Laboratory of Microbiology and Nutritional Immunology
방예지
서울대학교 의과대학 의과학과, 미생물학교실
[연구실 소개]
인간의 몸에는 100조 개 이상의 다양한 미생물군집 (microbiota)이 서식하고 있다. 미생물군집은 인간과 끊임없이 상호작용하며 상호유익한 공생을 위한 균형을 이루고 있고, 그 불균형은 수많은 질병의 발생 및 경과와 밀접한 관련이 있다고 알려지고 있다. 본 연구실은 이러한 인간-미생물 간 상호작용의 기초적 분자기작을 밝히고 이를 인간의 질병 예방 및 건강증진에 활용하는 것을 목표로 연구를 수행하고 있다.
[연구 내용]
1. 상호 유익한 숙주-미생물 관계 유지를 위한 장 상피세포의 역할 탐구
장 상피세포 (intestinal epithelial cell)는 외부 환경과 인간 내부 조직 사이의 중요한 경계면에 위치하고 있다. 식이 영양소를 흡수하는 장 상피세포는 각종 영양소의 흡수 및 대사를 조절하면서 동시에 미생물 및 기타 유해 물질이 체내 조직에 침입하는 것을 방지하는 1차 장벽으로써 역할한다. 장 상피의 장벽기능은 과도한 면역반응을 막고 숙주와 미생물 간의 상호 유익한 관계 유지에 핵심적 역할을 한다. 장 상피세포의 장벽 기능 상실은 장내 미생물 군집의 불균형을 초래하고 염증반응을 유도하는데, 이는 궤양성 대장염 (ulcerative colitis), 크론병 (Crohn’s disease)과 같은 염증성 장 질환 (inflammatory bowel disease)과 대장암을 포함한 다양한 질병의 원인이 된다. 본 연구실에서는 소장 상피세포를 중심으로 장벽 기능 조절에 중요한 인자를 규명하고 장 내 환경에서 숙주-미생물의 상호 유익한 공생 관계가 유지되는 메커니즘을 밝히기 위한 연구를 진행 중이며, 연구를 통해 다양한 장 질환의 예방 및 치료를 위한 새로운 기술 개발의 기반을 마련하고자 한다.
2. 숙주-장내미생물-영양소 상호작용 및 역할
장 내에 서식하는 미생물 군집은 인간이 생성하지 못하거나 분해하지 못하는 영양소를 공급하는 역할을 하며, 장내 미생물 군집 구성에 따라 장 내 환경의 영양소와 대사산물 구성에도 변화가 생긴다. 이러한 물질들은 대부분 장에서 흡수 및 대사되고 각종 세포로 전달되어 다양한 생명 활동을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 특히, 장내 미생물 군집과 영양소는 장 내 면역발달 및 염증반응 조절에 필수적인 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나 영양소의 소장 내 대사 및 전달이 장내미생물군집에 의해 어떻게 조절되고 세포기능 조절로 이어지는지 메커니즘에 대한 이해는 부족한 상황이다. 본 연구실에서는 소장에서 흡수되는 필수 아미노산과 지용성 영양소에 집중하여 각 영양소가 장 상피세포 내에서 대사되는 과정과 면역세포 및 신경계로 전달되는 분자적 메커니즘에 대해 연구하고, 이를 통해 장내미생물군집과 식이영양소가 장 및 다른 장기의 기능을 조절하는 기작을 밝히고자 한다. 이와 더불어 장내 미생물 군집과 영양소에 따른 다양한 장 내 환경이 병원균의 감염을 조절하는 기작에 대해서도 관심을 가지고 연구를 수행하고 있다.
3. 폐 미생물 군집의 호흡기 건강 조절
과거 건강한 폐는 무균 상태라고 알려져 있었으나 NGS 기술의 발달과 함께 건강한 폐에도 다양한 미생물군집이 서식함이 비교적 최근 밝혀졌다. 이후 폐 미생물군집 구성이 천식, 만성폐쇄성폐질환 등과 같은 다양한 호흡기 염증 질환과 상관관계를 가짐이 보고되고 있으나, 폐에 서식하는 미생물 군집이 호흡기 질환과 염증반응에 미치는 영향에 대한 정확한 메커니즘은 거의 알려진 바가 없다. 본 연구실에서는 건강한 폐 미생물군집을 구성하는 미생물을 타겟으로 하여 호흡기 건강이 조절되는 메커니즘을 분자생물학적 수준에서 밝히고자 하며, 이를 위해 이들 미생물이 폐에 서식하는 특성을 규명하고 폐 상피세포 및 폐 면역세포와의 상호작용을 연구하고 있다. 이는 폐 미생물 군집을 이용한 치료제 개발에 필수적인 연구이며 완치가 어려운 각종 호흡기 질환에 적용함으로써 인간의 호흡기 건강을 향상시켜 사회, 경제적 측면에서 크게 기여할 것이다.
[연구 책임자]
방예지 교수
주소: 서울시 종로구 대학로 103 서울대학교 의과대학 미생물학교실 329호
전화: 02-740-8314
E-mail: yeji.bang@snu.ac.kr
Homepage: www.banglab.org
[연구진 구성]
교수: 방예지
박사후연구원: 고두현
석박사통합과정: 신현기, 라예은, 김유경, 이세범, 박승택
연구원: 박준희, 이운규
[대표 논문]
1. Bang, Y-J., Hu, Z., Li, Y., Gattu, S., Ruhn, K.A., Raj, P., Herz, J., and Hooper, L.V. (2021) Serum amyloid A delivers retinol to intestinal myeloid cells to promote adaptive immunity. Science, 373:eabf9232.
2. Hu, Z.*, Bang, Y-J.*, Ruhn, K. A., and Hooper, L. V. (2019) Molecular basis for retinol binding by serum amyloid A during infection. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 116(38):19077-19082. (*co-first)
3. Gattu, S., Bang, Y-J., Pendse, M., Dende, C., Chara, A. L., Harris, T. A., Ruhn, K.A., Kuang, Z., Sockanathan, S., and Hooper, L. V. (2019) Epithelial retinoic acid receptor β regulates serum amyloid A expression and vitamin A-dependent intestinal immunity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 116(22):10911-10916.
4. Ko, D.*, Sung, D.*, Kim, T.Y., Choi, G., Bang,Y-J.#, Choi, S. H.# (2023) CarRS two-component system essential for polymyxin B resistance of Vibrio vulnificus responds to multiple host environmental signals. Microbiol. Spectr., in press (*co-first, #co-correspondence)
5. Bang, Y-J. (2023) Vitamin A: A key coordinator of host-microbe interactions in the intestine. BMB Rep., 56(3):133-139.
6. Kim, B. S., Jang, S. Y., Bang, Y-J., Hwang, J., Koo, Y., Jang, K. K., Lim, D., Kim, M. H., and Choi, S. H. (2018) QStatin, a selective inhibitor of quorum sensing in Vibrio species. mBio, 9(1):e02262-17
7. Bang, Y-J., Lee, Z.-W., Kim, D., Jo, I.-S., Ha, N.-C., and Choi, S. H. (2016) OxyR2 Functions as a three-state redox switch to tightly regulate production of Prx2, a peroxiredoxin of Vibrio vulnificus. J. Biol. Chem., 291:16038-16047.
8. Kim, S. Y.*, Bang, Y-J.*, Kim, D., Lim, J. G., Oh, M. H., and Choi, S. H. (2014) Distinct characteristics of OxyR2, a new OxyR-type regulator, ensuring expression of Peroxiredoxin 2 detoxifying low levels of hydrogen peroxide in Vibrio vulnificus. Mol. Microbiol., 93:992-1009. (*co-first)
9. Bang, Y-J.*, Oh, M. H.*, and Choi, S. H. (2012) Distinct characteristics of two 2-Cys peroxiredoxins of Vibrio vulnificus suggesting differential roles in detoxifying oxidative stress. J. Biol. Chem., 287:42516-42524. (*co-first)
