이보현 (Bo Hyun Lee) University of Washington
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J. Pineal Res., First published: 12 November 2019| | https://doi.org/10.1111/jpi.12622
Two indoleamines are secreted from rat pineal gland at night and act on melatonin receptors but are not night hormones

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

시차적응에 실패하거나 불면증으로 힘들어하는 분들이 잠들기 전에 melatonin을 섭취하는 것을 종종 볼 수 있습니다. Melatonin은 밤에 분비되는 호르몬으로, 뇌 속의 작은 내분비 기관인 pineal gland (솔방울샘)에서 합성 및 분비가 되며 수면에 도움을 줍니다. Night signal이 생성되는 밤에 tryptophan으로부터 serotonin을 거쳐, melatonin이 합성되고 gland 밖으로 분비되어 활성을 갖게 됩니다. Melatonin은 밤에는 혈액으로 분비되는 양이 많고, 낮에는 분비가 거의 일어나지 않는 특성때문에 circadian rhythm 즉, 24시간 주기 리듬에 관여하는 중요한 물질 중 하나입니다. Melatonin의 합성과정을 보면, melatonin의 전구체인 N-acetylserotonin (NAS)와 구조적으로 melatonin과 비슷한 N-acetyltryptamine (NAT)를 볼 수 있는데요. 저희는 이 두 물질이 신체내에서 melatonin과 비슷한 역할을 담당하는지 알아보고자 본 연구를 시작하였습니다.

GPCR인 melatonin receptor가 NAS와 NAT에 의해 활성화되는지 알아보기 위하여 최첨단 기술인 dynamic mass redistribution (DMR) 기법을 사용했습니다. 이들의 pineal gland에서의 분비를 측정하기 위하여 rat에 catheter 삽입 및 pineal gland  제거 수술인 pinealectomy를 진행하였고, 혈액을 채취한 후 HPLC 기술을 이용해 체내의 정확한 양을 분석하였습니다.

Melatonin, NAS, 그리고 NAT의 빛의 유무에 따른 체내 양을 비교하기 위하여 암흑에서 혈액채취를 해야했는데, 밤 늦게 밀려오는 졸음과의 사투속에 깜깜한 동물실에서 야간 투시경에 의존하여 혈액을 채취했던 날들이 떠오릅니다.

실험 결과 NAS와 NAT는 melatonin receptor를 활성화시키지만, melatonin에 비하여 낮은 efficiency를 보였기 때문에 이 두 물질은 melatonin receptor의 partial agonist 라고 판단하였습니다. 이 두 물질은 melatonin처럼 pineal gland에서 분비는 되지만, 24시간 주기리듬에는 큰 영향을 미치지 않았습니다. 본 연구결과가 미래의 수면유도제 혹은 억제제 개발분야에 중요한 역할을 할것으로 기대합니다.

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

본 연구는 제가 현재 포닥과정을 수행하고 있는 University of Washington, Department of Physiology and Biophysics (Seattle, WA)의 Bertil Hille lab에서 진행되었습니다. 저희 실험실 에서는 ion channel과 GPCR의 활성이 lipid metabolism에 의해 어떻게 조절되는지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 저는 pineal gland 에서의 melatonin과 신경전달물질들의 역할과 이들이 gland에 발현되어 있는 channel이나 receptor의 활성에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 연구하고 있습니다. 

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

University of Washington은 다양한 연구가 진행되고 있는 학교인 만큼, 연구 인프라가 잘 구축되어 있습니다. 이로인해 다른 연구그룹들과 공동연구의 기회가 많다는 것이 큰 장점인데요. 현재 프로젝트를 위하여 Department of Biology의 Horacio de la Iglesia 교수님의 연구팀과 함께 동물실험을 하였고 Department of Pharmacology의 Chris Hague 교수님의 연구팀과 함께 GPCR 활성화 측정을 하였습니다. 본 연구를 위하여 총 네 분의 교수님들과 일하며 많은 것을 배울 수 있었고, 미팅을 통하여 실험을 기획하고, 정리하고, 해석하는 다양한 방법들을 경험할 수 있었던 것에 감사합니다. 미래에는 과학분야에 공동연구가 더욱 활발히 이루어 질 것으로 예상합니다. 다양한 인프라를 구축하여 공동연구를 기획하고 진행하는 능력 또한 과학자로서 중요한 역량중의 하나라고 생각합니다.

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

박사과정 학생으로 처음 미국에 와서 한국적인 사고와 영어 때문에 힘든 시간을 보냈습니다. 학과에서 유일한 외국인 학생이었음에도 항상 영어가 모국어인 친구들과 제 자신을 비교하며 내 영어는 왜 이렇게 부족할까 걱정했고, 한국에서 받았던 교육과는 다른 분위기의 수업 혹은 미팅에 참석하면 자신감이 떨어지곤 했습니다. 좋은 연구주제를 정하고 좋은 논문을 내는 것도 중요하지만, 특히 유학을 준비하는 분들에게 저는 다른 사람과의 비교를 하지 않는 연습과 그 나라에서 사용되는 언어공부를 꼭 미리 하시라고 말하고 싶습니다. 자유롭게 언어 구사를 하고 그들의 문화를 이해했을 때 더 나은 성과가 있다고 생각하기 때문입니다. 모든 사람은 그 자체로 특별하고 자신이 잘 하는 분야가 있기 때문에 자신감 있게 모든 문제를 직면한다면, 행복하게 연구생활을 할 수 있을거라 믿습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

Melatonin 뿐만 아니라 serotonin 또한 pineal gland에서 중요한 역할을 합니다. Serotonin의 합성, 분비 및 receptor 활성 조절에 대한 연구를 후속 연구주제로 정하고 현재 실험을 진행하고 있습니다. 장기적으로는 ion channel 과 GPCR이 질병에 미치는 영향 및 그에 따른 활성 조절 기작에 대하여 연구하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

석사과정 은사님이신 서울여대의 홍정일 교수님, 박사과정 은사님이신 University of California, Davis의 Jie Zheng 교수님, 현재 일하고 있는 University of Washington에서 저를 지도해주고 계시는 Bertil Hille 교수님과 고득수 교수님, 이분들의 진심어린 지도에 큰 감사를 드립니다. 인생의 길 위에 이렇게 훌륭한 분들과 함께 연구 할 수 있는 저는 행복한 사람임에 분명합니다. 제가 있었던 모든 실험실의 동료 연구자분들의 도움에도 깊은 감사를 드립니다. 어떤 상황에서도 저를 믿고 기도해주시는 부모님, 언니와 동생, 그리고 친구들께도 감사의 말씀 드리고 싶습니다.

Category : Physiology
등록일 2019.11.27
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