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간질 유발 원인 세포막 단백질 새 구조 밝혀

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간질 유발 원인 세포막 단백질 새 구조 밝혀

2019.08.21 10:57
임현호 한국뇌연구원 책임연구원과 박건웅 연구원이 FPLC를 이용해 세포막단백질 CLC-ec1이 정제되는 모습을 관찰하고 있다. 한국뇌연구원 제공
임현호 한국뇌연구원 책임연구원과 박건웅 연구원이 FPLC를 이용해 세포막단백질 CLC-ec1이 정제되는 모습을 관찰하고 있다. 한국뇌연구원 제공

국내 연구팀이 근육 이상, 간질을 일으키는 세포막 단백질의 새로운 구조와 기능을 밝히는데 성공했다. 세포막 단백질과 연관된 질병 및 생리현상 조절에 도움이 될 전망이다.


한국뇌연구원(KBRI)은 임현호 신경∙혈관단위체 연구그룹 책임연구원 연구팀이 간질과 근육이상을 일으키는 세포막 단백질의 새로운 3차원 구조와 작동원리를 알아냈다고 21일 밝혔다.


신경세포는 세포막에서 염소이온과 수소이온을 교환해 전기적 신호전달과 신호전달물질 분비와 같은 생리현상을 조절한다. 이 과정에서 세포막 단백질 종류 중 하나인 ‘CLC 수송체’ 단백질에 문제가 생기면 근육 이상, 간질, 청각, 시각 소실이 일어날 수 있다. 


CLC 수송체 단백질는 두 개의 염소 이온과 하나의 수소 이온을 반대방향으로 수송한다. 외곽 글루탐산 잔기가 CLC 수송체 단백질에서 이온교환에 핵심적인 역할을 하는데, 이 외곽 글루탐산 잔기의 구조는 3개 이상의 종류를 가진 것으로 예측되어 왔다. 하지만 현재까지 2개 이하의 구조만 보고됐다. 


연구팀은 외곽 글루탐산 잔기가 3개 이상의 구조적 다양성을 갖는지를 알아보기 위해 외곽 글루탐산 잔기를 변화시킨 돌연변이 CLC 단백질들을 제작했다. 그런 다음 다양한 이온농도 조건에서 x-선 결정학 기술을 이용해 돌연변이들의 입체 구조를 관찰했다. x-선 결정학 기술은 생체분자의 3차원 구조를 원자 수준의 해상도로 규명하는 방법이다.


그 결과 연구팀은 CLC 단백질 내에서 염소이온이 결합하는 새로운 부위 4곳을 찾아냈다. 연구팀은 “CLC 단백질이 이온교환과정에서 4개의 구조적 다양성을 가질 수 있다는 것을 발견했다”며 “향후 세포막 단백질에 기반한 여러 기능을 제어하여 다양한 생리현상과 질병을 조절하는 기술 개발로 이어질 것”이라고 설명했다. 


임 연구원은 “연구원에서 구조와 기능을 통합한 시스템적 연구를 지원해서 나온 성과”라며 앞으로 뇌의 생리학적 기능을 유지하는데 중요한 세포막 단백질 연구를 계속하겠다”고 밝혔다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’ 지난 13일자에 발표됐다.
 

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