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고혈압·뇌질환 치료 효과 높이는 ‘칼슘채널’ 원리 밝혔다

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2018년 10월 15일 15:27 프린트하기

DGIST 연구진이 칼슘 소단위체간의 결합을 관찰한 결과. 칼슘 농도의 변화를 확인할 수 있다. 대구경북과학기술원 제공.
DGIST 연구진이 칼슘 소단위체간의 결합을 관찰한 결과. 칼슘 농도의 변화를 확인할 수 있다. 대구경북과학기술원 제공.

칼슘은 인체 기능을 유지하는데 다양한 역할을 한다. 특히 신경과 심장기능에 많이 관여하지만 아직까지 그 근본적인 작용 기전은 밝혀내진 못하고 있었다. 

 

대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 서병창 교수팀은 미국 워싱턴주립대 버틸 힐 교수팀과 공동으로 신경세포와 심장세포에 존재하는 칼슘채널 복합체를 세포내에서 실시간으로 관찰하고 그 작용원리를 규명하는데 성공했다고 15일 밝혔다. 난치성 질환으로 알려져 있는 고혈압이나 치매 등 각종 성인성 질환의 예방과 치료법 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다.

 

서 교수팀은 먼저 칼슘의 이동경로를 눈으로 살펴볼 수 있는 환경을 만들었다. 칼슘을 미토콘드리아나 소포체 등 세포 속 작은 소기관으로 모아 한꺼번에 움직이도록 만들었다. 그 다음 세포 속에 크기 1㎛(마이크로미터, 1㎛는 100만분의 1m) 정도 크기의 극도로 작은 미세전극을 넣어 전류의 흐름에 따라 칼슘의 이동이 어떻게 일어나는지를 관찰했다.

 

연구진에 따르면 인체 속 칼슘 형태는 알파1, 베타, 알파2감마의 3가지로 소단위체로 구분된다. 이런 소단위체가 세포 속을 오고 가며 생리현상을 조절한다. 실험결과 세포속에서 베타소단위체 1개만 혼자 발현될 경우에는 알파1소단위체와 안정적으로 결합하지만, 2개 이상 존재할 경우 상호 경쟁이 일어나면서 세포 내 안정성이 저하된다는 사실을 알아냈다. 칼슘 소단위간의 결합 경쟁이 각종 성인병 발현의 원인이 된다는 사실을 처음으로 밝혀낸 것이다.

 

서 교수팀은 향후 추가연구를 통해 칼슘 소단위체간의 상호작용을 조절할 수 있으면 각종 성인병 발현의 예방과 치료에 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 칼슘 소단위체의 결합을 실시간을 관찰하는데 성공했다는 점에서 이번 연구가 성인병 등 각종 질병분야 관련 연구에서 새로운 지평을 열었다는 것이 연구팀의 설명이다.

 

연구진은 이 밖에도 세포 속 소단위체와 칼슘의 상호 작용에 의한 새로운 현상을 다수 발견했으며, 추가연구를 통해 각각의 기능을 역시 밝혀낼 계획이다.

 

서 교수는 “이번 연구결과는 신경세포와 심장세포에서 이루어진 것으로, 향후 고혈압 및 다양한 뇌 질환의 새로운 치료방법 개발에 단초를 제공할 것으로 기대된다”며 “이번에 개발한 연구 기법을 활용하면 단백질간 상호 작용에 의해 발생하는 다양한 질환을 두루 연구할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

이 연구성과는 학술지 ‘미국 국립과학원 회보(PNAS)’ 최신호에 게재됐다.

 

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