국내 연구진, 광유전학 기술로 세포 움직임 제어 성공

 

아주경제 신희강 기자 = 미래창조과학부는 산하 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단의 허원도 그룹리더 연구진이 ‘PLEKHG3’ 단백질이 세포의 이동 방향을 결정하는 ‘방향타’ 역할을 담당한다는 사실을 처음으로 발견했다고 22일 밝혔다.

또한 독자적으로 개발한 광유전학 기술(LARIAT)을 접목, 빛으로 ‘방향타 단백질(PLEKHG3)’ 의 활성을 조절해 세포의 이동을 실시간으로 제어하는 데 성공한 것을 전해졌다.

연구진은 바이오이미징 기술로 세포 내 63개 GEF 단백질들의 분포양상을 분석해 세포가 이동하는 동안 세포이동을 조절할 가능성이 높은 GEF 단백질들을 선별했다. 그 중 PLEKHG3가 세포의 진행 방향 부위로 빠르게 이동하는 현상을 확인했다.

방향타 역할을 하는 이 단백질은 해당 부위에서 소형 GTP 결합 단백질을 활성화해 세포 골격을 이루는 액틴 섬유를 형성한다. 액틴 섬유는 그물망을 이루며 지느러미 같은 돌출부를 형성해 세포를 앞으로 나아가게 한다.

연구진은 이 과정에서 방향타 단백질은 액틴 섬유 자체와도 매우 강하게 결합, 소형 GTP결합 단백질의 활성을 더욱 촉진시킴으로써 세포의 이동 속도를 더 빠르게 한다는 사실을 발견했다.

또한 광유전학 기술로 방향타 단백질의 활성을 조절해 세포가 움직이는 방향을 인위적으로 제어하는 데 성공했다. 청색광 수용체를 이용해 만든 융합 단백질이 발현된 세포에 청색광을 비추면 융합단백질이 PLEKHG3를 올가미처럼 붙잡아 PLEKHG3의 움직임을 방해하는 원리를 활용했다.

허원도 그룹리더는 "본 연구는 방향타 단백질인 PLEKHG3가 세포를 움직이게 하는 핵심 단백질임을 밝히고, 광유전학 기술로 빛을 통해 세포의 이동을 자유롭게 제어한 데 의의가 있다"며 "세포 이동을 극대화하는 새로운 메커니즘을 밝혀 암세포 전이 및 면역 세포 이동을 연구할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구결과는 국제 학술지인 미국국립과학원회보(PNAS, IF 9.809) 온라인판에 미국 동부시간으로 22일자(현지시간)에 게재됐다.