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에너지 발전소 ‘미토콘드리아’ 눈으로 보니

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에너지 발전소 ‘미토콘드리아’ 눈으로 보니

2015.12.09 18:00
세포 내 기관인 미토콘드리아의 모습.  - 위키피디아 제공
세포 내 기관인 미토콘드리아의 모습.  - 위키피디아 제공

우리 몸은 세포에서 에너지를 생산하는 기관인 ‘미토콘드리아’이 손상을 입거나 수명이 다한 세포를 선택적으로 제거한다. ‘미토파지’라고 부르는 이 과정이 제대로 일어나지 않으면 파킨슨 등 퇴행성 신경질환이 발생한다고 알려졌다.

 

윤진호 동아대 의대 교수팀은 토렌 핀켈 미국 국립보건원(NIH) 박사팀과 공동으로 미토파지의 활성을 측정하는 분석시스템을 최초로 개발했다고 9일 밝혔다. 

 

연구팀은 미토파지 과정에서 미토콘드리아가 세포 내 기관인 ‘리소좀’과 융합되면서 리소좀 내부의 강한 산성 환경에 노출된다는 점에 주목했다. 미토콘드리아가 사라지는 순간을 잡아내기 위해 산성도(pH)에 따라 특성이 변하는 형광단백질인 ‘케이마’를 이용하기로 했다.

 

먼저 미토콘드리아에서만 발현하는 미토-케이마 단백질을 만든 뒤 중성과 산성 환경에서 나오는 형광 신호를 분석해 미토파지를 검출할 수 있는 영상 측정법을 만들었다. 그 결과 미토콘드리아는 중성(pH7) 환경에서는 451nm 파장의 레이저에 강한 형광을 보였지만 미토파지 과정에 들어가면 산성(pH4) 환경이 돼 561nm 파장의 레이저에서 강한 형광을 냈다.

 

연구팀은 쥐의 유전자를 조작해 모든 세포에서 미토-케이마 단백질을 내도록 한 뒤 여러 생체조직에서 미토파지 과정을 각각 측정하는데 성공했다. 쥐의 간, 심장, 근육, 뇌에서 일어나는 미토파지 활성이 모두 달랐고, 나이가 들며 미토파지 활성이 줄어드는 것으로 나타났다. 또 고칼로리 음식을 섭취하거나 저산소 상태에 들었을 때 등 환경 변화에 따라서도 미토파지의 활성은 변했다.

 

윤 교수는 “미토파지 분석 시스템이 미토파지의 역할과 미토파지의 분자적 기전을 규명하는 연구에 유용할 것”이라며 “앞으로 파킨슨병 등 퇴행성 신경질환과 노화 관련 질환의 원인을 규명하고 새 치료법을 개발하는 데도 기여할 것”이라고 밝혔다.

 

연구결과는 생명과학분야 학술지 ‘몰레큘러 셀(Molecular Cell)’ 11월 19일자에 실렸다.

 

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