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몸속 효소 조절하는 ‘마그네슘의 비밀’ 풀었다

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2018년 10월 31일 17:44 프린트하기

효소의 활성부위에 결합한 두 개의 마그네슘(MgA2+, MgB2+)이 제각각 다른 반응 속도와 반응형태를 나타내는 모식도. 광주과학기술원 제공.
효소의 활성부위에 결합한 두 개의 마그네슘(MgA2+, MgB2+)이 제각각 다른 반응 속도와 반응형태를 나타내는 모식도. 광주과학기술원 제공.

인체는 효소를 통해 생명 현상을 조절한다. 유전자를 만들고, 고장난 유전자를 복구하는 모든 일에 효소가 관여한다. 효소 활동을 조절하는 필수 요소가 ‘마그네슘’ 이다. 마그네슘이 생명과학에서 주목받는 이유다. 


광주과학기술원(GIST) 생명과학부 이광록 교수, 고등과학원 계산과학부 현창봉 교수 연구진은 마그네슘이 효소 활성에 미치는 영향을 규명했다고 31일 밝혔다.

 

마그네슘은 DNA를 만들때, DNA가 손상되었을 때 모두 관여한다. DNA를 복구하는 효소들과 결합해 유전자를 자르거나 붙이는데  이 과정이 잘못되면 유전병이나 암 같은 질병에 걸린다.

 

이 문제를 해결하려면 마그네슘을 포함한 여러 금속이온이 몸속 효소에 결합하는 힘이나 결합하는 시간에 따라 효소활성의 속도를 조절할 필요가 있는데, 지금까지 그 메커니즘은 완전히 밝혀져 있지 않았다.

 

연구진은 마그네슘이 제각각 효소에 연결됐을 때 어떤 기능을 하는지, 어떤 과정에서 활성화 되는지, 마그네슘 이외에 철, 구리 등 다른 인체 내 금속이온과 어떤 상호과정을 일으키는지를 조사했다. 형광물질을 이용해 마그네슘이 세포와 반응하는 과정을 일일이 살펴보고, 컴퓨터 분자 시뮬레이션을 이용해 그 과정을 추적했다.

 

연구진의 분석 결과 몸속 대표적인 두 개의 마그네슘(MgA2+, MgB2+) 이온은 효소에 서로 비슷한 힘으로 결합한다. 하지만 결합 형태에 따라 그 안정성이 최대 200배까지 차이가 나는데 이는 효소 활성을 결정하는 요인으로 작용한다. 

 

이 교수는 “마그네슘 금속이온이 효소를 어떻게 활성화시키는지 전 과정을 실시간으로 관찰하여 효소 작동기전을 밝혀낸 것은 처음”이라고 말했다. 이번 연구성과는 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 10월 23일자 온라인 판에 게재됐다.

 

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