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자가포식 미토콘드리아 관찰 성공…"뇌질환 새로운 실마리"

(서울=뉴스1) 최소망 기자 | 2018-02-20 12:00 송고
쿠커비투릴-아다만탄아민 분자결합을 이용한 세포 자가포식 관찰법
쿠커비투릴-아다만탄아민 분자결합을 이용한 세포 자가포식 관찰법

세포 '자가포식'(Autophagy) 과정에서 '미토콘드리아'의 실시간 움직임이 성공적으로 관찰됐다. 뇌세포의 미토콘드리아가 알츠하이머, 파킨슨병 등 다양한 뇌질환에 영향을 끼치는 만큼 앞으로 퇴행성 뇌질환의 비밀을 푸는 실마리가 될 것으로 전망된다.

기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단(단장 김기문)이 '형광 분자 결합쌍'을 이용해 세포 자가포식에 관여하는 세포 내 소기관인 미토콘드리아의 움직임을 관찰하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

자가포식은 세포가 영양이 부족해질 때 분해 효소를 지닌 세포 소기관(핵·미토콘드리아·소포체·리소좀)이 불필요한 세포 소기관을 분해하거나 재활용하는 과정을 말한다. 이러한 자가포식이 제때 이뤄지지 않으면 세포는 충분한 에너지를 확보할 수 없어 죽게 된다.

지금까지 연구에서는 자가포식에 관여하는 두 세포 소기관을 관찰하고자 '형광 단백질'을 사용해 왔다. 하지만 자가포식 과정 중 분해 효소로 인해 형광 단백질이 함께 분해돼 자가포식 현상을 안정적으로 관찰할 수 없었다.

이에 연구진은 '형광 분자 결합쌍'인 쿠커비투릴 분자와 아다만탄아민 분자의 결합 원리를 이용해 자가포식이 일어나는 세포 소기관의 움직임을 관찰했다. 이로써 세포 소기관 각각의 움직임 뿐만 아니라 두 소기관의 융합 과정도 확인할 수 있다.

연구진은 소기관 중에서도 미토콘드리아에 주목했다. 뇌세포 중에서도 세포호흡에 관여하는 미토콘드리아가 고장나 적절하게 분해되지 않으면 퇴행성 뇌질환을 야기한다는 사실 때문이었다.

연구진은 세포 내에서 리소좀과 미토콘드리아의 자가 포식 과정을 관찰하기 위해 쿠커비투릴과 아다만탄아민 분자를 관찰할 수 있도록 각각에 형광 분자를 붙였다. 이어 자가포식하는 과정을 관찰하고자 두 형광 분자가 가까워지면서 에너지 전이가 이뤄져 형광이 나타나는 원리를 이용해 두 소기관이 융합될 때 형광이 나타나도록 했다.

김기문 IBS 복잡계 자기조립 연구단장은 "형광 분자 결합쌍을 이용한 바이오 이미징 기술은 복잡한 세포 기작을 보다 세심히 연구할 수 있는 길을 열 것"이라며 "이번 연구에서 개발한 이미징 기술을 신경세포에 적용하면 퇴행성 신경질환의 세포 자가포식 현상을 보다 명확히 규명할 수 있다"고 말했다.

이번 연구결과는 지난 1월 25일 독일 응용화학회지에 실렸다.


somangchoi@

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