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빛을 이용한 단백질 활성화 속도 10배 높였다

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빛을 이용한 단백질 활성화 속도 10배 높였다

2017.06.23 18:00
허원도 기초과학연구원(IBS) 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 팀이 새롭게 개발한 크립토크롬2(CRY2)클러스트는 기존의 CRY2에 비해 초반에 매우 빠른 속도로 단백질 군집을 형성한다. 오른쪽 그래프는 CRY2와 CRY2클러스트의 뚜렷한 단백질 군집 형성 비율 차이를 보여 준다. - IBS 제공
허원도 기초과학연구원(IBS) 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 팀이 새롭게 개발한 크립토크롬2(CRY2)클러스트는 기존의 CRY2에 비해 초반에 매우 빠른 속도로 단백질 군집을 형성한다. 오른쪽 그래프는 CRY2와 CRY2클러스트의 뚜렷한 단백질 군집 형성 비율 차이를 보여 준다. - IBS 제공

국내 연구진이 빛을 쪼여 단백질 기능을 활성화시키는 속도를 지금보다 10배 더 빠르게 했다. 빛으로 신경세포 등을 조절하는 ‘광(光)유전학’의 효율을 획기적으로 높여 줄 전망이다.
 
허원도 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 연구팀은 청색광에 반응하는 단백질인 ‘크립토크롬2(CRY2)’의 일부 구조를 변형해 ‘CRY2클러스트’를 개발, 기존 대비 10배 빠른 반응속도로 단백질 군집을 형성하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.
 
세포막 단백질이나 신호전달 단백질, 효소 등 많은 단백질은 서로 군집을 이룰 때 기능이 활성화 된다. 그동안 광유전학 분야 연구자들은 식물에서 얻을 수 있는 크립토크롬2로 단백질 군집을 만들어 왔다. 청색광을 쪼이면 크립토크롬2 주변으로 단백질이 군집을 이루는 식이다. 화학물질을 쓰는 것보다 부작용은 적지만, 여전히 시간은 오래 걸렸다.
 
연구진은 CRY2 단백질 사슬의 말단에 짧은 펩타이드(탄소, 질소 등으로 구성된 화합물)를 부착했다. 이렇게 만든 CRY2클러스트는 일반적인 CRY2보다 빛에 10배 이상 더 빠르게 반응했다. 연구진은 또 CRY2클러스트의 생산 효율을 높일 수 있는 다양한 조건도 알아냈다.
 
CRY2클러스트를 활용하면, 빛으로 세포막의 칼슘이온 채널을 빠르게 끄고 켜거나 빛을 이용한 신경세포의 분화 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 허 그룹리더는 “이번에 개발한 CRY2클러스터는 향후 광유전학 분야 실험에 유용한 도구가 될 것”이라고 말했다.
 
연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 23일자에 게재됐다.

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