국내 연구진, 세포 물질 이동 새 경로-구조 규명

UNISTㆍGIST 공동 연구…미국과학학술원회보 게재

▲핵과 리소좀 막접촉점 형성 메커니즘 (사진=울산과학기술원 제공)

［메디컬투데이 최성수 기자］ 

국내 연구진이 세포가 물질을 이동시키는 새로운 경로와 구조를 세계 최초로 발견했다.

울산과학기술원은 이창욱 교수(울산과학기술원)·전영수 교수(광주과학기술원) 공동연구팀이 생명을 구성하는 최소 단위인 세포 가운데 인간을 비롯한 고등생명체를 구성하는 단위인 진핵세포에서 일어나는 새로운 물질교환 경로와 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 7일 밝혔다.

진핵세포는 핵막에 의해 핵과 세포질이 분리돼 있는 형태의 세포다. 세포는 미토콘드리아, 핵, 소포체, 리소좀 등의 작은 소기관으로 구성돼 있다. 지금까지 연구에서는 이 소기관들 사이에서 단백질과 같은 물질이 이동 할 때, 일종의 보자기인 소낭에 담겨 전달된다고 알려져 있었다.

연구팀은 세포의 대표적 소기관인 핵과 리소좀을 직접 연결하는 막접촉점의 상호작용을 통해 소낭 없이 물질이 이동하는 경로를 3차원의 입체적인 구조로 처음으로 제시했다. 

연구팀은 단일 진핵세포 생명체인 효모를 연구모델로 이용해 효모 세포에서 핵과 리소좀간의 막접촉점으로 알려진 NVJ (Nucleuss-Vacuole Junction)를 형성한다고 알려진 Nvj1p-Vac8p 단백질복합체의 3차원구조를 X-ray 결정구조연구를 통해 규명했다.

또한, 이러한 구조생물학적 연구결과를 바탕으로 Nvj1p 및 Vac8p 두 단백질들이 어떻게 상호작용을 하면서 복합체를 형성하고, 또 이러한 복합체 형성이 어떻게 NVJ라는 핵-리소좀 간 막접촉점을 형성하게 되는지에 대한 작동 메커니즘을 밝혀냈다.

아울러, 연구팀은 효모의 Nvj1p-Vac8p 단백질복합체 형성 양상이 인간에서 발견되는 유사 단백질복합체의 형성과 놀라울 정도로 비슷하다는 점을 확인했다. 

이는 Nvj1p-Vac8p 단백질복합체가 막접촉면 형성을 매개하는 역할뿐만 아니라, 인간과 같은 고등 세포에서 보여주는 유사 단백질의 기능도 동시에 수행할 수도 있다는 것을 암시한다고 연구팀은 설명했다. 

이에 따라 핵과 리소좀 간의 막접촉점에서 일어나는 새로운 생명활동을 밝히는 데 중요한 단서로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 

이창욱 교수·전영수 교수는 “이 연구는 인간과 같은 고등생명체를 구성하는 진핵세포의 세포소기관 간 막접촉점을 형성하는 단백질 복합체의 구조와 작동 메커니즘을 최초로 밝힌 것”이라며 “이는 생명의 기원에 대한 이해, 세포 내 물질 이동의 결함에 의해 야기되는 질병치료법 개발에 새로운 이론적 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 설명했다. 

한편 이번 연구내용은 학술지 미국과학학술원회보(PNAS) 5월 24일자에 게재됐다.
   
메디컬투데이 최성수 기자(choiss@mdtoday.co.kr)