UNIST, 세포 환경 탐지 물질로 미토콘드리아 산화 과정 규명

권태혁·서정곤 교수 연구팀, 다기능성 유기금속 분자 개발

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 세포 미세 환경 변화를 실시간으로 탐지하는 물질을 개발해 미토콘드리아의 산화 손상 경로를 밝혔다.

21일 UNIST에 따르면 권태혁, 서정곤 교수 연구팀은 미토콘드리아를 산화 손상하면서 동시에 주변 환경 변화 감지가 가능한 다기능성 유기금속 분자를 개발했다.

미토콘드리아는 세포가 필요한 에너지를 만드는 세포 내 핵심 기관이다.

활성산소에 의해 미토콘드리아가 산화되는 현상은 각종 암 치료 의료 산업에 응용될 뿐만 아니라 신경 퇴행 질환이나 심장 질환과도 연관성이 높은 것으로 알려져 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

그러나 미토콘드리아 산화가 기능 저하와 세포 사멸로 이어지는 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않았다.

이를 알아내기 위해서는 미토콘드리아를 산화하는 동시에 산화에 따른 미토콘드리아의 반응을 관찰할 수 있는 도구가 필요했기 때문이다.

연구팀은 미토콘드리아의 특정 단백질 변성이 미토콘드리아 막 점도를 더 끈끈하게 만들고 탈분극(depolarization) 현상을 유도해 세포 사멸이 일어난다는 메커니즘을 제시했다.

점도 증가와 탈분극 현상이 물질 이동 장애를 유발해 미토콘드리아를 부풀어 오르게 하고, 정상적인 기능 수행을 방해하는 것이다.

연구팀이 개발한 유기금속 분자는 외부 빛을 흡수해 활성산소를 만들고, 미토콘드리아 주변의 점도와 극성 등 정보가 담긴 새로운 빛을 내도록 설계됐다.

이 물질을 암세포에 주입하면 세포의 미토콘드리아 막에만 선택적으로 붙는다.

여기에 맑은 날 1초 정도 노출되는 햇빛 수준의 아주 적은 빛 에너지만 쪼여주면 암세포 사멸이 발생할 정도의 충분한 활성산소가 나온다.

또 이 물질의 곁가지(기능기) 간 에너지 교환 현상을 분석해 미토콘드리아 주위의 극성, 점도 등을 알 수 있는데, 이는 에너지 교환 현상이 빛 형태로 나타나기 때문이다.

연구팀은 형태 변화를 감지해 미토콘드리아가 산화되면 갈라지거나 서로 합쳐지는 현상이 빈번해진다는 사실도 알아냈다.

권 교수는 “이 물질은 암세포를 효과적으로 죽이는 동시에 미토콘드리아가 산화돼 세포 사멸이 일어나는 정확한 과정을 이해할 수 있게 한다”며 “광역동 치료(PDT·암에 다량으로 모이는 광감수성 독성 물질을 레이저 조사로 반응시켜 암세포를 파괴하는 치료법)를 비롯한 세포 산화 기반 항암 치료 기술 발전에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 4일 자로 온라인 출판됐다.

연구 수행은 한국연구재단, 한국에너지기술평가원, 아산사회복지재단 의생명과학 장학사업, 글로벌박사양성사업, UNIST의 지원으로 이뤄졌다.

(157)

뉴스레터 구독신청
태그(Tag)

전체 댓글 (0)

과학백과사전