딘가에 위치하는 것이고, 어쩌면 전 세계의 모든 생물물리학자들은 이런 ‘생물물리학’을 이해하기 위한 거대한 직물을 하루하루 짜고 있는 일인지도 모른다.

이번으로 67번째를 맞이하는 Biophysical Society Annual Meeting은 이렇게 하루하루 이 거대한 직물의 어딘가에서 묵묵히 연구하고 있는 전 세계 생물물리학자들이 모이는 장이었다. ‘Single-molecule technique’이라는 날실과 ‘박테리아의 전사 종결’이라는 씨실이 만나는 곳에 있던 입장에서, 날실 방향으로는 다양한 single-molecule technique의 최신 연구 동향을 알 수 있었고, 씨실 방향으로는 박테리아 전사와 관련된 관심사를 읽어낼 수 있었다. 또, 연구라는 것이 꼭 자기 위치에서 보이는 것이 큰 도움을 줄 수도 있지만, 조금 먼 곳에 있는 곳에서 뜻밖의 아이디어를 얻을 수도 있다. 물론 그런 도움의 효용을 느끼는 데에는 조금 시간이 걸릴지도 모르지만 말이다.

생물물리학을 연구하는 사람이 Biophysical Society Annual Meeting을 한다면, 본인과 연관된 학계 동향을 쉽게 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 기술, 다른 생물물리학적 주제를 통해서 연구의 혜안을 뜨는 데 도움이 된다. 다음 68번째 연례회의는 펜실베이니아(Pennsylvania)의 Pennsylvania Convention Center에서 진행될 예정이다. 내년 연례회의도 생물물리학 연구자에게 큰 도움이 되는 논의의 장이 될 것이라고 생각한다.

4. 참고문헌

==>첨부파일(PDF) 참조