연구자
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이미혜, 이학박사부교수
RNA metabolism, Post-transcriptional regulation, Animal development, Animal disease model
순천향의생명연구원 본관동 207호
041-413-5015
mihyelee@sch.ac.kr
RNA 생물학 실험실
유전자 발현 제어의 미지의 영역, ‘전사후 조절’
우리 실험실은 유전자 발현을 제어하는 전사후 조절 네트워크 (post-transcriptional regulatory network)를 연구하고 있습니다. mRNA가 처음 만들어지는 과정은 전사 조절 (transcriptional regulation)에 의존하지만 이후 mRNA의 운명은 일련의 전사후 조절 (post-transcriptional regulation)에 의해 결정됩니다. 새로 합성된 mRNA는 번역 (transcriptional ), 안정성 (stability) 및 세포내 국소화 (subcellular localization) 등의 전사후 조절을 받으며, 이는 단백질 합성의 공간적, 시간적 변화를 제어하는 역할을 하게 됩니다. 전사후 조절은 많은 세포 유형, 특히 neuron의 synapse, 이동성 세포의 leading edge, 난모세포나 초기 배아에서 분자 및 세포의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 합니다. 따라서, 전사후 조절의 이상은 동물 발생 과정의 결함 및 병리학적 원인과도 깊게 연관되어 있습니다.
전사후 조절을 조율하는 가장 중요한 요소는 non-coding RNA와 RNA 결합 단백질입니다. 지금까지 microRNA를 포함한 다양한 종류의 non-coding RNA와 1,000 개 이상의 RNA 결합 단백질이 확인되었으며, 이들은 다이나믹한 상호 작용을 통해 표적 mRNA와 함께 복합체를 형성하고, 유전자 발현의 핵심 조절자로서 역할을 한다고 알려져 있습니다. 그러나, 특정한 전사후 조절 기능을 가진 복합체를 구축하기 위한 non-coding RNA 및 RNA 결합 단백질들간의 상호 작용 메커니즘은 무엇인지, 이러한 복합체들이 어떻게 유전자 발현을 제어하고 생물학적 과정에 영향을 미치는지에 대해서는 잘 알려져 있지 않습니다. 따라서 우리는 non-coding RNA와 RNA 결합 단백질들의 작용 메커니즘과 기능을 체계적으로 연구함으로써 전사후 조절 네트워크를 밝혀나가려고 합니다.
연구주제 I: 난모 세포-초기 배아 전환 과정에서의 전사후 조절
동물 발생의 초기 단계에서, 성숙 난모세포에서 초기 배아까지는 전사가 거의 일어나지 않기 때문에 난자 형성 과정 동안 이미 축적된 모계 mRNA (maternal mRNA)에 의해 이 시기의 생물학적 이벤트가 이루어지게 됩니다. 난모 세포 성숙 과정 동안 대부분의 mRNA들은 번역이 일어나지 않는 휴면상태로 축적되고, 특정 그룹의 mRNA들만이 번역되어 단백질을 합성하도록 조절됩니다. 그리고 수정 후에는 배아가 자신의 게놈을 사용하여 mRNA를 합성하는 접합체 전사 (zygotic transition) 과정을 스스로 제어할 수 있을 때까지, 모계 mRNA는 발달 과정에 필요한 단백질을 생성하여 초기 배아 발생을 담당하게 됩니다. 따라서 전사후 조절은 난모 세포에서 초기 배아로의 발생 과정에 필수적인 유전자 발현 제어 메커니즘입니다. 우리 연구실은 주로 노랑 초파리 모델 시스템을 사용하여 유전체 수준의 유전자 발현 데이터 분석을 통해 이 발생 시기 동안의 전사후 조절 메커니즘을 연구해오고 있습니다.
연구주제 II: 유전자 발현의 주요 조절 인자, MicroRNA의 기능 연구
MicroRNA (miRNA)는 약 22 nt 길이의 non-coding RNA로, 전사후 단계에서 유전자 발현을 조절합니다. MicroRNA는 Ago 등의 단백질 인자들과 상호 작용을 통해, RISC (RNA-induced silencing complex)를 형성하며, 표적 mRNA와 염기 쌍을 이루어 mRNA 분해 및 번역 억제를 유도합니다. MicroRNA는 부분적인 sequence 상보성을 통해 표적 mRNA의 3 'untranslated region (UTR)에 결합하며, 개별 microRNA가 수백 개의 서로 다른 mRNA를 조절할 수 있습니다. MicroRNA는 인간 단백질 코딩 유전자의 60 % 이상을 표적으로 하여, 그들의 발현양을 조절할 수 있을 것으로 예측되며, 다양한 생리학적, 병리학적 과정을 제어하는 것으로 알려져 있습니다. 우리 연구실은 다양한 생물학적 과정에서 microRNA의 기능 연구에 관심을 갖고 있으며, 현재 지방 세포 browning 과정, 마우스 노화과정에서 microRNA가 매개하는 유전자 발현 조절을 연구하고 있습니다.
연구주제 III: Localized translation
일부 mRNA들은 세포내 특정 영역에 국한되어 존재하는데, 이들로부터 번역되어 생산되는 단백질들 역시 세포내 제한된 공간에 분포하는 특징을 갖게 됩니다. 이러한 localized translation은 세포에 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 단백질의 수송에 드는 에너지를 낮추고, 불필요한 영역에서의 단백질의 오작동을 방지합니다. 또한, 거대 분자 복합체를 형성하는 단백질들이 효율적으로 결합할 수 있도록 지원하고, 유전자 발현의 공간적, 시간적 미세 조정을 가능하게 합니다. 지금까지 localized translation은 비대칭 세포에서 주로 연구되어 왔으며, 세포의 이동, 신경의 분화/성숙 과정 및 초기 배아의 patterning을 제어하는 기본 메커니즘으로 잘 알려져 있습니다. 또한, 최근에는 세포내 소기관 외막에 분포하는 mRNA를 이용한 localized translation이 ER 및 미토콘드리아와 같은 세포 소기관에 필요한 단백질을 공급하고, 적절한 기능과 유지에 필요한 복합체 형성을 촉진하는 중요 메커니즘으로 강조되고있다. 우리는 지방세포 browning에서 mitochondria-localized translation의 분자 메커니즘과 미토콘드리아 변화에 미치는 영향을 연구하고 있습니다.
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Principal Investigator Mihye Lee, Ph.D. (이미혜) B.S. in Microbiology, Seoul National University, Korea Ph.D. in Biological Sciences, Seoul National University, Korea Postdoctoral fellow, Seoul National University, Korea Postdoctoral fellow, Institute for Basic Science, Korea Assistant Professor, Soonchunhyang Institute of Medi-bio Science(SIMS), Soonchunhyang University, Korea Graduate Students
Munkhzul Choijamts 2009 – 2014: BA in Biomedical science, Etugen Medical university 2014 – 2016: Master of Science in medicine, Mongolian National University of Medical Sciences 2016 – 2018: part-time teacher at Etugen Medical university 2018.03 – present: PhD student in Integrated Biomedical Science, Soonchunhyang Institute of Medi-Bio science Boseon Kim (김보선) 2013 – 2020: Bachelor of Science in Medical biotechnology, Soonchunhyang University 2018 –2019: Winter Internship program at SIMS (Prof. Mihye Lee) 2020 – Present: Master course student, Soonchunhyang Institute of Medi-bio Science Thi Thanh Mỹ Nguyễn 2010 – 2015: Bachelor degree in Pharmacy, Hue University of Medicine and Pharmacy, Vietnam 2015 – 2017: Clinical Research Associate at NANOGEN Pharmaceutical Biotechnology Company, Vietnam 2017 – 2020: Master of Science in Molecular Biology, Soonchunhyang Institute of Medi-Bio Science, Soonchunhyang University, South Korea 2020 – present: Researcher at Soonchunhyang Institute of Medi-Bio Science, Soonchunhyang University, South Korea |
Zainab Ali Syeda, Siu Semar Saratu’ Langden, Choijamts Munkhzul, Mihye Lee§, Su Jung Song§ (2020) Regulatory mechanism of microRNA expression in cancer. International Journal of Molecular Sciences., 1723 (§Corresponding author)
Thanh My Thi Nguyen, Junhyung Kim, Thi Tram Doan, Min-Woo Lee*, Mihye Lee* (2020) APEX proximity labeling as a versatile tool for biological research. Biochemistry. 59, 260–269.
Mihye Lee§, Thanh My Th iNguyen, Kiyoung Kim (2019) In-depth study of lin-28 suggests selectively conserved let-7 independent mechanism in Drosophila. Gene. 687, 64-72. (§Corresponding author)
Jaechul Lim*, Mihye Lee*, Ahyeon Son, Hyeshik Chang, and V. Narry Kim (2016) mTAIL-seq reveals dynamic poly(A) tail regulation in oocyte-to-embryo development. Genes & Development. 30, 1671-1682. (*co-first authors)
Mihye Lee, Yeon Choi, Kijun Kim, Hua Jin, Jaechul Lim, Tuan Anh Nguyen, Jihye Yang, Minsun Jeong, Antonio J. Giraldez, and V. Narry Kim (2014) Adenylation of maternally inherited microRNAs by Wispy. Molecular Cell. 56, 696-707.
Mihye Lee, Boseon Kim, V. Narry Kim (2014) Emerging roles of RNA modifications: m6AandU-tail. Cell (Review Article). 158, 980-987.
Mihye Lee, Sang Kyoo Paik, Min-Jung Lee, Yoon-Jung Kim, Sungdae Kim, Minyeop Nahm, Soo-Jin Oh, Hyun-Man Kim, Jeongbin Yim, C. Justin Lee, Yong Chul Bae, and Seungbok Lee (2009) Drosophila Atlastin regulates the stability of muscle microtubules and is required for synapse development. Developmental Biology. 330, 250-262.
Mihye Lee 1, Seungbok Lee, Alireza Dehghani Zadeh, Peter A Kolodziej (2003) Distinct sites in E-cadherin regulate different steps in Drosophila tracheal tube fusion. Development. 130, 5989-5999. (*co-first authors)
