기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단 김기문 단장 연구팀이 우리 몸 속 세포처럼 항상성을 유지할 수 있는 생체모사 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

세포는 에너지를 받아들여 소모하고, 그 과정에서 발생한 부산물을 배출함으로써 항상성을 유지하게 된다.

초분자 화학 분야에서 세포의 항상성 유지 시스템을 구현하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 부산물을 내보내지 못하고 내부에 쌓이는 등 한계가 있었다.

연구팀은 자체 개발한 속이 빈 호박 모양의 분자 '쿠커비투릴'을 이용, 세포가 부산물을 스스로 제거하는 시스템을 개발했다.

쿠커비투릴은 트립토판 유도체를 내부의 빈 공간으로 불러와 결합하는 특성이 있는데, 특히 산성 조건에서는 일정한 모양의 결정을 스스로 조립하게 된다.

연구팀은 '쿠커비투릴-트립토판 유도체' 결합 물질에 산성 물질인 '트리클로로아세트산'을 에너지원으로 공급했다.

이어 75도의 열을 가한 결과, 기체인 이산화탄소는 공기 중으로 날아가고 남은 클로로포름도 끓는점이 75도보다 낮아 자연스럽게 휘발되는 것으로 나타났다.

쿠커비투릴-트립토판 유도체를 세포, 트리클로로아세트산을 에너지원이라 보면 세포가 에너지원을 소모한 뒤 스스로 부산물을 제거하는 시스템을 구현한 것이다.

또 산성 물질을 계속 공급해주면 결정 모양으로 남아 있지만, 공급이 끊기면 결정 구조를 유지하지 못하고 분해된다는 사실도 확인됐다.

세포에 에너지 공급이 끊기면 세포막이 터지고 구성 성분들이 흩어지는 모습과 비슷하다고 연구팀은 설명했다.

김기문 단장은 "연료를 공급하는 동안에만 제 기능을 발휘하는 기능성 재료 개발, 인공세포 구현 등에 기여할 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 결과는 화학 분야 학술지 '앙게반테 케미'(Angewandte Chemie) 지난달 25일 자 온라인판에 실렸다.