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류제경
류제경(Je-Kyung Ryu) 저자 이메일 보기
Delft University of Technology
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229 KB
  CV updated 2021-02-15 15:00
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Bridging-induced phase separation induced by cohesin SMC protein complexes

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

이번 논문은 chromosome 을 정교하게 구성하고, 두개의 sister chromatids 를 분리 시키는데 가장 핵심 단백질인 cohesin 단백질에 대한 연구입니다. 이 단백질이 DNA loop extrusion 만이 아니라, phase separation 을 일으킨다는 내용입니다. 이 cohesin 단백질은 염색체 구성과 DNA 관련된 생물학적인 현상에 아주 중요한 단백질로 알려져있고, 현재 아주 활발하게 연구가 진행 되고 있는 뜨거운 감자라고 할 수 있습니다. 특별히 지난 20 년 동안에는 정말 cohesin 이 DNA loop extrusion 을 시키느냐는 질문이 가장 이 분야에서 중요한 질문이었는데요. 이 질문과 저의 질문이 밀접한 관계가 있습니다.

Cohesin 으로 DNA loop extrusion 을 누가 먼저 볼 것이냐가 학계의 관건이었기 때문에, 경쟁도 참 심했습니다. 제가 이 연구를 하다가 다른 두 그룹에서 human cohesin 으로 DNA loop extrusion 을 관찰했다고 Science 지에 back to back 으로 논문이 나왔습니다. 이 때는 저도 참 많이 놀랐습니다. 그 때, 많은 반성을 해본 것 같기도 합니다. 참 프로젝트가 막혔을 때, 이게 될 것인가 아니면 안되는 것인가라는 것을 결정짓기가 참 어려운 것 같습니다. 되는 것은 말하기가 쉽지만, 실험이 되지 않을 때, 안된다고 결론 내리고 포기하는 시점이란 무엇인가라는 것이 애매합니다. 정말 안되는 것이었다면 시간낭비가 될 것이고, 그러다가 포기했다가 다른 그룹에서 해버리면, 정말 아쉬운 것이 되는 것 같기도 합니다. 저는 그 실험이 잘 안되다가, 제가 어떤 일관성 있는 phase separation 을 관찰을 했고, phase separation 과 DNA loop extrusion 은 결국 cohesin 단백질의 농도에 연관이 있다는 것을 보여주고, physiological 한 cohesin 의 농도에서는 phase separation 이 일어나게 된다는 것을 보여주게 되었습니다. 이번 논문은 오히려 저에게 연구 철학에 대한 교훈을 주었던 것 같다고 생각을 합니다.

또 정말 잊지 못할 일은, 제가 한국에서 네덜란드로 돌아오면서, 모든 데이터와 이 논문이 담긴 노트북을 지하철 안에 두고 온 것입니다. 백업을 안한 상태였고, 제 지난 4년간의 노력들이 다 담아 있었기 때문에 눈 앞이 캄캄해졌죠. 이것을 찾으러 역, 지하철 역, 경찰서 (심지어는 교수님 추천서까지 가지고, 여러 경찰서에 찾아달라고 애원도 했죠.), 대사관, 공항 등지를 찾아다니며 노트북을 찾으려고 했습니다. 할 수 있는 것이 기도밖에 없어서, 새벽기도를 이 때는 매일 나갔네요. 잃어버렸다고 생각하고는 포기하려던 찰라 네덜란드에 온라인 분실물 센터에 제 가방이 올라온 것을 보고는 찾고는 바로 모든 자료들을 dropbox 에 백업을 했습니다. 찾은 기쁨이 너무 커서 학과 전체에 제가 초콜렛을 잔뜩 사서 뿌렸던 기억이 남네요. NCS 논문 하나 쓴 것 같은 기분이 들었습니다. 그러나, 1주일 지난 다음에 공용 주차장에 세워둔 제 차를 누가 유리창을 깨고 다시 제 노트북을 다시 가지고 갔습니다. 다행히 자료들은 다 백업이 된 상태였고, 저희 지도교수님께서 연구비로 노트북을 사주셔서 아이러니 하게, 더 성능 좋은 노트북을 얻고, 백업 된 데이터로 논문을 완성할 수 있게 되었습니다. 백업 되지 않은 상태에서 잃어버렸을 때에는 정말 제 포스닥 과정이 한 줌의 흙으로 날아가 버리는 듯 했습니다. 그 이후에는 모든 데이터와 논문들을 화실하게 백업시키는 습관을 가지게 되었습니다. 그 때 백업 하지 않았더라면, 이 논문이 어떻게 되었을까 생각하니 아찔합니다.

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

저는 현재 네덜란드 델프트 공대 Cees Dekker 교수님 연구실에 있습니다. 연구실에서는 Biophysics 분야에서 Synthetic Cell 만드는 것, SMC 단백질을 중심으로 하는 염색체 구조 기작 연구, Nanopore 를 이용한 DNA, protein sequencing 쪽으로 연구를 하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이번 연구를 하면서, 좋은 연구에는 두가지 종류가 있는 것 같습니다. 한 가지는 학계에서 오래된 가설을 증명해 내는 연구가 있고, 다른 종류는 학계서 생각하지 않은 기대하지 않았던 결과를 보여주는 연구가 있는 것 같습니다. Cohesin 에 대해서 학계가 기다렸던 결과는 DNA loop extrusion 이었는데, 저는 학계가 전혀 생각해보지 않았던 결과인 cohesin이 Phase separation 을 일으킨다는 것을 보여주게 되었습니다.

본래 이 연구를 시작한 이유는 cohesin 으로 DNA loop extrusion 을 직접 보여주어서 좋은 논문을 쓰겠다는 것이 제 목표였는데, 그 결과는 나오지 않고, 엉뚱하게 ATP 를 이용하지 않은 DNA cluster 가 만들어지는 것을 보면서 저도 힘들고, 교수님도 논문을 쓰는 것을 원하시지 않으셨었고, 써도 작게 쓰라고 하셨습니다. 그러면서도 과거 cohesin 에 대한 single molecule 논문 들을 보니 저랑 비슷한 현상들이 많이 보고가 되었다는 것을 알게 되었습니다. 그리고 결국, 이 현상 때문에 사람들이 ATP dependent 한 현상을 관찰하지 못했다는 것도 알게 되었습니다. 논문을 작게 쓰려고 하는데, 어느날, 가족과 함께 휴가를 내어서 체코 여행을 하면서 여유를 부리던 중에, 제 결과가 phase separation 이라고 부르는 것이 아닐까 하는 생각이 나기 시작했습니다. 그래서, 주변에 이 쪽 일을 하시는 분들을 찾아서, 물어봤는데, 제가 실험하다가 발견했던 현상들, 그리고 갑자기 이상한 현상들이 관찰되었던 것이 다 깔끔하게 phase separation 으로 해석이 되더라고요. 그리고는 더 정세하게 하나씩 control 하면서 phase separation 임을 증명을 하게 되었습니다. 그리고는, 교수님께 강하게 논문을 쓰자고 했고, 교수님께서 이 때부터 갑자기 급 관심을 보이시더니, 교수님의 강한 관심 하에, 공동 연구자들과 함께 야심차게 논문을 준비하게 되었습니다. 이 일로, 때로는 휴가 가서 한 걸음 뒤로 물러나서, 좀 쉬면서 편하게 생각을 하는 것이 오히려 더 큰 그림을 그리게 한다는 것을 처음으로 절실하게 느끼게 되었던 것 같습니다. 유럽 연구자들이 왜 꼭 휴가를 즐기려고 하는지를 알 것 같습니다. 또한, 그 전에 데이터들을 다시 보면서 DNA 길이에 아주 의존적인 phase separation 반응이 새로운 타입의 phase separation 을 의미한다는 것을 알게 되었고, Bridging-induced phase separation 의 새로운 타입의 phase separation 을 관찰했다고 보고할 수 있게 되었습니다.

논문이 완성 되던 날 교수님께서 KITP 워크샵에서 3시간 넘는 온라인 세미나를 제 결과를 가지고 하신 적이 있었습니다. 이 분야의 전문가들 100 여명이 모였기 때문에, 아주 적나라한 질문 세례들을 많이 받았습니다. 그 날에는 정말 가슴이 쿵쾅 쿵쾅 했네요. 그 때는 학계에서 cohesin 에 의한 phase separation 이 기대했던 결과와는 달라서, 좀 놀라는 분위기인 것 같습니다. DNA loop extrusion 전문가들과의 디스커션은 잊지 못할 일이었던 것 같습니다. 그러면서도 in vivo 연구를 하시는 분들에게 연락이 와서는, 본인 결과가 이 현상으로 설명될 수 있다고 하시기도 했습니다. 그리고 이제까지 SMC 로 실험했던 분들의 해석되지 않았던 결과들이 제 결과로 깔끔하게 설명이 되기도 했죠. 아마 cohesin 으로 Loop extrusion 을 봤다고 보고 했다면 쉽게 논문을 쓰고, 학계의 반응도 welcome 하는 분위기로 갔을 수 있을 것 같습니다. 하지만, 이 연구 같은 경우는 처음 논문을 쓰는데는 어려움이 있고, 학계에서도 의심의 눈초리로 많이 보겠지만, 이 연구의 의미는 이런 새로운 현상을 발견했는데, 이 현상의 의미는 무엇인가? 라는 질문을 던지는 것이라고 생각을 합니다. 즉, 기존의 가설들을 증명하는 연구가 있고, 질문을 던지는 연구가 있다는 생각이 드는데, 저희 연구실에서 3년 전에 나온 condensin 이 DNA loop extrusion 을 시킨다는 연구는 기존의 학계 가설을 증명하는 연구라고 본다면, 제 연구는 이 분야에 새로운 질문을 던지는 것이라 생각합니다. 이런 연구는 처음은 어렵지만, 후속에서 이 현상을 잘 설명할 수 있다면, 분야에 더 크게 기여할 수 있지 않을까 하는 생각을 합니다.

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

이번 논문을 통해서, 내가 어떤 큰 숙제를 풀겠다고 생각하는 것도 중요하지만, 내가 어떤 문제를 이 학계에 던지겠느냐는 질문도 더 멋진 것 같습니다. 그래서, 어떤 분야를 결정하고, 유학이나 포스닥을 결정할 때, 어떤 문제가 있느냐를 파악하는 것도 중요하겠지만, 나는 이 분야에 어떤 질문을 던져 볼 수 있을까 라는 생각을 해보는 것도 좋지 않을까 합니다.

또한, 연구자들은 “선례”에 얽매이지 말아야 하는 것 같습니다. 연구 주제를 정할 때, 특정 가설을 보려고 제안을 하지만, 우리가 보는 것과는 전혀 다른 현상이 발견되기도 합니다. 그럴 때, 그냥 그 결과들을 휴지통에 넣지 말고, 한번 다른 각도에서 생각해보는 것이 필요한 것 같습니다. 왜냐하면, Science 와 데이터는 절대 거짓말을 하지 않기 때문입니다. 그리고, 내가 생각했던 반대의 결과가 나왔을 때, 반대로 생각을 해보면, 뭔가 학계의 방향을 바꿔볼 수 있는 연구 스토리가 만들어지지 않을까 합니다. 하지만, 우리 모두는 어떤 학계의 선례에 우리 연구 방향을 만들려고 노력하지 않나는 생각을 해보게 됩니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이 SMC 단백질이 phase-separation 을 일으킨다는 것을 제가 처음으로 제안하게 되었기 때문에 여러가지 후속 연구가 더 중요할 것 같습니다. 그래서, 제가 PI 가 되면, 이 쪽으로 더 활발하게 연구를 하려고 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

먼저, 늘 기도로 함께 해주고, 희노애락을 함께 하면서 늘 격려와 위로를 아끼지 않았던 아내에게 감사의 말을 전합니다. 함께 해주었던 동료들에게 너무 감사하고, 또 학계에서 지속적으로 다른 결과의 보고가 나올 때마다 놀라지 않고, 지속적으로 과학적으로 생각하게 하고, 도전하게 도와주셨던 Cees Dekker 교수님께 감사 드리고 싶습니다. 오픈 마인드로 저의 연구를 서포트 해주신 Frank Uhlmann 교수님께도 감사합니다. 그리고 늘 언제나 오픈 마인드로 디스커션 해주었던 최정모 교수님, Louis Reese 박사님, 김유진 박사님, 김성철 박사님, 김승현 박사님께 감사드립니다. 또한, 늘 기도해주시고 지지해주셨던, 부모님, 장인장모님, 형 형수님, SRM 지체들, 이준 기념 교회 최영묵 목사님과 성도님들께 너무 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다. 특별히 결혼하고 난 다음에는 사위가 장인장모님을 섬기기 보다는, 오히려 아들 대접 받는 것 같아서 죄송하기도 하고 감사한 마음 뿐입니다. 자리만 잡으면 멋지게 효도하도록 하겠습니다. 노트북을 잃어버리는 사건을 통해서, 3년 동안의 나의 노력을 통해서 얻은, 내 연구 결과가 하루 아침에 물거품이 될 수 있다는 것을 절실하게 느낄 수 있게 되었습니다. 마지막으로, 길이 막혔다고 생각했을 때, 새로운 각도로 이 연구를 바라보게 해주시고, 노트북을 다시 찾게 인도하셨던 하나님께 영광 돌립니다.

Category: Biophysics
등록일 2021-02-18
  댓글 1
회원작성글 Sparrows  (2021-02-19 06:42)
인터뷰 감명깊게 봤습니다. 많은 위로가 됩니다.
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