자가포식(Autophagy)은 세포 내 불필요하거나 손상된 구성 요소를 분해하여 에너지와 대사 항상성을 유지하는 진화적으로 보존된 세포 내 분해 기전입니다. 본 연구실은 자가포식의 분자적 조절 메커니즘과 그 과정에서 작용하는 다양한 신호전달 경로, 특히 ULK1, ATG101, Beclin1, PIK3C3/VPS34 복합체 등 핵심 단백질의 상호작용을 심도 있게 연구하고 있습니다. 이를 통해 자가포식이 세포 내 스트레스, 영양 결핍, 산화적 스트레스 등 다양한 환경 변화에 어떻게 적응하는지 규명하고 있습니다. 자가포식의 조절은 암, 신경퇴행성 질환, 대사질환 등 다양한 인간 질환과 밀접하게 연관되어 있습니다. 연구실에서는 자가포식의 활성화 및 억제 기전을 밝히기 위해 고효율 스크리닝 시스템과 단백질 복합체 분석법을 개발하였으며, 천연물 및 합성 화합물을 활용한 자가포식 조절제의 발굴에도 주력하고 있습니다. 특히, 측백엽 추출물 등 한방 소재를 이용한 자가포식 억제제의 분자적 타겟과 작용기전을 규명하여 특허화하였으며, 이는 신약 개발로의 확장 가능성을 보여줍니다. 이러한 연구는 자가포식의 이상이 유발하는 질환의 새로운 치료 표적을 제시할 뿐만 아니라, 세포 내 항상성 유지와 생명 현상의 근본 원리를 이해하는 데 중요한 기여를 하고 있습니다. 앞으로도 자가포식 조절 네트워크의 복잡성을 해명하고, 질환 맞춤형 치료 전략 개발에 중추적 역할을 할 것으로 기대됩니다.

AMPK(AMP-activated protein kinase)와 mTOR(mechanistic target of rapamycin)는 세포 에너지 대사와 성장 조절의 중심에 있는 신호전달계로, 본 연구실은 이들 경로의 상호작용과 세포 내 에너지 항상성 유지 메커니즘을 집중적으로 연구하고 있습니다. AMPK는 에너지 결핍 시 활성화되어 세포 내 에너지 균형을 맞추고, mTOR는 영양분 및 성장 신호에 반응하여 세포 성장과 단백질 합성을 조절합니다. 두 신호전달계는 자가포식 유도, 세포 성장, 세포사멸 등 다양한 생명현상에 관여하며, 서로를 직접적으로 조절하는 복잡한 네트워크를 형성합니다. 연구실에서는 AMPK와 mTOR가 ULK1 등 자가포식 개시 인자를 직접 인산화하여 자가포식 활성화 또는 억제에 미치는 영향을 분자 수준에서 규명하였으며, 이 과정에서 영양 결핍, 저산소증, 산화적 스트레스 등 다양한 환경 자극에 대한 세포의 적응 반응을 분석하고 있습니다. 또한, AMPK-mTOR 신호전달계의 이상이 암, 대사질환, 노화 등 다양한 질환의 발생과 진행에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 기초 및 응용 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 대사와 세포 성장 조절의 핵심 원리를 밝히는 동시에, AMPK 및 mTOR를 표적으로 하는 신약 개발, 암 및 대사질환 치료 전략 수립 등 실질적인 임상 응용 가능성을 제시합니다. 앞으로도 신호전달 네트워크의 정밀 조절 메커니즘을 규명하여 맞춤형 치료법 개발에 기여할 것입니다.

본 연구실은 치의예과 소속으로서 구강 및 치주 질환, 구강암, 구강 내 감염 등 다양한 구강질환의 분자생화학적 기전을 규명하는 데에도 중점을 두고 있습니다. 최근에는 COVID-19 감염 환자에서의 미각 및 타액 분비 장애, 그리고 이와 관련된 병태생리적 메커니즘을 연구하여, 구강 상피세포 및 침샘에서의 바이러스 수용체 발현, 아연 결핍, 사이토카인 폭풍 등이 구강 증상에 미치는 영향을 분석하였습니다. 또한, 노인에서의 식이 질과 치주염 유병률의 상관관계를 대규모 역학 데이터를 활용하여 분석하였으며, 영양소 섭취와 구강 건강의 연관성, 성별에 따른 위험 요인 차이 등을 밝혀냈습니다. 이와 함께, 구강암(특히 구강 편평세포암)에서 자가포식의 역할, 암세포의 에너지 대사 및 성장 신호전달계의 변화, 그리고 암 줄기세포의 유지 및 사멸 조절 메커니즘을 심층적으로 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 구강질환의 예방 및 치료를 위한 새로운 분자 표적을 제시할 뿐만 아니라, 치의학 분야에서의 정밀의료 및 맞춤형 치료 전략 개발에 실질적인 기여를 하고 있습니다. 앞으로도 구강질환의 병태생리와 치료법 개발을 위한 융합 연구를 지속적으로 확대해 나갈 계획입니다.