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한국실험동물학회 뉴스레터	2023년 6월
[신진연구실 소개] 서강대학교 생명과학과 대사염증 연구실

서강대학교 생명과학과 대사염증 연구실 (Lab. Of Metabolism and Inflammation) □ 연구책임자 및 구성원 교수: 허진영 (jyhuh@sogang.ac.kr) 학부 연구생: 장준희, 명지원, 한윤서, 전진원 □ 교수소개 서강대학교 대사염증 연구실의 허진영 교수는 서울대학교 생명과학부에서 학사학위를 받고 에너지 대사조절 연구를 하고자 서울대학교 생명과학부 김재범 교수님 연구실에서 석박통합과정을 거쳐 박사학위를 취득하였습니다. 석박통합과정동안 1) 지방조직이 비만시 증가되는 염증반응 유도 개시에 기여하는 주요 조직이며, 2) 지방세포를 둘러싸고 있는 다양한 면역세포 중 지방을 항원으로 인식하는 invariant NKT cell이 항염증반응을 매개하고, 3) iNKT cell의 항염증반응 유도는 지방세포에서 발현되는 지방항원 제시인자(CD1d)에 의해 조절됨을 규명했습니다. 대사질환에서 증가하는 염증반응이 에너지대사의 조절 이상에 미치는 기전에 대한 연구 경험을 더 쌓고자 미국의 University of California, San Diego (UCSD) 소속 Alan Saltiel 교수님 연구실에서 박사 후 연구원 과정을 수행했습니다. 박사과정동안 지방조직 중심으로 연구를 진행했기 때문에 연구 주제를 넓혀보고자 간에서의 에너지대사 조절을 연구했습니다. 특히, 염증신호 인자로 알려진 TBK1이 간세포 특이적으로 결핍된 마우스 모델을 이용하였습니다. 이 연구를 통해 염증반응 증가시 TBK1 kinase 활성 증가가 간에서 지방산 산화보다는 지방산을 중성지방으로 축적하는 경로가 활성화되어 지방간을 증가시킬 수 있음을 규명하였습니다. 그리고 2021년도 3월부터 서울대학교 유전공학연구소 연구교수로 재직하며 후속연구를 이어갔고, 2023년 3월 서강대학교 생명과학과 조교수로 부임하였습니다. □ 연구실 개요 및 주요 연구 소개 세계적으로 비만인 증가와 함께 비알콜성지방간질환 (nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)의 유병률 또한 늘어나고 있습니다. 대사염증 연구실은 비만 및 대사질환의 대표적 특징 중 하나인 low grade chronic inflammation이 유도되는 원인과 염증반응이 에너지 대사 이상(metabolic dysregulation)에 미치는 영향을 규명하여 대사질환 진단마커 및 치료제 개발에 기여하고자 합니다. NAFLD는 간 내 과도한 지방축적으로 인한 지방간, 그리고 지방축적과 함께 염증반응이 증가되어 간세포 손상을 촉진하는 지방간염을 포함합니다. 이는 간경화 및 간암의 증가 원인이 될 수 있어 지방 축적 억제 및 염증반응 저하를 통해 NAFLD의 진행을 저해하는 것이 중요하다고 알려져 있습니다. 대사염증 연구실의 연구 목표는 NAFLD가 진행되는 동안 에너지 대사 이상이 유도되는 과정에 대한 분자적 메커니즘을 개체 내 기관 , 세포, 그리고 세포소기관 수준에서 이해하는 것입니다. 즉, 에너지 대사 및 염증 조절 인자들이 세포소기관 간의 상호작용 (mitochondria-ER, mitochondria-lysosome), 세포 간 상호작용 (hepatocyte-immune cells), 그리고 조직 간 상호작용 (liver-adipose tissue)을 제어하는 기전에 초점을 맞추어 연구하고 있습니다. 그림 1. 지방대사와 염증반응 조절 기전 이해를 통한 NAFLD 발병 제어 연구 먼저 NAFLD 환자의 간 내 지방축적을 억제할 수 있는 새로운 방법을 규명하고자 하며, 이를 위해 mitochondria와 endoplasmic reticulum (ER)의 상호작용을 통한 지방의 산화와 축적을 제어하는 분자적 기전에 대해서도 연구하고 있습니다. 또한 NAFLD의 염증반응 및 섬유화 증가 과정에 핵심인자를 밝히기 위해 간세포, 면역세포, 그리고 성상세포 (stellate cell) 간의 상호작용을 매개하는 주요 인자들을 동정하고, 이를 제어할 수 있는 접근법을 확립하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 동시에 NAFLD 진행 과정에서 나타나는 간세포 내 mitochondria의 기능 및 활성 변화 과정과 이를 제어하는 기전을 이해하고자 하며, 이를 통해 mitochondria 기능이상으로 인한 간세포의 손상을 억제할 수 있는 방법을 찾아보고 있습니다. 위의 연구들을 진행하기 위해 cre-loxp 시스템 기반 세포 특이적 유전자 결핍 마우스를 이용한 동물실험과 다양한 세포배양 실험을 바탕으로 당대사능 및 지방대사능 (지방산화 및 합성) 분석을 활발히 진행하고 있습니다. 또한 마우스 유래 primary cell 분리 또는 세포소기관의 분리를 통한 세포 간, 세포소기관 간 상호작용을 분석하고 있습니다. 앞으로 국내외 연구자 분들과 활발한 공동연구를 통해 도움을 주고받으며 연구를 진행해가고자 합니다. 대사면역 연구실은 서강대학교 생명과학과 소속으로 리치 과학관에 자리잡고 있습니다. 앞으로 이 곳에서 비만으로 인한 대사질환에서 에너지대사와 염증반응의 상호작용 기전들을 새롭게 규명하여 대사질환 환자들에게 도움이 될 수 있는 연구성과를 만들 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. □ 주요논문성과 * first author 1. Huh JY* and Saltiel A. Roles of IκB Kinases and TANK-binding Kinase 1 in Hepatic Lipid Metabolism and Non-alcoholic Fatty Liver Disease. *Exp. Mol. Med.* 2021 Nov;53(11):1697-1705 2. Huh JY* and Kim JB. TIM4 + adipose tissue-resident macrophages: new modulators of adiposity. *Nat. Rev. Endocrinol.* 2021 Nov;17(11):645-646 3. Huh JY, Reilly S, Abu M, Murphy A, Mahata S, Zhang J, Cho Y, Seo JB, Hung C, Green C, Metallo C, Saltiel A. TANK-Binding Kinase 1 Regulates the Localization of Acyl-CoA Synthetase ACSL1 to Control Hepatic Fatty Acid Oxidation. Cell Metab.* 2020, 1;32(6):1012-1027 4. Huh JY, Park YJ, Kim JB. Adipocyte CD1d determines adipose inflammation and insulin resistance in obesity. Adipocyte.* 2018;7(2):129-136. 5. Huh JY, Park J, Kim JI, Park YJ, Lee YK, Kim JB. Deletion of CD1d in Adipocytes Aggravates Adipose Tissue Inflammation and Insulin Resistance in Obesity. Diabetes. 2017 Apr;66(4):835-847. 6. Huh JY, Park YJ, Ham M, Kim JB. Crosstalk between adipocytes and immune cells in adipose tissue inflammation and metabolic dysregulation in obesity. *Mol. Cells.* 2014 May;37(5):365-71. 7. Huh JY, Kim JI, Park YJ, Hwang IJ, Lee YS, Sohn JH, Lee SK, Alfadda AA, Kim SS, Choi SH, Lee DS, Park SH, Seong RH, Choi CS, Kim JB. A novel function of adipocytes in lipid antigen presentation to iNKT cells. Mol. Cell. Biol.* 2013 Jan;33(2):328-39. 8. Lee YS, Li P, Huh JY, Hwang IJ, Lu M, Kim JI, Ham M, Talukdar S, Chen A, Lu WJ, Bandyopadhyay GK, Schwendener R, Olefsky J, Kim JB. Inflammation is necessary for long-term but not short-term high-fat diet-induced insulin resistance. Diabetes.* 2011 Oct;60(10):2474-83.

서강대학교 생명과학과 대사염증 연구실

(Lab. Of Metabolism and Inflammation)

□ 연구책임자 및 구성원

학부 연구생: 장준희, 명지원, 한윤서, 전진원

□ 교수소개

서강대학교 대사염증 연구실의 허진영 교수는 서울대학교 생명과학부에서 학사학위를 받고 에너지 대사조절 연구를 하고자 서울대학교 생명과학부 김재범 교수님 연구실에서 석박통합과정을 거쳐 박사학위를 취득하였습니다. 석박통합과정동안 1) 지방조직이 비만시 증가되는 염증반응 유도 개시에 기여하는 주요 조직이며, 2) 지방세포를 둘러싸고 있는 다양한 면역세포 중 지방을 항원으로 인식하는 invariant NKT cell이 항염증반응을 매개하고, 3) iNKT cell의 항염증반응 유도는 지방세포에서 발현되는 지방항원 제시인자(CD1d)에 의해 조절됨을 규명했습니다.

대사질환에서 증가하는 염증반응이 에너지대사의 조절 이상에 미치는 기전에 대한 연구 경험을 더 쌓고자 미국의 University of California, San Diego (UCSD) 소속 Alan Saltiel 교수님 연구실에서 박사 후 연구원 과정을 수행했습니다. 박사과정동안 지방조직 중심으로 연구를 진행했기 때문에 연구 주제를 넓혀보고자 간에서의 에너지대사 조절을 연구했습니다. 특히, 염증신호 인자로 알려진 TBK1이 간세포 특이적으로 결핍된 마우스 모델을 이용하였습니다. 이 연구를 통해 염증반응 증가시 TBK1 kinase 활성 증가가 간에서 지방산 산화보다는 지방산을 중성지방으로 축적하는 경로가 활성화되어 지방간을 증가시킬 수 있음을 규명하였습니다. 그리고 2021년도 3월부터 서울대학교 유전공학연구소 연구교수로 재직하며 후속연구를 이어갔고, 2023년 3월 서강대학교 생명과학과 조교수로 부임하였습니다.

□ 연구실 개요 및 주요 연구 소개

세계적으로 비만인 증가와 함께 비알콜성지방간질환 (nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)의 유병률 또한 늘어나고 있습니다. 대사염증 연구실은 비만 및 대사질환의 대표적 특징 중 하나인 low grade chronic inflammation이 유도되는 원인과 염증반응이 에너지 대사 이상(metabolic dysregulation)에 미치는 영향을 규명하여 대사질환 진단마커 및 치료제 개발에 기여하고자 합니다.

NAFLD는 간 내 과도한 지방축적으로 인한 지방간, 그리고 지방축적과 함께 염증반응이 증가되어 간세포 손상을 촉진하는 지방간염을 포함합니다. 이는 간경화 및 간암의 증가 원인이 될 수 있어 지방 축적 억제 및 염증반응 저하를 통해 NAFLD의 진행을 저해하는 것이 중요하다고 알려져 있습니다.

대사염증 연구실의 연구 목표는 NAFLD가 진행되는 동안 에너지 대사 이상이 유도되는 과정에 대한 분자적 메커니즘을 개체 내 기관 , 세포, 그리고 세포소기관 수준에서 이해하는 것입니다. 즉, 에너지 대사 및 염증 조절 인자들이 세포소기관 간의 상호작용 (mitochondria-ER, mitochondria-lysosome), 세포 간 상호작용 (hepatocyte-immune cells), 그리고 조직 간 상호작용 (liver-adipose tissue)을 제어하는 기전에 초점을 맞추어 연구하고 있습니다.

그림 1. 지방대사와 염증반응 조절 기전 이해를 통한 NAFLD 발병 제어 연구

먼저 NAFLD 환자의 간 내 지방축적을 억제할 수 있는 새로운 방법을 규명하고자 하며, 이를 위해 mitochondria와 endoplasmic reticulum (ER)의 상호작용을 통한 지방의 산화와 축적을 제어하는 분자적 기전에 대해서도 연구하고 있습니다. 또한 NAFLD의 염증반응 및 섬유화 증가 과정에 핵심인자를 밝히기 위해 간세포, 면역세포, 그리고 성상세포 (stellate cell) 간의 상호작용을 매개하는 주요 인자들을 동정하고, 이를 제어할 수 있는 접근법을 확립하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 동시에 NAFLD 진행 과정에서 나타나는 간세포 내 mitochondria의 기능 및 활성 변화 과정과 이를 제어하는 기전을 이해하고자 하며, 이를 통해 mitochondria 기능이상으로 인한 간세포의 손상을 억제할 수 있는 방법을 찾아보고 있습니다.

위의 연구들을 진행하기 위해 cre-loxp 시스템 기반 세포 특이적 유전자 결핍 마우스를 이용한 동물실험과 다양한 세포배양 실험을 바탕으로 당대사능 및 지방대사능 (지방산화 및 합성) 분석을 활발히 진행하고 있습니다. 또한 마우스 유래 primary cell 분리 또는 세포소기관의 분리를 통한 세포 간, 세포소기관 간 상호작용을 분석하고 있습니다. 앞으로 국내외 연구자 분들과 활발한 공동연구를 통해 도움을 주고받으며 연구를 진행해가고자 합니다.

대사면역 연구실은 서강대학교 생명과학과 소속으로 리치 과학관에 자리잡고 있습니다. 앞으로 이 곳에서 비만으로 인한 대사질환에서 에너지대사와 염증반응의 상호작용 기전들을 새롭게 규명하여 대사질환 환자들에게 도움이 될 수 있는 연구성과를 만들 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

□ 주요논문성과

* first author

1. Huh JY* and Saltiel A. Roles of IκB Kinases and TANK-binding Kinase 1 in Hepatic Lipid Metabolism and Non-alcoholic Fatty Liver Disease. Exp. Mol. Med. 2021 Nov;53(11):1697-1705

2. Huh JY* and Kim JB. TIM4 + adipose tissue-resident macrophages: new modulators of adiposity. Nat. Rev. Endocrinol. 2021 Nov;17(11):645-646

3. Huh JY*, Reilly S, Abu M, Murphy A, Mahata S, Zhang J, Cho Y, Seo JB, Hung C, Green C, Metallo C, Saltiel A. TANK-Binding Kinase 1 Regulates the Localization of Acyl-CoA Synthetase ACSL1 to Control Hepatic Fatty Acid Oxidation. Cell Metab. 2020, 1;32(6):1012-1027

4. Huh JY*, Park YJ, Kim JB. Adipocyte CD1d determines adipose inflammation and insulin resistance in obesity. Adipocyte. 2018;7(2):129-136.

5. Huh JY*, Park J, Kim JI, Park YJ, Lee YK, Kim JB. Deletion of CD1d in Adipocytes Aggravates Adipose Tissue Inflammation and Insulin Resistance in Obesity. Diabetes. 2017 Apr;66(4):835-847.

6. Huh JY*, Park YJ, Ham M, Kim JB. Crosstalk between adipocytes and immune cells in adipose tissue inflammation and metabolic dysregulation in obesity. Mol. Cells. 2014 May;37(5):365-71.

7. Huh JY*, Kim JI, Park YJ, Hwang IJ, Lee YS, Sohn JH, Lee SK, Alfadda AA, Kim SS, Choi SH, Lee DS, Park SH, Seong RH, Choi CS, Kim JB. A novel function of adipocytes in lipid antigen presentation to iNKT cells. Mol. Cell. Biol. 2013 Jan;33(2):328-39.

8. Lee YS*, Li P*, Huh JY*, Hwang IJ, Lu M, Kim JI, Ham M, Talukdar S, Chen A, Lu WJ, Bandyopadhyay GK, Schwendener R, Olefsky J, Kim JB. Inflammation is necessary for long-term but not short-term high-fat diet-induced insulin resistance. Diabetes. 2011 Oct;60(10):2474-83.

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