서병창 교수팀
신경·심장 세포내 존재
칼슘채널 복합체 작용원리
실시간 관찰·규명
DGIST 연구팀이 고혈압·뇌질환 치료를 앞당기는 칼슘채널의 작용원리를 규명해 치료물질 개발에 새로운 길을 열었다.
DGIST(총장 손상혁)는 15일 서병창(뇌·인지과학전공) 교수팀이 신경세포와 심장세포에 존재하는 칼슘채널 복합체의 작용원리를 세포 내에서 실시간으로 관찰·규명했다고 밝혔다.
서병창 교수팀은 많은 과학자가 복합체의 작용원리 규명과 분석에 집중했지만, 이를 실시간으로 검증하는데 어려움이 있어‘라파마이신(Rapamycin) 유도 FKBP-FRB 이합체화 기법’을 변형·적용해 칼슘채널 β소단위체를 세포소기관으로 움직이도록 유도하면서 눈으로 실시간 관찰이 가능한 환경을 조성했다.
그 후 패치클램프 기법을 사용해 그동안 연구가 불가능했던 칼슘채널 내 여러 소단위체의 작용원리뿐만 아니라 소단위체 간의 상호작용을 규명헸다.
칼슘채널 내에서 β소단위체가 혼자 발현될 경우에는 α1 소단위체와 안정적으로 결합하지만, 다른 유형의 β소단위체가 같은 칼슘채널 내 2개 이상 존재할 경우 β소단위체들 간의 상호 경쟁으로 기존의 α1·β결합 소단위체의 β소단위체가 다른 단일 β소단위체로 대체되며 안정성이 저하되는 사실을 규명했다.
이는 소단위체간의 경쟁적 작용으로 인해 살아있는 세포 속 칼슘채널에서 α1·β결합 소단위체의 역동적인 결합을 실시간을 관찰함으로써 관련 연구에 새로운 지평을 열었다는 평가다.
또 소단위체간의 이러한 상호작용은 세포 내의 칼슘이온 유입을 보다 정밀하게 조절하는 것을 의미해 소단위체간의 긴밀한 상호작용의 중요성을 보여주고 있다.
특히 칼슘채널 α1·β결합 소단위체가 분리하며 발생하는 채널 내 칼슘유입 감소, 채널 차단속도 저하, 세포막 인지질에 의한 칼슘채널 활성도 감소 등 소단위체 작용에 의한 새로운 현상도 함께 발견했다.
DGIST 뇌·인지과학전공 서병창 교수는 “이번 연구는 신경세포와 심장세포에서 이루어진 만큼 앞으로 고혈압 및 다양한 뇌 질환의 새로운 치료방법 개발에 단초를 제공할 것으로 기대된다”며 “이번 연구에서 사용한 연구 기법은 단백질 간 상호 작용이 발생하는 세포 속 다양한 단백질의 연구에도 큰 영향을 줄 것으로 예상된다”고 말했다.
이번 연구에는 서병창 교수와 버틸 힐(Bertil Hille, 미국 워싱턴주립대) 교수, 제1저자로 DGIST 연준희(뇌·인지과학전공) 박사과정자 등이 참여했으며 연구성과는 세계적인 학술지 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)’ 최신호에 실렸다.
/김영태기자 piuskk@kbmaeil.com
