1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드뇌는 생명유지에 필수적인 기능과 행동을 조절할 뿐만 아니라 학습과 기억능력을 담당하고 있는 기관입니다. 뇌는 수없이 많은 신경세포로 이루어져 있고, 두 신경세포가 연접하면서 형성되는 시냅스라는 구조를 통해 신호를 전달하면서 그 기능을 수행합니다. 발생 중인 태아와 갓 태어난 사람의 뇌에서는 신경세포 사이 접합이 계속 일어나며 흥분성시냅스와 억제성시냅스가 빠르게 만들어 지면서 서로 균형을 맞추어 신경전달이 효율적으로 일어날 수 있게 하는데, 두 시냅스의 균형이 깨질 경우 자폐증, 조울증을 포함한 다양한 신경정신질환이 발생한다고 알려져 있습니다.
2013년 노벨생리의학상을 받은 미국 스탠포드 대학의 Thomas C. Sudhof 교수에 의해 밝혀진 Neuroligin-Neurexin은 대표적인 시냅스 접착 단백질(synaptic adhesion proteins)로 시냅스 형성에 있어서 그 기능적 중요성이 알려져 있지만, 구체적인 조절 기전이 명확하게 알려지지 않은 상태입니다. MDGA1이라는 단백질이 Neuroligin-Neurexin 결합을 방해하는 시냅스 형성의 조절자로 주목을 받고 있습니다. MDGA1은 Neuroligin2와 특이적으로 결합하여 억제성시냅스의 발달을 감소시킵니다.
본 연구에서 저희는 Neuroligin2와 MDGA1 단백질 복합체의 고해상도 3차원 구조를 규명하고, Neuroligin-Neurexin / Neuroligin-MDGA 결합에 의해 유도되는 시냅스 형성 조절의 새로운 작동 기전을 밝혔습니다. 이는 흥분성·억제성시냅스 균형의 이상으로 발생하는 다양한 정신질환의 발병 메커니즘을 이해하는데 기초지식을 제공할 뿐만 아니라 신경·정신질환 치료제 개발에 활용될 수 있을 것입니다
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.저는 현재 KAIST 의과학대학원 김호민 교수님 지도하에 연구를 진행하고 있습니다. 저희 질병분자생화학 연구실(Disease Molecule Biochemistry Lab)은 X-ray crystallography와 Cryo-EM 이라는 두 가지 생물·물리학적 기법을 사용하여, 세포 내·외에 존재하는 단백질 복합체의 구조적 정보를 규명하고, 이를 바탕으로 단백질의 상호작용과 분자적 메커니즘을 밝히는 일들을 하고 있습니다. 이와 함께 질병 관련 단백질의 구조를 기반으로 새로운 의약품으로 사용될 수 있는 하이브리드 단백질을 설계하고 개발합니다.
연구실 웹사이트:
http://www.kaistdmbl.org/3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람의사들은 직접적으로 환자들과 대면하며 그들을 치료합니다. 많은 생명과학자들도 이와 같은 목적을 가지고 보이지 않는 곳에서 생명현상에 대한 지식을 쌓아 올리며 환자들을 치료할 수 있는 기반을 마련하고 있다고 생각합니다. 자폐증을 앓고 있는 어린아이를 만났을 때, 조현병환자의 범죄 뉴스를 들었을 때 그리고 그 가족들의 마음을 짐작해 볼 때마다 정신질환과 관련된 단백질을 연구하는 의미와 가치가 새롭게 다가왔던 것 같습니다. 저의 연구가 생명과학분야의 발전에 작은 보탬이 될 수 있길 또 아픈 사람들에게 조금이나마 도움이 될 수 있길 소망합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?단백질구조생물학분야는 단백질의 기능을 아미노산이 단위에서 명료하게 해석 할 수 있을 뿐만 아니라 면역계나 신경계 등 생체내의 여러 시스템에서 중요한 역할을 담당하고 있는 단백질들을 접할 수 있다는 점이 매력적이라고 생각합니다. 단백질생산에서부터 구조를 분석하는 장비와 프로그램의 사용법을 배울 수 있고, 단백질의 기능을 확인하기 위한 생화학 및 생물학적 실험방법까지 습득할 수 있는 스펙트럼이 넓은 분야라고 소개해 드리고 싶습니다. 연구주제에 대한 경쟁이 있는 편이고 의미 있는 결과를 얻기까지 노고와 인내가 필요한 일이지만, 구조생물학 분야에 도전하신다면 투자한 시간과 노력에 비례하는 배움과 보람을 얻으실 수 있을 것입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?MDGA라는 단백질은 본 연구에서 설명된 것 외에도 시냅스의 발달과 형성에 다양하게 관여하는 재미있는 단백질입니다. 현재 MDGA1의 일부 구조만 규명된 상태인데 앞으로 나머지 부분에 대한 구조적 정보와 추가적인 역할을 밝히는데 힘쓸 예정입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....지칠 때 마다 긍정적인 에너지를 불어 넣어주시고 연구과정동안 많은 가르침을 주신 김호민교수님께 진심으로 감사드립니다. 존경할만한 학자의 본보기가 되어 주시고 연구가 원활히 진행될 수 있도록 도움을 아끼지 않으신 이지오교수님께 감사드립니다. 위기를 기회로 바꿔 주신 고재원교수님 감사합니다. 마지막으로 시작부터 끝까지 함께하시고 모든 상황을 인도하시는 하나님께 감사드립니다.