빛을 에너지로…바다 미생물 원리 밝혀 연세대 조현수·김지현 교수팀 “우울증 등 뇌 질환 연구 기여” 연합뉴스

2016년 09월 05일(월) 19:31

바닷속 미생물이 빛을 이용해 에너지를 얻는 원리를 국내 연구진이 처음으로 밝혀냈다.

한국연구재단은 연세대 조현수·김지현 교수 연구팀이 해양 박테리아 내부의 빛에 반응하는 단백질인 염소 로돕신의 구조를 최초로 규명했다고 5일 밝혔다.

로돕신은 생명체가 빛을 느끼는 데 필요한 단백질로 세포막에 존재한다. 미생물은 이 광(光)센서 단백질 로돕신을 통해 생명 유지에 필요한 에너지를 얻는다.

빛을 쪼이면 이온을 한쪽 방향으로 이동시켜 활성화를 조절하는 기능(이온 펌프 기능)을 해서 광유전학 분야에서 활발히 연구되고 있다.

수소 로돕신이나 소듐 로돕신의 기능은 최근 밝혀진 바 있지만, 염소 도롭신의 구조를 규명한 것은 처음이다.

연구팀은 박테리아의 로돕신을 신경세포에 이식해 로돕신이 신경세포 사이의 신호를 조작한다는 것을 확인했다.

염소 로돕신은 빛 에너지를 이용해 세포 밖의 염소 이온을 세포 안으로 끌어들인 뒤 이차적으로 양이온을 생성, 에너지원을 만드는 것으로 나타났다.

염소 이온과 결합하는 아미노산의 서열과 구조가 기존 수소·소듐 로돕신과는 다른 독특한 형태로 이뤄져 있다고 연구팀은 설명했다.

로돕신과 같은 막 단백질 구조는 기존 수용성 단백질 구조보다 분리·정제와 결정화 과정이 어렵고 X-선 회절 데이터를 얻기도 어려워 연구에 한계가 있었다.

광유전학을 통해 우울증과 간질 등 뇌 질환을 치료하는데 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구), 원천기술개발사업(포스트게놈 다부처 유전체사업), 농림축산식품부 미생물유전체전략연구사업, 교육부 BK21플러스사업의 지원을 받았다. 연구 성과는 권위 있는 과학 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 지난달 24일 자에 실렸다. /연합뉴스