1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

산소를 체내로 운반하고 이산화탄소를 배출하는 과정인 호흡은 생물이 가지고 있는 가장 기본적인 대사과정 중의 하나입니다. 곤충은 기관(Trachea)를 통하여 호흡을 하는데 기관의 기능과 발생과정은 인간의 폐와 유사점을 가지고 있습니다. 최근의 게놈연구결과, 기관이 분화하고 형성되는 과정에 관여하는 많은 유전자들이 인간의 폐형성에 관여한다는 것이 발견되어서 인간의 유전병을 이해하는데 이용되고 있습니다.

곤충의 기관과 인간의 폐가 가지는 또 하나의 공통점은 초기발생중에 체액으로 차있던 폐조직에 공기가 차고(Air-filling) 그 다음에 가스교환에 사용된다는 점입니다. 차이가 있다면 인간의 경우 이 과정이 아기가 태어나기 직전에 한 번 일어나는 것에 비해, 탈피를 통해 성장하는 곤충은 매 탈피과정마다 새로운 기관이 생기고 공기가 차는 과정을 반복한다는 점입니다. 따라서 곤충의 공기참현상은 훨씬 관찰하기 용이하여 연구모델로 이용하기에 적당합니다.

이번연구로 새롭게 조명된 카이닌의 경우, 저와 GIST 김영준교수님이 2015년에 처음으로 탈피과정에 관여한다는 것을 밝힌 호르몬으로, 탈피를 중추적으로 조절하는 탈피행동유도호르몬(ETH)에 의해 활성화되는 뇌호르몬 중에서 카이닌이 가장 먼저 활성을 가지기 때문에 탈피과정에서 가장먼저 일어나는 공기참현상에 관여할 가능성을 내포하고 있었습니다. 본 연구에서는 카이닌이 뇌에서 분비되어 수용체가 존재하는 호흡기 기관표면에 직접 작용한다는 것을 보였습니다. 카이닌을 분비하는 뇌조직을 인위적으로 활성화시키면 공기참현상이 원래보다 더 일찍 일어나는 것도 확인하였습니다. 기관표면에서는 카이닌에 의해 활성화가 일어나는데 활성의 정도를 칼슘이미징(Ca2+ imaging)기술을 이용해서 확인할 수 있었습니다. 더우기 이 과정에서 인간의 공기참현상에 핵심적인 나트륨체널 (Epithelial Na Channel, ENaC)이 동일하게 관여하는 것을 발견하여 카이닌과 유사한 호르몬이 인간에서도 존재할 가능성을 높였습니다.

본 연구는 곤충의 호르몬과 호흡조절에 관한 기초연구로써 호흡곤란현상을 이용하여 해충을 방제하는데에 새로운 가능성을 제시했다고 할 수 있습니다. 또한 본 연구에서 확인한 나트륨채널(ENaC)은 폐에 물이차는 질병인 폐부종 둥 여러 질병에도 관여하고 있어서 카이닌의 연구가 인간질병을 연구하는데에도 유용하게 이용될 것으로 기대하고 있습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

광주과학기술원(GIST) 생명과학부는 한국의 생명과학발전에 중추적인 역할을 담당하고 있는 곳으로 생명연구분야를 4개 부서 (Cell & Molecular Biology, Biochemistry & Biophysics, Neuroscience & Developmental Biology, Immunology)로 나누어 집중적인 연구를 진행하고 있습니다. 특히 초파리를 모델생물로 이용한 연구에 최적화된 한국초파리 연구자원 은행 (Korea Drosophila Resource Center, KDRC)이 작년에 개원하여 기초연구를 진행중입니다. 초파리를 이용한 기초과학연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되는 곳입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

초파리유전학은 100년이 넘는 역사를 가지고 있으며, 생명과학과 게놈연구의 초석이 되었고 현재에도 유전자의 기능을 밝히는 데 중추적인 역할을 하고 있습니다. 초파리를 이용한 연구는 다른 모델생물에 비하여 연구진행속도가 빠르고 항상 선도적인 역할을 담당하기 때문에 나의 연구가 세계최초라는 자부심을 가지고 일할 수 있서 보람을 느낍니다. 이번 연구도 곤충을 이해하고 해충을 방제하는 데에서 그치지 않고 인간과 다른 생물을 이해하는데에까지 발전되기를 희망합니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

초파리연구는 기술적인 제약이 거의 문제가 되지 않을정도로 발전된 분야입니다. 따라서 새로운 아이디어가 중요한 분야이고 열린자세로 토론하는 것이 핵심적인 역할을 합니다. 이런 점에서 더 많은 아이디어를 갖기 위해서는 토론을 즐기는 것에 익숙해질 필요가 있습니다. 많은 한국의 학생들이 이러한 토론문화에 잘 적응한다면 자신을 성장시키는데 좋을 것 입니다

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 저는 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 연구조교수로 근무하고 있고 앞으로도 초파리를 이용한 생명연구를 계속 할 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

십년이 넘는 기간동안 연구가 진행될 수 있도록 인내심을 가지고 곁에서 지켜봐주신 GIST 김영준교수님께 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.