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사건현장에 CSI가 있다면
실험실엔 단백질 단서 찾는 생명과학자가 있다
숙명여자대학교 생명시스템학과 한소라 연구교수
창의적이고 호기심 왕성한 젊은 연구자들은 남들과 다른 방식으로
관찰하고 사유하며, 누구도 가보지 않은 새로운 길을 향해 용기를 내는
이들입니다. 이들이 건강하게 성장할 수 있는 연구환경을 만드는 것은
대한민국을 넘어 인류 공동체의 지속가능성을 담보하는 중요한 열쇠입니다.

한국연구재단은 신진연구자지원사업을 통해 젊은 연구자를 응원하고
있습니다. 신진연구자의 열정과 꿈을 집중 조명하는 ‘신진연구자 톡’의
열두 번째 주인공은 숙명여자대학교 한소라 연구교수입니다.

단백질과 고협압의 상관관계?
CTRP1의 단서 찾아 나선 10년 연구

불로장생을 꿈꾼 것은 비단 진시황만이 아니다. 건강한 삶을 영위하고, 나아가 생명현상의 본질을 탐구하려는 열망은 인류 역사와 맥을 같이 한다. 현대 생명과학의 발전으로 인간의 유전체 정보가 속속 밝혀지고 있지만, 세포에서 분비되는 분비단백질은 여전히 미지의 영역이다. 숙명여자대학교 한소라 연구교수는 중학생 때 본 영화 ‘본 콜렉터’ 속 과학수사관이 생물학적 지식과 과학적 감식을 통해 사건 실마리를 풀어나가는 모습에 매력을 느끼고 생명과학자의 길을 택했다. 수사의 대상은 사건사고 현장의 단서가 아닌 분비단백질로 바뀌었지만, 단백질이야말로 세상에서 가장 흥미로운 연구대상이라고 말하는 천상 생명과학자이다.
연구재단 창의•도전연구 기반사업을 통해 ‘근력 및 갈색지방화에 미치는 CTRP1의 영향’ 연구를 시작하셨죠?
“CTRP1은 아직 역할이 잘 알려지지 않은 신생 분비단백질이지만 우리 몸에서 중요한 일을 할 것으로 기대받고 있어요. 분비단백질들은 서로 구조와 기능의 유사성을 보이는 형제단백질들이 많은데요, CTRP1은 비만, 당뇨, 심혈관질환 등 만성대사질환과의 연관성이 잘 밝혀진 분비단백질인 ‘아디포넥틴’과 같은 계통의 형제단백질이에요. 이른바 아디포넥틴 패밀리에 속하는 분비단백질인데요. CTRP1도 아디포넥틴과 비슷한 역할을 할 것으로 추정하고 연구 중입니다. ”
CTRP1과 첫 인연은 10년 전으로 거슬러 간다고요?
“학부 3학년 실험실 인턴시절에 지도교수님께서 진행하고 계셨던 아디포넥틴의 암 면역 연구에 참여하면서 CTRP1을 처음 접하게 되었습니다. 2000년대 초반에 아디포넥틴 패밀리 단백질로서 CTRP1의 존재가 본격적으로 알려졌는데요, 지도교수님께서 이미 그전부터 아디포넥틴과 함께 CTRP1 연구를 해오셨기 때문에 저 또한 운이 좋게도 관련 연구에 참여할 수 있었습니다. ”
생명과학분야는 특히 한 우물을 파는 게 중요한 것 같아요.
“애초 CTRP1이 대사관련 역할을 할 것이란 가설을 세우고 오랜 시간동안 세포와 동물을 대상으로 실험했지만 관련성을 쉽게 확인할 수 없었습니다. 당시에는 너무 힘들었지만, 지금 생각해보면 그러한 경험들이 CTRP1 연구진행의 노하우로 축적됐기 때문에 마침내 CTRP1과 혈압의 상관관계를 밝힐 수 있었어요. 연구를 진행하면서 CTRP1에 대한 근본적인 물음, 즉 생체 내 CTRP1의 존재의 이유에 대한 물음이 생겼습니다. 이를 알아보고자 CTRP1 출생의 비밀(?)을 쫒아 생물의 진화과정을 살펴보았고, 흥미롭게도 CTRP1 단백질의 출현시기가 진화적으로 육상생물의 출현시기와 일치함을 확인했습니다. 생물이 바다에서 육지로 삶의 터를 바꾸면서 맞닥뜨린 가장 큰 위기는 햇빛과 바람이 빚은 ‘건조한 환경’이었습니다. 혈압조절 측면에서 건조함은 탈수성 저혈압을 유발하여 생명에 위협을 줄 수 있는 요소이기 때문에 꼭 극복해야 하는 환경이었고, 마침내 진화 과정 속에서 탈수성 저혈압을 막는 몸의 장치가 마련됐습니다. 바로 CTRP1 단백질이죠. ”
작년에는 CTRP1과 고혈압의 상관관계도 밝히셨죠?
“CTRP1이 대동맥 혈관을 이루는 민무늬근육을 자극하면 근육이 수축하며 혈압을 높이는 생물학적 메커니즘을 확인했는데요. CTRP1은 인체가 탈수상황에 직면했을 때 증가하는 호르몬에 반응하여 근육조직에서 분비되어 혈압을 증가시키는 일련의 과정을 수행하는, 근본적으로 ‘혈압 항상성 지킴이’로써 인간과 함께 진화함을 알 수 있었어요. 반면에, 생체 내 과도한 CTRP1는 고혈압을 일으킬 수 있다는 것을 동물실험과 고혈압환자 혈청분석을 통해 확인했습니다. 탈수상황에서 CTRP1의 분비를 증가시키는 호르몬이 이른바 스트ㅍ레스 호르몬이라고 불리는 ‘코티솔’인데요, 이로 미루어 보아 CTRP1이 스트레스와 고혈압의 연결고리 단백질일 것으로도 추정할 수 있습니다. 드라마에서 종종 등장인물이 스트레스를 받고 혈압이 올라 뒷목을 잡는 장면 보신 적 있으시죠? 바로 CTRP1의 작용 때문일 수도 있습니다. ”
생명과학분야 중 단백질 연구가 어렵다는 이야기가 있어요.
“우리 몸에는 DNA를 비롯해 다양한 구성요소가 있어요. 유전 정보를 담고 있는 DNA는 1억 년 전 화석 속에서 추출해도 분석이 가능할 정도로 꽤 안정적인 물질이에요. 이렇게 안정적으로 DNA가 존재하는 이유는 적시에, 또 즉시적으로 생명영위에 필요한 단백질을 만들어 내기 위한 것이에요. 질병을 일으키는 실질적인 ‘행동파’로서의 역할을 하는 것 또한 단백질입니다. 곧, 단백질 발현을 조절하는 DNA 연구가 중요한 만큼, 단백질이 생로병사의 최전선에서 어떠한 역할을 하는지 규명하는 연구도 중요합니다. 질병발생에서의 기능이 규명된 단백질을 타깃으로 신약개발 등 다양한 응용연구가 진행될 수 있어요. 우리 몸에는 추산할 수 없을 정도로 많은 단백질이 존재하지만, 그렇다고 이들 단백질을 항상 관찰할 수 있는 게 아니에요. 특정 자극이 있을 때만 발현 혹은 분비돼 자신의 역할을 수행하고 이내 사라지기도하기 때문인데요. 먼저 단백질이 작용하는 조건을 생체 내에서 찾아내야 하고, 또 그 조건을 생체 밖에서 재현하여 세포실험, 동물실험을 진행해야 하기에 연구가 쉽지 않아요. ”

차갑고 각진 과학에서 따뜻하고 둥근 과학을 꿈꾸다

한소라 연구교수는 숙명여대 생명과학과 3년 때 학부 인턴생으로 대사세포생물학연구실(당시, 분자세포생물학연구실)과 인연을 맺었다. 이후 이곳에서 석박사 통합과정을 거쳐 박사후연구원, 그리고 연구교수로 성장했다. 지난 10년 단백질들과 함께한 시간은 성공보다 실패가, 영광보다 좌절이 더 많았지만 이 같은 경험은 그를 보다 성숙한 연구자로 성장시키는 자양분이 되었다. 이제 그 자양분을 바탕으로 따뜻하고 둥근 과학을 꿈꾸며 홀로서기를 준비하는 신진연구자의 열정을 들여다보았다.

지난해 발표한 논문으로 한림원 신진연구자 선정 등 경사가 많았는데요. 대사세포생물학연구실의 경쟁력은 무엇일까요?

“세계 각국 많은 연구그룹이 에너지 대사와 관련해 당뇨, 심장질환 등 성인병 연구를 하고 있어요. 임상수준의 연구를 하는 곳도 있고요. 숙명여대 대사세포 생물학연구실이 그동안 선두를 유지할 수 있었던 것은 지도교수님이신 양영 교수님께서 해당 단백질 연구를 개척하신 이래 20년 이상 한 가지 주제로 연구를 수행해온 결실입니다. 저희 연구실은 CTRP1 연구에 있어서는 방대한 실험방법과 재료를 갖추었다는 자부심이 있어요. 특히 논문에는 소개되지 않은 많은 데이터가 큰 자산이에요. 논문에는 긍정적인 효과, 확실한 차이를 보이는 실험 데이터가 주로 사용되지만, 반대로 ‘이런 조건에서는 반응하지 않더라’하는 음성 데이터 확보 또한 아주 중요한 연구경쟁력이기 때문입니다.”

노력하는 연구자로 통하는데요. 평소 연구에 임하는 자세는?

“다른 연구자들도 마찬가지일 텐데요. 저 역시 열심히 하려고 해요. 그럼에도 항상 의문이 들어요. ‘내가 최선을 다하고 있는가?’, ‘나의 모든 것을 쏟아붓고 있는가?’ 하고 말이죠. 저희 분야 연구원들은 “세포와 동물은 연구자를 기다려주지 않는다”는 말을 자주 해요. 그 때문에 실험실에서 울고 웃고 하는데요. 항상 위기상황이라고 표현하면 과장일까요? 실험을 하다보면 열에 아홉은 결과가 가설과 반대로 나와요. 또는 아무 관련이 없게 나오기도 하고요. 가설을 세우기 위해 굉장히 많은 노력이 필요한데 그게 한 번에 무너지면 힘들어요. 일례로 CTRP1은 지방에서 나오는 단백질일 것으로 추정하고 연구에 몰입했는데, 막상 실험 결과는 근육에서 나오는 마이오카인의 한 종류였어요. 지금의 연구주제를 잡고 가설을 세우기까지 수많은 실패가 있었어요. 실패에 좌절하지 않고 실패를 극복하고 다시 시작할 수 있는 긍정적인 마인드가 연구자의 가장 큰 덕목인 것 같아요. 더불어 연구는 혼자 하는 게 아니기에 선후배 동료들과 잘 협력하려고 노력하고 있어요. 독단에 빠지지 않고 자만하지 않으려고 노력하고 있습니다. ”

연구자로서 롤모델이 있나요? 연구자의 길을 고민하는 후배들에게 조언한다면?

“대학때 지도교수님입니다. 제가 위에서 얘기한 연구자의 모든 자세를 다 갖고 계세요. 성실하시고 긍정적이며, 권위적이지 않고 협력을 잘하셔요. 무엇보다 과학적 통찰력이 뛰어나시고요. 또 후배들에게 대학원 진학은 생각이 확고한 경우에만 추천하고 싶어요. 아직 진로를 정하지 못해서 유예기간처럼 대학원에 오는 것은 추천하지 않아요. 연구에 열정을 갖고 들어와도 굉장히 힘든 과정이거든요. 연구에 흥미를 가진 후배라면 긍정적인 마음으로 포기하지 말고 도전하라고 말해주고 싶어요. 계속된 실패 경험이 쌓이면 ‘연구가 나랑 안 맞나?’, ‘난 안되나?’ 낙담하고 포기하는 경우도 많아요. 실험 결과가 가설과 맞지 않더라도 우리 몸속에서 일어난 일이니 반드시 이유가 있으리라 생각하고 다시 도전하라고 말해주고 싶어요. 그러기 위해서는 자신과 잘 맞는 다양한 취미활동을 통해 스트레스를 조절하는 것도 중요해요.”

연구자로서 궁극적인 꿈과 도전하고 싶은 목표도 들려주세요.

“분비단백질인 CTRP1은 세포 막에서 수용체를 통해 세포 내로 생체신호를 전달할 것으로 생각합니다. 아직 그 수용체가 밝혀지지 않았는데요. 수용체를 발굴해 CTRP1과 관련이 있는 질병 등 다양한 반응과 메커니즘을 분자세포생물학적으로 풀고 싶습니다. 또 과학하면 ‘차갑다’, ‘각지다’란 이미지를 연상하는데요. 따뜻하고 둥근 연구를 하고 싶습니다. 사람들의 전반적인 감정과 과학을 결합해 좀 따뜻한 과학! 사람들이 느끼기에 둥근 과학을 해보고 싶어요. 그러기 위해서는 생명과학자 뿐만 아니라 사회과학자, 심리학자, 교육학자 등 여러 분야 학자들과의 협력이 필요하기 때문에 융합 연구도 도전하고 싶습니다.”

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