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

Wnt 신호전달경로는 배아의 발생과정과 성체조직의 항상성유지, 그리고 줄기세포의 유지와 증식을 조절하는데 있어서 아주 중요하다고 알려져 있습니다. 이러한 Wnt 신호에 이상이 생길 경우, 암, 골다공증, 당뇨 및 다양한 신경학적 질환 등을 포함한 많은 질병들이 유발된다고도 합니다.

그런데, 이 신호경로를 처음 개시하게 하는 리간드인 Wnt 단백질은 post-translational modification이라고 하는 과정에 의해 당이나 지질이 결합하는 glycosylation 및 lipid acylation이 일어납니다. 이 가운데 특히, O-acyltransferase인 Porcupine에 의해 매개되는 Acylation 과정은 세포 밖으로 Wnt 단백질이 분비되는데 있어, 결정적인 작용을 한다고 알려져 있었습니다. 그런데, 2012년 Wnt8 단백질의 구조가 밝혀졌는데, Wnt 단백질에 acylation된 지질이 Frizzled 수용체와의 결합에 매우 중요하다는 것이 규명되었습니다 (Janda, et al., Science 2012). 따라서, 저희 그룹은 이러한 Wnt 단백질의 acylation 과정을 조절하는 효소가 존재하느냐는 질문을 가지고 연구를 시작하게 되었습니다.

사실 2012년에 저희 그룹에서 최초의 Wnt-inactivating enzyme으로서 Tiki를 발표했었는데, 그 당시 Tiki는 Wnt의 deacylation이 아니라, Wnt 단백질의 N-말단 부위를 분해하는 효소라는 것이 밝혀졌습니다 (Zhang, et al., Cell 2012). 따라서, Wnt를 불활성화 시키는, deacylation에 관계된, 또 다른 효소가 존재할 것이라는 가설 하에, Notum에 관심을 갖고 연구를 시작하게 되었습니다. 왜냐하면, 그 동안 알려진 Wnt antagonist들 중에서 유일하게 catalytic activity가 보고된 단백질이었기 때문입니다. 하지만, 기존의 가설들은 Notum이, Wnt가 아니라, HSPG (heparan sulfate proteoglycan)인 Dally 또는 Dlp(Dally-like protein)의 sugar side chain을 자른다거나, GPI anchor를 자른다는 모델이 제시되었습니다. 하지만, 여기에는 약간의 모순이 있는데, Dally나 Dlp는 Wnt 신호뿐만 아니라, 다양한 신호경로에 관여된다고 알려졌지만, Notum의 기능은 Wnt 신호에 특이적으로 나타난다고 보고되었기 때문입니다.

따라서, 이번 연구를 통해 저희 그룹은 Notum이 Wnt deacylase로서 작용하며, 척추동물인 개구리 배아발생과정에서, Wnt 신호가 저해되어야만 하는 과정인 신경의 유도와 머리 형성에 중요한 역할을 한다는 연구결과를 발표하게 되었습니다.

사실 다른 영국 그룹에서 저희보다 약 2주 정도 빨리 Nature지에 Notum이 Wnt의 deacylase라는 사실을 먼저 발표했는데, 그들은 Notum 단백질의 구조를 규명하였습니다 (Kakukawa, et al., Nature 2015). 따라서, 저희 논문과 이 Nature 논문은 상호보완적으로 서로의 결과를 강하게 뒷받침한다고 할 수 있겠습니다. 아울러 세상에는 정말 많은 과학자들이 저마다의 질문들을 풀기 위해 각자가 열정적으로 연구를 수행하고 있고, 그 질문이 가치가 크다고 공히 여겨질수록 그에 따른 경쟁도 비례한다는 사실을 새삼 실감하였습니다.

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

제가 속한 실험실은 Harvard Medical School (HMS)이 있는 Longwood Medical Area에 위치하고 있습니다. 이 곳에는 HMS 의대본관과 산하의 연계된 병원 및 연구기관들 (Boston Children's Hospital, Brigham and Women's Hospital, Dana-Faber Cancer Institute, Beth Israel Deaconess Medical Center, Joslin Diabetes Center, Harvard Institute of Medicine), 그리고 Harvard School of Dental Medicine과 Harvard School of Public Health 등 세계 유수의 기관들이 집중적으로 위치하고 있는데, 따라서 인접한 곳에서 각 분야를 이끌고 있는 우수한 연구그룹들이 많이 위치해있고, 필요할 때마다 그들과 적극적인 협력을 해 나갈 수 있다는 장점이 있습니다. 아울러 거의 매일 이 공동체 내에서 이루어지는 유명 연사들의 초청강연을 듣고 최신 연구 동향을 파악할 수 있는 장점을 갖추고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이번 연구는 척추동물의 배아발생과정에서 Wnt 단백질을 직접적으로 불활성화 시키는 새로운 효소의 기능을 규명한 것으로 Developmental Biology와 Wnt 신호전달경로의 연구분야에 있어 매우 큰 의미를 지닌 결과라고 자부합니다. 아울러 저희 그룹이 기존에 보고한 Tiki와 함께 Wnt 단백질의 enzymatic control이라는 새로운 관점을 제시하고 있다는 점에서 보람을 느낍니다.

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

이미 많은 분들께서 말씀하신 것들이지만, 주변에 순응하지 말고 자신이 진정 흥미를 느끼는 분야에서 연구를 하신다면, 그것이 앞으로 다가올 수많은 고뇌와 역경 등을 이겨낼 힘이 되리라 믿습니다. 너무 조급해하지 말고, 천천히 뚜벅뚜벅 자신의 길을 걸어가시길 바랍니다. 아울러 저의 이번 연구에는, 비록 일부이기는 하지만, 국민들의 피땀어린 세금으로 마련된 학문후속세대 양성사업의 지원이 있었습니다. 마음의 빚이 있었는데, 이번 연구 성과를 통해 그나마 보답할 수 있어 기쁘게 생각합니다. 앞으로는 후배들에게 더욱 많은 지원이 이루어져서, 더욱 많은 후배 여러분들이 해외 각 처의 좋은 연구기관에서 좋은 경험과 성과를 낼 수 있는 기회를 가질 수 있도록 정부나 한국연구재단에서 고려해 주셨으면 좋겠습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 현재 screening을 통해 Wnt 신호 관련된 새로운 조절인자를 찾았는데, 이것의 기능을 밝히기 위해, 쥐의 intestinal stem cells (소장줄기세포)를 모델로 연구를 진행 중입니다. 소기의 성과를 달성해서, 다시 한 번 여러분께 자세히 소개드릴 기회가 생기길 바랍니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이 일은 여러 훌륭한 동료들과 함께 강한 teamwork으로 이룬 결과들입니다. 좋은 동료들을 만난 것에 감사합니다. 실험 경험이 전혀 없던 풋내기 대학원생을 과학자의 길로 잘 이끌어 주신 박사학위 지도교수님이신 한진관 교수님께 감사를 드립니다. 아울러 저를 위해 많은 조언과 격려를 해 주셨던 많은 선후배 동료 과학자들께 감사를 드리며, 앞으로도 더욱 좋은 모습 보이도록 노력하겠습니다. 그리고 힘든 환경 속에서도 꿋꿋하게 제가 세운 길을 갈 수 있도록 늘 사랑과 격려를 해 주시는 부모님과 장모님, 가족들에게 감사 드립니다. 끝으로, 늘 따뜻한 사랑과 헌신으로 저를 지탱해주는 든든한 삶의 동지인 아내 제행아에게 정말 고맙고 사랑한다고 전하고 싶습니다.