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데이비드 줄리어스

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목차

1. 개요

데이비드 줄리어스는 미국의 생리학자이자 캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 교수이다. 그는 캡사이신을 감지하는 TRPV1 수용체를 클로닝하고, TRPM8과 TRPA1을 포함한 TRP 채널의 특성을 밝혀 온도 및 화학 물질 감지 연구에 기여했다. 줄리어스는 또한 퓨린성 수용체와 5-HT3 수용체 클로닝에 기여했으며, 다양한 상을 수상했다. 2021년에는 온도와 촉각 수용체 발견으로 아르뎀 파타푸티안과 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.

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데이비드 줄리어스 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
데이비드 줄리어스
2022년 데이비드 줄리어스
이름데이비드 줄리어스
로마자 표기David Jay Julius
출생일1955년 11월 4일
출생지미국 뉴욕 뉴욕시브루클린
국적미국
배우자홀리 잉그레이엄
학력
모교매사추세츠 공과대학교 (이학 학사)
캘리포니아 대학교 버클리 (이학 석사, 철학 박사)
컬럼비아 대학교 (박사 후 과정)
경력
직장캘리포니아 대학교 샌프란시스코
컬럼비아 대학교
박사 지도 교수랜디 셰크먼
제러미 소너
학문 자문리처드 액설
알렉산더 리치
박사 학위 논문 제목효모에서의 단백질 처리 및 분비: α-인자 짝짓기 페로몬의 생합성
박사 학위 논문 URL단백질 처리 및 분비 in yeast: biosynthesis of α-factor mating pheromone
박사 학위 논문 년도1984년
연구 분야
연구 분야생리학
생화학
신경과학
수상
수상 내역아스투리아스 황태자상 (2010)
쇼상(2010)
가드너 국제상(2017)
노벨 생리학·의학상 (2021)
브레이크스루상 (2020)
기타
주요 업적온감과 촉각 수용체 발견

2. 초기 생애와 교육

줄리어스는 러시아 출신의 아슈케나지 유대인 가정에서 뉴욕시 브루클린의 브라이턴 비치에서 태어났다.[5] 그는 브루클린에 있는 에이브러햄 링컨 고등학교를 졸업했다.[8] 1977년에는 매사추세츠 공과대학교에서 학사 학위를 취득했다. 이후 1984년 캘리포니아 대학교 버클리에서 제레미 손너(Jeremy Thorner)와 랜디 셰크먼(Randy Schekman)의 공동 지도를 받아 박사 학위를 받았다. 박사 과정 중 그는 Kex2가 퓨린과 유사한 전구단백질 전환효소의 원형임을 밝혀냈다.[6] 1989년에는 콜롬비아 대학교에서 리처드 액설(Richard Axel)의 지도 아래 박사후 연구 과정을 마쳤다. 이 과정에서 그는 세로토닌 1c 수용체를 복제하고 그 특성을 규명했다.[7]

버클리와 콜롬비아 대학교 재학 시절, 줄리어스는 실로시빈 버섯과 리세르그산 디에틸아미드(LSD)의 작용 방식에 흥미를 느꼈다. 이는 자연에서 발견되는 물질들이 인체의 수용체와 어떻게 상호작용하는지에 대한 보다 광범위한 연구로 이어지는 계기가 되었다.[8]

3. 연구 경력

2022년의 데이비드 줄리어스


데이비드 줄리어스는 1989년 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스 교수로 부임하면서 본격적인 연구 경력을 시작했다.[9][10] 그의 주요 연구 분야는 통증 및 온도 감각과 관련된 분자 메커니즘을 밝히는 것이었으며, 특히 TRP(일시적 수용체 전위) 채널 계열 연구에 집중했다.

1997년, 줄리어스 연구실은 고추의 매운맛 성분인 캡사이신과 유해한 열(온도감각)을 감지하는 수용체인 TRPV1을 세계 최초로 클로닝하고 그 기능을 규명하는 획기적인 성과를 거두었다.[11][37][12][38] 이 발견은 통각수용 연구 분야에 중요한 돌파구를 마련했으며, TRPV1이 없는 동물은 실제로 유해한 열과 캡사이신에 대한 감각을 잃는다는 사실도 실험적으로 증명되었다.[13][39]

이후 줄리어스는 TRP 채널 연구를 확장하여, 멘톨과 차가운 온도를 감지하는 TRPM8[14][15][40][41], 겨자 기름의 자극적인 성분(알릴 이소티오시아네이트)을 감지하는 TRPA1[16][42] 등 다른 중요한 TRP 채널들의 기능 또한 밝혀냈다. 이러한 연구들은 다양한 온도와 화학적 자극이 어떻게 신경 신호로 변환되는지에 대한 분자 수준의 이해를 크게 증진시켰다. 그의 연구실은 TRP 채널 조절 독소 발견, 종별 채널 적응 연구, 극저온 EM을 이용한 채널 구조 규명 등[17][43][18][44][19][20][45][46] 통각수용 연구 분야에 지속적으로 기여했다.

TRP 채널 외에도 줄리어스 연구실은 퓨린성 수용체 연구 분야에서도 선구적인 역할을 수행했다.[21][22] 특히, 심장병 및 뇌졸중 예방에 널리 사용되는 항혈소판제 클로피도그렐의 표적인 P2Y12 수용체를 클로닝했으며,[23] 세로토닌에 의해 활성화되고 구토 치료제 온단세트론 등의 표적이 되는 5-HT3 수용체를 클로닝하는 데 성공했다.[24]

학술 활동으로는 2007년부터 2020년까지 동료 심사 저널인 ''Annual Review of Physiology''의 편집장을 역임했다.[25][26]

3. 1. TRP 채널 연구

줄리어스의 주요 연구 대상인 TRPV1과 Piezo2 채널. 이 연구는 2021년 노벨 생리학·의학상 수상으로 이어졌다.


1989년 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스 교수로 부임한 이후,[9][10] 줄리어스는 온도와 통증 감각의 분자적 기초를 밝히는 데 중요한 연구를 수행했다. 그의 연구는 특히 TRP(일시적 수용체 전위) 채널 계열에 초점을 맞추었다.

1997년, 줄리어스 연구실은 고추의 매운 성분인 캡사이신과 유해한 열(온도감각)을 감지하는 수용체인 TRPV1을 처음으로 클로닝하고 그 기능을 규명했다.[11][37] 이 발견은 통증 및 온도 감각 연구 분야에서 획기적인 성과로 평가받는다. TRPV1이 없는 동물은 유해한 열과 캡사이신에 대한 감각을 잃는다는 사실도 확인되었다.[13][39]

이후 줄리어스 연구실은 TRP 채널 연구를 확장하여, 멘톨과 차가운 온도를 감지하는 TRPM8[14][15][40][41] 및 겨자 기름(알릴 이소티오시아네이트)과 같은 자극적인 화학물질을 감지하는 TRPA1[16][42] 등 다른 중요한 TRP 채널들도 클로닝하고 특성을 분석했다.

이러한 일련의 연구들은 다양한 온도와 화학적 자극이 어떻게 신경 신호로 변환되는지에 대한 분자 수준의 이해를 크게 증진시켰다. 또한, TRP 채널을 조절하는 독소 발견, 다양한 종에서의 채널 적응 연구, 극저온 EM을 이용한 채널 구조 규명 등을 통해 통각수용 연구 분야 발전에 지속적으로 기여했다.[17][43][18][44][19][20][45][46]

3. 1. 1. TRPV1



1997년, 줄리어스의 연구실은 TRPV1을 클로닝하고 그 특성을 분석하여 중요한 발견을 이루었다.[11][37] TRPV1은 고추에 포함되어 작열감을 유발하는 화학물질인 캡사이신을 감지하는 수용체임이 규명되었다.[11][37] 또한 TRPV1이 유해한 열(온도감각)도 감지한다는 사실을 밝혀냈다.[11][12][38]

TRPV1은 구조적으로 관련된 여러 일시적 수용체 전위 통로(TRP) 양이온 채널 계열의 일부이다.[11] 유전자 녹아웃 기법을 통해 TRPV1 단백질이 없는 동물은 유해한 열과 캡사이신에 대한 감각을 잃는다는 것을 확인했다.[13][39] 이는 TRPV1이 해당 감각에 필수적인 역할을 한다는 것을 증명한다.

줄리어스 연구실은 TRP 채널 연구를 확장하여, TRP 슈퍼패밀리의 다른 구성원인 TRPM8(CMR1)과 TRPA1도 클로닝하고 특성을 분석했다. 그 결과, TRPM8은 멘톨과 차가운 온도를 감지하고[14][15][40][41], TRPA1은 겨자 기름(알릴 이소티오시아네이트)을 감지한다는 사실을 증명했다.[16][42] 이러한 발견들은 TRP 채널이 다양한 범위의 온도와 화학 물질을 감지하는 중요한 역할을 한다는 것을 시사했다.

줄리어스 연구실은 통각수용(nociception) 연구 분야에도 크게 기여했다. TRP 채널의 기능을 조절하는 독소를 발견하고[17][43], 다양한 동물 종에서 이 채널들이 어떻게 독특하게 적응해왔는지를 설명했다.[18][44] 또한, 극저온 전자 현미경(cryo-EM) 기술을 이용하여 여러 TRP 채널의 3차원 구조를 규명하는 성과를 거두었다.[19][20][45][46]

3. 1. 2. TRPM8과 TRPA1

줄리어스의 연구실은 TRP 슈퍼패밀리의 구성원인 TRPM8(CMR1)과 TRPA1도 클로닝하고 특성을 분석했다. 그들은 TRPM8이 멘톨과 더 차가운 온도를[14][15], TRPA1이 겨자 기름(알릴 이소티오시아네이트)을 감지한다는 것을 증명했다.[16][42] 이러한 관찰은 TRP 채널이 다양한 온도와 화학 물질을 감지한다는 것을 시사했다. 데이비드 줄리어스의 연구실은 이러한 채널을 조절하는 독소를 발견하고,[17][43] 다양한 종에서 채널의 독특한 적응을 설명하고[18][44] 수많은 채널의 극저온 EM 구조를 해결함으로써[19][20][45][46] 통각수용 연구에도 기여했다.

3. 1. 3. 기타 TRP 채널 연구



줄리어스 연구실은 TRPV1 연구에 이어 TRP 채널 슈퍼패밀리에 속하는 다른 채널들의 기능을 밝히는 데에도 중요한 기여를 했다. 대표적으로 TRPM8(CMR1)과 TRPA1 채널을 클로닝하고 그 특성을 분석했다.[14][15][16][40][41][42]

연구 결과, TRPM8은 멘톨과 차가운 온도를 감지하는 역할을 하며,[14][15][40][41] TRPA1은 겨자 기름의 성분인 알릴 이소티오시아네이트와 같이 자극적인 화합물을 감지한다는 사실을 증명했다.[16][42] 이러한 발견들은 TRP 채널들이 다양한 범위의 온도와 화학 물질을 감지하여 우리 몸이 외부 환경 자극을 인식하는 데 핵심적인 역할을 한다는 점을 시사했다.

더 나아가 줄리어스 연구실은 다음과 같은 연구를 통해 통각수용(nociception) 분야의 이해를 넓히는 데 기여했다.

  • TRP 채널의 활성을 조절하는 특정 독소들을 발견했다.[17][43]
  • 다양한 동물 종에서 환경에 따라 TRP 채널이 어떻게 독특하게 적응해왔는지 설명했다.[18][44]
  • UCSF의 동료 연구자인 이판 청(Yifan Cheng) 박사 등과 협력하여 여러 TRP 채널의 3차원 구조를 극저온 전자 현미경법(cryo-EM) 기술을 이용해 상세히 규명했다.[19][20][45][46]

3. 2. 기타 수용체 연구



데이비드 줄리어스의 연구실은 TRPV1 외에도 다양한 TRP(일시적 수용체 전위) 채널 연구에서 중요한 성과를 거두었다. 특히 TRP 슈퍼패밀리에 속하는 TRPM8(CMR1)과 TRPA1을 클로닝하고 그 특성을 분석했다. 연구를 통해 TRPM8이 멘톨과 차가운 온도를 감지하며[14][15], TRPA1은 겨자 기름(알릴 이소티오시아네이트)을 감지한다는 사실을 증명했다.[16] 이러한 발견들은 TRP 채널이 다양한 온도와 화학 물질을 감지하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사했다. 또한 줄리어스 연구실은 이러한 채널을 조절하는 독소를 발견하고[17], 여러 종에서 나타나는 채널의 독특한 적응 방식을 설명했으며[18], 다수의 채널 구조를 극저온 EM 기술로 밝혀내는 등[19][20] 통각수용 연구 분야에 지속적으로 기여했다.

줄리어스 연구실은 퓨린성 수용체 연구에서도 선구적인 역할을 했다. G 단백질 연결 수용체 계열인 P2Y 수용체와 리간드 개폐 이온 채널 계열인 P2X 수용체 모두를 연구 대상으로 삼았다.[21][22] 대표적인 성과로는 심장 질환 및 뇌졸중 위험 감소를 위해 널리 사용되는 항혈소판 약물 클로피도그렐의 표적이 되는 P2Y12 수용체를 클로닝한 것을 들 수 있다.[23]

또한, 세로토닌에 의해 활성화되는 이온 채널이자, 메스꺼움과 구토 치료에 사용되는 온단세트론과 같은 약물의 표적인 5HT3 수용체를 클로닝하는 데 성공했다.[24]

4. 수상 경력


  • 2000년: 초대 Perl-UNC 신경과학상 - 캡사이신 수용체 복제 연구 공로[27]
  • 2006년: 막스 플랑크 학회 국제 번역 신경과학상[27]
  • 2007년: 컬럼비아 대학교 의과대학 및 컬럼비아 대학교 카블리 뇌과학 연구소 W. 알든 스펜서 상[28]
  • 2007년: 신경과학회 줄리어스 액셀로드 상[28]
  • 2010년: 쇼상 생명과학 및 의학 부문 - 다양한 통각(nociception) 측면에 관여하는 이온 통로 규명 공로
  • 2010년: 파사노 상
  • 2010년: 아스투리아스 공주상 기술 및 과학 연구 부문
  • 2014년: 존슨앤드존슨의 폴 얀센 생의학 연구상 - 통증과 온도 감각의 분자적 기초 발견 공로
  • 2014년: 클래리베이트 애널리틱스 인용 영예상 (구 톰슨 로이터 인용 영예상)
  • 2017년: 가이드너 국제상[29]
  • 2017년: HFSP 나카소네 상[30]
  • 2019년: 로젠스틸상
  • 2020년: 생명과학 돌파구상[31]
  • 2020년: 카블리상 신경과학 부문 (아르뎀 파타푸티안과 공동 수상)[32]
  • 2020년: BBVA 재단 지식의 경계상 생의학 부문[33]
  • 2021년: 노벨 생리학·의학상 (아르뎀 파타푸티안과 공동 수상) - 온도와 촉각 수용체 발견 공로[34]
  • 2022년: 캘리포니아 대학교 샌프란시스코 UCSF 메달[35]
  • 2023년: 미국 지역 마취 및 통증 의학회(ASRA) 존 J. 보니카 상[36]

참조

[1] 웹사이트 Julius Lab at UCSF Mission Bay | David Julius Lab http://physio.ucsf.e[...] 2013-11-30
[2] 웹사이트 Julius Named to Receive the Shaw Prize http://www.ucsf.edu/[...] 2016-12-05
[3] 웹사이트 David Julius, PhD 49th Faculty Research Lecture Award http://senate.ucsf.e[...] 2016-12-05
[4] 웹사이트 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021 https://www.nobelpri[...] 2021-10-04
[5] 뉴스 Scientist David Julius, whose grandparents fled antisemitism in Czarist Russia, wins Nobel Prize in medicine https://www.jta.org/[...] Jewish Telegraphic Agency 2021-10-04
[6] 논문 Protein Processing and Secretion in Yeast: Biosynthesis of Alpha-Factor Mating Pheromone 1984
[7] 간행물 Molecular characterization of a functional cDNA encoding the serotonin 1c receptor 1988-07-29
[8] 뉴스 Nobel Prize Awarded for Research About Temperature and Touch https://www.nytimes.[...] New York Times 2021-10-04
[9] 웹사이트 David Julius '77 shares the Nobel Prize in physiology or medicine https://news.mit.edu[...] 2021-10-07
[10] 웹사이트 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021 https://www.nobelpri[...] 2021-10-07
[11] 간행물 The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway 1997-10-23
[12] 간행물 The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli 1998-09
[13] 간행물 Impaired nociception and pain sensation in mice lacking the capsaicin receptor 2000-04-14
[14] 간행물 Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation 2002-03-07
[15] 간행물 The menthol receptor TRPM8 is the principal detector of environmental cold 2007-07-12
[16] 간행물 Mustard oils and cannabinoids excite sensory nerve fibres through the TRP channel ANKTM1 2004-01-15
[17] 간행물 A heteromeric Texas coral snake toxin targets acid-sensing ion channels to produce pain 2011-11-16
[18] 간행물 Molecular basis of infrared detection by snakes 2010-04-15
[19] 간행물 Structure of the TRPV1 ion channel determined by electron cryo-microscopy 2013-12-05
[20] 간행물 TRPV1 structures in distinct conformations reveal activation mechanisms 2013-12-05
[21] 간행물 Expression cloning of an ATP receptor from mouse neuroblastoma cells. https://pnas.org/doi[...] 1993-06-01
[22] 간행물 New structural motif for ligand-gated ion channels defined by an ionotropic ATP receptor https://www.nature.c[...] 1994-10-06
[23] 간행물 Identification of the platelet ADP receptor targeted by antithrombotic drugs https://www.nature.c[...] 2001-01-11
[24] 간행물 Primary Structure And Functional Expression of the 5HT 3 Receptor, A Serotonin-gated Ion Channel https://www.science.[...] 1991-10-18
[25] 간행물 David Julius for the ARP Editorial Committee
[26] 웹사이트 Editor of the Annual Review of Physiology - Volume 82, 2020 https://www.annualre[...] 2021-07-26
[27] 웹사이트 International Prize for Translational Neuroscience https://www.mpg.de/p[...] 2024-09-29
[28] 웹사이트 Julius Axelrod Prize https://www.sfn.org/[...] 2024-09-29
[29] 웹사이트 David Julius – Gairdner Foundation https://gairdner.org[...] 2018-11-01
[30] 웹사이트 The 2017 HFSP Nakasone Award goes to David Julius Human Frontier Science Program https://web.archive.[...] 2018-11-09
[31] 웹사이트 Breakthrough Prize – Winners Of The 2020 Breakthrough Prize In Life Sciences, Fundamental Physics And Mathematics Announced https://breakthrough[...] 2021-10-04
[32] 웹사이트 2020 Kavli Prize in Neuroscience http://kavliprize.or[...] 2020-05-27
[33] 웹사이트 homepage https://www.frontier[...] 2021-10-04
[34] 웹사이트 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021 https://www.nobelpri[...] 2021-10-04
[35] 웹사이트 UCSF Medal Office of the Chancellor https://chancellor.u[...] 2024-09-29
[36] 웹사이트 John J. Bonica Award https://www.asra.com[...] 2024-09-29
[37] 논문 The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway 1997-10-23
[38] 논문 The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli 1998-09-01
[39] 논문 Impaired nociception and pain sensation in mice lacking the capsaicin receptor 2000-04-14
[40] 논문 Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation 2002-03-07
[41] 논문 The menthol receptor TRPM8 is the principal detector of environmental cold 2007-07-12
[42] 논문 Mustard oils and cannabinoids excite sensory nerve fibres through the TRP channel ANKTM1 2004-01-15
[43] 논문 A heteromeric Texas coral snake toxin targets acid-sensing ion channels to produce pain 2011-11-16
[44] 논문 Molecular basis of infrared detection by snakes 2010-04-15
[45] 논문 Structure of the TRPV1 ion channel determined by electron cryo-microscopy 2013-12-05
[46] 논문 TRPV1 structures in distinct conformations reveal activation mechanisms 2013-12-05
[47] 웹사이트 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021 https://www.nobelpri[...] 2021-10-04


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