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

2020년 2월. 유럽에는 코로나19 환자가 많지 않았습니다. 대부분의 학회들도 정상적으로 진행되고 있었고, 연구소도 정상적으로 운영되고 있었습니다. 하지만, 한국에서는 대구.경북지역을 중심으로 대규모 감염이 발생했고, 확진자수가 기하급수적으로 늘어나고 있었습니다. 늘어나는 확진자를 보면서, 제가 할 수 있는 일이 무엇일지 고민했고, 그동안 연구해오던 탈유비퀴틴화효소 (deubiquitinase)가 코로나바이러스에도 존재한다는 사실을 토대로 2월 말부터 연구를 시작하게 되었습니다. 공교롭게도 많은 구조생물학자들이 코로나19 바이러스인 SARS-CoV-2의 다른 단백질들의 구조는 밝혀냈지만, 그때 까지만 해도 Papain-like protease (PLpro)의 구조는 밝혀져 있지 않았고, 구조를 규명하는 것을 첫번째 목표로 삼고 연구를 진행했습니다.

연구를 시작할 당시에는, 구조를 규명해서 SARS-CoV-2 (이하 CoV2)를 이해하는데 조금이나마 도움이 되고자 했었는데, SARS와 활성 특성을 비교하는 실험을 통해서 CoV2의 PLpro가 SARS와는 기능적으로 차이가 있다는 사실을 알게되면서, 연구가 점점 재미있는 방향으로 진행되었습니다.

코로나 바이러스의 PLpro가 바이러스의 복제에 중요한 역할을 하는 동시에 세포내 deubiquitinase/deISGylase로 작용한다는 사실은 SARS 및 MERS의 경우에서 이미 연구가 되었습니다. 하지만, 본 연구에서 SARS 의 PLpro는 deubiquitinase로 SARS-CoV-2는 deISGylase로 특이적으로 작용한다는 것과 SARS와 SARS-CoV-2의 PLpro를 저해하는 화합물이 MERS의 PLpro는 저해하지 못한다는 사실을 밝힐 수 있었습니다. 추가로, SARS-CoV-2의 PLpro를 억제할 경우 바이러스 증식도 억제되고, 항바이러스 기작이 회복된다는 것을 밝힐 수 있었습니다.

현재 많이 연구되고 있는 스파이크 단백질, Main protease, RNA-dependent-RNA polymerase (렘데시비르 타겟)와 같이 코로나바이러스 사이에서도 그 기능이 유사한 단백질들을 공격할 수 있는 저해제 개발과 더불어, PLpro와 같이 코로나바이러스마다 기능이 다른 단백질을 공격하는 특이적 저해제 개발 모두 중요한 연구가 될 수 있을 것 입니다.

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

제가 속한 독일 프랑크푸르트의 막스플랑크 생물물리학 연구소에는 노벨상 수상자 Hartmut Michel 박사와, MD simulation의 대가 Gerhard Hummer 박사 및 막단백질 구조 분석의 대가인 Werner Kuhlbrandt 박사가 함께 연구를 진행하고 있습니다. 특히 제 지도 교수인 van Dikic 교수는 Ubiquitin 및 Autophagy 분야에서의 뛰어난 연구업적을 인정받아 2013년 독일의 노벨상이라 여겨지는 Leibniz Prize를 수상하기도 했고 2019년에넌 AAAS 회원으로 선정 되었고 현재 까지 약 300 편 이상의 논문이 32000 회 이상 인용 (h-index 88)되어 Highly Cited Researchers에 선정되고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

구조생물학이라는 분야의 가장 큰 매력은 단백질구조를 직접 분자 수준에서 보고 그 기능을 이해한다는 점인 것 같습니다. 눈으로는 볼 수 없는 단백질의 분자구조를 분석하고, 그 구조를 바탕으로 연구계획을 세우고 가설을 검증하고, 예상했던 결과가 나오는 걸 볼 때 거기서 큰 기쁨이 오는 것 같습니다.

눈으로 봤을 때는 아무것도 보이지 않지만, 실제로는 단백질 사이 분자간의 상호작용에 의해서 특정 현상이 나타난다는 것을 알게 되고, 그 작은 차이가 생명현상에서는 큰 차이를 나타낸다는 것을 분자수준에서 이해할 수 있다는 점이 연구를 진행할 때 마다 매번 새로운 기쁨이 되는 것 같습니다.

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

앞서 말씀드린 것처럼 구조생물학 분야로 진학하게 되면 생명현상을 분자수준에서 이해할 수 있게 됩니다. 하지만, 다른 모든 분야와 마찬가지로 이 과정이 쉽게 이루어지지는 않습니다. 오히려 다른 분야보다 투자하는 시간이 더 많고 얻는 결과는 적다고 생각이 들 때도 있을 것입니다. 하지만, 꾸준하게 포기하지 않고 도전하는 것이 중요한 것 같습니다. 저도 석사과정 때도, 박사과정 때도 연구자의 길이 아닌 것 같아서 그만두고 싶었던 때가 많았지만, 지금까지 계속 걸어 오다 보니 그 과정 과정에서 계속 많은 것을 배우고 알게 되고 재미를 찾아가게 되는 것 같습니다.

유학을 준비하시는 분들에게 유럽 특히 독일에서의 연구환경이 궁금하실 텐데, 저 역시 당연히 미국으로 박사후과정을 간다고만 생각하고 있었는데, 현재 지도교수인 Ivan Dikic 교수의 연구능력을 보고 독일로 과감하게 박사후연구원 과정을 나오게 되었습니다. 다른 나라는 모르겠지만, 독일에 와서 느낀 연구 환경의 가장 큰 장점은 안정적인 펀딩이라고 생각합니다. 독일정부, 유럽연합, 제약회사 및 기업체 기반 연구비 등 과학발전을 위해서 아낌없이 투자가 이루어지고 있습니다. 한국에서 학위를 받은 저는 학위과정에 대해서는 잘 알지 못하지만, 박사 후 과정을 고민하고 계신 분들께는 자신 있게 추천해드리고 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 전임 교수직을 지원하고 있습니다. 기회가 된다면 한국에 자리를 잡아 연구활동을 이어나가고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

지금까지 잘 이끌어 주신 하나님께 감사드립니다. 연구자의 길을 걸어오면서 감사해야 할 분들이 너무나 많지만, 먼저 한국에서 혼자 아이를 키우느라 고생한 아내 윤희경 양께 감사함을 표하고 싶습니다. 또한 저를 대신해서 아내를 보살펴 주신 양가 부모님께도 진심으로 감사드립니다. 올바른 연구자의 길을 걸을 수 있도록 학사, 석사, 박사 전 과정을 모두 지도해 주신 성균관대 이상호 교수님께도 깊은 감사의 마음을 드립니다. 이 외에도 연구가 잘 진행되지 않을 때, 진로에 대한 고민으로 낙심하고 있을 때 마다 격려해주신 한국, 미국, 독일에 계신 수 많은 선, 후배 연구자 분들께 진심으로 감사를 드립니다. 끝으로 본 연구 뿐만이 아니라, 어떤 연구든지 자유롭게 할 수 있도록 서포트 해준 Ivan Dikic 교수에게도 감사를 드립니다.