빛으로 단백질 원격조정…암 분열 막는다

국내연구팀, 이른바 '분자올가미' 원천기술 개발

▲국내연구팀이 빛을 이용해 세포내 단백질을 원격조정하는 원천기술을 개발했다.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자]빛으로 세포 내 단백질을 원격 조정하는 기술이 개발됐다. 국내 연구팀이 빛을 이용해 세포 내 특정 단백질의 기능을 원격 조정할 수 있는 원천기술을 개발하는데 성공했다. 암세포 분열을 막을 수 있다.

광유도 분자올가미(LARIAT)로 이름 붙여진 이 기술은 세포에 빛을 쬐어주었을 때 세포 내부에 순간적으로 단백질의 복합체인 올가미가 형성된다. 이 올가미를 활용해 원하는 단백질을 움직이지 못하게 가둠으로써 특정 단백질의 기능을 차단할 수 있다.

LARIAT는 올가미 밧줄(동물을 잡기위해 한쪽 끝을 고리모양으로 묶은 밧줄)을 뜻하는 명사로 연구팀이 개발한 기술의 의미를 부여해 LARIAT(Light-Activated Reversible Inhibition by Assembled Trap)라 표현했다.

이 원리를 이용하면 세포분열을 인위적으로 막을 수 있다. 특히 암세포 분열을 막을 수 있어 앞으로 암세포 연구는 물론 암 신호전달 연구에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

광유도 분자올가미 기술을 통해 세포의 이동, 세포분열 등의 중요한 생명현상들을 어떠한 약물 처리 없이 빛으로만 불활성화할 수 있고 이 모든 과정들을 빛을 켜고 끔에 따라 매우 쉽게 조절할 수 있다.

다양한 종류의 단백질에 대해 실험한 결과 같은 방법으로 쉽게 기능을 차단할 수 있다는 점을 밝혀 이 기술이 광범위하게 적용될 수 있다는 사실도 확인했다. 지금까지는 동물모델에서 유전적 또는 약물처리 방법을 통해 연구했는데 발달과정에서 대상 동물이 죽거나 부작용이 발생했다. 세포 내의 특정한 위치에서 단백질 기능을 조절할 수 없는 등 어려움이 있었다.

이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기) 산하 기초과학연구원(IBS, 원장 직무대행 신희섭)의 인지 및 사회성 연구단(단장 신희섭) 허원도 바이오이미징 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 연구팀에 의해 이뤄졌다. 연구 결과는 네이처 자매지이자 생화학 연구방법 분야 저널인 네이처 메소드(Nature Methods, IF 23.565) 6월호(논문명:광유도 분자올가미에 의한 단백질 기능의 가역적 저해방법 개발, Reversible protein inactivation by optogenetic trapping in cells)에 실렸다.

허원도 교수는 2008년부터 식물광수용단백질을 이용한 광유전학(optogenetics)과 바이오이미징 분야의 다양한 원천기술 개발에 주력해 왔다. 2013년 IBS 인지 및 사회성연구단에 바이오이미징 그룹리더로 참여하면서 광유전학기술 개발에 나서고 있다.

허 교수는 "현재 광유도 분자올가미 기술을 이용해 여러 가지 동물 모델에서의 암 전이 및 뇌 과학 연구를 진행 중"이라며 "궁극적으로 기존의 기술로는 밝히기 어려웠던 암 치료 방법이나 뇌의 복잡한 신경망 구조에서 신경세포의 기능 등을 규명하는데 획기적 역할을 할 것"이라고 말했다.