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세계적인 단백질 연구 전문가, 우리대학 함시현 교수를 만나다 !!!

숙명사랑1 2 5,912 2014.04.29 00:02

세계적인 단백질 연구 전문가, 우리대학 함시현 교수를 만나다 !!!
	2014-04-28
화학과 함시현 교수 인터뷰
우리대학 함시현 교수는 단백질 연구의 세계적인 전문가이다. 지난 몇 년간 치매, 당뇨, 암 등 각종 질환의 원인으로 꼽혀온 단백질 응집현상에 대해 연구하며 주목할 만한 연구결과를 세계적인 학술지에 발표해 학계의 스포트라이트를 받아왔다. 지난 2012년에는 세계 최초 치매유발 단백질의 응집 기작을 밝혔고, 최근에는 단백질 응집현상의 새로운 원인을 규명하여 앙게반테 케미(Angewandte Chemie)의 표지논문으로 선정되었다. 또한 얼마 전 삼성이 발표한 미래기술육성사업에도 기초과학 대표과제로 선정되어 화제를 모았다. 지난 4월 18일 이과대학에 위치한 함 교수의 연구실을 찾아 최근의 연구성과와 제자들에게 바라는 점들을 물어봤다. - 먼저 화학분야 최고학술지인 앙게반테 케미 4월호의 표지논문으로 선정되신 것을 축하드립니다. 특히 주목할 만한 논문(HIP, High Important Paper)에도 선정될 정도로 심사평이 우수했다고 들었는데 교수님께서 논문 소개 좀 해주시죠. 치매 등 여러 가지 질병이 우리 몸 안에서 특정 단백질이 뭉쳐서 일어난다고 알려져 있는데, 그럼 도대체 왜 단백질이 우리 몸 안에서 뭉치게 되는 걸까요? 저희 연구팀은 이 질문에 해답을 얻고자 많은 노력을 해왔습니다. 우리 몸은 수많은 단백질로 구성되어 있죠. 그런데 이 단백질들이 자체적으로 응집을 하면서 독성 응집체를 형성하면 주변 세포에 악영향을 끼칠 수 있습니다. 이러한 독성 응집체가 뇌에서 생기게 되면 뇌세포가 죽어가서 치매로 이어지고, 응집체가 유발되는 부위에 따라 당뇨, 암등 여러 가지 질병으로 원인으로 작용할 수 있죠. 제가 이번에 발표한 논문은 이러한 단백질 응집현상에 대해 새로운 시각에서 그 원인을 규명한 것입니다. 그동안 세계적인 과학자들이 이 문제를 해결하기 위해 고민해왔습니다. 단백질 응집의 근본원인을 밝히고 이를 원자수준에서 제어하는 기술을 개발하기 위해 말이죠. 기존에 연구자들은 대부분 단백질 자체 특성에 초점을 맞춰 연구했는데 이 방법으로 단백질 응집성향을 예측하는 데는 많은 한계가 있었어요. 우리 연구팀은 단백질 주변에 환경에 눈을 돌려서 단백질 응집에 중요한 역할을 하는 것이 단백질 주변에 있는 물이 아닐까 생각한거죠. 그래서 저희가 그동안 개발한 단백질과 물의 상호작용을 정확히 예측하는 기술을 가지고 응집단백질들에 적용해 보니, 그 응집성향을 90%의 정확도로 예측할 수 있었어요. 물이 이렇게 중요한 역할을 한다는 것에 또 한번 놀랐습니다. 단백질 주변의 물의 배향 및 분포도를 나타낸 시각자료 - 특히 세계 유수의 제약회사들이 이번 논문에 대해 깊은 관심을 보이고 있다고 하는데 그 이유는 뭔가요? 신약 개발에 적용할 수 있는 새로운 아이디어를 제공했기 때문입니다. 차세대 신약인 단백질 신약 개발 분야에서 가장 큰 문제 중 하나가 신약 후보 물질인 단백질이 응집하여 기능을 하지 못하는 것인데, 이에 응집하지 않는 단백질을 디자인하고 개발하는 것이 아주 중요한 난제거든요. 응집성향이 떨어지는 돌연변이를 만들려고 해도 어떤 부분을 어떻게 조작해야 원하는 결과를 얻는지 모르기 때문에 시간과 돈이 많이 들게 되고, 이게 결국 제약사들에게 큰 골칫거리였습니다. 이와 관련해 우리 연구팀이 이번에 거둔 성과 중 또 하나는, 응집현상에 중요한 역할을 하는 물과 단백질의 상호작용을 조절해서 단백질 응집을 예측하는 단백질 디자인법칙을 고안했다는 겁니다. 응집하지 않는 단백질을 분자수준에서 디자인할 수 있다는 가능성을 최초로 제시한 것이죠. 이 기술은 현재 바로 적용 가능합니다. 즉, 단백질 응집이 문제가 되는 생명공학 및 의약품 개발의 걸림돌을 극복하는 돌파구가 될 수 있기 때문에 제약사 입장에서는 이런 기술이 신약개발에 드는 시행착오를 상당히 줄여줄 수 있다고 기대하는 겁니다. - 지난 4월 10일에는 삼성그룹에서 기초과학, 소재기술, ICT창의과제 등 3대 분야에 10년간 총 1조5000억원을 지원하는 미래기술육성사업 지원과제를 발표했습니다. 삼성 측은 새로운 개념, 물질, 구조의 발견 또는 이를 구현하는 방법을 제시하거나 새로운 과학현상의 발견, 원리 규명 또는 실험 방법을 제시하는 연구 등 창의적이고 도전적인 연구과제를 선정했다고 밝혔는데요, 여기서 교수님 과제가 기초과학분야의 대표과제로 선정됐습니다. 연구주제가 ‘생체분자 네트워크 연구를 위한 Fluctuating Thermodynamics 분야개척’라고 하는데 이에 대한 설명과 선정 의미를 말씀해주시기 바랍니다. 제 과제의 목표를 한마디로 말씀드리면 질병과 연관된 생체분자들의 반응을 이해하고 제어하고자 하는 것입니다. 이를 위해 질병과 연관되는 역동적인 생체반응을 규명하는 새로운 분야를 개척하고자 합니다. 우리 몸 안에 있는 단백질, 탄수화물, DNA 같은 생체 분자들은 끊임없이 역동적으로 움직이며 그 기능을 수행하죠. 이렇게 역동적인 생체 반응들이 왜, 어떻게, 어떤 방향으로 일어나는지를 설명할 수 있는 기본적인 플랫폼을 만들고 이로부터 이 반응에서 잘못이 생겨 일어나는 질병과 연관된 생체분자들의 반응을 이해하고 제어하고자 하는 것이죠. 예컨대, 우리 몸 안에 있는 단백질 중 50%는 형태가 일정하지 않은 무정형 단백질인데, 이렇게 특정한 형태가 없는 단백질의 구조 및 반응을 원자 수준에서 규명할 수 있는 연구방법이 거의 없어요. 저희는 그동안 개발한 원천기술과 새로 개발하는 기술을 바탕으로 이렇게 역동적인 생체분자들의 반응과 이 과정에서 유발되는 질병관련 기작을 규명하려고 합니다. 처음에 정부과제가 아니라 민간기업이 지원하는 과제라고 해서 혹시 연구결과에 대해 기업에서 요구하는 것들이 있지 않나 우려했었는데, 모든 연구결과에 대한 권리를 연구자(연구기관)가 갖게 되고 삼성이 요구하는 것이 없다는 것을 알고 놀랐습니다. 그래서 신청을 하게 됐고, 선정 됐다는 소식을 듣고 저희 연구팀뿐만 아니라 기도와 격려로 함께 해주신 모든 분들께 너무 감사했고 기뻤습니다. 이 과제는 제가 그동안 수행했던 정부과제와 몇 가지 면에서 차별성을 갖는데, 우선 연구비 규모가 정해져 있지 않고 제가 자유롭게 신청할 수 있었습니다. 또한 과제심사를 삼성이 아닌, 국내 대학/연구소 전문가 분들과 해외에 계신 해외 석학 분들이 참여해 심사했기 때문에 과제제안서와 과제발표 모두 영어로 작성하고 진행했습니다. 또한 협약할 때 보니 과제를 수행하는 5년 동안 중간평가가 없고 과제보고서도 매년 2페이지로 아주 간단하더라구요. High risk, high return, 즉 저를 무조건 믿고 상당한 연구비를 지원해준다니 더욱 큰 책임감을 느낍니다. 좋은 취지로 만들어진 좋은 사업인거 같아요. - 교수님의 연구활동은 이미 언론에 소개가 많이 되어 잘 알려진 반면, 맡고 계신 수업에 대해서는 비교적 정보가 없는 것 같은데요, 역시 소개를 해주시면 감사하겠습니다. 제 전공이 전산화학이라 숙대에 임용된 직후 2004년부터 전산화학(화학정보학) 수업을 개설하여 강의하고 있어요. 이 강좌는 국내외적으로 학부에 개설되는 예가 드문데요, 그 이유는 특화된 분야라 학부생에게는 좀 어렵기 때문이죠. 그런데 작년 노벨화학상 3명이 바로 이 전산화학 분야에서 나왔어요. 단백질과 같은 거대 생체분자의 거동을 컴퓨터를 통해 연구할 수 있는 이론적 기초를 만들어준 공로를 인정 받은거죠. 이중 한명은 제 지도교수의 지도교수고, 또 한명은 하버드대에 있을 때 공동연구 수행한 동료인데, 이분들께 숙대에서는 학부 학생들이 전산화학 수업을 통해 슈퍼컴퓨터를 사용해서 프로젝트를 수행한다고 했더니 놀래요. 가르치다보면 기발한 아이디어로 저를 깜짝 놀라게 하는 학생들이 종종 있어요. 얼마 전에도 전국 전산화학 경진대회가 있었는데, 저희 학부 학생이 출전해서 우수상 받았어요(웃음). 요즘은 대부분의 제약회사들, 화장품회사 뿐 아니라 의류, 반도체, 전자, 전기 등 많은 회사들에서 전산화학 전공자에 대한 수요가 늘고 있어요. 대부분 석사, 박사를 채용하지만, 성적이 좋은 학부생이 있으면 바로 채용하겠다는 회사들도 연락이 많이 와요. 전산화학은 많은 제조회사들이 초기에 겪어야 하는 시행착오 비용을 줄여주기 때문에 그 수요가 크게 늘고 있어요. 취업하고 싶은 학생들, 전산화학 공부하면 바로 취직됩니다. 안 되는 학생을 지금까지 본적이 없어요. 응집하는 질환 단백질(왼쪽)과 응집하지 않는 단백질(오른쪽)을 결정하는 인자가 단백질과 물과의 상호작용이라는 함 교수의 연구 결과를 강조한 그림. 화학분야 최고학술지인 앙게반테 케미 4월호 표지를 장식했다. 지난 1991년 우리대학 화학과를 수석졸업하고 1993년 텍사스공과대학으로 유학을 떠났던 함 교수는 2003년 모교 교수로 다시 돌아왔다. 이때 그의 나이는 불과 33살. 학계의 전도유망한 신진학자였던 그는 어느덧 세계학회에 참석할 때마다 많은 연구자들의 러브콜을 받는 주요인사가 되었다. 그는 어떻게 이 자리까지 오게 됐을까. - 교수님의 개인적인 얘기를 좀 더 듣고 싶습니다. 미국에서 미래가 보장된 연구원 생활을 하시다 갑자기 한국행을 택하신 이유가 무엇인가요? 박사 학위를 받고 게놈연구소에서 질병연구를 하던 중, 아버지가 갑자기 뇌출혈로 쓰러지셨어요. 어머니께로부터 아버지가 위독하시다는 전화를 받고 이틀 만에 귀국해서 바로 중환자실로 갔죠. 그 후 4개월간 병원에서 아버지 병간호했는데 결국 별세하셨어요. 그때 마침 고려대학교에서 연구교수 초빙을 받게 돼 잠시 근무하다가 2003년 기회가 닿아 모교인 숙대에 임용됐습니다. - 학교에 온 뒤 제자이자 후배들을 10여 년간 옆에서 가르치면서 가장 크게 느낀 점은 무엇인가요? 우리대학 학생들이 지닌 가능성은 무궁무진하다고 봅니다. 화학과에는 학부인턴제도라는 것이 있어 학부학생들이 연구에 참여해서 성과를 낼 수 있는데, 이 인턴제도를 통해 학부생들은 그 연구결과를 국내외 학회 발표 뿐 아니라 SCI 논문으로도 발표하죠. 국내뿐만 아니라 미국, 일본 등 외국 top class 대학 교수들도 이런 연구를 숙대에서는 학부생이 한다고 하면 다들 엄청 놀래요. 다만 아쉬운 것은, 이렇게 과학자로써 좋은 소양과 가능성을 지닌 학생들이 공부 도중에 이런 저런 이유로 공부의 꿈을 접고 포기하는 것을 볼 때죠. 꿈을 이루려는 사람에게 가장 중요한 자질을 꼽으라면 ‘끈기’인 것 같아요. 목표를 정하고 그 목표가 이루어질 때까지 포기하지 않는 끈기 말이죠. - 제자를 사랑하는 마음이 잘 와닿습니다. 교수님은 평소 학회 등에서도 학교 자랑, 제자 자랑을 많이 하시는 걸로 알고 있는데요. 지난해 노벨상 수상자인 쿠르트 뷔트리히 박사도 교수님 초청으로 우리대학에 와서 특강을 했다고 들었어요. 뷔트리히 박사는 이전에 단백질 학회 등에서 여러 번 만나 토론하고 밥 먹으면서 친분이 생겼는데, 제가 여자대학에 있다고 하자 궁금해 하면서 기회가 되면 꼭 방문해보고 싶다고 했어요. 마침 작년에 일정이 맞아 우리대학에 초청했고, 학생들에게 좋은 얘기를 해달라는 부탁도 드렸죠. 특강이 끝나고 고마운 마음을 표현하고 싶어서 학생들과 함께 준비한 편지들과 화학과 후드티를 선물했어요. 나중에 제주도 학회에서 만났는데 와이프와 같이 숙대 화학과 후드티를 입고 학회장에 왔더라구요(웃음). - 당시 특강에서 한 학생이 같은 질문을 하기도 했습니다만, 우리나라에는 아직 노벨상 수상자가 없습니다. 교수님은 그 이유를 무엇이라고 보시나요? 노벨상은 중요한 발견이나 발명을 해서 어떤 연구 분야에 선구적인 역할을 한 사람에게 수여되는데, 그러기 위해서는 남들이 안하는 생각을 하는 게 중요하다고 봅니다. 창의적, 독창적 연구라는 것이 남들이 하는 것을 내가 더 잘 하는 게 아니고, 남들이 안하는 새로운 것을 잘 하는 거니까요. 백 년 전에는 인간이 달에 가는 것이 말도 안 된다고 생각했지만 결국 현실이 되지 않았습니까? 호기심에서 시작하는 말도 안 되는 것 같은 연구들, 독창적인 연구를 하는 과학자들에게 투자와 지원을 아끼지 말아야하는 이유가 여기 있습니다. - 말씀 감사드립니다. 마지막으로 화학자를 꿈꾸는 학생들에게 전하고 싶은 말씀이 있으신가요? 과학자가 되기 위해 꼭 필요한 것이 ‘호기심’이에요. 호기심 없이 연구를 한다는 것은 정말 어려운 것 같아요. 그런데 호기심과 열정을 가지고 연구를 하더라도 반드시 지치고 포기하고 싶을 때가 와요. 이러한 순간을 견뎌야할 때 필요한 것이 ‘자신감’ 또는 ‘자신에 대하 긍정적인 마인드’ 라고 생각해요. 저도 박사과정 중에 아버지 사업 부도로 경제적으로 어려웠던 적도 있고 건강이 나빠져서 도저히 공부를 더 이상 할 수 없는 순간 등 포기할 수밖에 없는 상황들이 여러 번 있었는데, ‘할 수 있어’ 라는 생각으로, 아니 ‘할 수 있을꺼야’ 라는 긍정적인 생각으로 포기하고 싶은 순간들을 넘었던 것 같아요. 소명에 따라 꿈을 정하고, 그 꿈이 이루어질 때 포기하지 않으면 그 꿈은 반드시 이루어집니다. 그러니 꿈이 이루어지기 전에는 포기하면 안돼요. 사랑하는 우리 숙명여대 학생들, 꼭 당부하고 싶은 말은 자신감을 가지고 하고 싶은 일에 도전했으면 좋겠어요. 그리고 중간에 포기하고 싶을 때 자신감을 가지고 견디면 좋겠어요. 포기하지 않으면 반드시 이루어집니다! 후배 대학생들에게 꿈과 비전을 주고 싶어서 모교 교수의 꿈을 이룬 함시현 교수. 세계적으로 주목받는 현재의 화려한 모습 뒤에는 지난 이십년간 휴가한번 제대로 가보지 못하고 쌓아온 남모르는 눈물과 노력이 숨어있다. 이제 그가 앞으로 꾸고 있는 꿈은 무엇일까. “제 꿈은 크게 두 가지에요. 우선 난치병을 치료하는데 기여하는 연구를 하고 싶어요. 주위에 가까운 지인을 병으로 잃어본 사람은 알아요. 난치병으로 고통 받는 사람들 생각하면 하루도 쉴 수가 없어요. 그리고 그 과정에서 우수한 인재들을 키우고 싶어요. 저는 많은 시행착오를 겪으며 지금까지 왔는데 제 후배들은 제가 겪은 시행착오를 격지 않고 훨씬 더 크게 높게 나아가도록 돕고 싶어요.” 꿈을 이루고자하는 학생들, 그러나 중간에 힘들어서 포기하고 싶은 학생들은 꼭 포기하기 전에 자신을 찾아오라고 말하는 함 교수. 그의 열정이 널리 전염돼 우리대학 화학과에서 많은 인재들을 배출할 수 있길 기대한다.