2016 스웨덴 학회 이야기.

2016 스웨덴 학회 이야기

Uppsala Konsert & Kongress

Uppsala Konsert & Kongress

본래 원대한 저의 스웨덴 학회 리뷰계획은 이곳 저곳 둘러본 스톡홀름 (Stockholm)웁살라 (Uppsala)를 먼저 정리하고 마지막에 열심히 보고 배운 학회내용에 대해서 올리고 싶었지만.. 결국 저의 게으름은 ‘스웨덴 학회 여정 1일차‘만 올리고 말았습니다. 이것저것 일이 많았다고 핑계를 대고 싶지만..  스톡홀름과 웁살라 여행은 나중에 천천히 생각나면ㅋㅋ 정리하려고 합니다.

이번 Keystone symposia on Molecular and Cellular biology는 “Understanding the Function of Human Genome Variation”라는 주제로, 스웨덴 웁살라 ‘Konsert & Kongress’라는 곳에서 열렸습니다. (5월31-6월4일) 일단 부족한 저는 이미 44년의 역사를 지니고 있는 ‘Keystone Symposia‘에 대해서 처음 알게 되었습니다. 홈페이지에 들어가보면 세계 각지에서 다양한 주제로 열리고 있는 학회 리스트를 볼 수 있는데,  내년 6월에 예정된 학회도 벌써 올라와 있네요. 학회 등록비가 너무 비싼게 함정..

이번 컨퍼런스의 organizer는 Kerstin Lindblad-Toh 교수님과 Xavier Estivill 교수님이셨습니다.

Kerstin Lindblad-Toh 교수님은 현재 Uppsala 대학교와 Broad Institute (Havard & MIT)에 계시는 분인데, 이전부터 멍멍이 연구로 유명하신 분으로 알고 있었습니다. 현재는 Broad 연구소에서 진행중인 29 mammals project를 진행하고 계시다고 하는군요. 아쉽게도 이번 심포지아에는 건강상의 문제로 참석을 못하셨고, 같이 일하고 계시는 교수님 몇 분과 Broad에 포닥으로 계시는 Hyun Ji Noh 박사님께서 대신(?) 오셨습니다. 노박사님은 발표도 대신 해주셨는데.. 정말 굿굿. 완전 재미있었슴다

Kerstin Lindblad-Toh

Xavier Estivill 교수님은 현재 스페인의 Pompeu Fabra 대학교에 계시는 분인데, psychiatric disorders 연구와 small non-coding RNA에 대해서 연구하고 계시는 분이셨습니다. 발표도 직접해주셨는데 개인적으로는 그렇게 흥미롭지는 않았습니다. 오히려 같은 대학교에 계시는 Nuria Lopez-Bigas 교수님의 발표가 너무 재미있었다는..ㅎㅎ

학회는 4일동안 오전/늦은오후. 이렇게 2번의 시간동안 각각 다른 주제로 진행되었습니다. 총 8개의 main sesseion마다 3~4개의 소위 ‘빅가이’로 생각되는 교수님들께서 발표를 해주셨고, 그후에 쩌리 아닌 실력파 포닥 박사님이나 박사과정 학생이 2~3개의 짧은 발표를 진행해 주었습니다. 마음 같아서는ㅋㅋㅋ 모든 교수님들을 다 정리해 놓고 싶지만, 몇몇 생각나는 교수님들 + 저번 싱가폴 학회 리뷰와 비슷하게 가장 기억에 남는 Stanford 대학교에 계시는 William J. Greenleaf (이하 초록잎교수님ㅋㅋ)를 파도록 하겠습니다.


  • Day1-1 주제: Pleiotropy and Epistasis of Variants Involved in Disease
  1. Len Pennacchio (Berkley): 당장이라도 앞으로 달려가 “충성!!!! 노오오력하겠습니다!”라고 외쳐야 할 것 같은 느낌으로 발표를 진행해 주신 박력남 피나치오 교수님의 발표는 정말 인상적이었습니다. Berkley에 계시는 분인데, Mouse model에서 enhancer를 KO 시키며 Phenotyping을 하시는 교수님이셨습니다. IDIS 라는 질병을 가진 가계도에서 WES와 SNP array를 통해 새롭게 찾으신 ORF(open reading frame) X  X는 비밀.. 가 없어지면, 상당히 흥미롭게 mouse의 phenotype이 실제 환자와 비슷하게 바뀐다!라고 박력!!있게 발표를 해주셨습니다. (Unpublished.. 곧 논문 나올예정..이라고..)
  2. Michael Snyder (Stanford): 워낙 유명하신 스네이더! 교수님. 반짝이는 대머리는 축구선수 스네이더와 너무 비슷해.. 맨날 비슷한 느낌의 발표를 해주시는 느낌이지만 현재 미국에서 오바마 형님께서 말씀하신 Precision medicine과 자기 자신의 WGS, methylation, proteome 등등의 데이터를 보여주면서 발표를 진행했습니다. 개인적으로 재미는 없었고.. 그냥.. 유명하니까..

Michael Snyder

  • Day1-2 주제: Finding the Causative Variant(s)
  1. Heidi Rehm (Broad Institute, Harvard): 얼마전 Genetics in Medicine에 발표된 sequence 돌연변이에 대한 standards와 guideline에 대해서 발표해 주셨습니다. 내용이 그래서 그런지 뭔가 정부에서 가이드 라인을 정해주는 느낌의 발표였지만, 그래도 돌연변이를 다루고 공부하는 사람으로서는 굉장히 중요한 발표였습니다. 사실 연구실 자체에서 이미 이 논문을 한번 훑어봤던터라 그렇게 집중을 잘 하지는 못한게..함정.
  2. Nuria Lopez-Bigas (Pompeu Fabra University):  머리가 뽀글뽀글해서 나중에는 ‘뽀글이 아줌마’라고 불렀지만 특유의 재미있는 영어 발음으로 아주 재미있게 발표를 해주셨는데, 알고보니 상당히 Cancer data를 자~알! 다루는 실력파 이셨습니다. 내용은 지난 1월에 Nature!!!에 발표한 내용이 주였습니다. 38개 정도의 melanoma 데이터를 살펴보니, Transcription factor (전사인자)가 달라붙는 곳에 이상하게도 mutation rate가 높아져 있었다는 겁니다. 그리고 그게 전사인자가 달라붙는 부분에서만 특이적으로 NER (Nucleotide excision repair) 활성이 줄어들어있다는 거였죠. 이 외에도 자신이 개발한 여러 tool들을 소개해 주었는데 대부분 굉장히 유용해 보였습니다.

Nuria Lopez-Bigas

  • Day2-1 주제: Connection between Selection and Disease
  1. Jessica Alfoldi (Broad Institute):  200 mammals project와 HARs에 대해서.
  2. Barak Alon Cohen (Washington University): Cis-regulatory element와 Machine learning 에 대해서.
  • Day2-2 주제: Defining the Functional Elements in the Human Genome
  1. William J. Greenleaf (Stanford): 초록잎 교수님. 굉장히 유머러스하고 에너지가 넘치는 교수님. 이분은 밑에서 더 자세히 팔꺼임ㅎㅎ
  • Day3-1 주제: Human History, Migration and Evolution
  1. Svante Pääbo (Max Planck Institute): 스반테 페포는 워낙 유명하신 분이였는데.. 찾아보니 웁살라 대학교를 졸업하신 스웨덴인! 발표는 네안데르탈인 지놈에 대해서 발표해 주셨는데, 대부분 Nature 에 publish.. 개인적으로 아래 책에 싸인을 받아다 달라는 부탁(?)을 받아 발표가 끝나고 냉큼 달려가 인사를 했죠. 무턱대고 “싸인 좀 해주쇼..” 라고 말하기가 뭐해서 말도 안되는 질문을 했는데, 아주 친절하게 잘 답변해 주셨습니다. 질문이 좋다며 칭찬도 해주셨죠ㅋㅋ

Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes

  • Day3-2 주제: Selection and Population Genetics
  1. Tuuli Lappalainen (New York Genome Cencer & Columbia University): 뉴욕에서 오셔서 그런지 튤리 교수님은 상당한 포스를 가진 분이셨습니다. 얼굴도 예쁘시다는..  작년에 Science에 발표된 GTeX project에 대해서 발표해 주셨는데, Tissue마다 다르게 나타나는 eQTL과 ASE (Allele Speicific Expression)에 대해 굉장히!! 강조하셨습니다. 그리고 immunological 자극에 대한 genetic response를 면역세포로 분석한 내용도 이야기해주셨음. 이것도 곧 publish 될 것 같음.ㅎ
  • Day4-1 주제: Complex Disease and Genetic Variation
  1. Nicole Soranzo (Wellcome Trust Sanger Institute): BLUEPRINT 프로젝트에서 진행중인 내용에 대해서 말씀해주셨는데, 위의 튤리 교수님과 상당히 비슷한 내용이었습니다. 좀더 massive한 느낌으로.. 면역세포 별 (Whole blood, Neutrophils, Monocytes, T-cell) 로 자극을 준다음 WGS + Total RNA-seq + Mehtylation + H3K4me1, H3K27ac 을 다 봐서 자극에 대해서 어떻게 반응을 하는가 살펴봤음. 그래서 eQTL, sQTL, meQTL, hQTL, ASE 등등을 다 분석.. ㅠㅠ 돈 무지막자하게 썼겄네.. 저는 Protein level 은 왜 안보냐고 질문을 했었는데, MS가 아직 좀 비싸고.. 사실 하긴 했는데 아직 데이터 프로세싱중이다!! 라고..ㅎㅎ

Nicole Soranzo

  • Day4-2 주제: Structural Variation
  1. Evan E. Eichler (University of Washington/HHMI): 이번 학회의 유일한 HHMI ?! 그래서 그런지 (?)  발표도 재미있었습니다. 예전에 교수님께서 CNV (Copy Number Variation)로는 상당한 대가라고 말씀해 주셨던 터라 발표도 집중해서 들었습니다. 사람과 침팬지를 진화적으로 차이나게 만드는 CNV에 대한 내용. Human specific 하게 가지고 있는 SRGAP2 duplication에 대한 내용. 그리고 (곧 publish를 할것 같은…) Autism에서 predispose하게 가지고 있는 Chr16의 P11.2영역 (BOLA2A, BOLA2B가 포함된곳..?)의 segmental duplication 영역. 그리고 그곳을 target해서 추가적으로 찾은 GLRX3-BOLA2A heterodimer에 대한 내용. 이건 실험도 하고 상당히 많은 데이터를 보여줬는데.. 기억이 잘..ㅠㅠ 논문 나오길 기다려야할듯.. 등등 재미있었습니다!

Evan Eichler


William Greenleaf

William Greenleaf

  • 발표제목: “ATAC-Seq – Chromatin Accessibility at the Single Cell Level”
    • 이제 초록잎 교수님에 대해 정리해보려 합니다. 이름도 이름이지만, 말하는 것 자체가 굉장히 너드스러웠습니다.. 개인적으로는 재미있었음ㅋㅋㅋ 그리고 상당히. 상당히. 젊고 똑똑한 사람이었습니다.  아래 이분의 이력을 보면, 왜 제가 젊고 똑똑한 사람이라고 말했는지..
      • A.B. Physics (summa cum laude 수석 졸업..워메) (Harvard) (1998-2002)
      • Ph.D., Applied Physics, (Stanford), Advisor: Steven M. Block. (2003-2008)
        • Greenleaf WJ,. et al. Science (2008): RNA folding
        • Larson MH, Greenleaf WJ,. et al. Cell. (2008): Transcription termination
        • Greenleaf WJ, and Block SM. Science. (2006): DNA sequencing
      • Postdoctoral Training. (Harvard), Advisor: X. Sunney Xie (2008-2011)
      • Assistant Professor, Department of Genetics, Stanford University (2011-present)
        • Buenrostro,. et al. Nature Methods (2013): ATAC-seq
        • Larson MH., et al. Science (2014): Transcription dynamics
        • Buenrostro,. et al. Nature (2015): Single-cell chromatin accessibility by ATAC-seq
        • Araya CL., et al. Nature Genetics. (2015): Somatic mutation
    • 이번 학회때는 ATAC-Seq에 대해서 간단히 설명해 주셨고, 작년에 Nature에 발표한 Single-cell ATAT-seq (scATAC-seq)에 대한 내용을 발표해주셨습니다.
      • ATAC-seq은 ‘Chromatin Accessibility‘를 살펴볼 수 있는 아주 좋은(?) method 입니다. 아래 그림처럼, 우리의 DNA는 히스톤이라는 단백질에 실타래가 묶이듯 예쁘게(?)  묶여 있습니다. 그리고 그것은 chromatin (염색질)이라는 구조를 이루죠. 재미있는 것은 이렇게 꽉꽉 묶여 있는 실타래가 어떤 조건하에 열려라 참깨!!!! 특정 부분만 살짝 풀려서 open!! 되게 되고, 특정 유전자의 Transcription을 허락(?)해줍니다.
      • 자, 그럼. 염색질 부분의 어떤 부분이 open 되는지는 어떻게 알수 있을까? 그것이 바로 ATAC-Seq!을 이용하면 알수 있다는 것.

        DNA Macrostructure

      • Transposase (Enzyme)의 일종인Tn5 라는 효소를 이용하는 것인데, 이것은 간단히 저렇게 open 된 공간을 접근해서 잘라내고 붙이는 성질을 가지고 있다고 합니다. 그 성질에 착안해서 Tn5가 잘라낸 곳에 adaptor를 같이 붙여주자는 아이디어! 그것을 Sequencing하면 저렇게 open! 된 공간만 특이적으로 알아낼 수 있다는 것!ㅎㅎ 천재?! 사실 DNase-seq과 FAIRE-seq이라는 것이 이미 사용되고 있었는데, ATAC-seq은 그것보다 훨씬 적은 샘플로도 충분한 데이터가 나올 수 있고, 무엇보다 실험방법이 간단해서 시간도 절약할 수 있다고 합니다.ㅎㅎ (Buenrostro,. et al. Nature Methods (2013))
      • 그럼 여기서 한가지 질문. 그럼 “왜 open 되어지는 부분을 알아내는 것이 중요합니까?” 라고 물으신다면? 쉽게 생각해보면 답은 간단합니다. 그리고 이 답이 곧, 2015년 Nature에 논문을 내면서 초록잎 교수님께서 던진 질문입니다. 바로 “왜 우리의 여러가지 세포들은 동일한 DNA로 시작해서 나중에는 그렇게 서로 달라지는거지?
      • 이 질문에 답하기 위해 초록잎 교수님은, single-cell ATAC-seq을 진행하였습니다. 일단 세포 하나만! 똭! 분리해 내는게 어려운 일. Microfluidics platform인 IFC를 셋팅하였고 고렇게 뽑아낸 세포에 ATAC-seq 바로 진행해서 세포별로 open된 영역을 살펴봄. 처음에는 method validation을 위해 ENCODE data를 만든 lymphoblastoid cell을 사용해 봤고, single로도 잘된다는 것을 확인했음.
      • 그 다음으로 K562 cell 데이터를 예를 들어 계속 설명. 같은 K562 cell 이어도 ATAT-seq을 해보니까, chromatin이 open 됬거나 closed 된 곳이 서로 너무 달랐음. 분명 같은 cell line 인데도 말이야!! ENCODE ChiP-seq, TF motif로 알려진 region은 어떤 상태일까? 살펴봤는데, 몇몇 trans-factor 들과 연관된 곳에는 상당히 많은 variance를 보여주는 반면, 어떤 곳은 다 비슷비슷 했음. 특히 K562 cells 같은 경우 GATA1이 붙을 수 있는 곳은 세포와 세포간에 다양성이 짱짱컸음!!
      • 아니 도대체 왜왜왜!!, 같은 종류의 세포임에도 불구하고 특정 영역에서 열려있고 닫혀있는 상태가 다른거야?! 이것에 답하기 위해, 여러가지 분석을 했는데 결론은, ‘서로 다른 TF가 synergize해서 그곳에 서로 같이 붙을 수 있도록 도와주거나 혹은 억제하거나 해서 다양성을 유도한다‘는 결론을 내림.
      • 그리고 ‘세포에 어떤 변화를 주었을때, 가령 약을 친다던가, chromatin이 열린 공간과 닫힌 공간의 변화를 유도할 수 있을까?’ 라는 질문에 답도 잘 보여주었음. 더 많은 데이터와 설명이 있었긴 했는데.. 논문을 봐도 잘 이해가 안가서.. (Buenrostro,. et al. Nature (2015))

휴.. 긴 리뷰를 대충 정리 끝! 사실 연구실 발표 준비하면서 다 정리해 놨던거라.. 그렇게 힘들진 않았지만, 그래도 무엇인가 정리를 한다는 건 상당히 힘든 건 사실..ㅠㅠ 마지막으로 노현지박사님께서 즐겁게(?) 코멘트를 해주신 포스터 사진을 올리고 마무리!! 아… 스웨덴 놀러다닌 것도 정리해야 하는데..

YongjinYoo at Keystone Symposia

YongjinYoo at Keystone Symposia

2016 스웨덴 학회 여정 1일차.

 2016 스웨덴 학회 여정 1일차

Day1 at Stockholm

오랜만에 블로그에 글을 올립니다. 그것도 여유롭게 스웨덴의 웁살라(Uppsala)에서.. 😀

이번 2016년에는 “Understanding the Function of Human Genome Variation“라는 주제로 열리는 Keystone Symposia에 오게 되었습니다. 이번 심포지움은 스웨덴에서 4번째로 큰 도시인 ‘웁살라’에서 열렸습니다. 왜 노벨상을 수상하는 유명한 스톡홀름이 아닌 웁살라에서 열리는가..를 고민했었는데, 아마도 스웨덴에서 가장 오래되고 유명한 웁살라대학 (Uppsala University) 때문인 것 같습니다. 이러한 이유로 스웨덴에 오게 되었고, 개인적으로는 북유럽을 처음으로 방문하게 되었습니다. 학회내용은 정말 리뷰할게 방대하고 많기 때문에. 따로 올리기로..

인천 – 스톡홀름의 직항도 있었지만, 가격이 상당한 관계로.. BK의 해외학회지원을 받아가는 대학원생에게는 어떻게든 비행기 비용을 줄여서 여비를 만드는게 중요하다는게 가장 큰 원인.  ‘인천-모스크바-스톡홀름’ 의 여정인 Aeroflot (러시아항공)을 이용하게 되었습니다. 사실 저는 할리우드 영화에 굉장히 익숙(?)한 사람인지라 러시아하면, 무서운 KGB 요원, 장기매매..등등이 생각났습니다.  무엇보다 모스크바를 경유하면, delay도 자주되고 짐을 분실할 수 있는 가능성이 굉장히! 크다는 블로그 글들을 보면서.. 험난한 여정이 되지 않을까 걱정이 되었습니다.

Day1 at Stockholm

 

편도만 이용한 현시점에서 절대no걱정. Aeroflot 항공은 대!만족이었습니다. 가장 기억에 남는 것은 비행기가 정말 부드럽게 이착륙을 한다는 점ㅋㅋ 기내식이 맛없다는 후기도 많았는데, 저는 굉장히 맛있게 먹었습니다. 기내 서비스가 조금은 거친면이 있지만 개인적으로 우리나라 항공이 지나치게 잘해주는 것 같다고 생각. 그렇게 크게 신경쓰이지 않았습니다. delay도 안되었고, 짐도 아주 잘 도착했습니다ㅎㅎ

어쨌든, ~13시간의 비행여정을 만족스럽게 마치고 스톡홀름 국제공항에 도착했습니다. 공항에 도착하니 바로 북유럽 스타일의 심플한 디자인과 컬러가 바로 눈에 들어왔고, 공항이라기보단 스웨덴의 유명한 가구 브랜드인 이케아(IKEA) 매장에 온 듯한 느낌을 받았습니다. 또 한가지 굉장히 부럽다고 느낀 것이 있었는데, 짐을 찾고 나가는 곳곳에 스웨덴의 유명인사들의 사진을 볼 수 있었습니다. 헐리우드에 진출한 배우도 있고, 스웨덴 왕궁의 왕님(?)의 사진도 볼 수 있었죠.  외국인이 처음 스웨덴에 발을 들여놓는 바로 그 공항 출구에 이렇게 디자인을 해놓은 것을 보면, ‘이 나라가 얼마나 사람을 중요하게 생각하고 있는지. 그리고 얼마나 자랑스럽게 그들을 생각하고 있는지.‘를 강하게 느끼게 해주었습니다. 부럽..ㅠㅠ

Day1 at StockholmDay1 at Stockholm

한국보다 7시간느린 스톡홀름의 밤은 굉장히 밝았습니다. 5-6월부터 시작되는 백야 때문이었죠. 여름이 되면 더 심해진다고 하는데.. 이것보다 더하면 어떻게 잠을 자…ㅠㅠ 스톡홀름 공항에 도착한 시간이 저녁 7시였지만, 이번 여정에서 정말 없어서는 안될 USIM 구입 Google Map과 카톡 없이는 어디도 갈 수 없습니다..ㅋㅋ 진짜 구글맵은 진리. 과 스톡홀름 교통카드, 스톡홀름 관광카드 (스톡홀름 패스)를 구매하느라 무려 공항에서 3시간 정도를 허비했습니다.. 뭐 이런 것이 가이드 없는 배낭 일정의 묘미이겠죠. 게다가 스톡홀름 공항에서 숙소 (Archipelago Hostel)가 있는 감라스탄 (Gamla stan)으로 이동하려면 약1시간정도가 소요되었기 때문에.. 밤 12시가 되서야 겨우 짐을 풀 수 있었습니다.

작은 섬으로 이루어진 감라스탄은 스톡홀름의 정말 중요한 장소인데, 노벨박물관, 대성당, 왕궁 등등 중요한 장소들이 모여있는 곳이기도 합니다. 특히 고딕, 바로크 양식의 건물들로 이어진 구불구불한 길들은 스웨덴의 옛 모습과 정취를 고스란히 느낄 수 있는 곳이었습니다. 이곳은 후 일정에 더 자세히 볼 예정이이었기에 피곤함 몸을 이끌고 예약해둔 숙소를 향해 달려갔습니다ㅎㅎ 달리지 않으면 빈약하게 걸친 얇은 옷들이 저의 몸을 스톡홀름의 밤추위에서 보호해줄 수 없었다는게..함정. 어쨌든 이렇게 중요하면서 멋있는 장소를 아무도 없는 밤12시에 트렁크를 끌면서 걸을 수 있다는 것은 쉽게 경험할 수 없는 것이었죠. 밤이었지만 “내가 정말 북유럽에 오긴 왔구나..”라는 생각이 들정도로 주변은 멋있습니다. 트렁크를 끌며 사진은 계속 찍어댔죠ㅎㅎ

Day1 at Stockholm Day1 at Stockholm

Archipelago Hostel은 공동 화장실과 샤워실을 사용하긴 해야했지만, 정말 깔끔하고 짧게 머물기에는 괜찮은 곳이었습니다. 무엇보다 감라스탄에 위치하고 있다는 것만으로도 엄청난 만족. 이 호스텔을 조사해 예약해 준 연구실 후배에게 정말 감사할 뿐입니다ㅋㅋ 이렇게 스톡홀름의 첫 날은 우여곡절 끝에 잘 마쳤습니다ㅎㅎ

커지는 심장! 내가 막아주마.

커지는 심장! 내가 막아주마.

요몇일 잡생각에 연구도 집중이 안되었는데.. 오늘은 유난히 일이 손에 잡히질 않았습니다. 동기부여를 위해 2016년을 시작하면서 꼭 해내리라!!  다짐한 여러가지 목표를 생각해 보았습니다.  그중에서 가장 어려워 보이는.. 목표인 “진행중인 프로젝트와 전혀 관련 없는 최신 논문 읽기. (2-3 papers/week)” 라는 목표가 있더군요.. 역시나 2016년 한달이 지난 지금..흐엉..  더 분발해야겠다능..

그래서 오늘 논문을 살펴보았습니다. 읽다보니 진행하고 있는 프로젝트와 전혀 연관성이 없는 것은 아니었습니다. 접근법도 다르고 결과도 다르지만, 그래도 결국 비슷한 심장질환에 관련된 논문이었습니다.

Peoples

지난번에 Eric N. Olson 그룹에서 나온 science 논문을 review 했었는데, 오늘은 Harvard Medical School (Departments of Genetics)에 계시는 Christine E. Seidman 그룹에서 나온 science 논문입니다.

Christine Seidman, M.D. Professor/P.I. (cseidman@genetics.med.harvard.edu)

Seidman님은 Hypertrophic cardiomyopathy (HCM, 비후성 심근변증), Dilated cardiomyopathy (DCM, 확장성 심근병증)이라고 조금만 구글링만 하다보면 금방 찾을 수 있는 대가이십니다. 특히 TBX5, NKX2.5라는 Transcription factor 에서 돌연변이가 생기면 선천성 심장 결손 (congenital heart defects (CHD))이 생긴다는 것을 발견하신.. 정말 ㅎㄷㄷ하신 분이셨습니다. 연구실 홈페이지에 들어가보면 Jonathan Seidman 교수님도 같이 나오시는데.. 부부 이신 것 같음.

Jonathan Seidman, Ph.D. Professor/P.I. (seidman@genetics.med.harvard.edu)

Seidman Lab의 연구분야는,

  • 심장질환의 genetic etiologies를 찾고, myocyte의 생물학적 매커니즘을 파서!!!!! 새로운 치료법을 찾고자.. 노력하시는 대가이십니다. HCM와 DCM에 관련된 많은 논문들을 내셨더군요.

Diseases

이번주 science에 발표된 논문은 HCM에 관련된 내용인데, HCM는 고혈압이나 대동맥협착과 같은 factor 없이 심장의 좌심실벽이 두꺼워지는 유전질환으로, 보통 성인 500명당 1명에서 발견된다고 합니다. 정상보다 비대해진 심장은 결국 “hyperdynamic한 수축과 비정상적인 relaxation”을 주게 되고, 결국 stroke, heart failure 등으로 인해 사망에 이르게 하는.. 무서운 질병입니다.

Hypertrophic cardiomyopathy from Mayo Clinic

그리고 논문 서두에 보면 현재까지는, HCM을 치료하고자 하는 drug들은  beta-adrenergic receptor 나  calcium channel을 non-specific하게 target 한다고 합니다. 비록 비정상적으로 activation 되어있는 heart에 잠깐의 relief 효과를 줄수는 있지만, 전체적인 disease progression을 막을 수는 없다고 합니다. 이런말을 하는 것을 보면 자신들이 발견한 것은 가능하다는 것을…보여주기 위함?!

현재까지 HCM과 연관되어 가장 많이 알려진 유전자는 아래 2개로 알려져 있습니다.

  • MYH7 (beta-cardiac myosin heavy chain): 대부분의 missense 돌연변이가 MYH7 단백질의 globular motor domain, head-rod junction region, rod domain에 위치하고 있다고 합니다.
  • MYBPC3 (myosin-binding protein C): MYH7과는 다르게 MYBPC3의 돌연변이는 보통 truncated protein을 만드는 nonsense 돌연변이가 많다고 합니다.

Introduction: 마우스 모델과 중요한 단서들.

  1. HCM mouse 모델
    • mouse model에서는 alpha-cardiac myosin heavy chain gene 에 돌연변이가 있는 TG를 사용하였습니다. 앞서 말씀드린, Human에서 많이 발견되는 beta 형태와는 다르기는 하지만, 92% 정도 동일한 단백질이고 adult mouse의 좌심실에서 predominant하게 발현된다고 합니다.
    • 무엇보다 R403Q, R453C, R719W의 3가지 돌연변이를 가진 mouse는 사람의 HCM heart와 morphologic, functional feature가 동일하다고 합니다.
  2. 중요한 단서
    • 이전의 여러 연구에서 HCM mouse 모델 샘플, 사람의 HCM 샘플과 in vitro level에서 돌연변이를 발현시켜 보면,
      1. ATPase activity 증가.
      2. tension development 증가.
      3. unloaded actin-filament sliding velocities 증가.
    • 아마도 이것은 앞서 말씀드린 hyperdynamic하게 나타나는 HCM 환자의 심장 모습을 분자적으로 설명해주는 단서이겠죠.
    • 이외에도,
      1. profibrotic 유전자의 발현 증가.
      2. extracellular matrix 단백질 증가.
      3. 돌연변이 근절의 hyperdynamic biochemical properties 증가.
    • 전체적으로 hyperdynamic한 모습을 보이는데, 어떤 몇몇의 환자에게서는 아마 다른 돌연변이를 가진 위의 여러가지 분자적인 phenotype이 오히려 감소하기도 한다고 합니다. 결국 돌연변이별로 phenotype이 다르게 나타내는 것.
  3. 중요한 질문: ” HCM 환자에게서 발견되는 돌연변이가 분자적으로 sarcomere power output을 일으키는가?”
    • 이 질문에 답하기 위해 시도한 것이 “discovery small molecule” 이었습니다.
    • 즉, HCM이 발병하는 primary defect가 과도한 sacomere power에서 오는 것이라면, 그 power를 특이적으로 억제시켜줄 무언가 (small molecule)를 찾는다면 커져버리는 심장, 세포적인 불균형, myocardial fibrosis등을 회복시킬수 있지 않을까? 라는 가설을 세운 것입니다. 대단해..
  4. 이러한 sarcomere의 power output은 어디서 오는 것인가?
    • Myosin heads along with Actin filaments

    • sacomere의 전체적인 power output은 작은 myosin head (녹색)가 actin filament(보라색)를 따라 움직이는 속도에 따라 만들어지는 힘이 합쳐져서 나타나게 되는데, 어떤 “무언가”가 이러한 ensemble force의 생성을 억제하여 주기를 기대하였습니다. 그리고 여기서 중요한 역할을 하는 것이 그림에는 보이지 않지만, ATP >> ADP 작업을 수행해주는 “ATPase”입니다.
  5. Chemical screening과 그 “무엇”.
    • 앞서 말씀드린 myosin ATPase의 total cycle time이 늘어나면 전체적인 power가 줄어드는 현상을 이용하여 in vitro level에서 myosin ATPase의 maximal total cycle time을 늘려줄 그 “무언가”를 찾고자 하였습니다.
    • 바로 “무엇”은 MYK-461라는 chemical 이었습니다.
    • MYK-461을 구글링을 해보니, MyoKardia라는 심혈관 질환 전문 제약회사에서 만든 agent였습니다. 이미 2015년 3월에 clinical trial phase1을 시작한다고 발표했었네요 (관련기사).
    • MyoKardia 라는 제약회사의 founder를 찾아보니 역시나 Seidman 교수님을 비롯 네분이 계셨습니다. 그중에서 Seidman 교수님의 남편 교수님도..ㅎㅎ 어딜가나 항상 같이 나오심.

자, 이제 MYK-461 좀 써볼까?

여기서 부터는 아주 명확해 집니다. 결국 모든 내용이 hypertrophic한 심장을 MYK-461이 잘 고쳐주더라.. 라는 내용입니다.

  1. In vitro level test:
    • Mouse 심장 myofibrils를 떼어내어 MYK-461을 쳐봤더니 ATPase rate가 최고 90% 정도까지 떨어져서 ATPase의 cycle time을 조절할 수 있음을 확인하였고.
    • Adult rat 심장의 muscle fibers를 떼어내어 MYK-461을 쳐봤더니 근육의 tension level도 70%정도 까지 떨어졌습니다.
  2. In vivo level test:
    • mouse age 6-15 weeks :
      • 정상쥐와 각각의 R403Q, R453C, R719W 돌연변이를 가진 HCM 모델 쥐에 MYK-461을 하루에 2.5mg/kg 정도로 물에 타서 먹여보고, 2-4주 간격으로 심실 크기, 작아지는 크기 등을 살펴보았습니다.
      • 정상쥐와 HCM 모델 쥐 모두 심장 근육이 작아지는 모습을 보였습니다.
      • 논문을 읽으면서 들었던 생각이 “MYK-461이 skeletal 근육세포 말고 심장 근육에만 특이적으로 작용하는가?” 였습니다. 역시나 적은 affinity로 skeletal 근육세포에도 영향을 주긴 했지만,  grip strength, voluntary exercise capacity 에는 문제가 없었다고 하니 부작용도 그렇게 커보이진 않습니다.
    • mouse age 8-15 weeks :
      • 좀더 나이가 든 pre-hypertrophic HCM 모델 mouse를 사용하여 확인해 보니, LVWT (Left Ventricle Wall Thickness; 좌심실 두께)가 줄어든 것을 확인했습니다.
    • mouse age 30-35 weeks:
      • 이제 진짜 pathologic model 에서도 MYK-461이 회복을 시켜줄지.. 테스트하는 중요한 실험인데 심장이 확실히 예전 모습으로 돌아가는 것을 보여주었습니다. Figure를 보면 MYK-461을 친것은 방향성을 가지고 정렬된 모습을 보이지만, 약을 치지 않은 샘플에서는 어지럽게 깨져있는 모습을 보였습니다.
      • 이런 저런 실험중에 중요한 실험이 있었는데, ‘Hypertrophic한 증상이 나타난 후에 MYK-461을 주면 fibrosis가 그렇게 줄어들지 않았다는 것’입니다. 이건 아무래도 당연한 듯 하지만 hypertrophy 증상이 시작되기 전에 약을 투여한다는 것을 의미하는 것 같다고 논문에서 이야기합니다.

MYK-461, 누구랑 같이 움직임?

이제 MYK-461 어느정도 hypertrophic phenotype을 줄여주는 것을 이렇게 저렇게 확인을 했는데.. “어떤 유전자의 발현을 조절해서 이렇게 대단한거니? ” 이 질문에 답하기 위해 개인적인 생각으로 왜 RNA-seq을 안했을까..? 라는 생각이 들지만. R403Q, R453C 돌연변이를 가지고 있는 mouse와 WT에서 expression이 중요하게 차이가 나는 200개 유전자만 보았다고 합니다. 근데 뭐. 그렇게 꼭 집어서 뭐가 중요하다고 이야기 하지는 않는 것 같습니다. 사실 자세히 안읽어 봄.ㅎㅎ

Final summary

  1. 이미 우리는 clinical trial phaseI 을 진행하고 있는 MYC-461이라는 것을 개발했어.
  2. 그리고 돌연변이로 인해서 cardiac hypertrophy를 가진 mouse 모델에서 잘 적용되는 것을 확인했어.
  3. 좀만 기달려. 이제 금방 HCM을 정복할 수 있을거야.

최근에 Stanford에서 강연을 하신 Seidman 교수님의 영상이 Youtube에도 올라와 있습니다. 이번 science에 발표한 논문 내용도 마지막에 잘 정리해줍니다.ㅎ

A small-molecule inhibitor of sarcomere contractility suppresses hypertrophic cardiomyopathy in mice. Science  05 Feb 2016: Vol. 351, Issue 6273, pp. 617-621 DOI: 10.1126/science.aad3456 [link]

피 한방울에서 Cancer를 ?!

Illumina CEO Jay Flatley

“피한방울로 모든 Cancer를 잡아낼수 있다?!” 정말 한방울 가지고는 안되겠지만..뭐.

오늘 Nature 뉴스를 보다가, DNA sequencing 기술로는 압도적인 회사인 Illumina에서 GRAIL 이라는 startup을 시작했다고 합니다. 100 million 달러의 투자를 받았다고 하네요. 투자자 중에는 아마존 founder인 Jeff Beros와 유명하신 게이츠 형님도 있다고 합니다.

기본적인 컨셉은, 환자에게 암이 생겨 증상이 나타나기 전. 즉 도저히 잡아낼 수 없을 정도의 초기 상태의 암세포에서 떨어져 나오는 DNA를 deep sequencing 해서 잡겠다는 것 입니다. 몇 년전부터 그리고 최근에 싱가폴학회에 가서도 들었던, 엄마의 Blood에 돌아다니는 아기의 cell-free DNA (cfDNA)를 잡아내서 이런저런 검사를 한다는 것과 비슷한 개념인 것 같습니다.

아직까지 startup이기 때문에 실제로 얼마나 가능할지는 모르겠지만, NGS기술발전과 비용이 떨어지고 있는 것을 보면 충분히 가능할 것 같아 저렇게 많은 투자를 받을 수 있었겠죠. 근데 Illumina가 너무 독과점을 하고 있으니 비용이 안떨어지고 있는게 함정?!  실제로 가능하기만 하다면.. 간단한 피검사 만으로도 우리몸에서 암세포가 자라고 있는지 아닌지 좀 더 빠르고 정확하게 알 수 있겠네요.

관련 뉴스 링크:

일루미나 광고성 뉴스ㅋㅋㅋ: http://www.illumina.com/company/news-center/press-releases/press-release-details.html?newsid=2127903

포브스 : http://www.forbes.com/sites/matthewherper/2016/01/10/a-single-blood-test-for-all-cancers-illumina-bill-gates-and-jeff-bezos-launch-startup-to-make-it-happen/#2715e4857a0b7600c5a0192e

 

DWORF, 나도 단백질을 만들 줄 안다.

DWORF, 나도 단백질을 만들줄 안다.

오늘 Science에 UT Southwestern Medical center에 계시는 Eric N.Olson 그룹에서 논문이 나왔습니다. 논문을 읽고 제가 진행하고 있는 확장성 심근병증 (Dilated cardiomyopathy; DCMP) 프로젝트 공부에도 도움이 될 수 있는 좋은 논문 인 것 같아 리뷰 작성ㅎ

Peoples

Olson 교수님은 DCMP 프로젝트를 공부하면서 알게 되었는데, muscle cell 분야에서는 엄청난 Big guy 이셨습니다. 무엇보다 olson lab hompage에 들어갔다가 발견한 연구실 20년 reunion 사진이 그것을 증명하고 있었죠.  저많은 사람들이 저를 보면서 레이저를 쏘고 있는데.. 잊을수가 있나.

Olson Lab에서는 아래와 같이 muscle cell과 연관된 다양한 연구가 진행되고 있었는데,

  • Discovery and analysis of biologically active micropeptides.
  • Gene discovery  (cardiac and muscle specific genes of unknown function).
  • Studies of stem cells and tissue regeneration.
  • Genetic regulators of heart development.
  • Molecular control of skeletal muscle disease.
  • Metabolic signaling from muscle.

오늘 science에 나온 논문은 첫번째와 두번째에 해당하는 것 같습니다. 특히 지금까지 전혀 알려지지 않았던 작은 peptide를 발견하였고. 그에 대한 역할을 몇몇 실험을 통해 증명해 보였습니다. 여기서도 가장 마지막에는 CRISPR-Cas9 system을 이용해 in vivo model에서 기능을 증명하는데.. CRISPR로 mouse를 만드는 것이 점점 보편화(?) 되어지는 생각이 들었습니다. 아..펭~장형님.생각나네.

Introduction

Gene discovery 부분을 요약해 보면,

  1. 모두가 알고 있듯이 근육 수축은 Ca2+ 이 중요하게 작용합니다. sarcoplasmic reticulum (SR; 근소포체)이라는 곳에서 release 되고 SERCA (sarco-endoplasmic reticulum Ca2+ adenosine triphosphatase) 라는 것에 의해 다시 SR 안으로 uptake 되어집니다.  이렇게 알려진 system에서 새롭게 작용하는 작은 단백질을 찾았습니다.
  2. ‘어떻게 찾았을까?’가 중요한데,  개인적으로는 이곳이 가장 흥미로운 부분이었습니다. 논문에 의하면 ‘현재까지 단백질을 만들지 않고 특별한 기능이 알려지지 않은 lncRNA (long non-coding RNA)도 아주 작은 단백질을 만들어 낼수도 있지 않을까 ?‘라는 생각을 했다고 합니다. 이 말은 곧, “RNA라고 다 RNA가 아니여..”ㅋㅋㅋ. 이것은 최근의 proteomics 분석에서 보면 현재까지 알려지지 않은 다양한 단백질도 잡힌다는 것이 알려졌으니. 뭐 그렇게 허무맹랑한 소리는 아닌 것 같습니다.
  3. 저는 ‘어떻게 저런 생각을 하지 ?’..라는 생각이 가장 먼저 들었습니다. (저같이 쩌리 박사생의 짧은 생각이라면) 만약 제가 기능이 알려지지 않는 non-coding RNA를 처음 접했다면, 저는 RNA 자체로서의 기능을 찾기에 집중했을 것 같습니다. 그것이 단백질을 만들어 낼수 있는가 없는가가 아니라, RNA 자체로서 어떤 다른 단백질들과  binding을 한다거나 혹은 다른 RNA에 binding을 해서 기능을 할 것이라 생각을 할 것 같은데.. non-coding RNA의 ‘non’을 무시해 버리고. coding으로 생각하는 것. 그만큼 저의 생각이 3글자 안에 갇힐수 있다는 것을 의미하겠죠..흐엉. 이것이 참 놀라웠습니다.
  4. 이런 저런 소리가 너무 길었지만. 이러한 자신의 가설을 증명하기위해, PhyloCSF 라는 것을 이용했다고 합니다. PhyloCSF 는 처음 들어보는 것이었는데, 살짝 찾아보니 어떠한 특정 nucleotide sequence가 단백질을 만들어 내는 sequence와 비슷한 것인가를 찾는 method 인것 같습니다. 공부해 놓으면 좋을듯.
  5. 그래서 찾은것이, 근육세포 특이적으로 발현되는 34 codon의 ORF (open reading frame)이었습니다. dwarf open reading frame (DWORF)라는 이름도 자신들이 지어 주었구요. DWORF는 chr3에서 3개의 exon에 의해 transcription 되어지고, 다양한 종에서도 보존이 되어 있다고 합니다. 이것은 곧, 어떠한 특별한 기능을 가지고 있음을 의미하는 것이겠죠.
  6. 그리고 이제 “DWORF의 작은 단백질이 과연 무슨 역할을 하는가?” 라는 것을 증명해 나갑니다.

Function of DWORF

지금까지 알려지지 않은 작은 단백질인 DWORF의 기능을 알아보기 위해, (특히 심장근육에서!)

  1. Nothern blot을 통해 심장-근육세포에서만 특이적으로 만들어지는 RNA라는 것을 증명.
  2. Western blot을 통해 심장-근육세포에서만 특이적으로 단백질도 만들어 낼수 있는 RNA라는 것을 증명.
  3. 그리고 “만약 심장-세포가 망가지는 상황에서 DWORF는 어떻게 되는가? “를 보기 위해 calcineurin transgene (TG) mouse를 사용. 이 TG mouse는 Hypertrophic 한 심장질병에서 결국 6개월 정도가 지나면 확장성 심장질환 (DCMP)로 발전하여 죽음에 이르게.. 만들어진 운명을 가지고 태어난 mouse.
  4. 이 불쌍한 mouse를 이용해 DWORF의 변화를 살펴봤는데, 정상에 비해DWORF RNA가 잘 만들어지지 않았고. 심장질환의 다른 모델인 ischemic 모델 (여긴 human sample) 에서도 낮아져 있음을 발견. 이것은 심장질환과도 DWORF가 직접적인 link를 가질 수 있다는 것을 시사함.
  5. 그럼 더 깊이 들어가서, 심장근육세포에서 DWORF는 주로 어떤 곳에 위치하고 있는가를 살펴보았더니, 앞서 말씀드린 SR의 SERCA와 함께 co-localization하고 있었고. Immunoprecipitation을 통해 다양한 SERCA의 isoform과도 coprecipitated 되고 있음을 증명.

자. 그럼 DWORF가 없어지면 우찌될까?

  1. CRISPR를 이용해 DWORF만 특이적으로 없어지는 불쌍한 mouse를 만들어냄.
  2. 여기서 의외의 상황 발생ㅋㅋㅋ DWORF를 없애고자 KO mouse를 만들었는데, 이상하게도 DWORF RNA가 정상에 비해 4배이상 올라감. 이사람들이 생각하기엔, 아마도 feedback 매커니즘을 통해 DWORF RNA가 망가지니 정상 DWORF의 발현을 enhance 시키는 것 같다고 말함..ㅋㅋ 뭐 어쨌든, KO 모델을 만들었는데 오히려 DWORF over-expression 되어지는 모델이 됨. 뭔겡?!
  3. 어쨌든 이 mouse의 심장근육세포의 생리학적인 모습을 살펴보니, SR에서 Ca2+ 이온을 reuptake 하는 속도가 엄청나게 빨라짐. 즉, 근육이 수축하기 위해 바깥쪽으로 방출되었던 Ca2+가 다시 근육세포 안으로 겁나 빠르게 다시 들어오고 있음을 발견.
  4. 이것은 결국 DWORF가 SERCA의 역할을 강화시켜주고 있는 것임을 발견.
  5. 그리고 DWORF-SERCA의 activity를 조절하는  브레이크 역할을 하는 단백질은 PLN이라는 것을 발견함.

Summary

  1. 당신이 생각하는 non-coding RNA가 coding RNA 일수도 있다.
  2. DWORF라는 놈은 SERCA가 Ca2+ 을 SR로 집어넣는 기능을 enhance 시켜준다.
  3. KO mouse를 만들어도 실제 in vivo model 에서는 over-expression 될수도 있다?!ㅋ

3번째 결론은 좀 더 논문을 자세히 읽어보아야 하겠지만. 정말 실험은 마음대로 안되는 것 같습니다.ㅋㅋㅋ 암튼 올쏜 교수님. non-coding을 coding으로도 생각할 수 있다는 말씀, 옳소!

A peptide encoded by a transcript annotated as long noncoding RNA enhances SERCA activity in muscle. Science 15 Jan 2016: Vol. 351, Issue 6270, pp. 271-275.DOI: 10.1126/science.aad4076. [link]

 

2015 싱가폴 학회 이야기.

Cell symposia. Human Genomics. 2015.11.08-10 [link]

S1

오늘은 늦었지만 11월8일-10일 싱가폴에서 열린 Human genomics 학회에 다녀온 것을 정리해 보려합니다. 벌써 1달이 되었군요. 박사과정을 시작하고 해외 학회는 처음 다녀온 것인데 기대한 만큼 많이 배우고 왔습니다. 무엇보다 하늘을 날아다니시는 ‘갓파더‘ 분들을 뵙고 처절한 겸손을 배우고 왔습니다ㅎ

이번 Human genomics 학회는 Cell에서 주최한 것으로, 싱가폴의 유명한 유전체 연구소인 GIS A STAR에서 열렸습니다. 교수님께서 A STAR가 어떤 프로그램인지 자세히 알려주셨었는데.. 이건 나중에 다시 정리해보겠음. 싱가폴의 대.단.한 족쇠 프로그램이 아닌가…

S9

GIS는 싱가폴의 Biopolis 라는 국제연구단지 안에 위치하고 있었습니다. 주위에는 싱가폴국립대(NUS), 싱가폴폴리텍, 싱가폴국립병원 등등. 다양한 연구 인프라와 연결되어 있었습니다. 싱가폴에서 전략적으로 Biomedical science 연구를 위해 만든 곳이라고 하는군요. 그래서 그런지 몰라도 굉장히 깔끔했고 건물 이름이 Chromos, Genome, Nanos, Proteos!!ㅋㅋ 센스쟁이들. 우리나라 말로하면, 염색체동, 게놈동, 단백질동..ㅋㅋㅋ
S4S3

전체적인 일정은 2박3일의 일정으로, 학회 전체가 그렇게 하드코어로 막 돌리는 느낌은 아니었습니다. 하지만 배낭여행 코스프레한 우리의 싱가폴 여행일정이 함정..

Keynote speaker는 ‘CRISPR 장인 Feng Zhang’과 ‘Cancer CNV의 달인 Jan Korbel’. 이렇게 두분이었습니다. 사실 이 두분 말고도. Rick Young, Pier Paolo Pandolfi, Chris Walsh(이분은 개인 사정으로 못오셨다고 하였는데.. 정말 너무 아쉬웠습니다..), Josh Mendell 등등 쟁쟁한 연사분들이 많이 계셨습니다.

발표는 invited speaker 두분과 post.doc 혹은 젊은 연구자 한분의 short talk으로 이루어 졌고, Cancer genomics, Psychiatric and neurodegenerative diseases, Pharmacogenomics, RNA and disease, Embryonic development and transgenerational inheritance 등 다양한 주제로 진행되었습니다.

하지만 한달이 지난 지금, 저에게 있어 싱가폴 학회 내용을 한단어로 표현하자면, “non-coding + RNA”이라고 말할 것 같습니다. ‘발표시간이 어떻게 지나갔지?’ 라는 생각이 들었던 몇몇의 talk들을 생각해보면 대부분 RNA와 gene regulatory system에 대한 내용이었습니다.

그래도 몇가지 느끼고 생각하게 된 것을 요약해 보자면,

  1. 시퀀싱 기술의 보편화. 소위 WES, WGS 등등으로 불리는 genome sequencing 기술이 정말 정말 많이~ 보편화 되어지고 있는 것 같습니다. 즉, 현재 생물학 연구를 수행하는 사람이라면 모두 해봤다고(?) 말할 수 있는 PCR 기술처럼 되고 있다는 것입니다. 이것은 제가 박사과정을 시작할때쯤. (혹은 지금도..여전히..?) 국내 학회에서 자주 보았던 sequencing 비용이 무어 규칙을 벗어나 급격하게 떨어지고 있다는 이유만은 아닐 것 같습니다. 많은 분야의 사람들이 sequencing 기술을 이용해 연구를 하고 있고, 이제 그 누구도 data QAQC를 했느냐 라고 물어보지 않는.. 그런 느낌이었습니다.
  2. 매커니즘 스터디. 뭔가 정말 재미있다 라고 느껴졌던 talk을 돌이켜 보면, 하나하나 작은 finding들이 모여 전체적인 하나의 그림을 그리고 있었습니다. 가설을 세우고 그것을 하나하나 증명해 가면서 처음부터 끝까지 무엇인가 큰 그림을 만들고 있다는 이야기 입니다.
  3. 작은 고집. 이건 Josh Mendell의 talk을 통해 많이 느끼게 되었는데, talk 중에서 연구실의 포스닥이었나 박사과정이 고집을 부려 확인을 해보려고 했던 작은 실험이 결국 연구의 물꼬를 틀었다고 하였습니다. 즉 보이지 않은 곳에서 죽도록 삽질해야만 알 수 있는 그런 감(?)들은 연구자 본인만이 알 수 있으니, 누가 뭐래도 확실하게 가설이 기각이 되지 않는 이상 대충 넘어가서는 안될 것 같음ㅎ
  4. 넉넉한 시간. 국제학회라서 그런지 몰라도. 국내학회에 비해 상당히 학회가 여유로웠습니다. 질문시간도 넉넉해서 부담을 가지지 않고 질문을 하였던 것 같구요. 특히 세션 중간중간 쉬는 시간도 상당히 길어서 다음 세션에 더 집중을 잘 할 수 있었습니다.
  5. 대가의 여유. 처음으로 국외 학회에 포스터를 발표했는데, 몇몇 분들께서 질문을 해오셨습니다. 그중 교수님들도 계셨는데, 정말 흥미로운 결과라며 적극적으로 이것 저것 물어보셨습니다. 흥미롭고 궁금한 부분이 있다면 쩌리 박사생인 제게도 열심히 질문을 하시는 모습이 참 인상적이었습니다ㅎㅎ

몇몇 재미있는 talk들을 정리해보면,

  1. Rick Young. Whitehead institute (MIT)에서 오신 이분의 talk은 영화배우 같은 감미로운(?) 목소리에 도저히 집중을 안할수가 없었습니다. 후에 알았지만 저 MIT의 흰머리 연구소는 엄청난 곳이더군요. 자부심도 장난 아니라고 합니다.. 칫 부럽군. 뭐. 어쨌든, 주로 연구하시는 내용은 ‘Super enhancer’ + ‘chromatin structure’ 였습니다. super enhancer는 말그대로 unsual하게 transcriptional mediator들이 binding하는 곳인 것 같습니다. ChiP-seq을 통해서 찾는 것이 었는데, 이 개념도 어느정도 이미 연구가 많이 되어 있는 상태인 것 같았습니다. 이에 대한 내용은 CSHL 2015에서 인터뷰를 했던 Rick young의 Youtube 영상을 통해 확인하실 수 있습니다.
  2. Pier Paolo Pandolfi. 이분은 Harvard에서 오셨고, Cancer biology에 대해서는 상당히 많은 연구를 진행하신 갓파더 이셨습니다. 이탈리아 분이시라 그런지 영어 말씀하시는 것도 상당히 재미있고, 금방이라도 두손을 모아 하늘을 향해 흔들 것만 같은 느낌이었습니다ㅎ 어쨌든 talk은 정말 재미있었습니다. ‘competing endogenous RNA (ceRNA)’라는 개념을 설명하셨는데, 찾아보니 이 개념을 처음으로 제창(?)하신 엄청난 대가셨습니다. 제가 랩미팅때 이분이 발표하셨던 것을 리뷰하려고 신상을 좀 파봤는데ㅋㅋㅋ(밑에 그림 참고. designed by 용진ㅋㅋ) 이거 했다가 엄청 욕먹기는 했습니다만. Nature, Science는 기본이요, Cell에도 상당히 많은 논문을 publish하셨고, 2010년부터 non-coding RNA, 특히 앞서 말씀드린 ceRNA를 말씀하셨습니다. 내용은 그리 어렵지 않습니다. 우리가 보통 이건 뭔겡? 이라고 생각했던 pseudo-gene에 대한 역할이 아마도 miRNA의 target inhibition 효과를 조절하는 sponge와 같은 역할을 할것이라는 것입니다. 즉, A라는 유전자가 M이라는 miRNA에 의해 inhibition되어 진다고 하면, A라는 유전자의 pseudogene인 p-A는 A 유전자와 상당히 비슷한 sequence 를 가지고 있어서 miRNA를 흡수해 버리는 스펀지가 될수 있다는 것입니다. 그래서 만약 p-A가 올라가면 M은 A가 아닌 p-A에 더 달라붙고 결국 A는 M의 inhibition으로부터 자유하게 된다는 것이죠. 상당히 재미있으면서 진짜?! 진짜?! 진짜?! 정말이라고?!를 속으로 외쳤던 발표였습니다. Screen Shot 2015-12-10 at 11.32.09 PM

이 외에도 NORAD라는 non-coding RNA 에 대해 발표하신 Josh Mendell (UT Southwestern, HHMI) 님. RNA-binding parter에 대한 이야기를 해주신 Matthias W. Hentze (EMBL) 님. CRISPR의 장인이라 불러다오 라고 외치셨던 Feng Zhang (Harvard-MIT Broad institute) 님.. 등등 재미있는 talk이 많이 있었습니다. Josh Mendell님의 발표가 끝나고 달려가 몇가지 궁금한 걸 질문도 했죠ㅎㅎ (절대 설정샷아닙니다.ㅋㅋㅋ정말입니다)S2

전체적으로 상당히 만족스러운 학회였습니다. 하늘에 날아다니시는 갓파더 슈퍼맨들은 nature, science, cell등은 누워서 떡먹기니.. 앞으로 더 겸손.겸손.겸손.겸손히- 연구에 임해야겠다는 깊은 깨달음이 있는 그런그런 학회였습니다.마무리 하면서 사진 몇개 투척!

S5

학회가 열리는 건물이었던 chromos (맞나..?) 건물 1층에 놓여있던 DNA 이중나선 구조.
S7

아마도 clake인 것 같군요. 오른쪽으로가면 Marina Bay. 지중해 러닝을 즐기는 많은 서양인 친구들을 볼수 있는 곳이었죠.S8

 이제는 싱가폴의 랜드마크가 되어버린 Marina Bay Sands 호텔이 보이는 Marina Bay 입니다. 우리나라 쌍X건설이 만들었다는군요.

TP53 돌연변이 이야기.

Gain-of-function p53 mutants co-opt chromatin pathways to drive cancer growth. doi:10.1038/nature15251 [link]

2015. 09. 14 저널클럽.

오늘은 저널클럽때 연구실의 Youngha Lee가 리뷰해 준 논문을 정리해보려 합니다. 논문은 한국시간으로 지난 목요일 Nature에 publish 된 논문입니다. 책임저자는 University of Pennsylvania에 계시는  Shelley L. Berger 라는 교수님입니다. 뭐 항상 그렇듯이 신상파기.

Berger 교수님 연구실은 다양한 model system을 이용하여 에피지놈 조절 (epigenetic regulation)을 연구하시는 분이시군요.. 특히 Aging, Viral infection, Gametogenesis, Cancer (TP53) 쪽에서 전사후 매커니즘을 연구하시는 분인 것 같습니다. Berger Lab 홈페이지에 들어가보면 publication이 상당한데 업데이트가 잘 되는 것 같지는 않습니다. 이런 다양한 주제에서 이번 논문은 p53 에 관한 이야기입니다.

종양억제유전자 (tumor suppressor gene) 인 TP53 돌연변이는 tumor에서 잘 알려진 돌연변이입니다. 그리고 많은 돌연변이들이 제대로 된 TP53의 기능을 turn-off 시키는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 몇몇은 cancer를 촉진시키는 Gain-of-function activity를 가지게 되는 돌연변이들도 있다고 합니다. 그리고 ‘지금까지 이러한 p53 mutants가 어떠한 방식으로 activity를 gain하는 것처럼 보이는지는 알려지지 않았다’고 합니다. 그리고 아마 본 논문이 그 puzzle에 대한 답을 주는 것 같구요.

사실 여기서 말하고 있는 ‘Gain-of-function’이라는 개념 때문에 저널클럽을 하는 동안 많이 헷갈렸는데, 왜냐하면 보통 우리가 교과서에서 배우는 TP53 돌연변이는 normal한 function을 잃게 되어 cancer가 생기는 것으로 알려져 있습니다. 즉, TP53 molecule이 function을 gain 하는 것이 아니라 loss 한다는 것. 하지만 여기서는 계속 Gain-of-function이라는 말을 쓰고 있는데 이것은 아마도 TP53 molecule 자체의 activity가 gain 되었는가 혹은 loss 되었는가를 말하고 있는 것이 아니라 neo-morpho, 즉 ‘tumor 전체로 봤을때 function을 얻는 것처럼 보이는 현상’을 의미하는 것 같다고 결론을 내리긴 했는데, 다시 자세히 논문을 읽어보니 아닌 것 같기도 하고.. 이것에 대해서는 Garcia, P. B. & Attardi, L. D. Semin. Cell Dev. Biol. 27, 7485 (2014). 논문을 더 읽어봐야 할 것 같습니다.

전체적인 이야기는,

gain-of-function 돌연변이를 가지는 p53 단백질이 DNA를 감싸고 있는 히스톤 단백질들을 modify할 수 있는 특정 효소의 생성을 촉진시키고, 결국 그것은 특정 유전자의 발현을 조절한다.“라는 것입니다. 조금 놀라우면서도 보는내내 갸우뚱 했던 부분이 ‘아니.. 지금까지 p53에 대해서 그토록 많이도 알려져 왔건만.. p53과 epigenetics가 이렇게 연구가 잘 안되있었나..?’ 라는 것입니다..

결과를 간단하게 정리하면 이렇습니다.

  • Gain-of-function 을 가진 p53 protein이 정상적인 p53 protein과는 다른 특정한 DNA region에 binding 한다는 것을 human cancer cell line에서 ChIP-seq을 통해 찾음.
  • 특히 Gain-of-function mutant TP53이 MLL1MLL2 유전자에 normal에 비해 상당히 많이 binding 된다는 것을 찾음.
  • 그리고 gain of function mutant p53이 MLL1과 MLL2에 모이게 되는데 이것이 아마도 ETS2 를 통해서  binding 되는 것 같다는 것도 실험을 통해서 밝힘. 추가로 MOZ 유전자도 찾음. 여기서 궁금했던 것은 여러가지 실험이 TP53이 mutation이 생기면 MLL1, MLL2, MOZ 유전자의 expression 올리는데, ETS2의 expression 은 어떻게 변화시키는지는 보여주지 않은 것 같음.

여기서 MLL1과 MLL2는 histone methyltransferase의 SET family에 속하는데, MLL1,2는 Histone 단백질에 methylation을 시켜주는 것이고, MOZ 유전자는 Histone H3 K9에 acetylation을 하는 것으로 알려져 있었습니다. 그렇다면 결국 Berger 교수님이 연구하시는 epigenetic한 role을 gain of function TP53에서 찾으려고 한다는 것이지요ㅎㅎ

  • 그리고 TP53의 gain of function 으로 인해 MLL1, MLL2와 MOZ 유전자가 activation 되어지고 이것은 결국 cell의 proliferation을 촉진시킨다는 것까지 실험을 통해서 밝혔음.
  • 당연한 수순으로 gain of function TP53을 가진 human cancer database를 뒤져서 MLL1, MLL2, MOZ 유전자의 발현정도를 보았더니 굉장히 높았고, significant한 연관성이 있음을 보았음. 하지만 이 연관성이 다양한 breast cancers 에서는 보이지 않았다고 한다. 즉 당연한 것이지만, 모든 cancer가 이 매커니즘을 가지고 있는 것은 아니다. 라는 것이겠죠.
  • 마지막으로 gain of function TP53 을 가진 cancer에서 MLL을 blocking 할수 있는 drug을 치면 종양이 형성되는 것을 억제할 수 있는가를 살펴보았더니, 신기하게도 MLL complex의 formation을 blocking하는 drug을 쳤더니 cell proliferation이 in vitro와 mouse에서 잘 억제되더라는 것을 보여주었음.

전체적인 결론을 다시 정리하자면,

“Gain of function TP53 > high expression of MLL1, MLL2 and MOZ > Epigenetic changes > Cancer-cell proliferation”

nature15212-f1

TP53에 대한 연구가 이토록 계속 되고 있는 것이 참 신기하면서 재미있는 연구였습니다. 무엇보다 epigenetic changes의 억제를 통해 종양을 막아보고자 하는 노력도 참 대단했구요.

하지만 Nature 뉴스에서도 말한 것처럼, MLL 을 타겟으로 하는 약제의 specificity가 아직 완벽한 상태가 아니라서 항암제로서는 너무 toxic하다는 걱정이 있었습니다. 특히 MLL 유전자는 embryonic 상태에서 activation 되는 필수적인 유전자라 억제를 하면 embryo가 죽어버린 답니다..ㅎㄷㄷ

어쨌든, TP53 mutation 을 정복하고자하는 노력은 정말 다양하게 계속되고 있는 것 같습니다!