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세포 내 물질교환의 비밀, 국내 연구진이 풀었다

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2017년 06월 07일 16:30 프린트하기

그간 알려지지 않았던 세포 내 물질 이동의 새로운 메커니즘을 국내 연구진이 규명했다.

 

이창욱 울산과학기술원(UNIST) 교수와 전영수 광주과학기술원(GIST) 교수 공동연구팀은 인간 등 고등 생명체를 구성하는 단위인 진핵세포 안에서 물질이 이동하는 새로운 경로와 구조를 세계 최초로 설명했다고 7일 밝혔다.

 

생명체가 먹거나 호흡해 흡수한 다양한 물질은 세포로 보내진다. 필요에 따라 세포에서 세포로 이동하거나, 세포 내 다양한 소기관으로 보내져 소기관들이 제 역할을 하도록 한다. 미토콘드리아는 물질을 받아 에너지를 만들고, 리보솜은 핵 속에 들어있는 DNA와 함께 필요한 물질을 모아 단백질을 생산한다. 즉 물질 이동이 원활하게 이루어져야 생명이 살아갈 수 있는 셈이다.

 

20세기 말에 들어서야 세포 내 물질이 거품 모양 구조체 ‘소낭’으로 각 소기관에 전달된다는 사실이 밝혀졌다. 이 공로로 미국 예일대 제임스 로스먼 교수, UC버클리 랜디 셰크먼 교수, 스탠퍼드대 토마스 쥐트호프 교수가 2013년 노벨 생리의학상을 수상했다. 그러나 소낭 이론으로 설명할 수 없는 물질 이동 현상도 여전히 존재했다.

 

최근엔 소낭을 통하지 않고 소기관이 직접 접촉해 물질을 주고 받을 수도 있다는 이론이 제기됐다. 연구팀은 이 이론을 설명하기 위해 DNA를 담고 있는 핵과 세포 안에서 소화를 담당하는 리소좀이 맞닿는 막접촉점에 주목했다. 이곳에 있는 Nvj1p-Vac8p 단백질 복합체의 구조를 규명하면 소기관이 직접 접촉했을 때 어떻게 물질이 이동하는지 설명할 수 있기 때문이다.

 

단백질을 결정으로 만들어 X선으로 분석하는 X선 구조법을 이용해 이 단백질의 구조를 밝히고, 서로 다른 기능을 하는 다양한 단백질과 결합하는 구조를 가졌다는 사실을 알아냈다.

 

UNIST 제공
UNIST 제공

이 교수는 “세포소기관 간 막접촉점을 만드는 단백질의 구조와 작동 원리를 세계 최초로 밝혔다”며 “이번 연구로 세포 내 물질 이동 결함 때문에 생기는 질병의 치료법 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

이 연구는 미국 국립과학학술원회보(PNAS) 5월 24일자에 발표됐다.


오가희 기자

solea@donga.com

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