지구 상의 생명체들은 주변 환경과 상호작용하여 생존에 적응하고 있으며, 환경 반응성 신호전달체계를 통해 복잡한 활동을 조절하여 적응하고 있습니다. 반용선 교수 연구실은 인간 병원성 곰팡이인 C. neoformans의 신호전달체계를 연구하고 있으며, HOG와 Ras/cAMP 신호전달체계의 특성을 밝히고 신규 유전자를 발굴하고 있습니다. 이 연구는 항곰팡이제 개발과 질병 치료에 혁신적인 도구가 될 수 있습니다. 또한, \( \mathrm{CO}_{2} \) 감지 신호전달 경로에 대한 연구도 진행하고 있으며, \( \mathrm{CO}_{2} \) 변화에 대한 적절한 반응을 조절하는 유전자를 규명하고자 합니다. 이러한 연구를 통해 곰팡이의 병원성 조절에 대한 이해를 높이고, 더 나은 결과물을 얻을 수 있을 것입니다.
<h2>C. neoformans의 Stress-activated Signaling Pathway의 연구</h2> <p>지구상에 존재하는 수많은 생명체들은 생명 유지를 위해서 주변환경과 다른 생물체들과 상호작용하며 적응하여 살아간다. 외부에서 감지된 자극은 다양한 신호전달체계를 통해서 신호로 전달되고, 이 신호는 생장, 분화, 생식, 대사 등 세포 내에서 매우 복잡한 활동을 조절하여 해당 환경에 적응할 수 있도록 한다. 만약 이러한 환경 반응성 신호전달체계를 정확하게 이해 하고 조절 할 수 있다면 새로운 항곰팡이제의 개발 및 여러 질병의 치료에 획기적인 도구가 될 것이다.</p> <p>반용선 교수 연구실은 인간병원성 곰팡이 C. neoformans 의 환경 반응성 신호전달네트워크의 작용기작을 규명하고, 신규 곰팡이 병원성 조절 유전자 및 관련 신호전달체계의 기능을 밝히는대 초점을 두고 있다. 특히 지난 수 년간 본 연구실은 다양한 환경적 스트레스에 중추적인 역할을 하는 C. neoformans 의 HOG(High Osmolarity Glycerol response)와 Ras/cyclic-AMP(cAMP) 신호전달체계 들의 특성 규명에 많은 기여를 한 바 있다. 특히 이 두 가지 신호전달체계들은 환경스트레스 반응 이외에도. C. neoformans의 두 가지 주요 병원성인자인 캡슐과 멜라닌의 합성에 결정적인 역할을 함과 동시에, 유성생식에 의한 포자형성과정에도 매우 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀짐으로써, 이와 관련된 신규 C. neoformans 유전자의 발굴과 특성규명에 많은 노력을 기울이고 있는 중이다. 그 중 가장 최근에 발표된 연구성과는 HOG 와 Ras/cAMP 신호전달네트워크의 유전체 수준에서의 전사체 연구에 관한 것으로, 이 연구들을 동해 두 신호전달체계에서 지금까지 알려지지 않았던 새로운 특성들이 발견되었음은 물론이고 신규 HOG- 및 Ras/cAMP-의존적인 유전자들이 발굴되었다. HOG 신호전달체계에 관련된 유전자가 변이된 균주(예, \( \operatorname{hog} 1 \Delta, s s k 1 \Delta) \) 는 야생형과 비교하여 같은 환경스트레스에 대해 매우 다른 유전자 발현 양상을 보이고, 스트례스의 종류에 따라서도 유전자 발현 양상이 달라지는 것을 발견하였으며, 이를 통해 HOG pathway에 의존적으로 스트레스에 반응하는 새로운 유전자를 발견하였다. 또한 Ras/cAMP 신호전달체계의 비교전사체 연구를 통해서 많은 수의 환경스트레스 반응성 유전자들이 Ras/cAMP 신호전달체계에 의해 발현이 조절됨은 물론 실제 Ras/cAMP 변이체들이 다양한 환경스트레스에 야생형 균주보다 증가된 감수성을 보임이 밝혀졌다. 앞으로도 이러한 선행연구에서 나온 결과를 바탕으로 심도 있는 연구를 수행하여 아직도 남겨져 있는 많은 HOG 및 Ras/cAMP 신호전달체계의 비밀에 대해서 연구한다면 좋은 결과물을 얻을 수 있을 것이다.</p> <p>인간 병원성 곰팡이의 또 하나 중요한 신호전달체계는 이산화탄소 \( \left(\mathrm{CO}_{2}\right) \)-감지성 신호전달경로이다. C. neoformans가 일반 자연환경에서 동물 숙주 내로 감염될 때 약 150 배의 급격한 \( \mathrm{CO}_{2} \) 의 농도 차이 \( (0.036 \% \) 에서 \( 5 \% \) 로 증가 \( ) \)를 경험하게 된다. 따라서 이러한 \( \mathrm{CO}_{2} \) 의 변화를 감지하고 이에 대한 적당한 세포반웅 및 대사를 조절하는 것은 동물병원성 곰팡이의 중요한 능력 중의 하나라고 볼 수 있다. 반용선 교수 연구실에서는 2005 년에 발표된 연구에서 C. neoformans의 \( \mathrm{CO}_{2} \) 감지 및 대사과정에 중요한 역할을 하는 carbonic anhydrase 유전자(CAN2)를 발견하고 그 기능을 규명한바 있다. 흥미롭게도 CAN2 유전자는 낮은 \( \mathrm{CO}_{2} \) 농도의 일반 자연환경에서 C. neoformans가 생존하는데 필수적인 역할을 함과 동시 유성분화과정에서도 중요한 역할을 함을 밝힌 바 있다. 최근에는 CAN2 유전자의 발현을 인위적으로 조절할 수 있는 균주를 개발하여 유전체수준의 전사체분석을 실시하여 \( \mathrm{CO}_{2} \) 와 carbonic anhydrase에 의해 조절되는 타깃 유전자 규명에 주력 하고 있다.</p>