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한국실험동물학회 뉴스레터	2022년 9월
[우수연구실소개] 성균관대학교 생명과학과 생체대사조절 연구실

성균관대학교 생명과학과 생체대사조절 연구실 1. 연구책임자 & 약력 정수명 PH.D. (Su Myung Jung) 2005-2009. 성균관대학교 학사 2009-2014. 성균관대학교 박사 2015-2016. Univ. Texas MD Anderson Cancer Center 박사후연구원 2016-2021. Univ. Massachusetts Chan Medical School 박사후연구원 2021-현재. 성균관대학교 생명과학과 조교수 2. 연구실 구성원 이예린 박사과정 (Yerin Lee) 이상헌 석박통합과정 (Sang Hun Lee) 김소연 학부연구생 (Soyeon Kim) 김효주 학부연구생 (Hyojoo Kim), 김민주 학부연구생 (Minjoo Kim) (왼쪽부터: 정수명, 김민주, 김효주, 이상헌, 김소연, 이예린) 3. 연구실 링크 및 홈페이지 성균관대 생명과학과 링크 (http://bio.skku.edu/bbs/board.php?bo_table=F1&wr_id=42) 연구실 홈페이지 (https://sites.google.com/view/metabolab-skku/home?authuser=0) 4. 연구실 개요 생체대사조절 연구실은 2021학년도 3월에 시작한 태어난지 1년 남짓 된 신생 연구실입니다. 열정으로 똘똘 뭉친 교수, 대학원생, 그리고 학부연구생들이 연구실 셋팅을 끝내고 함께 “Work Hard, Play Hard”를 연구실 모토로 삼아 학업생활과 연구에 매진하고 있습니다. 우리 연구실은 “어떻게 하면 맛있는 음식을 충분히 섭취하면서도 건강한 신진대사를 유지할 수 있을까?”는 질문에 대한 답을 제시하고자 합니다. 그 해답을 얻기 위해, 우리 몸의 애물단지로만 여겨지던 지방 조직을 깊이 이해하고 활용하여 생체 에너지 대사를 효과적으로 조절하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 대사 경로 및 생체 신호전달 경로를 분석하여, 백색 지방조직(White Adipose Tissue, WAT) 그리고 갈색 지방조직(Brown Adipose Tissue, BAT)의 에너지 대사 능력을 조절하는 새로운 분자 기전을 규명 하고자 합니다 [그림 1]. [그림 1]. 생체 에너지 대사 조절 연구를 위한 분자의학적 접근 5. 주요 연구 내용 연구주제 (1): 생체 내 지방 조직의 역할 - 아군인가 적군일까? 백색지방은 음식물을 과도하게 섭취했을 때 잉여 에너지를 지방의 형태로 저장하고, 유사 시 그 지방을 분해하여 다른 장기들에 에너지를 공급합니다. 그런 단순한 기능에 그치지 않고, 다년간의 연구결과들에 의해 백색지방이 생체 주요 내분비 기관으로 기능하는 것이 입증 되었습니다. 갈색지방의 경우, 최근 우리 성인의 몸에 존재한다는 것이 밝혀졌으며, 저온에 노출되거나 고칼로리 음식을 섭취시 갈색지방 고유의 에너지 대사 능력이 증가하여 상당한 양의 혈중 영양소를 소비할 수 있는 것이 밝혀졌습니다. 이처럼 지방조직은 체내 에너지 대사 항상성 조절에 능동적으로 관여하는 고마운 기관입니다! 우리 연구실은 백색지방과 갈색지방이 영양소를 어떻게 사용하는지에 대한 이해를 기반으로, 지방조직 에너지 대사능력을 이용한 인체 질환(비만, 지방간, 당뇨, 심혈관계 질환)의 예방 및 치료 연구에 큰 관심이 있습니다 [그림 1과2]. [그림 2]. 백색지방조직(White Adipose Tissue)과 갈색지방조직(Brown Adipose Tissue) [그림 3]. 갈색지방세포 내 포도당 대사경로 및 mTOR 신호전달경로 상호작용 연구 모델 연구주제 (2): 생체 대사 경로와 신호 전달 경로는 어떻게 상호작용 하는가? 생체 대사 경로와 신호 전달 경로, 각각에 대한 연구의 역사는 상당히 오래되었지만, 어떻게 서로 밀접한 연관을 가지는가에 대해서는 비교적 최근부터 연구되고 있습니다. 최근, 영양소-감지 mTOR 신호전달 경로가 생체 내 영양소 (e.g. 아미노산, 포도당)를 직접 감지하고 반응하여 세포 내 생합성 대사를 촉진한다는 연구 결과가 보고 되었습니다. 뿐만 아니라 대사 경로가 후성 유전체 조절의 핵심 중간 대사체의 양을 조절함으로써 (e.g. Acetyl-CoA, Histone acetylation; S-Adenosyl-Methionine (SAM), Histone methylation) 유전자 발현 조절에 능동적으로 참여할수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이 사실은 우리가 먹은 음식의 종류에 따라 유전자 발현이 변화할 수 있음을 의미합니다! 이에 우리 연구실은 생체 대사-신호 전달 경로가 어떤 방식으로 협동하여 생명 현상을 조절하는지에 대하여 분자 수준에서 이해하고자 합니다 [그림 3]. 6. 맺음말 우수연구실 소개 코너에 저희 연구실을 소개할 수 있도록 기회를 주신 한국실험동물학회 웹진 관계자 분들께 깊이 감사드립니다. 7. 주요연구성과 1) Jung SM, Doxsey WG, Le J, Haley JA, Mazuecos L, Luciano AK, Li H, Jang C, Guertin DA. In vivo Isotope Tracing Reveals the Versatility of Glucose as a Brown Adipose Tissue Substrate *Cell Reports* (2021) Jul. PMID: 34320357 2) Jung SM, Hung CM, Hildebrand SR, Sanchez-Gurmaches J, Martinez-Pastor B, Gengatharan JM, Wallace M, Mukhopadhyay D, Martinez Calejman C, Luciano AK, Hsiao WY, Tang Y, Li H, Daniels DL, Mostoslavsky R, Metallo CM, Guertin DA. Non-canonical mTORC2 Signaling Regulates Brown Adipocyte Lipid Catabolism through SIRT6-FoxO1. *Molecular Cell* (2019) Aug. PMID: 31442424 (*Co-first author) 3) Lee P.L, Jung SM and Guertin D.A. The Complex Roles of mTOR in Adipocytes and Beyond *Trends in Endocrinology and Metabolism* (2017) May. PMID: 28237819 (*Co-first author) 4) Lee JH , Jung SM, Bae E, Yang KM, Park JS, Ahn SG, Ooshima A, Park J, Shin D, Lee Y, Lee S, van Loo G, Kim SJ, Park SH. A20 promotes metastasis of aggressive basal-like breast cancers through multi-monoubiquitylation of Snail1. *Nature Cell Biology* (2017) Oct. PMID: 28892081 (*Co-first author) 5) Jung SM, Lee JH, Park J, Oh YS, Lee SK, Park JS, Lee YS, Kim JH, Lee JY, Bae YS, Koo SH, Kim SJ, Park SH. Smad6 inhibits non-canonical TGF-β1 signalling by recruiting the deubiquitinase A20 to TRAF6. *Nature Communications* (2013) Oct. PMID: 24096742

성균관대학교 생명과학과 생체대사조절 연구실

1. 연구책임자 & 약력

정수명 PH.D. (Su Myung Jung)

2005-2009. 성균관대학교 학사

2009-2014. 성균관대학교 박사

2015-2016. Univ. Texas MD Anderson Cancer Center 박사후연구원

2016-2021. Univ. Massachusetts Chan Medical School 박사후연구원

2021-현재. 성균관대학교 생명과학과 조교수

2. 연구실 구성원

이예린 박사과정 (Yerin Lee)

이상헌 석박통합과정 (Sang Hun Lee)

김소연 학부연구생 (Soyeon Kim)

김효주 학부연구생 (Hyojoo Kim), 김민주 학부연구생 (Minjoo Kim)

(왼쪽부터: 정수명, 김민주, 김효주, 이상헌, 김소연, 이예린)

3. 연구실 링크 및 홈페이지

성균관대 생명과학과 링크 (http://bio.skku.edu/bbs/board.php?bo_table=F1&wr_id=42)

연구실 홈페이지 (https://sites.google.com/view/metabolab-skku/home?authuser=0)

4. 연구실 개요

생체대사조절 연구실은 2021학년도 3월에 시작한 태어난지 1년 남짓 된 신생 연구실입니다. 열정으로 똘똘 뭉친 교수, 대학원생, 그리고 학부연구생들이 연구실 셋팅을 끝내고 함께 “Work Hard, Play Hard”를 연구실 모토로 삼아 학업생활과 연구에 매진하고 있습니다.

우리 연구실은 “어떻게 하면 맛있는 음식을 충분히 섭취하면서도 건강한 신진대사를 유지할 수 있을까?”는 질문에 대한 답을 제시하고자 합니다. 그 해답을 얻기 위해, 우리 몸의 애물단지로만 여겨지던 지방 조직을 깊이 이해하고 활용하여 생체 에너지 대사를 효과적으로 조절하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 대사 경로 및 생체 신호전달 경로를 분석하여, 백색 지방조직(White Adipose Tissue, WAT) 그리고 갈색 지방조직(Brown Adipose Tissue, BAT)의 에너지 대사 능력을 조절하는 새로운 분자 기전을 규명 하고자 합니다 [그림 1].

[그림 1]. 생체 에너지 대사 조절 연구를 위한 분자의학적 접근

5. 주요 연구 내용

연구주제 (1): 생체 내 지방 조직의 역할 - 아군인가 적군일까?

백색지방은 음식물을 과도하게 섭취했을 때 잉여 에너지를 지방의 형태로 저장하고, 유사 시 그 지방을 분해하여 다른 장기들에 에너지를 공급합니다. 그런 단순한 기능에 그치지 않고, 다년간의 연구결과들에 의해 백색지방이 생체 주요 내분비 기관으로 기능하는 것이 입증 되었습니다. 갈색지방의 경우, 최근 우리 성인의 몸에 존재한다는 것이 밝혀졌으며, 저온에 노출되거나 고칼로리 음식을 섭취시 갈색지방 고유의 에너지 대사 능력이 증가하여 상당한 양의 혈중 영양소를 소비할 수 있는 것이 밝혀졌습니다. 이처럼 지방조직은 체내 에너지 대사 항상성 조절에 능동적으로 관여하는 고마운 기관입니다! 우리 연구실은 백색지방과 갈색지방이 영양소를 어떻게 사용하는지에 대한 이해를 기반으로, 지방조직 에너지 대사능력을 이용한 인체 질환(비만, 지방간, 당뇨, 심혈관계 질환)의 예방 및 치료 연구에 큰 관심이 있습니다 [그림 1과2].

[그림 2]. 백색지방조직(White Adipose Tissue)과 갈색지방조직(Brown Adipose Tissue)

[그림 3]. 갈색지방세포 내 포도당 대사경로 및 mTOR 신호전달경로 상호작용 연구 모델

연구주제 (2): 생체 대사 경로와 신호 전달 경로는 어떻게 상호작용 하는가?

생체 대사 경로와 신호 전달 경로, 각각에 대한 연구의 역사는 상당히 오래되었지만, 어떻게 서로 밀접한 연관을 가지는가에 대해서는 비교적 최근부터 연구되고 있습니다. 최근, 영양소-감지 mTOR 신호전달 경로가 생체 내 영양소 (e.g. 아미노산, 포도당)를 직접 감지하고 반응하여 세포 내 생합성 대사를 촉진한다는 연구 결과가 보고 되었습니다. 뿐만 아니라 대사 경로가 후성 유전체 조절의 핵심 중간 대사체의 양을 조절함으로써 (e.g. Acetyl-CoA, Histone acetylation; S-Adenosyl-Methionine (SAM), Histone methylation) 유전자 발현 조절에 능동적으로 참여할수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이 사실은 우리가 먹은 음식의 종류에 따라 유전자 발현이 변화할 수 있음을 의미합니다! 이에 우리 연구실은 생체 대사-신호 전달 경로가 어떤 방식으로 협동하여 생명 현상을 조절하는지에 대하여 분자 수준에서 이해하고자 합니다 [그림 3].

6. 맺음말

우수연구실 소개 코너에 저희 연구실을 소개할 수 있도록 기회를 주신 한국실험동물학회 웹진 관계자 분들께 깊이 감사드립니다.

7. 주요연구성과

1) Jung SM, Doxsey WG, Le J, Haley JA, Mazuecos L, Luciano AK, Li H, Jang C, Guertin DA. In vivo Isotope Tracing Reveals the Versatility of Glucose as a Brown Adipose Tissue Substrate
Cell Reports (2021) Jul. PMID: 34320357

2) Jung SM*, Hung CM*, Hildebrand SR, Sanchez-Gurmaches J, Martinez-Pastor B, Gengatharan JM, Wallace M, Mukhopadhyay D, Martinez Calejman C, Luciano AK, Hsiao WY, Tang Y, Li H, Daniels DL, Mostoslavsky R, Metallo CM, Guertin DA. Non-canonical mTORC2 Signaling Regulates Brown Adipocyte Lipid Catabolism through SIRT6-FoxO1.
Molecular Cell (2019) Aug. PMID: 31442424 (*Co-first author)

3) Lee P.L*, Jung SM* and Guertin D.A. The Complex Roles of mTOR in Adipocytes and Beyond
Trends in Endocrinology and Metabolism (2017) May. PMID: 28237819 (*Co-first author)

4) Lee JH *, Jung SM*, Bae E, Yang KM, Park JS, Ahn SG, Ooshima A, Park J, Shin D, Lee Y, Lee S, van Loo G, Kim SJ, Park SH. A20 promotes metastasis of aggressive basal-like breast cancers through multi-monoubiquitylation of Snail1.
Nature Cell Biology (2017) Oct. PMID: 28892081 (*Co-first author)

5) Jung SM, Lee JH, Park J, Oh YS, Lee SK, Park JS, Lee YS, Kim JH, Lee JY, Bae YS, Koo SH, Kim SJ, Park SH. Smad6 inhibits non-canonical TGF-β1 signalling by recruiting the deubiquitinase A20 to TRAF6.
Nature Communications (2013) Oct. PMID: 24096742

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