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생명공학 스타 구리 이빨 지렁이

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생명공학 스타 구리 이빨 지렁이

2002.12.03 17:04
한동안 007 영화에서 악당의 최후보루는 금속이빨을 한 조스였다. 때로는 007의 꾐에 넘어가 자석에 이가 달라붙어 입이 대롱대롱 매달리는 우스꽝스러운 모습을 보이기도 했지만, 번쩍이는 이빨은 쇠파이프를 구부리고 철문을 우그러뜨리는 괴력의 상징이었다. 최근 조스처럼 강력한 금속성 이빨을 가진 생물이 발견돼 화제가 되고 있다. 낚시 미끼로 애용되는 붉은지렁이(Glycera dibranchiata)가 그 주인공으로 이 금속성분이 모든 생물체에게 유독한 구리여서 더욱 주목을 받고 있다. 뿐만 아니라 구리가 단백질 사슬을 연결시키고 있으며, 지렁이가 내뿜는 독의 촉매 역할까지도 하고 있어 보다 강하고 가벼운 신소재의 개발에서 새로운 약물 전달물질의 개발에도 이용될 것으로 기대되고 있다. 미국 산타바바라 소재 캘리포니아대학의 박사후 연구자인 헬가 리히테네거와 허버트 웨이트, 갈렌 스터키 교수는 미국의 과학전문지 '사이언스' 10월 11일자에 이와 같은 연구결과를 발표했다. 홍합의 근육은 약 1%가 구리, 아연, 철과 같은 금속성분이다. 홍합은 아무리 심하게 파도가 쳐도 바닷가 바위에서 결코 떨어지는 법이 없는데 과학자들은 홍합의 근육을 이용해 물에 젖어도 결코 떨어지지 않는 첨단 접착제를 개발하려고 연구하고 있다. 그런데 이들 금속성분을 빼면 홍합의 근육 구조가 약해진다는 것을 웨이트 교수팀이 밝혀냈다. 또 지난 1980년대에 영국 과학자들이 갯지렁이와 같이 바다에 사는 환형동물의 집게와 송곳니 등에서 몸무게의 13%나 되는 매우 높은 양의 구리를 발견했다고 보고한 바 있다. 연구팀은 이를 토대로 구리와 같은 금속 성분이 갯지렁이 등의 이빨이나 홍합 근육을 강하게 만드는 것으로 보고 연구를 진행해왔다. 붉은지렁이의 끝에는 갈고리처럼 생긴 4개의 검은 집게발이 있는데, 평소에는 몸 속에 숨겨져 있다가 먹이를 낚아챌 때 순식간에 뻗어 나온다. 리히테네거 박사는 X선을 이용해 이 집게발의 끝에 구리가 일정한 화학구조를 가진 생체광물(biomineral)을 형성하고 있음을 확인했다. 분석결과 이 생체광물의 분자구조식은 [Cu2(OH)3Cl]로 밝혀졌다. 붉은지렁이의 집게발을 구성하는 단백질은 글리신과 히스티딘 두 종류의 아미노산이 반복되는 사슬들이 서로 교차돼 있는 구조를 갖고 있다. 연구팀은 생체광물 상태의 구리가 일정한 화학구조를 가지지 못하는 구리 이온들과 함께 단백질 사슬들의 교차결합을 유도하는 것으로 추정했다. 특이한 점은 다른 생물의 이나 집게의 구성성분은 일반적으로 칼슘성분으로 된 광물이 10이라면 단백질이 1정도인데 비해, 붉은지렁이의 집게발에서는 그 비가 거꾸로 1:10 정도란 것. 그렇다면 이를 이용하면 단백질울 주성분으로 한 훨씬 가볍고도 강한 새로운 물질을 만들어낼 수 있다는 뜻이 된다. 특히 붉은지렁이의 집게발은 바닷가의 거친 자갈밭에서도 마모되지 않을 정도로 굳기가 뛰어난 것으로 밝혀져 더욱 기대를 모으고 있다. 한편 붉은지렁이의 집게발은 마치 주사바늘처럼 가운데 구멍이 나있는데, 그 표면에서도 구리 성분들이 발견됐다. 붉은지렁이는 이 구멍을 통해 먹잇감을 꼼짝못하게 하는 독을 뿜어낸다. 독은 뿜어내는 당사자 입장에서도 매우 치명적인 물질이다. 연구팀은 붉은지렁이가 자신에게도 해가 되지 않은 전 단계 독을 갖고 있다가 집게발을 통해 뿜어낼 때 표면에 있는 구리 성분이 촉매 역할을 해서 독으로 변환시키는 것으로 보고 있다. 과학자들은 이를 이용하면 불안정한 치료물질을 전달하는 순간 구리촉매에 의해 안정된 상태로 만들 수 있는 새로운 약물전달체도 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 낚시꾼들에게나 사랑을 받던 붉은지렁이가 생명공학계의 스타로 떠오를 날이 머지 않았다. 매경이코노미 12월 4일자

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