췌장 속 염증이 생겼을 때 염증을 완화하는 뮤신(mucin)* 단백질을 분비하도록 하는 ‘소방관’ 수용체의 메커니즘이 생물물리학적 방법을 통해 밝혀졌다.
포스텍 물리학과 김승환(사진 우 49ㆍ金昇煥) 교수ㆍ김민환(사진 좌 34ㆍ金民桓) 박사팀은 미국 워싱턴대 의대 고득수ㆍ버틸 힐레(Bertil Hille) 교수팀과의 공동 연구를 통해 세포 내 특정 단백질의 활성 변화 및 이온 농도 변화를 생물물리학적 방법으로 측정해 병에 걸린 인간의 신체가 어떻게 물질을 분비해 신체 상태를 정상으로 조절하려 하는지 그 메커니즘을 규명하였다.
김 교수팀은 이 연구 결과를 생화학 및 분자생물학 분야 권위지인 미국생화학회지(Journal of Biological Chemistry) 최근호에 발표했다.
췌장은 소화효소를 분비해 소화를 돕는 기관으로 소화효소가 췌장 포상세포 (Pancreatic acinar cells) 로부터 비활성 상태로 분비되어 장 내에서 활성화되는데, 췌장염에 걸리면 소화효소가 췌장 속에서 활성화되면서 췌장을 손상시켜 염증을 일으키게 된다.
김 교수팀은 이처럼 췌장염을 일으킨 상황에서 평소에는 비활성화된 상태로 혈관 쪽에 자리 잡고 있는 PAR-2(Protease activated receptor) 수용체가 활성화된 소화효소에 특이하게 반응해 뮤신 단백질을 분비하게 한다는 사실을 밝혀냈다.
이처럼 염증을 일으킨 상황에서 점액물질인 뮤신 단백질이 분비되는 것은, 췌장의 보호와 염증의 완화를 위한 것으로 예측된다.
특히 PAR-2 수용체는 췌장염의 염증을 완화시키거나 악화시킨다는 극단적인 주장이 충돌하고 있는 수용체인데 이것이 염증 완화에 도움을 준다는 내용을 담고 있는 이번 연구 성과는 관련 분야에서 그 의미가 상당하다.
이 연구에서 특히 주목할 점은 연구를 진행하면서 ‘물리학적’ 방법을 활용해 이 같은 결과를 도출해냈다는 점이다.
연구팀은 PAR-2 수용체가 뮤신 단백질을 분비하도록 하기 위해 활성화하는 신호전달 물질의 활성 변화를 생물물리학적인 방법으로 측정했다.
김 교수팀은 유전자 조작으로 특정 형광 물질이 붙은 단백질을 과다 발현한 뒤 공초점 현미경(confocal microscope)*을 사용해 발현된 단백질의 활성 변화를 측정하는 한편, FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer) 방법*을 이용해, 서로 다른 형광물질을 도구로 사용, 특정 조건에서의 단백질 구조 변화를 형광물질들의 거리 변화를 활용ㆍ측정했다.
이번 연구 결과는 흔히 일어나는 질병인 췌장염에 대한 이해를 한층 도와줌으로써 향후 새로운 치료법 개발의 중요한 계기가 될 것으로 기대된다.
포스텍 김민환 박사는 “이번 연구를 통해 유전자 조작을 기반으로 한 생물물리학적 방법이 세포 내 단백질 기작의 활성 변화 측정에 유용하게 사용될 수 있으며, 이 같은 학제간 연구방식은 특정 단백질의 생리학적 역할 연구에도 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
※ 뮤신 (Mucin) 단백질
점막에서 분비되는 점액물질로 점액소 또는 점소라고도 한다. 당단백질의 일종으로 턱밑샘, 위점막, 소장 등에서 분비된다. 소화기관의 뮤신은 기관의 보호 및 소화운동의 윤활제 역할을 하며, 위점막 뮤신은 위산과다와 위궤양 치료에 사용된다.
※ 공초점 현미경 (Confocal Microscope, 空焦點 顯微鏡)
공초점 원리를 이용한 현미경으로, 광원이 되는 레이저에서 시료의 초점과 맞지 않는 빛은 제거하고 초점과 일치하는 빛만 사용하는 현미경이다. 살아있는 세포를 3차원 입체 영상으로 관찰할 수도 있다.
※ FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer) 방법
두 개의 서로 다른 파장 영역의 형광물질이 인접했을 경우 하나의 형광을 일으킬 수 있는 에너지가 다른 형광물질에 전달되어 다른 형광을 나타내는 현상을 이용한 방법이다.
이윤희 기자 OFF Line 내외대한뉴스 등록일자 1996년 12월4일(등록번호 문화가00164) 대한뉴스 등록일자 2003년 10월 24일 (등록번호:서울다07265) OnLine일간대한뉴스 등록일자 2008년 7월10일 (등록번호 :서울아00618호)on-off line을 모두 겸비한 종합 매체입니다.
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